Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Widget HTML #1

Materi Memahami klasifikasi engine Teknologi Dasar Otomotif

B) Klasifikasi Internal Combustion Engine (ICE) 

Internal Combustion Engine (ICE) atau mesin pembakaran dalam dapat dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan prinsip kerja, bahan bakar, bentuk mesin, jumlah silinder, dan konstruksi  penggerak katupnya. 

1. Berdasarkan Prinsip Kerjanya 

Berdasarkan prinsip kerjanya, Internal Combustion Engine (ICE) atau mesin pembakaran dalam dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu mesin dua tak, empat tak, dan rotary engine. 

a. Mesin dua tak 

Mesin dua tak atau dua langkah adalah mesin yang dalam dua langkah piston menghasilkan satu kali usaha. Prinsip mesin dua tak adalah terdapat dua siklus gerakan piston pada satu putaran poros engkol. Piston bergerak ke atas dan ke bawah. Titik tertinggi yang dicapai oleh piston disebut titik mati atas (TMA) dan titik terendah yang dicapai oleh piston disebut titik mati bawah (TMB). Sementara itu, jarak bergeraknya piston antara TMA dan TMB dinamakan langkah piston (stroke) atau setengah putaran poros engkol. 


Gambar 2.6 Bagian-bagian mesin dua tak. 



1) Piston bergerak dari TMA ke TMB (down stroke) 
Gas hasil pembakaran berekspansi mendorong piston turun sehingga exhaust port terbuka. Saat exhaust port terbuka, dimulailah proses pembuangan gas hasil pembakaran dan piston masih bergerak dari TMA ke TMB. Akibat turunnya piston, tekanan pada ruang di bawah piston meningkat. 

Campuran udara dan bahan bakar yang ada di bawah ruang poros engkol masuk ke ruang di atas piston melalui saluran bilas. 


Gambar 2.7 Down stroke pada mesin dua tak. 



2) Piston bergerak dari TMB Ke TMA (up stroke) 
Setelah piston menutup exhaust port, dimulailah langkah kompresi pada ruang di atas piston. Gerakan piston yang menjauhi TMB menyebabkan tekanan pada ruang di bawah piston menjadi rendah. Hal ini mengakibatkan release valve terbuka sehingga udara luar dan bahan bakar dari karburator masuk ke ruang vakum di bawah piston. Sebelum piston mencapai titik mati atas, busi memercikkan bunga api dan terjadilah proses pembakaran. Proses kerja ini terjadi secara berulang sehingga terjadi putaran yang menyebabkan motor atau mobil dapat berjalan. 

Gambar 2.8 Up stroke pada mesin dua tak. 

Dalam memilih mesin, perlu dilakukan pertimbangan kelebihan dan kekurangan dari beberapa segi, misalnya kecepatan, ukuran, dan kemudahan dalam perawatan. Perhatikan tabel berikut untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan dari mesin dua tak.

Tabel 2.1 Kelebihan dan kekurangan mesin dua tak. 

Kelebihan

Kekurangan

Respons putaran yang cepat dengan tenaga yang dihasilkan lebih besar

Boros dalam penggunaan bahan bakar dan mesin cepat panas

Putaran piston lebih halus dan rata

Suara mesin yang sangat bising

Ukuran mesin lebih kecil dengan  konstruksi yang lebih sederhana

Daya tahan mesin yang rendah

Perawatan lebih mudah

Menghasilkan asap hasil pembakaran yang dapat mencemari udara



b. Mesin empat tak 

Mesin empat tak atau empat langkah adalah mesin yang dalam empat langkah piston menghasilkan satu langkah usaha. Empat langkah yang terjadi terdiri atas langkah isap, kompresi, kerja, dan buang. 

Gambar 2.9 Bagian-bagian mesin empat tak. 



1) Langkah isap (intake stroke) 
Piston bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk terbuka dan katup buang tertutup. Campuran bahan bakar dan udara masuk ke ruang silinder melalui katup masuk. Hal ini dapat terjadi karena tidak terdapat udara atau terjadi kevakuman pada ruang bakar. 

Gambar 2.10 Langkah isap (intake) 


2) Langkah kompresi (compression stroke) 
Piston bergerak dari TMB ke TMA dan kedua katup dalam keadaan tertutup. Campuran bahan bakar dan udara dalam bentuk gas dikompresikan hingga tekanan 9-14 atm. Hal ini menyebabkan tekanan meningkat dan beberapa saat sebelum piston mencapai TMA, busi memercikkan bunga api. 


Gambar 2.11 Langkah kompresi (compression). 



3) Langkah usaha (power stroke) 
Piston bergerak dari TMA ke TMB dan kedua katup masih tertutup. Ekspansi hasil pembakaran menyebabkan piston terdorong turun dan poros engkol berputar. 


Gambar 2.12 Langkah usaha (power). 


4) Langkah buang (exhaust stroke) 
Plston bergerak darl TMB ke TMA dengan katup isap tertutup dan katup buang terbuka. Gas sisa pembakaran didorong ke luar oleh gerakan naik piston melalui exhaust manifold dan berakhir di knalpot. 

Gambar 2.13 Langkah buang (exhaust). 



Seperti halnya mesin yang lain, mesin empat tak juga memiliki kelebihan dan kekurangan. Perhatikan Tabel 2.2 berikut. 

Tabel 2.2 Kelebihan dan kekurangan mesin 4 tak. 

Kelebihan

Kekurangan

Lebih irit dalam penggunaan bahan bakar

Ukuran dan konstruksi mesin lebih besar dan kompleks

Suara mesin yang dihasilkan lebih halus

Biaya perawatan lebih mahal

Hasil pembakaran bahan bakar tidak menimbulkan asap sehingga lebih ramah lingkungan

Kecepatan putaran yang kurang stabil

Kecepatan putaran yang tinggi, yaitu 500-10.000 rpm

Kecepatan respons yang dihasilkan cukup rendah



C. Rotary engine/mesin Wankel 

Rotary engine diciptakan oleh seorang ahli mesin Jerman, yaitu Dr. Felix Wankel pada tahun 1957. Pada penelitiannya sejak tahun 1924 di sebuah laboratorium kecil di Jerman, ia menghasilkan sebuah mesin yang disebut rotary engine yang termasuk dalam Internal Combustion Engine. Namun, berbeda dengan ICE yang sudah ada, rotary engine/mesin Wankel menggunakan sebuah roto sebagai pengganti piston yang berbentuk segitiga. Rotor membag ruang silinder menjadi tiga bagilan yang masing-masing diplsanka oleh apex (puncak). 

Gambar 2.14 (a) Contoh rotary engine dan (b) bagian-bagiannya. 


Dalam satu putaran poros engkol, rotary engine akan menghasilkan tiga kali pembakaran. Prinsip kerja rotary engine terdiri atas proses isap, kompresi, pembakaran, dan pembuangan. 

1) Proses isap 
Proses isap pada rotary engine dimulai sejak ujung rotor melewati lubang keluar (exhaust). Ruang silinder menjadi membesar sehingga campuran udara dan bahan bakar dari karburator akan masuk ke dalam ruang silinder. Udara+ bahan bakar masuk 

Gambar 2.15 Proses isap pada rotary engine. 


2) Proses kompresi 
Proses kompresi dimulai saat ujung rotor melewati lubang masuk (intake). Seiring dengan berputarnya rotor, campuran bahan bakar dan udara akan dipampatkan bersamaan dengan mengecilnya ruangan. 

Gambar 2.16 Proses kompresi pada rotary engine. 



3) Proses pembakaran 
Proses pembakaran terjadi pada akhir proses kompresi. Udara dan bahan bakar yang sudah dipampatkan, kemudian kedua busi menyala secara berurutan dimulai dari busi yang depan sehingga terjadilah proses pembakaran. 

Gambar 2.17 Proses pembakaran pada rotary engine. 



4) Proses pembuangan 
Proses pembuangan dimulai saat ujung rotor melewati lubang pembuangan (exhaust). Tekanan gas yang tinggi menyebabkan gas keluar melalui lubang pembuangan yang nantinya dibuang melalui knalpot. 

Gambar 2.18 Proses pembuangan pada rotary engine. 



Berikut cara kerja rotary engine secara keseluruhan. 

Gambar 2.19 Cara kerja rotary engine. 



2. Berdasarkan Bahan Bakarnya 

Berdasarkan bahan bakarnya, Internal Combustion Engine (ICE) atau mesin pembakaran dalam dibedakan menjadi dua jenis, yaitu mesin bensin dan mesin diesel. 

a. Mesin bensin 

Mesin bensin merupakan mesin pembakaran dalam yang menggunakan bahan bakar berupa bensin atau sejenisnya. Pada mesin bensin, proses pembakaran memerlukan busi untuk menghasilkan percikan bunga api. Campuran udara dan bahan bakar pada mesin bensin dapat terbakar karena percikan bunga api dari busi. 

b. Mesin diesel 

Mesin diesel merupakan mesin pembakaran dalam yang menggunakan bahan bakar berupa solar. Cara pembakaran pada mesin tipe ini tidak menggunakan busi karena bahan bakarnya akan terbakar dengan sendirinya dengan kondisi tekanan dan temperatur tinggi di dalam silinder. Untuk mengetahui perbedaan karakteristik mesin bensin dan diesel, perhatikan Tabel 2.3 berikut. 

Tabel 2.3 Karakteristik mesin bensin dan diesel. 

Mesin Bensin

Mesin Diesel

Kecepatan tinggi dan tenaga besar

Kecepatan lebih rendah

Pengoperasian lebih mudah

Pengoperasian lebih rumit

Pembakaran lebih sempurna

Pembakaran kurang sempurna

Umumnya digunakan untuk kendaraan penumpang

Umumnya digunakan untuk kendaraan jarak jauh

Getaran suara kecil

Getaran suara besar dan berisik

Bahan bakar berupa bensin

Bahan bakar berupa solar

Metode penyalaan dengan bantuan busi

Metode penyalaan dengan tekanan tinggi

Efisiensi panas sekitar 22-30%

Efisiensi panas sekitar 30-40%

Lebih boros bahan bakar

Hemat bahan bakar

Harga lebih murah

Harga lebih mahal

Bentuk ruang bakar sederhana

Bentuk ruang bakar rumit



3. Berdasarkan Bentuk Mesin 

Berdasarkan bentuknya, mesin dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai berikut.

a. Mesin berbentuk segaris 

Mesin dengan tipe segaris memiliki silinder yang tersusun sejajar dalam satu baris. Konstruksinya yang sederhana, getarannya yang halus, dan perawatannya yang mudah membuat mesin jenis ini banyak diminati. Mesin berbentuk segaris sudah umum digunakan, misalnya dunia penerbangan, otomotif, ataupun lokomotif. Mesin ini tersusun atas 2, 3, 4, 5, atau 6 silinder yang terangkai dalam satu garis. Akan tetapi, bentuk mesin ini memiliki kekurangan, yaitu jika jumlah silindernya melebihi empat buah, konstruksi mesinnya akan terlalu panjang dan getaran yang dihasilkan pun akan semakin besar. Kendaraan yang menggunakan bentuk mesin segaris, misalnya Toyota Innova dan Avanza, Suzuki Baleno, serta Daihatsu Xenia. 

Gambar 2.20 Contoh mesin segaris. 



b. Mesin berbentuk v 

Mesin ini terdiri atas piston yang disusun menyerupai huruf V sehingga disebut sebagai mesin V. Mesin V dapat mereduksi panjang dan berat keseluruhan mesin. Ragam sudut yang digunakan pada mesin jenis ini berbeda-beda, bergantung pada banyaknya jumlah silinder yang digunakan. Kelebihan dari bentuknya yang menyerupai huruf V ini, yaitu dapat mengurangi tinggi dan panjang mesin, konstruksi poros engkol menjadi lebih sederhana karena dua batang piston yang terletak pada satu pena poros engkol. Namun, kekurangan dari bentuk ini, yaitu membutuhkan dua kolektor untuk pembuangan gas dan memiliki keseimbangan getaran yang kurang baik jika dibandingkan dengan bentuk silinder segaris. Kendaraan yang menggunakan mesin dengan konstruksi silinder berbentuk V ini, misalnya Mercedes Benz, Ferrari, dan Lamborghini. 

Gambar 2.21 Mesin berbentuk V. 


C.Mesin berbentuk bintang/radial 

Mesin berbentuk radial atau bintang adalah mesin bersilinder banyak yang masih menggunakan piston dan connecting rod (batang piston) yang berfungsi mengubah gerak translasi menjadi rotasi. Pada mesin berbentuk radial, pemasukan udara dan bahan bakar serta pembuangan gasnya masih menggunakan sistem mekanisme katup. Sistem katup ini digerakkan oleh valve lifter dan pushrod. Mesin ini memutar sebuah sumbu yang merupakan hasil usaha dari semua silinder yang dijadikan satu. Mesin radial ada yang bersilinder 3, 5, 7, 9, 11, dan masih banyak lagi. Bahkan, ada pula yang memiliki dua lingkaran ganda. Mesin radial biasanya digunakan untuk mesin pesawat terbang. 

Gambar 2.22 Mesin radial dengan (a) tiga, (b) lima, (c) tujuh, dan (d) sembilan silinder. 

d. Mesin dengan arah piston berlawanan (boxer engine) atau Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC) 

Silinder piston disusun secara berlawanan dengan posisi horizontal. Hal ini yang menyebabkan piston pada mesin ini bergerak secara horizontal pula. Keuntungan dari mesin jenis ini adalah konstruksinya lebih pendek dan rendah serta getaran dengan keseimbangan yang lebih baik. Namun, susunan silinder tipe ini juga memiliki kekurangan, yaitu memerlukan dua kolektor untuk gas buangnya dan saluran isapnya atau intake manifold-nya lebih panjang. 

Gambar 2.23 Boxer engine. 



4. Berdasarkan Jumlah Silindernya 

Berdasarkan jumlah silindernya, mesin dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, antara lain sebagai berikut. 

a. Mesin satu silinder 

Mesin satu silinder merupakan mesin yang hanya memiliki satu silinder saja. Mesin ini umumnya digunakan pada beberapa mesin sepeda motor. Mesin satu silinder dapat diatur dalam berbagai posisi, yaitu posisi tegak, datar, dan miring. Ciri dari mesin satu silinder adalah suaranya yang bising dan memiliki torsi yang besar pada putaran rendah. Motor yang menggunakan mesin satu silindermemiliki bobot yang ringan. Contohnya pada motor supermoto dan motorcross rata-rata menggunakan mesin satu silinder. 

b. Mesin dua silinder 

Mesin dua silinder merupakan mesin yang memiliki dua silinder di dalamnya. Mesin ini umumnya juga digunakan pada mesin sepeda motor dan ada yang digunakan untuk mobil kecil. Mesin dua silinder lebih boros penggunaan bahan bakarnya daripada mesin satu silinder. Torsi yang dihasilkan mesin dengan dua silinder hampir sama seperti mesin satu silinder, tetapi mesin ini memiliki bobot yang lebih ringan dan menghasilkan putaran mesin lebih besar serta tenaga dua kali lebih besar. 

C. Mesin tiga silinder 

Mesin tiga silinder merupakan mesin yang memiliki tiga silinder di dalamnya. Mesin ini umumnya juga digunakan untuk mobil kecil. Mobil kecil dengan tiga silinder cukup irit dalam pemakaian bahan bakarnya. Mesin tiga silinder umumnya dipasang secara segaris atau sejajar. Sudut putaran 120° banyak digunakan oleh mesin tiga silinder segaris agar putarannya seimbang. Meskipun dapat mengimbangi satu sama lain, tetapi pembakaran mesin tiga silinder ini tetap menimbulkan getaran. 

d. Mesin empat silinder 

Mesin empat silinder digunakan pada sepeda motor yang memiliki cc besar, yaitu mencapai 500 c atau lebih. Selain itu, mesin empat silinder juga banyak digunakan untuk mobil berukuran sedang, yaitu 1.000 cc ke atas. Pada mesin empat silinder sejajar, pembakaran terjadi setiap 180° dan tidak terdapat jeda pengapian. Setiap piston akan terdorong hingga TMB karena ledakan pada ruang bakar. Pada saat yang bersamaan, terjadi ledakan pada ruang bakar lainnya. Mesin ini membutuhkan perawatan khusus karena konstruksinya yang tidak sederhana. Mesin ini juga memakan tempat karena berbentuk sejajar dan bobotnya yang berat. Mesin empat silinder umumnya dikonfigurasikan dengan 12 katup atau 16 katup. Pada mesin yang memiliki 12 katup, setiap Silinder terdiri atas tiga katup, yaitu dua katup isap dan satu katup buang. 

Gambar 2.24 Mesin empat silinder dengan 12 katup. 



Pada mesin yang memiliki 16 katup, setiap silinder terdiri atas empat katup, yaitu dua katup isap dan dua katup buang. 

Gambar 2.25 Mesin dengan 16 katup. 



e. Mesin enam silinder 

Mesin enam silinder merupakan suatu mesin yang memiliki enam silinder pada blok mesin. Semua piston menggerakkan satu buah poros engkol. Mesin enam silinder sejajar merupakan mesin dengan desain paling sederhana untuk menciptakan sebuah keseimbangan mesin sehingga mesin jenis ini menimbulkan getaran yang lebih sedikit daripada mesin dengan silinder di bawahnya. Mesin enam silinder umumnya digunakan untuk mobil besar, seperti truk atau bus, kapal, serta kendaraan perang, seperti tank dan panser. 

f. Mesin delapan silinder 

Mesin delapan silinder merupakan suatu mesin yang memiliki delapan silinder pada blok mesin. Mesin ini umumnya digunakan untuk menggerakkan mesin generator atau mesin kapal. Suara yang dihasilkannya tinggi seperti motor sport pada umumnya karena poros engkolnya memiliki tipe flatplane. 



5. Berdasarkan Konstruksi Penggerak Katupnya 

Berdasarkan konstruksi penggerak katupnya, mesin dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu Overhead Valve (OHv) dan Overhead Camshaft (OHC). Gerak buka tutup katup diatur oleh camshaft atau poros nok. Camshaft terdapat pada mesin empat tak yang menggunakan piston. Pembukaan dan penutupan katup terjadi karena tekanan atau dorongan dari camshaft. 

a. Overhead Valve (OHV) 

Camshaft pada mesin ini terletak di dalam blok silinder dan langsung terhubung dengan roda gigi poros engkol. Camshaft dibantu dengan perangkat tambahan valve lifte, pushrod, dan pada bagian atasnya terdapat rocker arm yang akan menggerakkan katup. 

Gambar 2.26 Overhead Valve (OHV). 



b. Overhead Camshaft (OHC) 

Camshaft pada mesin ini terletak di atas kepala silinder yang digerakkan oleh rantai atau sabuk dengan roda gigi penggerak yang terhubung dengan poros engkol. Katup digerakkan tanpa bantuan pushrod. Mesin jenis ini dibagi menjadi dua kelompok berdasarkan jumlah camshaft-nya. 

1) Single Overhead Camshaft (SOHC) 
Single Overhead Camshaft (SOHC) merupakan mesin yang camshaft-nya hanya satu. Pada umumnya, setiap silinder memiliki dua katup, yaitu katup isap (intake valve) dan katup buang (exhaust valve). Katup isap berfungsi mengisap campuran bahan bakar dan udara ke dalam ruang bakar, Sedangkan katup buang berfungsi mengeluarkan gas sisa pembakaran. 

2) Double Overhead Camshaft (DOHC) 
Double Overhead Camshaft (DOHC) merupakan mesin yang di dalamnya memiliki dua camshaft. Mesin ini umumnya dikonfigurasikan memiliki empat katup. Dua katup untuk mengatur bahan bakar yang masuk dan dua katup lainnya untuk mengatur gas buang. 

(a) DOHC dan (b) SOHC
Gambar 2.27 (a) DOHC dan (b) SOHC.

Mungkin itu saja Materi Memahami klasifikasi engine yang dapat saya uraikan kali ini. Saran dan komentar sangat kami harapkan kepada pembaca. Silahkan tuliskan di kolom komentar.

Administrator
Administrator Buku catatan digital seorang guru yang menuangkan pengetahuan kedalam tulisan. Semoga artikel tulisan saya bermanfaat bagi orang banyak. Mari menulis! Mari Membaca!