Motor Bakar adalah suatu jenis mesin yang menimbulkan gerak mekanis dengan membakar bahan bakar. Ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini, motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongan, yaitu motor pembakaran dalam (internal combustion engine) atau lazim disebut mesin otto dan motor pembakaran luar (external combustion engine)
Motor pembakaran dalam adalah mesin yang gerakannya dihasilkan dari pembakarannya yang terjadi di dalam silinder. Dalam kelompok ini terdapat mesin otto, mesin diesel, mesin rotari/wankel, sistem turbin gas, dan propulsi pancar gas. Sedangkan motor pembakaran luar adalah mesin yang proses pembakarannya terjadi di luar. Energi termal dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui beberapa dinding pemisah. Contohnya adalah mesin uap. Semua energi yang diperlukan oleh mesin itu mula-mula meninggalkan gas hasil pembakaran yang tinggi temperaturnya. Melalui dinding pemindahan kalor atau ketel uap, energi itu kemudian masuk ke dalam fluida kerja yang kebanyakan terdiri atas air dan uap. Dalam proses ini, temperatur uap dan dinding ketel harus jauh lebih rendah daripada temperatur gas hasil pembakaran itu agar material ketel tidak cepat rusak. Dengan sendirinya, karena tingginya temperatur fluida, efisiensinya sangat bergantung (terbatasi) oleh kekuatan material yang dipakai.
Ditinjau dari susunan silindernya, motor bakar dapat dibedakan menjadi 6 jenis, yaitu mesin sebaris, mesin V, mesin segitiga, mesin radial, mesin horisontal, dan mesin berhadapan. Sedangkan ditinjau dari cara kerjanya motor bakar dibedakan menjadi 2 macam, yaitu motor bakar 4 langkah (stroke) dan motor bakar 2 langkah.
Motor Bakar 4 Langkah
biasa disebut motor bakar otto 4 langkah, adalah jenis motor bakar yang pada setiap 4 langkah torak menghasilkan 1 kali langkah usaha atau terjadi 1 kali pembakaran bahan bakar. Setiap satu kali langkah torak terjadi pada 1/2 putaran poros engkol, jadi 4 kali langkah torak berarti 2 putaran poros engkol. Keempat langkah pada motor bakar 4 langkah itu terdiri atas langkah isap, kompresi, kerja (ekspansi) dan buang.
[1] Langkah Isap
Pada langkah ini katup isap (katup masuk) terbuka. Torak bergerak ke bawah. Gerakan tersebut menciptakan tekanan sangat rendah di dalam silinder. Karena itu, campuran udara bahan bakar terisap dan menyerbu masuk melalui lubang katup masuk. Ketika torak hampir mencapai TMB (titik mati bawah), silinder sudah berisi sejumlah campuran murni. Dengan masuknya campuran ini, silinder mencoba menyesuaikan tekanannya dengan tekanan atmosfer. Seperti yang sudah diketahui sebelumnya, persentase udara atmosfer yang masuk bergantung dari ukuran volumetrik yang disebut efisiensi volumetrik.
[2] Langkah Kompresi
Setelah torak menyelesaikan langkah isap, katup masuk menutup. Torak bergerak kembali ke TMA (Titik mati atas). Dengan kedua katup isap dan buang tertutup, gerakan torak ke atas menyebabkan campuran udara yang berada di dalam silinder dikompresi atau dimampatkan. Selaras dengan aksi kompresi tersebut, suhu gas-gas di dalam silinder meningkat. Proses ini dikenal sebagai pemanasan adiabatik (adiabatik heating). Pemanasan adiabatik ini sangat penting dan mempengaruhi pembakaran campuran udara-bahan bakar. Selama prose kompresi, suhu campuran meningkat mencapai ratusan derajat.
[3] Langkah Kerja atau Ekspansi
Beberapa derajat sebelum mencapai TMA, piranti pengapian menyalakan busi. Api dari busi tersebut membakar campuran udara-bahan bakar. Api busi berlangsung beberapa saat hingga torak melewati TMA. Selama percikan itu, panas ledakan menyebabkan campuran mengembang. Ledakan membuat tekanan volume dan tekanan gas-gas memuai dan makin tinggi. Tekanannya itu menyebabkan torak kembali terdorong ke bawah. Selanjutnya proses yang menghasilkan gerakan itu disalurkan torak ke kruk as (crankshaft) melalui setang torak (connecting rod).
[4] Langkah Pembuangan
Setelah torak mencapai TMB, katup buang membuka. Torak memulai langkah ke atasnya, memompa sisa gas pembakaran melalui lubang katup (saluran) buang. Ketika torak hampir mencapai TMA , katup isap membuka dan bersiap untuk memulai siklus berikutnya. Begitu seterusnya.
Seluruh proses melakukan dua gerak torak naik turun lengkap atau dua putaran poros engkol. Roda gila (fly wheel) menyimpan energi dari langkah tenaga (ekspansi) untuk digunakan torak melewati 3 langkah lainnya sebelum melakukan langkah ekspansi berikutnya. Ingat prinsip permainan gangsing. Hanya dengan menggerakkan sekali putaran menggunakan jari, maka gangsing akan mampu berputar berpuluh-puluh bali bahkan beratus-ratus kali putaran.
Bagi kendaraan yang memerlukan tenaga besar, pemakaian mesin otto -khususnya 4 langkah- lebih menguntungkan dibanding mesin 2 langkah yang toraknya melakukan 2 gerakan untuk menghasilkan satu langkah kerja atau tenaga. Namun karena kurang sempurnanya pembakaran mesin jenis ini lebih banyak bahan bakar yang terbuang masuk ke dalam silinder. Jika bahan bakarnya berukuran sama dengan mesin 4 langkah, karena gas buangnya tak terbuang sempurna, tenaga mesin 2 langkah berkurang pada langkah tenaga berikutnya. Daya langkah tenaga berkurang saat gas buang diembuskan keluar pada langkah turun.
Pelumasan torak diperlukan untuk menghindarkan macetnya mesin karena torak yang memuai saat panas merupakan masalah yang dimiliki mesin 2 langkah. Mesin Otto 4 langkah mempunyai pelumas di dalam bak poros engkol yang akan tersembur ke dinding silinder. Untuk torak mesin 2 langkah, yang katup masuknya berada di sisi silinder, bahan bakar yang masuk ke dalam silinder harus berputar melewati bak poros engkol sebelum mencapai ruang bakar. Mekanisme ini menyebabkan bak poros engkol mesin 2 langkah tidak bisa digenangi minyak pelumas. Untuk pelumasan, bahan bakar mesin 2 langkah harus dicampur pelumas, lazimnya dengan kadar 2 %. Namun pencampurannya ini mengakibatkan gas buangnya berasap hitam dan tebal serta residu minyak yang terbakar mengotori dinding silinder. Selain pembakarannya lebih sempurna, sistem pelumasan yang baik merupakan salah satu sebab mengapa mesin Otto lebih sesuai untuk menghasilkan tenaga besar.
Motor Bakar 2 Langkah
Adalah jenis motor pembakaran dalam yang setiap 2 langkah torak atau satu putaran poros engkol terjadi satu kali pembakaran bahan bakar atau menghasilkan satu kali langkah usaha. Berbeda dengan motor bakar 4 langkah yang setiap prosesnya terjadi pada satu langkah penuh, setiap proses motor bakar 2 langkah tidak terjadi pada satu langkah penuh. Langkah isap, kompresi, ekspansi, dan langkah buang terjadi dalam dua langkah torak. Motor bakar 2 langkah umumnya berbahan bakar bensin dan digunakan pada sepeda motor.
Langkah pertama torak adalah langkah isap dan kompresi. Torak bergerak dari TMB ke TMA. Gas baru masuk ruang engkol karena pada ruangan ini terjadi pengurangan tekanan, sementara itu gas baru yang sudah ada di torak dikompresikan. Langkah kedua, torak bergerak dari TMA ke TMB karena tekanan yang besar akibat pembakaran bahan bakar. Akibat gerakan tersebut, volume ruang engkol berkurang dan terjadi pembakaran tekanan di dalam ruang engkol.
Gas baru yang ada di ruang engkol tertekan dan mengalir ke ruang bakar dan gas bekas pembakaran mengalir ke saluran buang. Langkah kedua ini terdiri atas langkah usaha dan langkah buang
Referensi: Ensiklopedi Otomotif, Amien Nugroho
WordPress.com
