< Previous 295 Teknologi Dasar Otomotif 2. Langkah Kompresi Pada langkah kompresi. Kedua katup tertutup dan campuran di dalam silinder dikompresikan sehingga tekanan dan temperatur naik. Sesaat sebelum akhir langkah kompresi, busi meletikkan bunga api untuk membakar gas akibatnya tekanan gas dalam silinder naik dengan cepat. 3. Langkah usaha/kerja Pada langkah usaha atau kerja, torak bergerak dari titik mati atas menuju titik mati bawah. Kedua katup dalam posisi tertutup. Gas bertekanan tinggi hasil dari terjadinya proses pembakaran menekan torak bergerak turun dan memaksa engkol berputar. Oleh karena itu maka langkah ini disebut langkah usaha atau langkah kerja. Gambar 11.3 Langkah Kompresi Gambar 11.4 Langkah Usaha 296 Teknologi Dasar Otomotif 4. Langkah buang Langkah terakhir dari siklus 4 langkah adalah langkah pembuangan, terjadi ketika torak bergerak dari TMB ke TMA, katup buang terbuka dan katup masuk tertutup. Gas sisa pembakaran akan terdorong torak bergerak keluar. Bila torak mencapai titik mati atas, maka mulailah siklus baru lagi yang dimulai dengan langkah pemasukan atau pengisapan. Gambar selengkapnya dari siklus kerja motor 4 langkah bisa dilihat di gambar dibawah ini Gambar siklus kerja motor 4 langkah Diagram PV motor bensin 4 langkah Proses termodinamika dan kimia yang terjadi di dalam motor bakar torak amat kompleks untuk dianalisis menurut teori. Untuk memudahkan analisis tersebut kita perlu membayangkan suatu keadaan yang ideal. Makin ideal suatu keadaan makin mudah dianalisis, akan tetapi dengan sendirinya makin jauh menyimpang dari keadaan yang sebenarnya. Pada umumnya untuk menganalisa motor bakar dipergunakan siklus udara sebagai siklus ideal. Siklus Gambar 11.5 Langkah Buang Gambar 11.6 Siklus kerja motor 4 langkah 297 Teknologi Dasar Otomotif ideal volume kostan ini adalah siklus untuk mesin otto. Siklus volume konstan sering disebut dengan siklus ledakan explostion cycle) karena secara teoritis proses pembakaran terjadi sangat cepat dan menyebabkan peningkatan tekanan yang tiba-tiba. Penyalaan untuk proses pembakaran dibantu dengan loncatan bunga api. Nikolaus August Otto menggunakan siklus ini untuk membuat mesin sehingga siklus ini sering disebut dengan siklus otto. Proses sebenarnya amat komplek, sehingga analisa dilakukan pada kondisi ideal dengan fluida kerja udara. Idealisasi proses tersebut sebagai berikut : a. Fluida kerja dari awal proses hingga akhir proses. b. Panas jenis dianggap konstan meskipun terjadi perubahan temperatur pada udara. c. Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara adiabatik, tidak terjadi perpindahan panas antara gas dan dinding silinder. d. Sifat-sifat kimia fluida kerja tidak berubah selama siklus berlangsung. e. Motor 2 (dua) langkah mempunyai siklus termodinamika yang sama dengan motor 4 (empat) langkah. Siklus udara dengan Volume Tetap Proses ini sering kita sebut proses OTTO yaitu proses yang terdapat pada motor bensin 4 langkah, siklus ini dapar digambarkan dengan grafik P VS V (P versus V) seperti terlihat pada gambar. Diagram indikatornya dapat kita lihat pada gambar 0 – 1 :Langkah isap Gambar 11.7 . Grafik indikator Tekanan vs volume 298 Teknologi Dasar Otomotif Pada waktu torak bergerak ke kanan, udara bercampur bahan bakar masuk ke dalam silinder. Karena torak dalam keadaan bergerak, maka tekanannya turun sehingga lebih kecil daripada tekanan udara luar, begitu juga suhunya. Garis langkah isap dapat dilihat pada diagram indikator pada gambar. Penurunan tekanan ini tergantung pada kecepatan aliran. Pada motor yang tidak menggunakan Supercharger tekanan terletak diantara 0,85 – 0,9, terhadap tekanan udara luar(kevakuman). 1 – 2 :Langkah kompresi. Kompresinya teoritis berjalan adiabatis. 2 – 3 :Langkah pembakaran. Pembakarannya terjadi pada volume tetap, sehingga suhu naik. 3 – 4 :Langkah pemuaian, sering disebut langkah kerja. Pemuaian ini juga berjalan adiabatis. Pada langkah ini, suhu turun dari T3 menjadi T4 yang selanjutnya gas tersebut dibuang sebagai gas buang dengan suhu T4. Pembuangan terjadi pada langkah 4 – 0. Karena udara yang masuk mempunyai suhu T1 dan volume V1 maka seolah-olah terjadi pendinginan pada volume tetap dari T4 – T1. T1 = Suhu udara luar dalam °C V1 – V2 = Volume udara yang diisap tiap putaran Tekanan yang tertinggi pada proses ini = P3, sedangkan suhu yang tertinggi = T3. Kedua harga ini erat sekali hubungannya dengan bahan dari silinder dan pengisap. Untuk mencapai rendemen teoritis (thermis), maka kerja teoritis diagram indikator ini disederhanakan menjadi: 299 Teknologi Dasar Otomotif ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Gambar 11.8 Grafik indikator volume tetap 300 Teknologi Dasar Otomotif Siklus tekanan tetap Proses ini terjadi pada motor diésel 4 langkah dengan putaran rendah. Pada motor yang diisap bukan campuran udara dengan bahan bakar melainkan hanya udara. Sesaat sebelum akhir kompresi disemprotkan bahan bakar dalam bentuk kabut ke dalam silinder. Bahan bakar ini terbakar karena suhu dari udara yang tinggi. Suhu yang tinggi dari udara diperoleh karena adanya kompresi adiabatis. Ketika bahan bakar disemprotkan. Memperoleh suhu yang tinggi dari titik nyala bahan bakar tersebut. Supaya bahan bakar dan udara dapat bercampur secara homogen, maka gerakan udara di dalam silinder harus merupakan aliran turbulen. Pada motor diésel harga perbandingan kompresi lebih besar daripada motor bensin. Pembakarannya terjadi pada tekanan tetap. 0 – 1 : Pengisapan 1 – 2 : Pemampatan adiabatis 2 – 3 : Pembakaran pada tekanan tetap 3 – 4 : Langkah kerja 4 – 0 : Langkah pembuangan. (Keterangan mengenai langkah ini, sama seperti pada motor bensin) P2 + P3 : Tekanan tinggi T3 : Suhu tinggi Panas masuk terjadi pada perubahan dari T2-T3 Harga disebut pengisian. Suhu gas buang = T4, sedang suhu udara yang masuk = T1 = suhu udara luar . diagram indikator, teoritis dapat dilihat seperti Gambar. Gambar 11.9. Grafik indikator tekanan tetap Gambar 11.10 Grafik indikator rendermen thermis teoritis 301 Teknologi Dasar Otomotif Rendemen Thermis (teoritis) dapat dicari sebagai berikut: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 302 Teknologi Dasar Otomotif Proses Gabungan Proses ini terdiri dari gabungan Antara proses volume tetap dengan proses tekanan tetap. Terdapat pada motor diesel dengan putaran tinggi. Pembakarannya terjadi pada volume tetap yang disusul dengan perubahan tekanan tetap. Hal ini terjadi karena adanya putaran yang tinggi sehingga pembakarannya tidak hanya pada tekanan tetap melainkan didahuui dengan pembakaran pada volume tetap. Diagram indikatornya seperti gambar . Keterangan mengenai jalannya proses seperti pada proses OTTO teoritis diagram indicator ini dapat dijadikan sebagai berikut: Rendemen thermis (teoritis) nya dapat dicari sebagai berkut: ́ ́ ́ ́́ Gambar 11.11 Grafik indikator gabungan Gambar 11.12. Grafik rendemen thermis teoritis proses gabungan 303 Teknologi Dasar Otomotif Dari T1 – T2 berlaku : T1 V1K-1 = T2V2K-1 T₁ = ( ₂ ₁)K-1. T₂ ( ) ( ) ( ) ( ) [ ] [ ] [ ] Pada proses ini perlu diperhatikan bahwa P3 dan T4 merupakan tekanan tertinggi dan suhu tertinggi. 304 Teknologi Dasar Otomotif Prestasi Mesin Volume silinder ( volume langkah ) Volume yang menunjukkan ketika torak bergerak dari TMB menuju TMA. Sedang total volume motor dikaitkan dengan banyaknya silinder pada motor tersebut Volume silinder adalah volume sepanjang langkah torak ( dari TMB ke TMA ) Umumnya volume silinder dari suatu motor dinyatakan dalam Cm3 ( cc ) atau liter ( l ) Rumus : Vs = . D2 . L [Cm3] Vm = i . Vs D = Diameter silinder L = Langkah torak Vs (VL) = Volume silinder(Volume langkah) Vm = Volume motor keseluruhan I = Jumlah silinder Gambar 11.13. Volume silinder Contoh Diketahui : Sebuah mobil 4 silinder dengan Volume motor = 1800 Cm3 Jumlah silinder ( i ) = 4 ; Diameter silinder = 82 mm = 8,2 cm Ditanyakan : Langkah torak = …. Jawab : Vs = Vs = Vs = . L L = ⁄ = = 8,5 cm = 85 mm Volume langkah Ruang bakar TMBTMA Next >