MOTOR PEMBAKARAN DALAM

Energi dalam bentuk apapun selalu diperlukan. Misalnya kereta api uap yang mendapatkan energinya dengan membakar batu bara / kayu (sekarang menggunakan bahan bakar diesel atau listrik). Banyak biaya yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi. Pencarian sumber energi baru dan usaha meningkatkan efisiensi terus dilakukan. Penggunaan energi harus konsisten dengan hukum alam yaitu Termodinamika yang merupakan hukum dasar sehubungan dengan Panas dan Kerja

Dalam termo, benda yang menjadi fokus perhatian disebut sistem, sedang yang lainnya di sekitarnya disebut lingkungan (surrounding). Sistem dipisahkan dari lingkungan oleh Boundary (dinding pembatas). Boundary yang memungkinkan adanya aliran panas disebut Diathermal Boundary Boundary yang tidak memungkinkan adanya aliran panas disebut Adiabatik Boundary.

Supply energi yang kita miliki adalah : Perpindahan panas (heat) (misal : pembakaran bahan bakar carbon), sedang yang diperlukan adalah energi mekanik. Maka diperlukan alat yang menyerap panas dari suatu sumber dan mengkonversikannya menjadi energi mekanik yang disebut: Mesin Panas (Heat Engine).

Proses yang berlangsung dalam suatu mesin panas adalah proses siklus,

berarti U2=U1—-> Q = W

[panas (heat) netto masuk ke engine = kerja netto oleh engine]

Dalam diagram P-V, proses siklus digambarkan : kurva tertutup,

W =  luasan kurva,

jika arah kurva: searah jarum jam (C.W), nilai W:+ ;

jika arah kurva C.C.W, nilai W:-

Persamaannya adalah :

Transformasi energi dalam mesin panas: panas QH disupply ke mesin oleh res. panas (Hot Res), mesin mengkonversi panas Qh menjadi kerja W tetapi ada sebagian panas yang hilang Qc ke Cold Reservoir

# Mesin Otto

Siklus Mesin Otto (mesin 4 – langkah)

Udara dan bensin masuk ke silinder melalui Valve Intake saat piston turun (langkah hisap), volume bertambah dari Vmin ke Vmax (rasio kompresi ‘R’ = Vmax/Vmin)
Pada akhir langkah hisap, Valve Intake tertutup dan campuran (udara + bensin) dikompresi selama langkah kompresi hingga Vmin. Kemudian campuran terbakar oleh adanya nyala api busi dan membuat gas berekspansi ke Vmax mendorong piston dan melakukan kerja langka kerja. Akhirnya, Valve Exhaust terbuka dan sisa pembakaran ke luar selama langkah pembuangan dan proses terulang kembali — proses siklus.

Untuk mengukur tekanan dalam combustion chamber dan volume-nya selama 4-langkah secara keseluruhan, anda akan mendapat diagram seperti gambar 6 (p-V diagram). Diagram tersebut mewakili setiap keadaan gas didalam chamber.

Keterangan :

TDC : Top Dead Center / titik mati atas

BDC : Bottom Dead Center / titik mati bawah

IT : Ignition Temperatur / temperatur bakar

Konstruksi Mesin Otto

Pada mesin otto ruang bakarnya dilengkapi dengan busi yang berfungsi sebagai pembakar mula campuran bahan bakar yang telah mencapai ta\ekanan yang pas untuk mengalami pembakar. Sebuah mesin otto dilengkapi dengan sebuah karburator. Karburator ini berfungsi untuk mengatur percampuran antar bahan bakar dengan uadar kemudian menyemprotkan hasil campuran tersebut kedalam ruang bakar.

Cara Kerja Mesin Otto (4 – Langkah)

1. Intake Stroke

Pada langkah ini piston bergerak kebawah silinder dan tekanan akan jatuh (tekanan negatif). Katup masuk (Intake Valve) terbuka. Karena tekanannya yang rendah campuran udara dan bahan bakar terhisap kedalam silinder.

2. Compression Stroke

Pada titik mati bawah (TMB), silinder berada pada volume maksimum dan katup masuk (intake valve) tertutup. Sekarang piston bergerak kearah atas, menuju titik mati atas (TMA) dan mengkompresi campuran udara dan bahan bakar. Tekanan meningkat dan volume berkurang. Kerja yang diperlukan untuk mengkompresi meningkatkan energi dalam campuran – dan temperaturnya meningkat. Karena cepatnya pengkompresian, maka hanya sebagian kecil energi yang ditransfer ke lingkungan.

3. Power Stroke

Gaya yang dihasilkan menghantarkan piston kebawah menuju crank shaft (katup-katup tertutup). Volume meningkat dan tekanan menurun. Tidak ada lagi energi yang ditambahkan dan karena peristiwa ini, energi dalam dari gas meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur.

4. Exhaust StrokeGb : 9 Exhaust Stroke

Pada BDC (titik mati bawah), katup pembuangan gas (exhaust valve) terbuka dan piston bergerak keatas silinder. Tekanan jatuh mendekati tekanan luar dari silinder karena katup pembuangan gas terbuka. Gas buang meninggalkan silinder. Volume berkurang.

 # Mesin Diesel

Siklus Mesin Diesel 

Mesin diesel adalah mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang beroperasi dengan menggunakan minyak berat sebagai bahan bakar dengan suatu prinsip bahan bakar tersebut disemprotkan (diinjeksikan) kedalam silinder yang didalamnya sudah terdapat udara dengan tekanan dan suhu yang cukup tinggi sehingga bahan bakar tersebut secara spontan terbakar. Pada mesin diesel ukuran kecil yang dipergunakan secara umum banyak digunakan diameter silinder antara 60 mm (untuk 2 PS dsb) sampai diameter 120 mm. Amat sulit untuk memproduksi mesin diesel daya tidak lebih dari 1 PS atau I kW. Hal ini tidak sama dengan mesin gasoline (mesin otto). Hal ini disebabkan terutama karena jumlah bahan bakar yang disemprotkan tidak dapat dikurangi sampai sekecil-kecilnya ditambah lagi suhu udara yang ditekan naiknya sangat kecil dalam silinder yang isinya kecil.

Mesin diesel mempunyai > mesin Otto, karena R>(T pembakaran lebih tinggi). Cara kerja sama seperti mesin bensin, beda utamanya adalah: selama langkah kompresi, tidak ada bahan bakar dalam silinder. Pada awal langkah kerja, bahan bakar diinjeksikan ke silinder dengan cepat — bahan bakar terbakar secara spontan karena T yang tinggi saat kompresi Adiabatik (tidak diperlukan busi).

Konstruksi Mesin Diesel

Dalam konstruksi mesin diesel, proses awal pembakaran tidak melibatkan initial ignition source atau sumber awal pembakaran yang berupa busi atau yang lainnya. Pada mesin diesel proses pembakarannya terjadi secara sendirinya (self ignition) akibat adanya penambahan tekanan. Namun mesin diesel dilengkapi dengan sebuah injektor yang berfungsi untuk menginjeksikan bahan bakar ke ruang bakar agar bahan bakar masuk keruang bakar dalam bentuk kabut sehinga mudah sekali terbakar.

Cara Kerja Mesin Diesel

Pada proses intake udara dihisap oleh gerakan piston dari 1 ke 2 yaitu piston yang bergerak dari titik mati atas ke titik mati bawah (BDC).Siklus Aktual Mesin Diesel.

Setelah udara dihisap maka udara di kompresikan secara isentropik dari 2 ke 3, hingga mencapai titik mati atasnya (TDC). Pada keadaan ini udara telah mencapai temperatur bakar bahan bakar sehingga bahan bakar akan mengalami proses 3 ke 4 yaitu ignition pada saat bahan bakar baru di injeksikan. Pada saat bahan bakar diinjeksikan secara konstan maka secara otamatis piston akan mundur secara perlahan-lahan agar tekana didalamnya tidak berubah.

Setelah itu bahan bakar bercampur dengan uadara maka seketika itu terjadilah combusion (pembakaran) karena udara didalam telah mencapai temperatur bakar dari bahan bakar. Bahan bakar tebakar sehingga menyebabkan piston bergerak mundur akibat ledakan yang timbul dari proses pembakaran bahan bakar. Piston mundur dari 4 ke 5 secara isentropik.

Kemudian piston bergerak maju kembali dari BDC ke TDC untuk melakukan pembuangan dari hasil pembkaran bahan bakar tadi, proses ini dinamakan exhaust yaitu dari titik 5 ke 6. Proses tersebut terus berulang sesuai dengan urutan yang ada pada siklus. Dimana siklusnya merupakan siklus yang tertutup.

Kesimpulan

Perbandingan Mesin Otto dengan Mesin Diesel

1. Mesin Otto lebih ringan dari pada Mesin Diesel
2. Mesin Otto mengahasilkan hasil lebih besar pada rpm yang lebih tinggi dibandingkan dengan Mesin Diesel.
3. Mesin Otto memakai bahan bakar yang lebih banyak dari pada Mesin Diesel, pemakaian bahan bakar pada Mesin Otto lebih sedikit sekitar 72 % dari pemakain minimum Mesin Otto.
4. Mesin Otto lebih ringan dibanding Mesin Diesel pada volume yang sama, dalam kenyataannya solar lebih berat 11 % dan mempunyai kalori 9 % lebih tinggi dari bensin pada volume yang sama.
5. Getaran dan suaranya Mesin Otto lebih halus dbandingkan Mesin Diesel (getaran  dan suara yang berisik pada beban yang rendah).
6. Motor Otto bekerja tenang pada beban rendah disamping pemakaian bahan bakar dan udara yang sedikit. Akibatnya tekanan secara keseluruhan rendah dan proses pembakaran berjalan lambat. Kebalikan dari Motor Diesel yang selalu diisi penuh dengan udara dan tekanan sangat tinggi sekalipun pada beban kecil, karena itu tekanan naik dengan tiba – tiba karena penyalaan spontan, hal ini menyebabkan kerja motor diesel tidak halus.
7. Mesin Otto siklusnya memiliki proses dua isentropik dan dan dua isokhorik, pada Mesin Diesel siklusnya bekerja pada dua isentropik, satu ishokorik, dan satu isobarik.