- Mesin 2 Tak
Mesin dua takadalahmesin pembakaran dalamyang dalam satu siklus
pembakaran terjadi dua langkah piston, berbeda denganputaran
empat-takyang mempunyai empat langkah piston dalam satu siklus
pembakaran, meskipun keempat proses (intake, kompresi, tenaga,
pembuangan) juga terjadi.Mesin dua tak juga telah digunakan
dalammesin diesel, terutama rancanganpiston berlawanan, kendaraan
kecepatan rendah seperti mesin kapal besar, dan mesinV8untuk truk
dan kendaraan berat lainnya.Animasi cara kerja mesin dua tak.
Prinsip kerjaUntuk 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 kesatuPiston bergerak dari TMA ke TMB.1. 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.2. 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.3. Pada saat ring piston melewati lubang
pembuangan, gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang
pembuangan.4. 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.5. Piston terus menekan ruang bilas
sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas masuk ke
dalam ruang bakarLangkah keduaPiston bergerak dari TMB ke TMA.1.
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.2. Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan,
piston akan mengkompresi gas yang terjebak dalam ruang bakar.3.
Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA.4.
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.
Kelebihan mesin dua takDibandingkan mesin empat tak, kelebihan
mesin dua tak adalah:1. Mesin dua tak lebih bertenaga dibandingkan
mesin empat tak.2. 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.3. Mesin dua tak
lebih murah biaya produksinya karena konstruksinya yang
sederhana.Meskipun memiliki kelebihan tersebut di atas, jarang
digunakan dalam aplikasi kendaraan terutama mobil karena memiliki
kekurangan.Kekurangan mesin dua takKekurangan mesin dua tak
dibandingkan mesin empat tak1. Efisiensi mesin dua tak lebih rendah
dibandingkan mesin empat tak.2. 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.3. 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.4. Pelumasan mesin dua
tak tidak sebaik mesin empat tak, mengakibatkan usia suku cadang
dalam komponen ruang bakar relatif lebih rendah.
MOTOR 4 TAKFour stroke engine adalah sebuah mesin dimana untuk
menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah
naik-turun piston, dua kali rotasi kruk as, dan satu putaran noken
as (camshaft).Empat proses tersebut terbagi dalam siklus :Langkah
hisap : Bertujuan untuk memasukkan kabut udara bahan bakar ke dalam
silinder. Sebagaimana tenaga mesin diproduksi tergantung dari
jumlah bahan-bakar yang terbakar selama proses pembakaran.Prosesnya
adalah ;1. Piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik
Mati Bawah (TMB).2. Klep inlet terbuka, bahan bakar masuk ke
silinder3. Kruk As berputar 180 derajat4. Noken As berputar 90
derajat5. Tekanan negatif piston menghisap kabut udara-bahan bakar
masuk ke silinderLANGKAH KOMPRESILangkah KompresiDimulai saat klep
inlet menutup dan piston terdorong ke arah ruang bakar akibat
momentum dari kruk as dan flywheel.Tujuan dari langkah kompresi
adalah untuk meningkatkan temperatur sehingga campuran udara-bahan
bakar dapat bersenyawa. Rasio kompresi ini juga nantinya
berhubungan erat dengan produksi tenaga.Prosesnya sebagai berikut
:1. Piston bergerak kembali dari TMB ke TMA2. Klep In menutup, Klep
Ex tetap tertutup3. Bahan Bakar termampatkan ke dalam kubah
pembakaran (combustion chamber)4. Sekitar 15 derajat sebelum TMA ,
busi mulai menyalakan bunga api dan memulai proses pembakaran5.
Kruk as mencapai satu rotasi penuh (360 derajat)6. Noken as
mencapai 180 derajatLANGKAH TENAGALangkah TenagaDimulai ketika
campuran udara/bahan-bakar dinyalakan oleh busi. Dengan cepat
campuran yang terbakar ini merambat dan terjadilah ledakan yang
tertahan oleh dinding kepala silinder sehingga menimbulkan
tendangan balik bertekanan tinggi yang mendorong piston turun ke
silinder bore. Gerakan linier dari piston ini dirubah menjadi gerak
rotasi oleh kruk as. Enersi rotasi diteruskan sebagai momentum
menuju flywheel yang bukan hanya menghasilkan tenaga, counter
balance weight pada kruk as membantu piston melakukan siklus
berikutnya.Prosesnya sebagai berikut :1. Ledakan tercipta secara
sempurna di ruang bakar2. Piston terlempar dari TMA menuju TMB3.
Klep inlet menutup penuh, sedangkan menjelang akhir langkah usaha
klep buang mulai sedikit terbuka.4. Terjadi transformasi energi
gerak bolak-balik piston menjadi energi rotasi kruk as5. Putaran
Kruk As mencapai 540 derajat6. Putaran Noken As 270 derajatLANGKAH
BUANGExhaust strokeLangkah buang menjadi sangat penting untuk
menghasilkan operasi kinerja mesin yang lembut dan efisien. Piston
bergerak mendorong gas sisa pembakaran keluar dari silinder menuju
pipa knalpot. Proses ini harus dilakukan dengan total, dikarenakan
sedikit saja terdapat gas sisa pembakaran yang tercampur bersama
pemasukkan gas baru akan mereduksi potensial tenaga yang
dihasilkan.Prosesnya adalah :1. Counter balance weight pada kruk as
memberikan gaya normal untuk menggerakkan piston dari TMB ke TMA2.
Klep Ex terbuka Sempurna, Klep Inlet menutup penuh3. Gas sisa hasil
pembakaran didesak keluar oleh piston melalui port exhaust menuju
knalpot4. Kruk as melakukan 2 rotasi penuh (720 derajat)5. Noken as
menyelesaikan 1 rotasi penuh (360 derajat)FINISHING PENTING
OVERLAPINGOverlap adalah sebuah kondisi dimana kedua klep intake
dan out berada dalam possisi sedikit terbuka pada akhir langkah
buang hingga awal langkah hisap.Berfungsi untuk efisiensi kinerja
dalam mesin pembakaran dalam. Adanya hambatan dari kinerja mekanis
klep dan inersia udara di dalam manifold, maka sangat diperlukan
untuk mulai membuka klep masuk sebelum piston mencapai TMA di akhir
langkah buang untuk mempersiapkan langkah hisap. Dengan tujuan
untuk menyisihkan semua gas sisa pembakaran, klep buang tetap
terbuka hingga setelah TMA. Derajat overlaping sangat tergantung
dari desain mesin dan seberapa cepat mesin ini ingin
bekerja.manfaat dari proses overlaping :1. Sebagai pembilasan ruang
bakar, piston, silinder dari sisa-sisa pembakaran2. Pendinginan
suhu di ruang bakar3. Membantu exhasut scavanging (pelepasan gas
buang)4. memaksimalkan proses pemasukkan bahan-bakar
Kelebihan dan kekurangan Motor 4 Tak
1.Keuntungan a. Karena proses pemasukan, kompresi, kerja, dan
buang prosesnya berdiri sendiri-sendiri sehingga lebih presisi,
efisien dan stabil, jarak putaran dari rendah ke tinggi lebih lebar
(500- 10000 rpm). b.Kerugian langkah karena tekanan balik lebih
kecil dibanding mesin dua langkah sehingga pemakaian bahan bakar
lebih hemat. c.Putaran rendah lebih baik dan panas mesin lebih
dapat didinginkan oleh sirkulasi oli d. Langkah pemasukan dan buang
lebih panjang sehingga efisiensi pemasukan dan tekanan efektif
rata-rata lebih baik e.Panas mesin lebih rendah dibanding mesin dua
langkah f.Tidak memakai oli samping
2.Kerugian a.Komponen dan mekanisme gerak katup lebih kompleks,
sehingga perawatan lebih sulit b.Suara mekanis lebih gaduh
c.Langkah kerja terjadi dengan 2 putaran poros engkol, sehingga
keseimbangan putar tidak stabil, perlu jumlah silinder lebih dari
satu dan sebagai peredam getaran.
Perbedaan desain dengan mesin empat tak Pada mesin dua tak,
dalam satu kali putaran poros engkol (crankshaft) terjadi satu kali
proses pembakaran sedangkan pada mesin empat tak, sekali proses
pembakaran terjadi dalam dua kali putaran poros engkol. Pada mesin
empat tak, memerlukan mekanisme katup (valve mechanism) dalam
bekerja dengan fungsi membuka dan menutup lubang pemasukan dan
lubang pembuangan, sedangkan pada mesin dua tak, piston dan ring
piston berfungsi untuk menbuka dan menutup lubang pemasukan dan
lubang pembuangan. Pada awalnya mesin dua tak tidak dilengkapi
dengan katup, dalam perkembangannya katup satu arah (one way valve)
dipasang antara ruang bilas dengan karburator dengan tujuan:1. Agar
gas yang sudah masuk dalam ruang bilas tidak kembali ke
karburator.2. Menjaga tekanan dalam ruang bilas saat piston
mengkompresi ruang bilas. Lubang pemasukan dan lubang pembuangan
pada mesin dua tak terdapat pada dinding silinder, sedangkan pada
mesin empat tak terdapat pada kepala silinder (cylinder head). Ini
adalah alasan paling utama mesin 4 tak tidak menggunakan oli
samping.
How a 4 Stroke Engine WorksThe cycle of a 4-stroke engine
consists of 4 parts:1. Intake - a fuel and air mixture gets sucked
into the cylinder2. Compression - the mixture gets compressed to
make the effects of combustion more powerfull.3. Combustion - the
mixture is ignited with a spark from the spark plug and expands as
it combusts (burns)4. Exhaust - the exhaust (burnt gasses) is
pushed out of the cylinder by the pistonTo see an animation of the
working of a 4-stroke engine click here and wait for the file to
load.
1 Cylinder2 Piston3 Connecting Rod4 Crankshaft5 Engine Block6
Valves7 Spark Plug