Komponen Motor Bakar

Bagian komponen penting dari motor bakar yang dinamis ialah bagian yang menjalankan gerakan mekanik yang menghasilkan gerakan rotasi ataupun translasi.

Dimana gerakan ini muncul dari hasil reaksi pembakaran di dalam silinder kerja. Komponen yang dinamis ini terjadi pada semua pesawat kerja. Bagian – bagian komponen penting motor bakar yang dinamis diantaranya, yaitu :

1. Silinder 

Silinder dalam komponen motor bakar adalah tempat berlangsungnya pembakaran pada motor bakar dalam (internal combustion engine). Hukum yang berlaku pada silinder yaitu Hukum Gay Lussac dan Hukum Boyle. 

Di dalam silinder, terjadi perubahan bentuk tenaga yang awalnya tenaga kimia (pada bahan bakar) lalu diubah menjadi tenaga termal atau panas (saat proses pembakaran). Yang kemudian pada akhirnya diubah menjadi tenaga mekanik (terjadinya putaran poros engkol).

Hukum Boyle berlaku pada silinder karena prosesnya terjadi pada ruang tertutup. Menurut Hukum Boyle, pada ruang tertutup, maka perkalian antara volume dan tekanan tetap jika suhunya juga tetap. Sedangkan berlakunya Hukum Gay Lussac pada silinder yaitu pada kondisi ketika terjadi kenaikan suhu.

Hukum Boyle :

P₁ . V₁ = P₂ . V₂

Dengan:

P₁ = tekanan gas mula-mula (atm, cmHg, N/m², Pa)

P₂ = tekanan gas akhir (atm, cmHg, N/m², Pa)

V₁ = volume gas mula-mula (m³, cm³)

V₂ = volume gas akhir (m³, cm³)

Berdasarkan persamaan tersebut, berlaku syarat suhu ruangan yang konstan atau nilainya tidak berubah.

Hukum Gay Lussac :

Dengan:

T₁ : suhu mutlak gas di keadaan 1 (K)

T₂ : suhu mutlak gas di keadaan 2 (K)

P₁ : tekanan gas pada keadaan 1 (N/m²)

P₂ : tekanan gas pada keadaan 2 (N/m²)

Persamaan diatas berlaku sesudah proses pembakaran pada silinder motor letup terjadi. Pada motor letup (motor eksplosi), pembakaran berlangsung dengan waktu yang singkat. Untuk memulai pembakaran tersebut, suhu tinggi dihasilkan dari elektroda busi. 

Dinamakan motor letup atau motor letusan karena proses pembakaran yang terjadi sangat cepat. Contoh motor letup ialah motor bensin. Berlangsungnya pembakaran pada silinder ini terjadi saat torak ada di Titik Mati Atas (TMA). Terdapat istilah perbandingan kompresi yakni perbandingan volume silinder ketika torak ada pada Titik Mati Bawah (TMB) dengan volume silinder ketika torak ada pada TMA.

Fluida yang dikompresi pada silinder motor bensin ialah campuran dari bahan bakar dan udara. Sedangkan pada motor diesel, yang masuk ke dalam silinder lewat saluran hisap ialah udara murni. Sehingga, pada motor diesel, yang dikompresi juga hanyalah udara murni.

Kompresi yang dilakukan pada silinder motor diesel ialah supaya suhu yang dihasilkan cukup tinggi untuk memulai pembakaran. Proses pembakaran pada silinder motor diesel terjadi melalui nozzle setelah bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder.

Umumnya, tujuan dari kompresi yaitu untuk mempertinggi rendemen panas yang merupakan hasil dari daya mekanis yang dihasilkan silinder. Dengan daya kimia yang terkandung pada bahan bakar. Nilai perbandingan kompresi untuk motor bensin ialah 8: 1 dan perbandingan kompresi untuk motor diesel ialah 18 : 1. 

Compression ratio atau perbandingan kompresi motor diesel umumnya antara 12 dan 20. Tekanan silinder pada motor diesel bisa mencapai 30 kg/cm² dan suhu pada silinder bisa mencapai 550 ^oC.

2. Torak (Piston)

Pada komponen motor bakar, untuk langkah hisap, kompresi, pembakaran, dan pembuangan dalam silinder, torak bergerak naik dan turun. Fungsi utama dari torak yaitu untuk menerima tekanan pembakaran dan meneruskan tekanan untuk memutarkan poros engkol lewat batang torak atau connecting rod. 

Torak terus menerima tekanan dan suhu yang tinggi sehingga harus dapat menahan ketika engine beroperasi dengan kecepatan tinggi untuk waktu yang lama. Umumnya, torak terbentuk dari paduan aluminium, yang lebih ringan dan radiasi panasnya lebih efisien dibanding material lain.

Ketika torak menjadi panas, akan terjadi sedikit pemuaian yang menyebabkan diameternya bertambah. Hal tersebut dapat mengakibatkan adanya gaya gesek besar yang bisa merusak dinding silinder sehingga kinerja engine berkurang dan bisa menyebabkan overheating. Untuk mencegahnya, pada engine perlu semacam celah untuk temperatur ruang yaitu kurang lebih 25º antara silinder dan torak. Jarak ini disebut dengan piston clearance. Celah tersebut bisa beragam tergantung model enginenya. Umumnya antara 0,02 – 0,12 mm.

Pada torak, terdapat ring piston atau pegas torak yang dipasang dalam alur ring (ring groove) pada torak. Diameter luar yang dimiliki ring torak sedikit lebih besar dari torak itu sendiri. Pada saat terpasang pada torak, pegas torak mengembang karena sifatnya yang elastis, sehingga menutup rapat pada dinding silinder. 

Pegas torak terbuat dari bahan yang tahan lama yakni baja tuang spesial yang tidak merusak dinding silinder. Jumlah pegas torak bervariasi tergantung jenis engine. Tetapi umumnya 3 hingga 4 pegas torak untuk setiap toraknya. Ada 2 jenis pegas torak yaitu pegas kompresi dan pegas pengontrol oli.

Pegas torak sendiri memiliki 3 fungsi antara lain :

• Mencegah oli masuk ke ruang bakar
• Mencegah kebocoran campuran bahan bakar dan udara serta gas pembakaran yang melewati celah antara dinding silinder dan torak
• Memindahkan panas dari torak ke dinding silinder dengan tujuan untuk mendinginkan torak.

3. Batang Torak (Connecting Rod)

Batang torak dalam komponen motor bakar menghubungkan torak dengan poros engkol yang kemudian meneruskan tenaga yang dihasilkan oleh torak ke poros engkol. Bagian ujung batang torak yang terhubung dengan pena torak (crank pin) dikenal dengan small rod. Sedangkan yang lainnya yang terhubung dengan poros engkol dikenal dengan big end. 

Pena torak berputar dengan kecepatan yang tinggi di dalam big end. Yang hal tersebut akan menyebabkan temperaturnya menjadi tinggi. Untuk menghindarinya, perlu dipasang metal didalam big end. Metal tersebut harus dilumasi dengan oli kemudian sebagian dari oli dipercikkan ke bagian dalam torak untuk mendinginkan torak.

4. Pena Torak (Piston Pin)

Torak dengan bagian ujung kecil (small end) pada batang torak dihubungkan oleh pena torak. Selanjutnya pena torak meneruskan tekanan pembakaran yang ada pada batang torak. 

Pena torak dibuat berlubang dalamnya untuk mengurangi berat yang berlebihan dan kedua ujung ditahan oleh bushing pena torak atau piston pin boss (dua buah pegas pengunci 9 snap ring). Pada mesin dua tak, pena torak dilapisi dengan bantalan yang berupa bearing.

5. Poros Engkol (Crank Shaft)

Tenaga atau energi untuk menggerakkan roda kendaraan berasal dari gerakan connecting rod yang kemudian berubah menjadi gerak putar pada poros engkol. Poros engkol mendapatkan beban yang besar dari piston dan connecting rod serta berotasi pada kecepatan yang tinggi. Karena hal tersebut, poros engkol umumnya terbuat dari baja karbon dengan tingkatan dan daya tahan yang tinggi.

6. Mekanisme Katup

Motor bakar empat tak memiliki katup yang berfungsi untuk membuka dan menutup saluran hisap ke silinder. Sedangkan katup lainnya digunakan untuk membuka dan menutup saluran buang. 

Motor 4 tak memiliki satu atau dua atau tiga katup masuk dan katup buang di setiap ruang bakar. Campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam silinder melalui katup masuk. Dan gas bekas keluar lewat katup buang. Mekanisme katup digerakkan oleh poros bubungan atau camshaft. Poros bubungan fungsinya sebagai durasi pada timing pembakaran.

Ada beberapa jenis mekanisme tertutup, yakni :

a. Tipe Over Head Valve (OHV)

Mekanisme katup tipe ini high reliability dan sederhana. Penempatan camshaftnya pada blok silinder dibantu push rod dan valve lifter antara rocker arm.

b. Tipe Over Head Cam (OHC)

Jenis OHC ini ditempatkan di atas kepala silinder, dan langsung menggerakkan rocker arm tanpa melewati lifter dan push rod. Camshaft digerakkan oleh poros engkol lewat rantai/tali penggerak. 

Tipe OHC lebih rumit jika dibandingkan dengan tipe OHV, namun tidak memakai lifter dan push rod sehingga berat bagian yang bergerak berkurang. Kemampuan tipe ini pada kecepatan tinggi cukup baik dikarenakan katup – katup membuka dan menutup lebih tetap pada kecepatan tinggi.

c. Tipe Double Over Head Cam (DOHC)

Untuk menggerakkan masing – masing katup masuk dan buang, dua camshaft ditempatkan pada kepala silinder. Pada sistem ini, ada yang memakai rocker arm dan ada yang tidak memakainya. Tetapi umumnya tidak memakai rocker arm.

Karena tak menggunakan rocker arm, berat gerakannya pun menjadi berkurang. Untuk membuka dan menutup katup – katup menjadi lebih presisi pada saat putaran tinggi. Kemampuan gerakannya sangat tinggi dari SOHC meskipun konstruksinya sangat rumit.

7. Roda Penerus (Fly Wheel)

Roda penerus pada motor bakar terbuat dari baja tuang yang memiliki mutu tinggi. Komponen ini diikat dengan baut pada bagian belakang poros engkol pada kendaraan yang memakai transmisi manual. 

Poros engkol mendapatkan tenaga putar (rotational force) dari torak selama langkah usaha dilakukan. Namun tenaga putar hilang pada langkah lainnya seperti inertia loss, dan kehilangan akibat gesekan.

Selama proses langkah lainnya kecuali langkah usaha, roda penerus menyimpan tenaga putar, oleh karena itu poros engkol terus menerus berputar. Hal tersebut mengakibatkan engine berputar dengan lembut karena getaran tenaga yang dihasilkan.

8. Karburator ( Motor Bensin )

Sistem karburasi memiliki output (pencampuran udara dan bahan bakar bensin dengan perbandingan tertentu). Pada output ini, cairan dijadikan kabut kemudian kabut dicampur dengan udara.

Prinsip kerja karburator ialah ketika permukaan bahan bakar pada karburator naik (bahan bakar masuk ke karburator dari tangki), maka lubang dapat ditutup oleh jarum.

Fungsi dari karburator diantaranya :

• Dapat mengubah bahan bakar (bensin) menjadi kabut
• Dapat memberikan campuran bahan bakar ke dalam silinder
• Untuk mencampurkan udara dan bahan bakar dengan rasio tertentu.

9. Pump Injection (Pada Motor Bensin)

Pump injection adalah pompa untuk menekan bahan bakar. Yang dimana pompa ini merupakan sistem yang mengubah bahan bakar cair menjadi kabut yang ditekan oleh pump injection. Jika tekanannya semakin besar, ukuran partikel bahan bakar yang dihasilkan pun akan semakin halus.

Kompresi pada motor bakar berguna untuk menaikkan efisiensi panas dan menghasilkan temperatur yang tinggi untuk memulai pembakaran.

10. Sistem Pendingin ( Radiator )

Silinder motor bakar menghasilkan suhu yang dapat mencapai 1200^oC oleh sistem penyalaan. Silinder dan torak terbuat dari bahan logam yang jika panasnya cukup tinggi, kekuatan logamnya akan berkurang bahkan dapat meleleh. Oleh karena itu, dibutuhkan sistem pendinginan pada motor bakar. 

Meskipun sebenarnya pendinginan ini merugikan karena dapat mengurangi rendemen panas, tetapi pendinginan harus ada supaya motor tidak rusak. Pendinginan berfungsi untuk mencegah minyak panas terbakar pada motor bakar. 

Sistem pendinginan ini dipasang di sepanjang selah torak pada silinder motor bakar.

Tujuan dari sistem pendingin ialah untuk mencegah temperatur yang sangat tinggi merusak bagian – bagian dinding silinder, katup, torak, dan bagian motor lainnya. Serta untuk mencegah kerusakan oli pelumas yang melumasi bagian – bagian tersebut. 

Pada sistem pendingin, air didinginkan dengan menggunakan kipas angin. Air dilewatkan melalui pipa – pipa air dengan kisi – kisi yang terbuat dari plat tembaga dengan tujuan untuk mempercepat pendinginan. Yang jika dilihat dari luar akan terlihat seperti bentuk sarang lebah atau yang umumnya dikenal dengan kondensor. Alat ini biasanya disertai pompa air untuk memperlancar aliran air dari radiator menuju mantel air kemudian berputar lagi ke radiator.

11. Crankcase

Crankcase adalah rumah atau wadah dari poros engkol (crankshaft) pada mesin pembakaran internal reciprocating. Umumnya mesin 2 tak menggunakan desain kompresi bak mesin sehingga campuran bahan bakar dan udara melalui bak mesin sebelum memasuki silinder. Desain mesin tersebut tidak dilengkapi bak oli di bak mesin.

Sedangkan pada mesin 4 tak umumnya mempunyai tempat oli di bagian bawah bak mesin dan sebagian besar dari oli mesin ditahan dalam bak mesin. Campuran udara dan bahan bakar tidak melalui bak mesin, tetapi sebagian kecil gas buang masuk dari ruang bakar.

Crankcase membentuk setengah bagian bawah jurnal bantalan utama. Walaupun pada beberapa mesin, bak mesin mengelilingi jurnal bantalan utama sepenuhnya.

Bak mesin tidak dimiliki oleh mesin engkol terbuka. Desain crankcase setengah bagian bawah jurnal bantalan utama dipakai untuk mesin awal namun tetap dipakai untuk beberapa mesin diesel besar misalnya yang digunakan pada kapal.

Demikianlah penjelasan mengenai komponen motor bakar secara lengkap. Mudah – mudahan dapat dipahami dengan baik dan bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih ya telah berkunjung:).