Motor bakar torak (piston) terdiri dari silinder yang dilengkapi dengan
piston. Piston bergerak secara translasi (bolak-balik) kemudian oleh poros
engkol dirubah menjadi gerakan berputar.
1. Siklus Otto – Motor Bensin (siklus udara volume konstan)
a.Motor 4 Tak
Adalah motor yang memerlukan empat kali langkah torak (dua kali ke
atas dan dua kali ke bawah) untuk memperoleh satu kali usaha di
ruang pembakaran. Langkah gerak torak tersebut berturut-turut adalah
:
1. Langkah isap (intake stroke)
Pada langkah ini klep pemasukan (intake) terbuka dan klep pengeluaran (exhaust)
tertutup. Piston bergeran dari TMA ke TMB, volume bertambah tekanan berkurang,
maka bahan bakar + udara dihisap masuk ke silinder, tetapi karena silinder berhubungan
dengan udara luar maka tekanan udara pada silinder pada akhir langkah penghisapan
tetap 1 atmosfer .
2. Langkah kompresi (compression stroke)
Pada langkah ini klep pemasukan dan pembuangan tertutup. Piston
bergerak dari TMB ke TMA. Bahan bakar + udara ditekan dengan proses
isentropik dan tekanan pada akhir kompresi sekitar 7 atm.
Proses pembakaran dimana klep pemasukan dan klep pembuangan
tertutup dan bahan bakar + udara dibakar karena loncatan bunga api
listrik dari busi. Proses ini dianggap sebagai proses pemasukan kalor.
C8H18 + 12,5 O2 8 CO2 + 9 H2O + panas
3. Langkah Usaha/kerja (power stroke)
Pada langkah ini klep pemasukan dan pengeluaran tetap tertutup.
Karena tekanan meningkat akibat panas pembakaran, mengakibatkan
piston terdorong dan menghasilkan kerja. Piston bergerak dari TMA ke
TMB.
Proses pembuangan panas , pada saat ini klep pemasukan dan
pengeluaran tertutup, sebagian panas dibuang melalui proses radiasi,
konveksi dan rambatan pada bahan logam dari silinder
4. Langkah pembuangan sisa pembakaran (exhaust stroke)
Pada langkah ini klep pemasukan tertutup dan klep pengeluaran terbuka, piston bergerak
dari TMB ke TMA mendesak keluar sisa pembakaran pada silinder dan proses ini terjadi
pada tekanan konstan.
Secara diagram langkah-langkah tersebut di atas dapat dilihat pada
Keterangan:
P = tekanan fluida kerja
(bahan bakar + udara)
V = volume
Qm = jumlah kalor yang
dimasukkan
(hasilpembakaran)
VL = volume langkah torak
VS = volume sisa
T = torak piston
V
0
qm
P
1
2
3
4
TMA TMB
VS
Ex
In
0 1 : proses pengisapan bahan bakar + udara
2 1 : proses kompresi bahan bakar + udara
2 3 : proses pembakaran (penambahan kalor)
3 4 : proses usaha
1 0 : proses pembuangan
Gambar 6. Hubungan P dan V pada proses pembakaran
Torak yang mencapai kedudukan paling atas disebut torak mencapai titik mati atas
(TMA) dan torak yang mencapai kedudukan paling bawah (TMB).
b. Motor 2 Tak
Adalah mesin yang memerlukan dua kali langkah torak (satu kali ke
atas/ascending stroke dan satu kali ke bawah/discending stroke) untuk
memperoleh satu kali usaha di ruang pembakaran.
5. Langkah atas
Torak bergerak ke atas maka di ruang pembakaran akan terjadi
kompresi dan dengan adannya loncatan bunga api listrik pada busi,
terjadi pembakaran bahan bakar di ruang pembakaran. Di ruang karter,
dengan adanya gerakan torak ke atas, volumenya bertambah besar dan
tekanannya menjadi lebih kecil dari udara luar, sehingga udara luar
masuk ke karter melalui karburator dan terjadilah percampuran udara
dan bahan bakar di ruang karter.
6. Langkah bawah
Torak bergerak ke bawah maka di ruang pembakaran terjadi langkah
usaha. Pada saat torak mencapai lubang pembuangan (exhaust port),
sisa pembakaran akan keluar dan pada saat torak mencapai lubang
pembilasan (scavenging port), campuran bahan bakar dan udara dari
ruang karter masuk ke ruang pembakaran. Di ruang karter volumenya
akan turun dan tekanannya bertambah besar, sehingga campuran
udara dan bahan bakar akan masuk ke ruang pembakaran melalui
lubang pembilasan.
Tabel 3. Perbedaan motor 2 tak dan 4 tak
No. Hal yang dibicarakan Motor 4 tak Motor 2 tak
1. Proses terjadinya
usaha/tenaga
Dibutuhkan 4
langkah piston atau
2 putaran poros
engkol
Dibutuhkan 2
langkah piston atau 1
putaran poros engkol
2. Intake, compression,
power, exhaust
Masing-masing
membutuhkan 1
langkah piston
penuh
Intake, compression
pada satu langkah
dan power, exhaust
pada langkah yang
lain
3. Pembakaran Sempurna dan
hemat
Kurang sempurna
4. Tenaga (untuk ukuran
dan putaran yang sama)
Lebih rendah dari
motor 2 tak
Lebih tinggi dari
motor 4 tak
5. Suhu piston dan
silinder
Lebih rendah dari
motor 2 tak
Lebih tinggi dari
motor 4 tak
2. Siklus Diesel (Siklus udara tekanan konstan)
a. Langkah isap (intake)
Pada langkah ini klep pemasukan (intake) terbuka dan klep pengeluaran
(exhaust) tertutup. Piston bergeran dari TMA ke TMB, udara murni
dihisap masuk ke ruang silinder.
b. Langkah kompresi (compression)
Pada langkah ini klep pemasukan dan pembuangan tertutup. Piston
bergerak dari TMB ke TMA. Udara murni ditekan sampai 15 atm atau
lebih
Pemasukan kalor, bahan bakar di semprotkan masuk ke silinder melalui
injektor dengan tekanan tinggi, sehingga terjadi pembakaran dan terjadi
pada tekanan konstan.
c. Langkah Usaha/kerja (power)
Pada langkah ini klep pemasukan dan pengeluaran tetap tertutup.
Karena adanya pembakaran tekanan meningkat sehingga piston
terdorong dan menghasilkan kerja. Piston bergerak dari TMA ke TMB.
d. Langkah pembuangan sisa pembakaran (exhaust)
Pada langkah ini klep pemasukan tertutup dan klep pengeluaran
terbuka, piston bergerak dari TMB ke TMA mendesak keluar sisa
pembakaran .
