Mesin panas, di mana pembakaran berlangsung di dalam silinder atau produk pembakaran (gas panas) langsung menuju ke silinder dan energi panas dari gas panas diubah menjadi energi mekanik, dikenal sebagai Internal Combustion Engine (IC Engine). Pembakaran dapat terjadi di dalam atau di luar silinder, tetapi energi panas dari pembakaran langsung dimanfaatkan oleh mesin untuk menghasilkan tenaga mekanik.
Namun, dalam Eksternal Combustion Engine (Mesin Pembakaran Luar), panas pembakaran dipindahkan ke medium perantara seperti air atau udara dan kemudian energi panas dari medium perantara (uap yang dihasilkan dari air atau udara panas) diubah menjadi energi mekanik.
Mesin uap / turbin dan turbin gas siklus tertutup bekerja berdasarkan prinsip mesin pembakaran eksternal karena panas dari pembakaran dialihkan ke air atau udara. Uap dihasilkan dari air dalam mesin uap / turbin dan panas udara tekan dihasilkan dalam turbin gas siklus tertutup sehingga menghasilkan tenaga mekanis.
Saat mobil dan turbin gas siklus terbuka bekerja berdasarkan prinsip mesin pembakaran dalam sebagai gas panas (gas hasil pembakaran) yang diproduksi selama pembakaran maka ia menghasilkan tenaga mekanik tanpa mentransfer energi panas ke media perantara.
KLASIFIKASI IC ENGINE
Ada beberapa prinsip dasar untuk klasifikasi mesin IC, beberapa prinsip dasar penting dapat dijelaskan sebagai berikut:
- Jumlah stroke (langkah) per siklus.
- Sifat siklus termodinamika.
- Sistem pengapian.
- Bahan bakar yang digunakan.
- Pengaturan silinder.
- Sistem pendingin.
- Sistem pasokan bahan bakar.
Penjelasan:
Jumlah Strok per Siklus: Mesin IC dapat diklasifikasikan sebagai mesin empat langkah (4S) dan dua mesin stroke (2s). Dalam mesin empat langkah, siklus termodinamika selesai dalam empat langkah piston atau dua putaran poros engkol sedangkan pada mesin dua langkah, siklus termodinamika selesai dalam dua langkah piston atau satu putaran poros engkol.
Sifat Siklus Termodinamika: Mesin IC dapat diklasifikasikan sebagai siklus Otto, siklus diesel, dan siklus ganda. Dalam mesin siklus Otto, penambahan panas, dan penolakan panas terjadi pada volume konstan; Oleh karena itu, siklus otto juga dikenal sebagai mesin volume konstan sedangkan dalam mesin siklus diesel, penambahan panas terjadi pada tekanan konstan, dan penolakan panas terjadi pada volume konstan. Dalam siklus ganda, penambahan panas terjadi sebagian pada volume konstan dan sebagian pada tekanan konstan tetapi penolakan panas terjadi sepenuhnya pada volume konstan.
Sistem Pengapian: Ada dua mode pengapian bahan bakar di dalam silinder: pengapian percikan dan pengapian terkompresi atau sendiri. Pada pengapian percikan, percikan busi dimulai pada akhir langkah kompresi sementara pada pengapian terkompresi, suhu bahan bakar dinaikkkan ke titik pengapian sendiri dengan mengompresi udara saja dan pada akhir kompresi, bahan bakar disuntikkan di dalam silinder.
Bahan Bakar yang Digunakan: Berdasarkan bahan bakar yang digunakan, mesin IC dapat diklasifikasikan sebagai:
- Mesin gas seperti CNG, gas alam, dll.
- Mesin bensin.
- Mesin diesel.
- Mesin bi-fule, dalam mesin bi-fuel, dua jenis bahan bakar digunakan seperti bahan bakar gas dan liquid.
Susunan Silinder: Menurut susunan silinder (Gambar 1), mesin IC bisa digolongkan sebagai:
- Mesin in-line.
- Mesin-V.
- Mesin silinder berkebalikan (opposed)
- Mesin piston yang berkebalikan (opposed)
- Mesin tipe X.
- Mesin radial.
Gambar 1. Klasifikasi Mesin IC berdasarkan Susunan Silinder
Dalam mesin silinder in-line, semua silinder diatur secara linier dan mentransmisikan daya melalui satu crankshaft (poros engkol).
Mesin-V memiliki dua tepi silinder yang disusun dalam bentuk huruf V serta crankcase dan crankshaft tunggal yang digunakan untuk mengirimkan daya.
Dalam mesin silinder berkebalikan, semuanya silinder terletak di bidang yang sama tetapi silinder disusun di kedua sisi poros engkol pada sudut 180 °. Secara inheren seimbang. Ketika satu silinder menampung dua piston yang masing-masing menggerakkan crankshaft terpisah, itu disebut mesin piston berkebalikan. Saat-saat piston disinkronkan dengan menyambungkan dua poros engkol, secara inheren juga seimbang.
Mesin tipe X memiliki empat silinder dengan crankcase dan crankshaft tunggal. Silinder diatur dalam bentuk huruf X.
Dalam mesin radial, silinder diatur dalam arah radial seperti jari-jari roda dan terhubung ke satu poros engkol. Mesin ini digunakan dalam mesin pesawat berpendingin udara konvensional.
Sistem Pendinginan: Ada dua jenis sistem pendingin di mesin IC: pendingin air dan pendingin udara. Dalam pendingin air, coolant dan radiator disediakan untuk mendinginkan silinder. Di pendingin udara, sirip disediakan pada permukaan silinder untuk memancarkan dan melepaskan panas ke atmosfer.
Mesin bertenaga rendah seperti sepeda motor dilengkapi dengan sistem pendingin udara sedangkan mesin bertenaga besar seperti mobil, bus, truk, dll. dilengkapi dengan sistem pendingin air.
Sistem Pasokan Bahan Bakar: Berdasarkan sistem pasokan bahan bakar, mesin IC dapat diklasifikasikan sebagai:
- Mesin karburator.
- Mesin injeksi udara.
- Mesin injeksi mekanik atau padat atau pengap.
Dalam mesin karburator, udara, dan bahan bakar dicampur dengan baik ke dalam karburator dan kemudian dimasukkan ke dalam karburator. Dalam mesin injeksi udara, bahan bakar disuplai ke silinder dengan bantuan udara terkompresi. Pada mesin injeksi mekanis, bahan bakar disuntikkan ke dalam silinder dengan bantuan pompa mekanik dan nozzle.
STRUKTUR DASAR MESIN IC
Meskipun mesin pembakaran internal bolak-balik terlihat sangat sederhana dalam penampilan, mereka adalah mesin yang sangat kompleks. Ada sejumlah besar komponen yang harus melakukan perannya untuk menghasilkan daya. Sebelum membahas prinsip kerja mesin yang kompleks, deskripsi singkat tentang komponen mesin ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Komponen Mesin IC
Keterangan:
Silinder: Ini adalah struktur silinder berongga yang ditutup pada salah satu ujung dengan kepala silinder. Pembakaran bahan bakar terjadi di dalam silinder. Silinder dikenal sebagai jantung mesin. Silinder terbuat dari bahan konduktivitas termal yang keras dan tinggi dengan proses pengecoran. Piston bergerak bolak balik di dalam silinder dan menghasilkan daya.
Kepala silinder: kepala silinder menutup salah satu ujung silinder dan terdiri dari katup / port dan busi /penyuntik.
Silinder liner: Permukaan internal Silinder liner dilengkapi dengan liner yang mudah diganti setelah dipakai dan sobek. Liner digunakan untuk melindungi keausan silinder sehingga
penggantian silinder lengkap bisa dihindari.
Piston: piston adalah komponen silinder yang dipasang dengan sempurna di dalam silinder yang memberikan gas ruang sempit dengan ring piston dan pelumas. Piston terhubung ke batang penghubung oleh pin (yang dikeraskan). Fungsi utama piston adalah untuk mentransfer tenaga yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar ke poros engkol.
Cincin piston: Pinggiran luar piston dilengkapi dengan beberapa alur cincin piston yang terpasang. Piston dilengkapi dengan cincin-cincin ini. Cincin atas dikenal sebagai cincin kompresi dan cincin bawah dikenal sebagai cincin oli. Fungsi cincin kompresi adalah untuk mengompresi udara atau campuran udara-bahan bakar. Adapun fungsi cincin oli adalah untuk mengumpulkan kelebihan minyak pelumas pada permukaan liner.
Jaket air: Jaket air adalah bagian integral dari silinder di mana air pendingin disirkulasikan untuk mencegah overheating mesin.
Batang penghubung: Menghubungkan piston dan poros engkol. Ujung satu disebut ujung kecil, terhubung ke pin yang terletak di piston dan ujung lainnya, disebut ujung besar, terhubung ke pin engkol. Fungsi dari batang penghubung adalah untuk memindahkan gerak bolak-balik piston ke gerakan putar crankshaft.
Crankshaft: Ini adalah bagian berputar utama dari mesin yang mengontrol gerakan bolak-balik piston. Ini terdiri dari beberapa bantalan dan pin engkol.
Katup: Biasanya, dua katup digunakan untuk setiap silinder yang mungkin berbentuk jamur. Katup disediakan baik di kepala silinder atau di sisi silinder untuk mengatur muatan yang masuk ke dalam silinder dan untuk pemakaian produk pembakaran dari silinder. Mekanisme katup terdiri dari cam, cam follower, push rod, lengan ayun, dan pegas.
Inlet Manifold (saluran masuk): Ini adalah pipa yang menghubungkan sistem pemasukan ke katup saluran masuk mesin yang mana campuran udara atau udara-bahan bakar ditarik ke dalam silinder.
Manifold buang: Ini adalah pipa yang menghubungkan sistem pembuangan ke katup buang mesin dan melalui mana produk pembakaran melarikan diri ke atmosfer.
Cams dan camshaft: Cam dipasang pada poros yang dikenal sebagai camshaft. Fungsi dari cam adalah untuk mengontrol waktu pembukaan dan penutupan katup saluran masuk dan buang. Ini memberikan gerakan bolak-balik ke batang katup untuk membuka dan menutup katup.
Busi: Di mesin bensin., busi terletak di dekat bagian atas silinder dan memantik pembakaran bahan bakar.
Karburator: Karburator adalah perangkat yang digunakan untuk mengontrol bahan bakar secara kualitatif di mesin bensin. Karburator menyemprotkan bahan bakar, kemudian bercampur dengan udara dan menguapkannya dan akhirnya mengirim campuran udara-bahan bakar di dalam silinder melalui katup inlet.
Pompa bahan bakar dan unit injektor: Unit ini digunakan dalam mesin CI (sistem injeksi saat ini adalah juga digunakan dalam mesin bensin sebagai injeksi bahan bakar multi-point, MPFI). Fungsinya untuk memasok bahan bakar ke injektor di bawah tekanan yang terdiri dari satu atau lebih lubang yang mana bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder.
Casing engkol (Crank Case): Terdiri dari silinder, piston, dan poros engkol. Ini membantu dalam melumasi part-part mesin yang berbeda.
Roda gila (flyweel): Ini adalah roda berat yang dipasang pada poros engkol untuk meminimalkan variasi siklik kecepatan. Roda gila menyerap energi selama langkah tenaga dan melepaskannya selama selain langkah tenaga (hisap, kompresi dan buang). Dengan menggunakan roda gila, momen belokan menjadi seragam di poros engkol.
Bersambung....
Referensi: Basic Mechanical Engineering, Pravin Kumar
WordPress.com
