Cara Kerja Mesin 2 Tak & Mesin 4 Tak

Mesin 2 Tak dan 4 Tak

Cara Kerja Mesin 2 Tak

Cara Kerja Mesin 2 Tak

Pada prinsipnya motor bakar 2 langkah (2 tak) melakukan siklus Otto hanya dalam dua langkah piston atau satu putaran poros engkol. Penemuan motor bakar 2 tak yang sukses oleh Sir Dougald Clerk tahun 1876. (Anonim.2008).

Jika mesin 4 tak memerlukan 2 putaran crankshaft dalam satu siklus kerjanya, maka untuk mesin 2-tak hanya memerlukan satu putaran saja. Hal ini berarti dalam satu siklus kerja 2 tak hanya terdiri dari 1 kali gerakan naik dan 1 gerakan turun dari piston saja. Desain dari ruang bakar mesin 2 tak memungkinkan terjadunya hal semacam itu. Ketika piston naik menuju TMA untuk melakukan kompresi maka katup hisap terbuka dan masuklah campuran bahan bakar dan udara, sehingga dalam satu gerakan piston dari TMB ke TMA menjalankan dua langkah sekaligus yaitu kompresi dan isap. Pada saat sesaat sebelum piston mencapai TMA maka busi menyala, gas campuran meledak dan memaksa piston kembali bergerak ke bawah menuju TMB. Gerakan piston yang ini disebut langkah ekspansi. Namun sembari piston melakukan langkah ekspansi atau usaha, sesungguhnya juga melakukan langkah buang melalui katup buang (sisi kanan dinding silinder pada gambar) . Hal ini bisa terjadi karena gas hasil pembakaran terdorong keluar akibat campuran bahan bakar dan udara baru yang juga masuk dari sisi kiri dinding silinder.

Lebih jelasnya system pada motor bakar 2 tak dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Langkah Masuk (Intake). Campuran bahan bakar dan udara dihisap masuk ke dalam rumah engkol akibat tekanan vakum yang terjadi pada saat piston bergerak ke atas.

Langkah Penyaluran (Transfer/Exhaust). Pada saat mendekati posisi titik mati bawah, saluran masuk terbuka dan campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam silinder. Pada saat yang sama masuknya campuran bahan bakar dan udara tersebut mendorong sisa hasil pembakaran keluar melalui saluran pengeluaran pada sisi yang berlawanan dari lubang pemasukan.

Langkah Tekan (Compression). Selanjutnya piston bergerak ke atas dan menekan campuran bahan bakar dan udara. (pada saat yang sama terjadi langkah masuk yang berikutnya di bagian bawah piston).

Langkah Tenaga (Power). Pada saat pendekati posisi titik mati atas busi akan menyala dan menyundut campuran bahan bakar dan udara sehingga terjadi ledakan yang mendorong piston ke bawah.

Mesin 2 tak harus memakai oli pelumas samping selain pelumas mesin sudah jelas, karena model kerja yang seperti ini membuat tenaga yang dihasilkan lebih besar. Perbandingannya pada mesin 4 tak dalam 2 kali putaran crankcase = 1 x kerja sedangkan untuk 2 tak 2 kali putaran crankcase = 2 x kerja. Karena itu dibutuhkan pelumas yang lebih, sebab putaran yang dihasilkan lebih cepat. Hal ini juga menjawab kenapa mesin 2 tak lebih berisik, boros bahan bakar, menghasilkan asap putih dari knalpotnya, tetapi unggul dalam kecepatan dibandingkan mesin 4 tak. Istilahnya “No Engine is Perfect !” Perbedaan yang lain juga terdapat pada bentuk fisik pistonnya. Piston 2 tak lebih panjang dibanding piston 4 tak. Selain itu bentuk piston head-nya juga berbeda, piston 2 tak memiliki semacam kubah untuk memuluskan gas buang untuk bisa keluar sedangkan 4 tak tidak. Piston 2 tak juga memiliki slot lubang yang berhubungan dengan reed valve yang berhubungan dengan cara kerja masukan campuran bahan bakar – udara ke ruang bakar.

Cara Kerja Mesin 4 Tak

Istilah Kompresi Mesin menjadi salah satu kosa kata di bidang otomotif. Ada yang berpendapat bahwa hal itu menunjukkan perbandingan tekanan udara berbanding bensin/BBM. Benarkah demikian?

Gambar 1. Skema Mesin 4 tak

Mesin 4 tak memiliki 4 langkah kerja yang didasarkan pada konsep siklus Carnot (Fisika Sains). Yang memenuhi hukum2 termodinamika. Keempat siklus tersebut adalah sebagai berikut:

1. Intake (langkah hisap/suction stroke) : penghisapan campuran udara dan bahan bakar (bisa berasal dari karburator atau dari sistem injeksi)

2. Compression Stroke(langkah penambah tekanan) : campuran udara dan bahan bakar dimampatkan dengan cara piston bergerak ke arah titik mati atas (ke arah i pada gambar). Campuran terbaik yang sesuai (stochiometric) adalah  15:1, 15 bagian volume udara dan 1 bagian volume bahan bakar (bensin).

3. Combustion (langkah usaha/power stroke) : disini campuran bahan bakar dan udara yang telah dimampatkan dibakar dengan menggunakan kejutan bunga api listrik yang berasal dari busi. Akibatnya terjadi pembakaran dan volume fluida/gas hasil pembakaran akan memuai secara mendadak (dengan suatu nilai daya ) dan akan mendorong silinder piston ke arah bawah (menuju titik mati bawah; ke arah G pada gambar 1). Dan beberapa derajad sebelum piston mencapai titik mati atas, busi memercikkan bunga api untuk menyalakan bahan bakar – udara, Di sini tekanan gas hasil pembakaran akan meningkat kira-kira 10x lipat dibandingkan pada langkah kompresi.

4. Exhaust Stroke (Langkah pembuangan) : di sini gas sisa pembakaran akan dibuang keluar (ke knalpot) melalui exhaust port (J).

Keempat proses tersebut bisa digambarkan sebagai berikut:

Tekanan kompresi adalah tekanan efektif rata-rata yang terjadi di ruang bakar tepat di atas piston. Tekanan kompresi ini juga dibagi dengan 2 definisi, tekanan kompresi motorik dan tekanan kompresi pembakaran.

Tekanan kompresi motorik ini adalah tekanan yang sering di ukur oleh mekanik dengan alat compression gauge dengan satuan kPa, psi atau bar. Tekanan motorik akhirnya lebih dikenal dengan tekanan kompresi. Tekanan ini membaca tekanan kompresi di ruang bakar tanpa adanya penyalaan busi, caranya dengan memasang compression gauge pada lubang busi kemudian handle gas kita tarik penuh (full open throttle) kemudian kita engkol dengan kick starter hingga jarum bergerak naik dan berhenti pada angka tertentu. Nah angka tadi adalah tekanan kompresi motorik.

Tekanan kompresi motorik ini kisaran 900 kPa hingga 1400kPa untuk motor standar, atau 9 – 13 psi.

Yang kedua adalah tekanan ruang bakar. Tekanan ini dihitung saat mesin menyala atau terjadi proses pembakaran. Pengukuran ini tidak menggunakan alat compression gauge lagi, namun memakai sensor pressure yang ditanam di silinder head. Tekanan kompresi pembakaran ini bisa mencapai 10x lipat dari tekanan motorik. Tekanan ini akhir nya di gambarkan dalam sebuah diagram grafik P – teta (pressure vs derajad poros engkol).

Pada mesin 2 tak hanya ada 2 langkah:
1. langkah hisap (intake) dan combustion berlangsung bersama-sama, di bagian atas dan bawah piston.
2. langkah buang (exhaust) dan compresi dilakukan bersama2.
kedua proses ini bisa digambarkan sebagai berikut: