7 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Pengertian Umum Motor Bensin Motor adalah gabungan dari alat-alat yang bergerak (dinamis) yang bila bekerja dapat menimbulkan tenaga/energi. Sedangkan pengertian motor bakar adalah motor yang sumber tenaganya diperoleh dari hasil pembakaran gas didalam ruang bakar. Motor bensin sendiri mempunyai pengertian motor dimana gas pembakarnya berasal dari hasil campuran antara bensin dengan udara dalam suatu perbandingan tertentu, sehingga gas tersebut terbakar dengan mudah sekali didalam ruang bakar, apabila timbul loncatan bunga api listrik tegangan tinggi pada elektroda busi. Dan alat yang mencampur bensin dan udara supaya menjadi gas pada motor bensin ini adalah karburator. Tenaga yang dihasilkan oleh motor adalah berasal dari adanya pembakaran gas didalam ruang bakar, oleh karena adanya pembakaran gas tersebut, maka timbullah panas. Dan panas ini mengakibatkan gas yang telah terbakar mengembang/ekspansi. Pembakaran dan pengembangan gas ini terjadi di dalam ruang bakar yang sempit dan tertutup/tidak bocor dimana bagian atas dan samping kiri kanan dari ruang bakar adalah statis/tidak bisa bergerak, sedangkan yang dinamis/bisa bergerak hanyalah bagian bawah, yakni piston sehingga dengan sendirinya piston akan terdorong ke bawah dengan kuatnya oleh gas yang terbakar dan mengembang tadi. Pada saat
15
Embed
BAB II LANDASAN TEORI - digilib.unimus.ac.iddigilib.unimus.ac.id/files/disk1/129/jtptunimus-gdl-tegowiratn... · bila bekerja dapat menimbulkan tenaga/energi. ... ð•Motor diesel
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
7
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Pengertian Umum Motor Bensin
Motor adalah gabungan dari alat-alat yang bergerak (dinamis) yang
bila bekerja dapat menimbulkan tenaga/energi. Sedangkan pengertian motor
bakar adalah motor yang sumber tenaganya diperoleh dari hasil pembakaran
gas didalam ruang bakar.
Motor bensin sendiri mempunyai pengertian motor dimana gas
pembakarnya berasal dari hasil campuran antara bensin dengan udara dalam
suatu perbandingan tertentu, sehingga gas tersebut terbakar dengan mudah
sekali didalam ruang bakar, apabila timbul loncatan bunga api listrik
tegangan tinggi pada elektroda busi. Dan alat yang mencampur bensin dan
udara supaya menjadi gas pada motor bensin ini adalah karburator.
Tenaga yang dihasilkan oleh motor adalah berasal dari adanya
pembakaran gas didalam ruang bakar, oleh karena adanya pembakaran gas
tersebut, maka timbullah panas. Dan panas ini mengakibatkan gas yang telah
terbakar mengembang/ekspansi. Pembakaran dan pengembangan gas ini
terjadi di dalam ruang bakar yang sempit dan tertutup/tidak bocor dimana
bagian atas dan samping kiri kanan dari ruang bakar adalah statis/tidak bisa
bergerak, sedangkan yang dinamis/bisa bergerak hanyalah bagian bawah,
yakni piston sehingga dengan sendirinya piston akan terdorong ke bawah
dengan kuatnya oleh gas yang terbakar dan mengembang tadi. Pada saat
8
piston terdorong ke bawah ini, membawa tenaga yang sangat dahsyat, dan
tenaga inilah yang dimaksud dengan tenaga motor.
2.2. Motor Bensin Sebelum Dimodifikasi
1 2
43
8
5
9
6 7
Gambar 1. Motor bensin sebelum dimodifikasi
Keterangan :
1. Jok : 65 cm
2. Tangki : 30 cm
3. Rangka atas belakang : 55 cm
4. Rangka atas belakang : 35 cm
5. Rangka depan : 46 cm
6. Shock belakang : 35 cm
7. Shock depan : 65 cm
8. Jarak terendah : 35 cm
9. Jark antara poros : 115 cm
9
2.3. Motor Bensin Sesudah Dimodifikasi
5
4
1 2
3
6
Gambar 2. Motor bensin sesudah dimodifikasi
Keterangan :
1. Rangka atas belakang : 50 cm
2. Rangka atas belakang : 35 cm
3. Shock belakang : 35 cm
4. Shock depan : 70 cm
5. Jarak terendah : 40 cm
6. Jarak antara poros : 125 cm
2.4. Klasifikasi Motor Bensin
Ditinjau dari segi cara memperoleh energi termal ini mesin kalor
dibagi menjadi dua golongan yaitu :
Mesin dengan pembakar luar (eksternal).
Mesin dengan pembakar dalam (internal).
10
Mesin dengan sistem pembakaran didalam atau yang lebih dikenal
dengan motor bakar itu sendiri dibagi menjadi dua macam menurut bahan
bakar yang digunakan antara lain :
Motor bensin
Motor diesel
Klasifikasi Motor Bensin
Berdasarkan prinsip kerjanya, motor bensin diklasifikasikan menjadi dua
jenis antara lain :
A. Motor Bensin Dua Tak (2 langkah)
Pada motor jenis ini dalam melakukan satu kali langkah usaha
memerlukan satu kali putaran proses engkol. Pada motor ini langkah
yang terjadi hanya dua kali atau poros engkol hanya berputar satu kali
untuk melakukan siklus.
B. Motor Bensin Empat Tak (4 langkah)
Motor jenis ini adalah yang paling banyak digunakan pada
kendaraan roda empat atau lebih. Mesin ini dalam melakukan satu kali
langkah usaha diperlukan dua kali putaran poros engkol. Pada motor
ini terjadi 4 langkah, yaitu langkah isap, langkah kompresi, langkah
ekspansi / usaha, dan langkah buang.
Pada penyusunan laporan Tugas Akhir ini penulis menggunakan
obyek Motor Bensin 2 tak 1 silinder.
11
2.5. Prinsip Kerja Motor Bensin
Motor bensin sebagai salah satu jenis motor pembakaran dalam
banyak digunakan untuk menggerakkan atau sebagai sumber tenaga dari
suatu kendaraan. Pada pembahasan ini, motor bensin sebagai sumber tenaga
menurut prinsip kerjanya dibedakan menjadi 2 yaitu motor bensin 4 tak dan
motor bensin 2 tak.
1. Motor Bensin 4 Tak
Motor bensin 4 tak adalah motor yang setiap satu kali
pembakaran bahan bakarnya memerlukan 4 langkah piston atau dua
kali putaran poros engkol. Secara kasar atau garis besarnya, cara
kerja motor bensin 4 tak adalah sebagai berikut :
Mula-mula gas yang merupakan campuran bahan bakar
dengan udara yang dihasilkan dari karburator dihisap masuk ke
dalam silinder kemudian dimampatkan dan dibakar. Karena panas,
gas tersebut mengembang dan karena ruang terbatas maka tekanan
didalam silinder atau ruang bakar naik dan tekanan ini mendorong
piston diteruskan ke poros engkol akan berputar. Secara terperinci
dibawah ini diuraikan masing-masing langkah atau proses sebagai
berikut :
1) Langkah hisap
Pada langkah ini piston bergerak dari TMA ke TMB serta engkol
berputar ½ putaran (180o). Dan pada langkah ini klep/katup
masuk membuka pintu saluran masuk yang berhubungan dengan
12
karburator, sedangkan katup buang menutup pintu saluran
pembuangan. Oleh karena bergeraknya piston dari TMA ke TMB
ini mempunyai daya hisap yang sangat kuat, sehingga dengan
sendirinya gas baru yang berada dalam karburator terhisap masuk
ke dalam silinder dan ruang bakar.
2) Langkah kompresi
Pada langkah ini piston bergerak dari TMB ke TMA, engkol
berputar (360o atau 1 putaran). Dan pada langkah ini katup
masuk dan katub buang menutup pintu salurannya masing-
masing. Bergeraknya piston ini makin naik makin membuat
ruangan diatas piston semakin sempit sehingga daya kompresi
didalam ruangan yang sempit ini menjadi tinggi. Dan oleh karena
disekeliling ruangan ini tertutup rapat, maka gas baru yang telah
dihisap masuk menjadi termampat oleh piston.
3) Langkah usaha
Beberapa saat sebelum piston mencapai TMA, engkol berputar
mencapai (360o) pada akhir langkah kompresi, busi meloncatkan
bunga api listrik tegangan tinggi didalam ruang bakar tepat saat
engkol berputar 360o atau torak tepat mencapai TMA sehingga
gas baru yang telah termampat didalam ruang bakar menjadi
terbakar. Pembakaran ini berlangsung sampai piston mencapai
TMA, setelah itu hasil pembakaran gas tersebut dapat
menimbulkan panas yang menyebabkan pengembangan gas
13
didalam ruang bakar. Pengembangan gas ini menimbulkan
tekanan/tenaga yang dahsyat sekali ke segala arah, yakni bagian
atas bawah dan samping kiri kanan didalam ruang bakar adalah
statis, sedangkan yang dinamis didalam ruang bakar hanyalah
bagian bawah, yaitu piston maka dengan sendirinya piston
terdorong dengan kuatnya dari TMA ke TMB. Meluncurnya
piston dari TMA ke TMB ini sudah tentu menimbulkan tenaga
yang sangat besar pula.
4) Langkah buang
Piston bergerak dari TMB ke TMA, engkol berputar 270o, maka
pada langkah ini katub buang terbuka dan gas hasil sisa
pembakaran didalam ruang terdorong keluar oleh piston melalui
saluran buang.
Gambar 3. Proses kerja motor bensin 4 langkah
Keterangan gambar :
1. Langkah hisab 3. Langkah usaha
2. Langkah kompresi 4. Langkah buang
14
2. Motor Bensin 2 Tak
Motor bensin 2 tak adalah motor yang setiap kali
pembakarannya membutuhkan hanya 2 kali langkah torak atau satu
kali putaran engkol, dengan kata lain motor bensin 2 tak tak berbeda
jauh dengan motor 4 tak, yaitu pada motor bensin 2 tak tidak bekerja
dengan poros yang tunggal pada masing-masing langkahnya
melainkan antara proses dan kompresi terjadi dalam satu langkah
torak. Sedangkan proses atau cara kerja motor 2 tak sebagai berikut :
1) Langkah hisap dan kompresi
Pada langkah ini piston dari TMA ke TMB sehingga saluran
masuk terbuka oleh piston, reed valve, rotary valve, atau crank
shaft valvenya. Pada saat piston semakin bergerak keatas, maka
akan mengakibatkan ruang bagian bawah piston yakni ruang
carter menjadi semakin luas, dan bergeraknya piston ke arah
TMA ini bagian bawah piston menghisap gas baru dari
karburator ke dalam ruang carter dan melalui saluran bilas
manuju ke ruang bakar. Proses merupakan langkah isap.
Selanjutnya piston terus bergerak menuju TMA sampai saluran
buang dan saluran bilas tertutup oleh piston bagian atas sehingga
terjadilah pemampatan gas yang masuk kedalam ruang bakar dan
silinder sebelumnya, maka terjadilah kompresi dan kejadian ini
yang disebut langkah kompresi.
15
2) Langkah usaha dan buang
Beberapa saat sebelum mengakhiri langkah kompresi (pada akhir
langkah 1), busi meloncatkan bunga api listrik tegangan tinggi
didalam ruang bakar sehingga gas baru dikompresikan menjadi
terbakar. Pembakaran ini terjadi berlangsung terus menerus
sampai piston mencapai TMA. Oleh karena pembakaran tersebut,
maka timbullah panas yang menyebabkan gas mengembang. Gas
ini terjadi pada saat setelah piston berada di TMA, karena hanya
piston yang dinamis (bias bergerak) maka piston terdorong ke
arah TMB dengan kuatnya oleh ledakan gas dan tenaga tadi
diteruskan ke poros engkol. Peristiwa ini merupakan langkah
usaha/kerja pada motor bensin 2 tak. Selanjutnya gerakan piston
ke arah TMB ini membuat saluran buang dan saluran bilas
menjadi terbuka sehingga gas bekas keluar melalui saluran buang
tadi. Oleh karena adanya bantuan desakan dari gas baru yang
mulai masuk lagi ke dalam ruang bakar dan silinder melalui
saluran bilas. Proses ini disebut langkah buang.
Masuknya gas baru dari ruang carter ke dalam ruang bakar dan
silinder karena gas baru yang berada didalam ruang ke atas
mendapat tekanan dari piston, sewaktu piston bergerak ke bawah
dan proses ini disebut kompresi carter.
16
Gambar 4. Proses kerja motor bensin 2 langkah
2.6. Kelebihan dan Kekurangan Motor Bensin 4 Tak dan 2 Tak
a. Kelebihan dan kekurangan motor bensin 4 tak
Kelebihan motor bensin 4 tak Kekurangan motor bensin 4 tak Pemakaian bensin lebih hemat
karena pembakaran lebih sempurna
Polusi yang ditimbulkan rendah
karena pembakaran lebih sempurna
dan oli tidak terbakar sehingga gas
buang lebih bersih
Tenaga yang dihasilkan lebih besar
karena pembakaran lebih sempurna
Perawatan lebih sulit dibandingkan
dengan motor bensin 2 tak karena
menggunakan katup masuk dan katup
buang beserta sistem penggeraknya
Relatif lebih sulit dalam meripair
17
b. Kelebihan dan kekurangan motor bensin 4 tak
Kelebihan motor bensin 2 tak Kekurangan motor bensin 2 tak Mudah dihidupkan
Perawatannya lebih mudah karena
tanpa katup
Polusi yang ditimbulkan lebih banyak
karena oli ikut terbakar bersama
bensin dan pembakarannya kurang
sempurna
Pemakaian bahan bakar (bensin)
lebih banyak atau boros karena
pembakarannya kurang sempurna.
2.7. Thermodinamika
Dalam perhitungan thermodinamika, maka kita harus mengetahui
diagram proses pembakaran.
Gambar 5. Diagram P-V
18
Diketahui :
∑ = 6,7
T1 = 300C = 3030K
K = 1,34
P1 = 1 atm = 1,033 hgf/cm2
R = 29,9 kg F/kg0F/cm2
Qm = 10,9 kol/kg
V1 = VL+Vc =96,5 + 16,687 = 113,187
∑ =2
1
V
V
7 =2
187,113
V
V2 =7
187,113
= 16,169
2
1
V
V=
169,16
187,113= 7
1. Proses 2 – 3 (Politropik)
Qm = CV (T2 – T3)
Volume pada titik dua dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :
2
1
V
V= 7
Tekanan pada titik 2
P1.V1k = P2.V2
k
19
P2 = P .
2
1
V
V
= 1,033 . (7)1,34
= 1,033 . (13,56)
= 14 atm
Temperatur pada titik 2
T2 = T1 .1
2
1
k
V
V
= 303 (7)1,34 – 1
= 303 (7)0,3 – 1
= 58,70K
2. Proses 3 – 4
V2 = V3 = 1 Cm3
Temperatur pada titik 3
T3 = 2TCV
Qm
= 1,587171,0
9,10
= 650,80K
Tekanan pada titik 3
P3.V3 = R . T3
P3 =2
23.
T
PT
=1,587
14.8,650= 15,5 kg f/Cm2
20
3. Proses 4 – 1
V1 = V4
V2 = V3
Temperatur pada titik 4
1
4
3
3
4
K
V
V
T
T
T4 = T3
1
4
3
K
V
V
= 650,834,0
2
1
= 335,80K
Tekanan pada titik 4
P4 = P3 . (V3/V4)k
= 15,534,1
2
1
= 1,14 kg F/Cm2
Jadi panas yang keluar (QK) adalah
QK = m . Cv (T4 – T1)
= 0,171 (335,8 – 303)
= 5,60 kkal
Maka efisiensinya :
η =Qm
QkQm =
9,10
60,59,10
= 0,48 atau 48
21
2.8. Kinerja Mesin
Faktor seperti kecepatan, beban, bahan bakar yang
dikonsumsi, kuantitas air pendingin, pendingin air dan suhu inlet
outlet, dan temperatur serta analisis dari gas buang. Kemudian, harus
dianggap hanya sebagai perwakilan diagram.
Alasan mengapa keseimbangan panas diagram menunjukkan
pada gambar 6, telah diplot terhadap beban, bukan rpm, adalah bahwa
sebagian besar mesin dioperasikan pada rpm sekitar tetap dan beban
yang bervariasi. Ditunjukkan pada gambar diagram keseimbangan.
100% panas yang dimasukkan
Kerugian Panas:
34% gas buang
32% pendingin
3% pemompaan torak
6% gesekan mekanis
25% kerja mekanis efektif
Sumber : Drs. Bagyo sucahyo, Drs. Darmanto dan Soemarsono, B. Sc, 1999.
Otomotif Mesin Tenaga. Jakarta :departemen pendidikan dan kebudayaan.