PRINSIP KERJA MOTOR BAKAR

Prinsip kerja motor bakar

Pengertian Motor Bakar
Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja. Pada dasarnya mesin kalor (Heat Engine) dikategorikan menjadi dua (2), yaitu:

a)      External Combustion Engine
Yaitu hasil dari pembakaran udara dan bahan bakar memindahkan panas ke fluida kerja pada siklus. Dimana energi diberikan pada fluida kerja dari sumber luar seperti furnace, geothermal, reaktor nuklir, atau energi surya. Contoh mesin yang termasuk External Combustion Engine adalah turbin uap.

b)      Internal Combustion Engine
Dimana energi didapat dari pembakaran bahan bakar didalam batas sistem sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Contoh Internal Combustion Engine adalah Motor Bakar torak dan sistem turbin gas. Jadi motor bakar torak termasuk jenis Internal Combustion Engine.

Prinsip Kerja Motor Bakar
Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi bolak-balik ( reciprocating engine ). Didalam silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Gas pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan poros engkol oleh batang penghubung (batang penggerak). Gerak translasi torak tadi menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya. Berdasarkan langkah kerjanya, motor bakar torak dibedakan menjadi motor bakar 4 langkah dan motor bakar dua langkah.

- Motor Bakar 4 Langkah
Pada motor bakar 4 langkah, setiap 1 siklus kerja memerlukan 4 kali langkah torak atau 2 kali putaran poros engkol, yaitu:
langkah Isap (Suction Stroke)           Torak bergerak dari posisi TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah), dengan katup KI (katup isap) terbuka dan katup KB (katup buang) tertutup. Karena gerakan torak tersebut maka campuran udara dengan bahan bakar pada motor bensin atau udara saja pada motor diesel akan terhisap masuk ke dalam ruang bakar.
Langkah Kompresi (Compression Stroke)            Torak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI dan KB tertutup.Sehingga terjadi proses kompresi yang mengakibatkan tekanan dan temperatur di silinder naik.
           Langkah Ekspansi (Expansion Stroke) Sebelum posisi torak mencapai TMA pada langkah kompresi, pada motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar sehingga terjadi proses pembakaran. Akibatnya tekanan dan temperatur di ruang bakar naik lebih tinggi. Sehingga torak mampu melakukan langkah kerja atau langkah ekspansi. Langkah kerja dimulai dari posisi torak pada TMA dan berakhir pada posisi TMB saat KB mulai terbuka pada langkah buang. Langkah ekspansi pada proses ini sering disebut dengan power stroke atau langkah kerja.
          Langkah Buang
Torak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI dan KB terbuka. Sehingga gas hasil pembakaran terbuang ke atmosfer.
 Skema masing masing langkah gerakan torak di dalam silinder motor bakar 4 langkah tersebut ditunjukkan dalam gambar berikut.

 - Motor Bakar 2 Langkah
Pada motor bakar 2 langkah, setiap satu siklus kerja memerlukan dua kali langkah torak atau satu kali putaran poros engkol. Motor bakar 2 langkah juga tidak memiliki katup isap (KI) atau katup buang (KB), dan digantikan oleh lubang isap dan lubang buang yang dibuat pada sisi-sisi silinder (cylinder liner). Secara teoritis, pada berat dan displacement yang sama, motor bakar 2 langkah menghasilkan daya sekitar dua kali lipat dari motor bakar 4 langkah, tetapi pada kenyataanya tidak demikian karena efisiensinya lebih rendah akibat pembuangan gas buang yang tidak kompit dan pembuangan sebagian bahan bakar bersama gas buang akibat panggunaan sistem lubang. Tetapi melihat konstruksinya yang lebih simpel dan murah serta memiliki rasio daya – berat dan daya – volume yang tinggi maka motor bakar 2 langkah cocok untuk sepeda motor dan alat-alat pemotong.
Dua langkah kerja motor bakar 2 langkah tersebut dijelaskan sebagai berikut :
a)    Langkah Torak dari TMA ke TMB
Sebelum torak mencapai TMA, busi dinyalakan pada motor bensin (atau bahan bakar dikompresikan pada motor diesel) sehingga terjadi proses pembakaran, karena proses ini torak terdorong dari TMA menuju TMB, langkah ini merupakan langkah kerja dari motor bakar 2 langkah. Saat menuju TMB, piston lebih dulu membuka lubang buang sehingga gas sisa pembakaran terbuang , setelah itu dengan gerakan piston yang menuju TMB, lubang isap terbuka, dan campuran udara bahan bakar pada motor bensin atau udara pada motor diesel akan masuk ke dalam silinder.
b)    Langkah Torak dari TMB ke TMA
Setelah torak mencapai TMB maka torak kembali menuju TMA. Dengan gerakan ini, sebagian gas sisa yang belum  terbuang akan didorong keluar sepenuhnya. Selain itu, gerakan piston yang turun menuju TMA menyebabkan terjadinya kompresi yang kemudian akan dilanjutkan dengan pembakaran setelah lubang isap tertutup oleh torak.
Skema masing-masing langkah gerakan torak di dalam silinder motor bakar 2 langkah tersebut ditunjukkan dalam gambar berikut.