Motor Bakar 4 Tak dan 2 Tak

MOTOR BAKAR 4 TAK DAN 2 TAK
By: IwaN RieZwaN CoeZmiaTy



                 Mesin 2 Tak dan 4 Tak 
Mesin 2 langkah  atau 2 Tak pertama kali dibuat oleh Dugald Clerk pada tahun 1877. Mesin ini dapat bekerja dalam siklus Otto ataupun siklus Diesel, tergantung pada aplikasinya. Penggunaan yang umum dari mesin 2 Tak adalah mesin ber CC kecil seperti gergaji mesin, mesin potong rumput, sepeda motor dan bahkan mobil berukuran kecil. Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine). Penggunaan motor diesel bertujuan untuk mendapatkan tenaga mekanik dari energi panas yang ditimbulkan oleh energi kimiawi bahan bakar, energi kimiawi tersebut diperoleh dari proses pembakaran antara bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih tergantung pada tujuan perancangan, dan dalam satu silinder dapat terdiri dari satu atau dua torak.Tekanan gas hasil pembakaran akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol. Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi. Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim airless injection (solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan motor diesel yang menggunakan sistim air injection yang dianalisa dengan siklus diesel sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus otto. Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin pembakaran bahan bakar terjadi karena adanya loncatan api listrik yang ditimbulkan oleh dua elektroda busi, sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar hingga mencapai temperatur nyala akibat kompresi torak. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut compression ignition engine sedangkan motor bensin disebut spark ignition engine.

Motor bakar yang beroperasi dengan siklus operasi dua langkah digambarkan sebagai berikut :

Langkah Pembilasan dan Kompresi
Pada awal langkah ini udara masuk silinder melalui lubang masuk pembilasan (port scavenging) yang terdapat di bagian bawah silinder. Lubang ini akan terbuka saat torak bergerak ke bagian bawah mendekati TMB dan akan tertutup saat torak bergerak ke atas meninggalkan TMB. Pada saat lubang pembilasan tertutup oleh torak yang bergerak ke atas menuju TMA dan katup buang juga tertutup maka dimulailah proses kompresi. Gerakan torak ke atas akan menyebabkan tekanan udara dalam silinder meningkat sehingga temperatur udaranya juga naik. Dan beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA bahan bakar mulai disemprotkan (dikabutkan) dengan injektor kedalam silinder, karena temperatur udara sangat tinggi sehingga bahan bakar yang dikabutkan tersebut akan terbakar. Proses pembakaran ini akan menyebabkan kenaikan tekanan dan temperatur gas secara drastis, kondisi maksimal akan terjadi beberapa saat setelah torak mulai bergerak ke bawah. Gas bertekanan tinggi ini akan mendorong torak bergerak ke bawah dan melalui batang torak akan memutar poros engkol.

Prinsip kerja
Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku yang berlaku dalam teknik otomotif:

• TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre), posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft).

• TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre), posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft).

• Ruang bilas yaitu ruangan dibawah piston dimana terdapat poros engkol (crankshaft), sering disebut dengan bak engkol (crankcase) berfungsi gas hasil campuran udara, bahan bakar dan pelumas bisa tercampur lebih merata.

• Pembilasan (scavenging) yaitu proses pengeluaran gas hasil pembakaran dan proses pemasukan gas untuk pembakaran dalam ruang bakar.

Langkah kesatu
Piston bergerak dari TMA ke TMB.Pada saat piston bergerak dari TMA ke TMB, maka akan menekan ruang bilas yang berada di bawah piston. Semakin jauh piston meninggalkan TMA menuju TMB, tekanan di ruang bilas semakin meningkat.Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan melewati lubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing lubang tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akan melewati lubang pembuangan terlebih dahulu.Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.Pada saat ring piston melewati lubang pemasukan, gas yang tertekan dalam ruang bilas akan terpompa masuk dalam ruang bakar sekaligus mendorong gas yang ada dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas masuk ke dalam ruang bakar.

Langkah kedua
Piston bergerak dari TMB ke TMA. Pada saat piston bergerak TMB ke TMA, maka akan menghisap gas hasil percampuran udara, bahan bakar dan pelumas masuk ke dalam ruang bilas. Percampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi.Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, piston akan mengkompresi gas yang terjebak dalam ruang bakar.Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA.Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA, busi menyala untuk membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi sebelum piston sampai TMA dengan tujuan agar puncak tekanan dalam ruang bakar akibat pembakaran terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB karena proses pembakaran sendiri memerlukan waktu dari mulai nyala busi sampai gas terbakar dengan sempurna.
Mesin dua tak memiliki beberapa keunggulan, diantaranya:

• Mesin dua tak lebih bertenaga dibandingkan mesin empat tak.
• Mesin dua tak lebih kecil dan ringan dibandingkan mesin empat tak.
• Kombinasi kedua kelebihan di atas menjadikan rasio berat terhadap tenaga (power to weight ratio) mesin dua lebih baik dibandingkan mesin empat tak.
• Mesin dua tak lebih murah biaya produksinya karena konstruksinya yang sederhana.

     Meskipun memiliki kelebihan tersebut di atas, namun mesin dua tak juga memiliki kekurangan.
Kekurangan mesin dua tak dibandingkan mesin empat tak, diantaranya:

• Efisiensi mesin dua tak lebih rendah dibandingkan mesin empat tak
• Mesin dua tak memerlukan oli yang dicampur dengan bahan bakar (oli samping/two stroke oil) untuk pelumasan silinder mesin.
• Kedua hal di atas mengakibatkan biaya operasional mesin dua tak lebih tinggi dibandingkan mesin empat tak.
• Mesin dua tak menghasilkan polusi udara lebih banyak, polusi terjadi dari pembakaran oli samping dan gas dari ruang bilas yang terlolos masuk langsung ke lubang pembuangan.
• Pelumasan mesin dua tak tidak sebaik mesin empat tak, mengakibatkan usia suku cadang dalam komponen ruang bakar relatif lebih rendah.

AplikasiMesin dua tak diaplikasikan untuk mesin bensin maupun mesin diesel. Mesin bensin dua tak digunakan paling banyak di mesin kecil, seperti: Mesin sepeda motor, Mesin pada gergaji (chainsaw), Mesin potong rumput, Mobil salju, Mesin untuk pesawat model, dan sebagainya. 
Mesin dua tak yang besar biasanya bertipe mesin diesel, sedangkan mesin dua tak ukuran sedang sangat jarang digunakan. Karena emisi gas buang sulit untuk memenuhi standar UNECE Euro II, penggunaan mesin dua-tak untuk sepeda motor sudah semakin jarang. Bila dibandingkan dengan mesin 4 Tak, ada beberapa keunggulan yang bisa didapat dengan menggunakan mesin 2 Tak yaitu :

1. Konstruksi Sederhana; pada mesin 2 Tak umumnya tidak digunakan mekanisme katup sehingga jumlah komponen yang bergerak pun menjadi lebih sedikit. Ini membuat dimensi mesin menjadi lebih kecil, serta bobotnya lebih ringan. Selain itu proses perawatannya pun menjadi lebih mudah.
2. Fleksibilitas Orientasi Posisi; karena sistem pelumasan mesin 2 Tak tercampur langsung dengan bahan bakar, maka perubahan posisi mesin tidak akan mempengaruhi efisiensi pelumasan. Ini adalah alasan mengapa gergaji mesin menggunakan mesin jenis ini.
3. Produksi Daya Lebih Besar; untuk kapasitas mesin yang sama, mesin 2 Tak dapat memproduksi daya yang lebih besar dibanding 4 Tak. Tidak seperti 4 Tak yang melakukan pembakaran setiap 2 kali perputaran Crankshaft/poros engkol, pembakaran mesin 2 Tak terjadi pada setiap 1 kali perputaran poros engkol. Jumlah pembakaran yang lebih banyak inilah yang membuat daya yang dihasilkan lebih besar, namun juga membuat konsumsi bahan bakarnya menjadi lebih boros.

Mesin 4 tak 
Cara kerja mesin 4 tak ada empat macam yaitu: langkah hisap, langkah kompresi, langkah pembakaran dan langkah buang.

Langkah hisap
Piston bergerak kebawah, katup hisap terbuka dan katup buang menutup. Campuran udara dan bahan bakar dihisap masuk (melalui katup hisap)

Langkah kompresi Piston bergerak keatas kedua katup menutup. Udara dan bahan bakar dimampatkan3.      Langkah pembakaran.Sesaat sebelum piston mencapai puncak busi memercikan bunga api dan membaka campuran oksigen dan udara. Tekanan meningkat dan mendorong piston kebawah (kedua katup menutup). Daya mekanik inilah yang dimanfaatkan menggerakan mesin Langkah buang Setelah piston mencapai akhir dari langkah, katup buang membuka piston bergerak keatas mendorong sisa pembakaran keluar menuju knolpot.Siklus ini terus berulang (piston bergerak keatas dan kebawah). Gerakan piston keatas dan kebawah ini dimanfaatkan dengan cara merubahnya menjadi gerakan memutar dan dihubungkan ke gear box.Komponen-komponen mesin 4 tak adalah: Busi berfungsi untuk memercikaan api, katup berfungsi untuk menutup menutup lubang silinder, piston berfungsi untuk mengatur volume ruang pembakaran, batang penghubung berfungsi untuk menghubungkan piston dengan crankshaft, crankshaft merubah gerakan naik turun piston (vertikal) menjadi gerakan memutar.