BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Definisi Motor ... - Digilib UNIMED

A. Definisi Motor Bakar
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Defenisi motor bakara dalah mesin atau pesawat yang menggunakan
energy termal untuk melakukan kerja mekanik yaitu dengan cara mengubah
energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas dan menggunakan energi
tersebut menjadi kerja mekanik (gerak). Dilihat dari proses pembakarannya motor
bakar dibagi menjadi 2 :
1. mesin pembakaran luar
2. mesin pembakaran dalam
Mesin pembakaran luar dimana proses pembakaran terjadi diluar mesin
itu sendiri, sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin itu
sendiri, panas dari bahan bakar sendiri tidak diubah menjadi tenaga gerak tetapi
terlebih dahulu melalui media perantara baru kemudian diubah menjadi tenaga
mekanik.
Sedangkan mesin pembakaran dalam dimana proses pembakaran bahan
bakarnya terjadi didalam mesin itu sendiri sehingga panas dari hasil pembakaran
langsung bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Mesin pembakaran dalam pada
umumnya dikenal dengan nama motor bakar. Dalam kelompok ini terdapat motor
bakar piston dan sistem turbin gas. Proses pembakaran berlangsung di dalam

motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi
sebagai fluida kerja. Motor bakar mempergunakan beberapa silinder yang
didalamnya terdapat piston yang bergerak translasi (bolak-balik). Didalam silinder
itulah terjadi proses pembakaran bahan bakar dengan udara. Gas pembakaran
yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakkan piston yang oleh
batang penggerak dihubungkan dengan proses engkol.
B. Jenis Motor Bakar
Menurut jenis bahan bakarnya, motor bakar terbagi dua yaitu:
1. Motor Bakar Bensin
2. Motor Bakar Diesel
menurut langkah kerjanya motor bakar dibagi menjadi 2 :
a. motor bakar 2 tak
b. motor bakar 4 tak
Perbedaan motor diesel dan motor bensin dapat terlihat pada :
1. Cara pemasukan dan penyalaan bahan bakarnya
2. Perbandingan kompresi
3. Desain komponen.
Perbedaan utama terletak pada bagaimana memulai sesuatu pembakaran
dalam ruang silinder. Motor bensin mengawali pembakaran dengan disuplainya
listrik tegangan tinggi, sehingga menimbulkan percikan bunga api di antara celah
busi untuk memulai pembakaran gas. Sedangkan motor diesel memanfaatkan
udara yang dikompresi untuk memulai pembakaran bahan bakar solar. Dengan
perbandingan kompresinya sangat tinggi, yaitu sampai berkisar 20 : 1, akibatnya

tekanan naik secara mendadak (berlangsung dalam beberapa milidetik) suhunya
dapat mencapai 300 – 500 derajat celcius. Dengan suhu setinggi itu sehingga
bahan bakar solar dapat menyala.
Menjelang akhir langkah kompresi, solar disemprotkan ke udara yang
sangat panas itu. Akibatnya, bahan bakar langsung terbakar. Karena
pembakaran terjadi akibat tekanan kompresi yang sangat tinggi tadi, maka
motor diesel disebut juga mesin penyalaan kompresi (compression igniton
engine). Sedangkan motor bensin dikenal dengan mesin penyalaan bunga api
(spark ignition engine).
Dalam motor bensin bahan bakar dan udara dicampur di luar silinder yaitu
dalam karburator dan saluran masuk (intake manifold). Sebaliknya motor diesel
tidak ada campuran pendahuluan udara dan bahan bakar di luar slinder, hanya
udara yang diterima ke dalam slinder melalui saluran masuk.
a. Perbandingan Kompresi Mesin Diesel dan Bensin
Perbandingan kompresi adalah perbandingan volume udara dalam silinder
sebelum langkah kompresi dengan volume sesudah langkah kompresi.
Perbandingan kompresi untuk motor-motor bensin adalah berkisar 8 : 1 sedangkan
perbandingan yang umum untuk motor-motor diesel adalah 15-20 : 1.
Perbandingan kompresi yang tinggi pada motor diesel menimbulkan kenaikan
suhu udara cukup tinggi untuk menyalakan bahan bakar tanpa ada letikan bunga
api. Hal ini menyebabkan motor diesel mempunyai efisiensi yang besar sebab
kompresi yang tinggi menghasilkan pemuaian yang besar dari gas-gas hasil
pembakaran dalam slinder. Karena itu tenaganya sangat kuat. Efisiensi tinggi

yang dihasilkan pembakaran motor diesel harus diimbangi dengan kekuatan
komponen-komponennya agar dapat menahan gaya-gaya pembakaran yang sangat
besar.
Prinsip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi
energi mekanis. Energi kimia didapatkan melalui proses reakasi kimia
(pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan udara di dalam silinder (ruang
bakar). Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih
tergantung pada penggunaannya dan dalam satu silinder dapat terdiri dari
satu atau dua torak. Pada umumnya dalam satu silinder motor diesel hanya
memiliki satu piston.
Metode pembakaran pada motor diesel tidak sama dengan motor bensin, di
dalam motor bensin campuran bahan bakar dan udara dalam bentuk gas
dimasukkan ke dalam selinder dan di bakar oleh percikan api dari busi, sebaliknya
pada motor diesel piston hanya menghisap udara saja untuk kemudian
dimampatkan sampai mencapai tekanan dan suhu yang tinggi.Sesaat sebelum
torak mencapai TMA (titik mati atas) bahan bakar disemprotkan, kerena tekanan
dan suhu yang tinggi tadi, bahan bakar akan menyala dengan sendirinya dan
membentuk proses pembakaran. Agar supaya bahan bakar dapat terbakar dengan
sendirinya maka diusahakan agar perbandingan kompresi dapat mencapai 15
sampai 20 dan suhu udara kompresi kira-kira sebesar 500 0 celcius. Walaupun
untuk motor diesel ini tidak diperlukan system pengapian tetapi sebagai gantinya
diperlukan pompa injeksi dan alat pengabut untuk menyampurkan bahan bakar.

Pembakaran yang terjadi pada motor diesel terjadi hampir serentak
disemua tempat, berbeda pada motor bensin yang dimulai dari satu tempat. Bahan
bakar yang disemprotkan tadi berbentuk partikel-partikel yang terdiri dari
berbagai ukuran dan masing-masing partikel mempunyai nilai suhu tersendiri
tergantung pada tempat dimana kondisi campuran dan suhunya sudah memenuhi
syarat.
Cara kerja motor diesel 4 tak adalah sebagai berikut:
1. Langkah masuk (hisap)
Dalam langkah ini katup masuk membuka. Piston bergerak dari TMA ke
TMBseperti yang ditunjukanpada Gambar 1. Jadi poros engkol memutar 180 0
sementara tekanan di dalam silinder rendah. Selisih tekanan antara udara yang
masuk dan tekanan rendah didalam silinder akan menyebabkan udara yang masuk
mengalir kedalam silinder.

2. Langkah Kompresi
Gambar 1. Langkah hisap
Pada langkah kompresi katup masuk dan katup buang tertutup, piston
bergerak menujukeatasseperti yang ditunjukanoleh Gambar 2. Piston
bergerak dari TMB ke TMA. Poros engkol berputar 180 0 lagi. Udara yang
ada dalam silinder dimampatkan diatas piston dan menyebabkan temperatur
naik.
3. Langkah Usaha (Kerja)
Gambar 2. Langkah kompresi
Dalam langkah ini katup masuk dan katup buang masih dalam keadaan
tertutup. Pada akhir langkah kompresi, pada Gambar 3. Ditunjukan pompa
penyemprotan bertekanan tinggi itu menyemburkan sejumlah bahan bakar
dengan ketentuan sempurna kedalam ruang bakar yang berisi udara panas
yang dimampatkan.Bahan bakar itu berbagi sangat halus dan bercampur

dengan udara panas. Karena temperatur tinggi dari udara yang dimampatkan
tadi maka bahan bakar itu langsung terbakar. Akibatnya tekanan naik dan
piston bergerak dari TMA ke TMB.
4. Langkah Pembuangan
Gambar 3. Langkah usaha
Pada akhir langkah katup pembuangan membuka. Seperti yang ditunjukan
oleh Gambar 4. Piston bergerak dari TMB ke TMA dan mendorong gas-gas sisa
pembakaran keluar melalui katup buang yang terbuka.
Jadi bila dipandang secara teoritis pada motor diesel 4 tak katup masuk
dan katup buang bersama-sama menutup 360 0 dan hanya selama 180 0
menghasilkan usaha. Semakin banyak silinder sebuah motor maka langkah usaha
akan semakin banyak setiap 720 0 atau dua putaran.

Gambar 4. Langkah buang
C. Keuntungan dan Kerugian Motor Bakar Diesel Dengan Motor Bakar
Bensin
a. Keuntungan dari motor bakar bensin
a. Sisa pembakaran lebih sedikit
b. Getaran mesin tidak bising dan lebih nyaman dari pada motor diesel
c. Suara lebih halus dan pada awal starter mudah
b. Kekurangan dari motor bakar bensin
a. Bahan bakar lebih boros

. Perawatan mesin lebih kompleks
c. Motor bakar bensin kurang bertenaga dibandingkan motor bakar
diesel
d. Motor bensin tidak tahan bekerja terus menerus dalam waktu yang
lama
c. Keuntungan motor bakar Diesel
a. Bahan bakar lebih irit dari pada motor bensin
b. Lebih bertenaga dari pada motor bensin
d. Kerugian motor bakar diesel
a. Gerataran lebih besar
b. Memerlukan perawatan yang lebih, karna kontruksi mesin yang rumit
c. Karna kompresi yang tinggi maka dibutuhkan tenaga starter dengan
baterai yang lebih besar.
Dari materi diatas motor bakar diesel lebih menguntungkan
dibandingkan motor bakar bensin sehingga akan menguntungkan pula bagi
kendaraan pribadi dengan jenis mini bus yang banyak digunakan oleh
masyarakat.
D. Komponen Utama Mesin Diesel
1. Blok silinder
Blok Silinder merupakan inti dari pada mesin, yang terbuat dari besi
tuang. Belakangan ada beberapa blok silinder yang terbuat dari paduan
Aluminium. Dengan bahan Aluminium lebih ringan dan meradiasikan panas
lebih efisien dibandingkan dengan besi tuang.Blok Silinder dilengkapi rangka

pada bagian dinding luar untuk memberikan kekuatan pada mesin dan
membantu meradiasikan panas. Blok silinder terdiri dari beberapa lubang
tabung silinder, yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak turun-naik.
Ada beberapa rumus yang digunakan dalam perancangan blok silinder, salah
satunya adalah :
a. rumus untuk menghitung tebal tabung silinder
Pz.
D
t =
2.
σ
.......... .......... . (Usman dan sardjijo, 1979 )
b. Rumus untuk diameter luar tabung digunakan rumus
Do = D + 2t
c. Rumus untuk menghitung tinggisilinder (Hsil)
Hsil = H (tinggi piston) + S (panjang langkah piston)
d. Rumus untuk menghitung displacement volume (volume langkah)
n
Pm ⋅Vd
⋅ Z ⋅
Ni =
a
100 ⋅ 60 ⋅ 75 ………….(UsmandanSardjijo, 1979)
e. Rumus untuk menghitung total displacement volume (volume langkah)
Vdtot
= Vd . 4
f. Persamaan displacement volume dengan diameter silinder
⎛ π ⎞ 2
Vd = ⎜ ⎟ ⋅ D ⋅ S
⎝ 4 ⎠
g. Persamaan untuk mengetahui nilai diameter piston

D
4 ⋅Vd
1,
5
= 3
π ⋅
h. Rumus untuk menghitung clearance volume (volume sisa)
Vl + Vc Vl + 1
rv = =
Vc Vc
2. Piston
Piston adalah sumber gesek yang terpasang di dalam sebuah silinder
mesin. Fungsi piston dalam silinder adalah, mengubah volumedari isi
silinder, perubahan volume bisa diakibatkan karena piston mendapat
tekanan dari isi silinder atau sebaliknya piston menekan isi silinder piston
yang menerima tekanan dari fluida dan akan mengubah tekanan tersebut
menjadi gaya linear, membuka-tutup jalur aliran, kombinasi dari hal di
atas. Adapun rumus mengenai perhitungan piston sebagai berikut :
b. Rumus untuk mencari tekanan piston maksimum
N max = 0,08. Pz....................(Usman dan Sardjijo,1979)
c. Tekanan sisi spesifikasi maksimum permukaan badan piston
N max
QN =
A
d. Menghitung beban kepala piston
Pz
Pcg =
2
e. Moment yang ditimbulkan gaya
Mb’ = Pcg. A
f. Moment yang disebabkan gaya reaksi

Mb” = - Pcg. B
g. Moment kebengkokan resultan
Mb = Mb’ + Mb”
h. Tebal kepala piston
t1 = (0,13-0,16) . D
i. Diameter kepala piston
Dk = Di – 0,609
j. Tinggi piston
H = (1,16-1,22) . D
k. jarak dari puncak piston ke ring piston
t2
= (0,10-0,18) . D
l. diameter lubang pin piston
Pz
Qp =
di
m. lebar alur ring piston
b = (0,029-0,033) .D
n. tinggi alur ring piston
t = (0,6 – 1,0 ) . b
3. Pin piston (pena piston)
Pin piston berfungsi untuk meneruskan gaya pada poros engkol
melalui batang penggerak dan sebagai penghubung engsel antara piston
dan batang piston, pada umumnya bahan dasar dari pembutan pin piston
terbuat dari baja campuran tahan panas, rumus yang biasa digunakan
dalam pin piston adalah :

a. Moment kebengkokan
Pz
. Lp
2
b. diameter lubang pin piston
Pz
Qp =
di
c. Diameter dalam pin piston
4
π ⎛ D1
− D
Wb = ⎜
32 ⎜
⎝ D1
4
0
d. Panjang pin piston
⎞
⎟
⎠
Panjang Pena = Lp = 0,85 . D
4. Ring piston (cincin piston)
Ring piston berguna untuk menjegah kebocoran gas dan kebocoran
oli ke ruang bakar, pada dasarnya ring piston yang terdapat pada piston
ada 3 buah yang 2 diantaranya adalah ring kompresi (cincin tekanan) ring
kompresi untuk mencegah terjadinya kebocoran gas pembakaran dari
ruang bakar dan yang terakhir adalah ring oli (cincin pelumas) ring oli
berfungsi untuk mencegah kebocoran oli atau pelumasan agar tidak masuk
keruang bakar, bahandari ring piston biasanya terbuat dari grey cash iron

(baja campuran), adapun rumus yang digunakan dalam perhitungan ring
piston sebagai berikut :
a. Tebal ring piston
b = (0,029-0,033) .D
b. Lebar alur ring piston
h = (0,6-1,0) . b
5. Batang piston (connecting rod)
Batang piston berfungsi untuk menghubungkan piston (kepala piston)
dengan crankshaft (porong engkol) system ini membentuk mekanisme
sederhana yang mengubah gerak lurus /linear menjadi gerak melingkar,
pada saat ini batang piston pada umumnya ditemukan pada mesin-mesin
pembakaran dalam seperti mobil, batang piston biasanya terbuat dari baja
tetapi pada mesin-mesin khusus batang piston perbuat dari titanium yang
massanya lebih ringan tapi kuat tetapi biaya pembutannya lebih besar.
Adapun rumus yang berkaitan dalam perhitungan batang piston sebagai
berikut :
a. menghitung beban kepala piston
Pz
Pcg =
2
b. Tinggi piston
H=(1,16-1,22) .