MOTOR BAKAR TORAK

Motor bakar torak merupakan internal combustion engine, yaitu mesin yang fluida kerjanya dipanaskan dengan pembakaran bahan bakar di ruang mesin tersebut. Fluida kerja motor bakar torak adalah udara.
Pada dasarnya motor/mesin bakar torak (torak=piston) dibedakan menjadi 2;
1. Motor diesel dengan siklus termodinamika diesel, dan
2. Motor otto (atau motor bensin) dengan siklus termodinamika otto
Kedua jenis motor bakar torak ini berfungsi sebagai primary mover (penggerak mula) di industri kimia.

Cara kerja kedua motor bakar torak sebagai berikut;

1.Mesin Otto

Proses 1-C Pertama, piston bergerak ke bawah silinder dan mengakibatkan tekanan di dalam ruang bakar turun. Intake valve kemudian terbuka. Tekanan yang rendah mengakibatkan campuran udara dan bb dari karburator terisap ke ruang bakar. Campuran udara dan bb masuk ke dalam ruang bakar mengalami kenaikan volume.
Proses C-D Pada volume maksimum, intake valve kemudian tertutup. Piston kemudian bergerak ke atas dan campuran udara dan bb mengalami kompresi. Tekanan meningkat dan volume berkurang. Peningkatan tekanan menyebabkan temperatur meningkat.
Proses D-A Pada saat mencapai volume minimum dan kompresi maksimum, campuran udara dan bb kemudian terbakar. Proses pembakaran ini diinisiasi oleh percikan api (spark plug) yang berasal dari tenaga listrik (aki). Pembakaran campuran bb dan udara menyebabkan ledakan.
ProsesA-B Gas berekspansi hingga volume maksimumnya, mendorong piston dan menghasilkan kerja.
Proses B-C Pada kondisi volume maksimum, exhaust valve kemudian terbuka sehingga terjadi penurunan tekanan gas pada volume maksimum tersebut.
Proses C-2 Gas sisa pembakaran ke luar. Proses terulang kembali.

Mesin otto dilengkapi dengan karburator untuk mengatur pencampuran antara bahan bakar dan udara kemudian menyemprotkan campuran tersebut ke dalam ruang bakar.

2. Mesin Diesel

Proses 1-C Udara masuk ke dalam ruang bakar (suction).
Proses C-D Udara tersebut kemudian dikompresi hingga tekanan tinggi tertentu. Kenaikan tekanan menyebabkan kenaikan temperatur hingga mencapai temperatur bakar bahan bakar.
Proses D-A Bakan bakar diinjeksikan dalam bentuk kabut agar mudah terbakar. Pada saat bahan bakar diinjeksikan, volume akan meningkat untuk mempertahankan kekonstanan tekanan. Setelah diinjeksikan, bahan bakar akan bercampur dengan udara. Karena telah mencapai temperatur bakar bahan bakar, terjadi pembakaran.
Proses A-B Bahan bakar yang terbakar menimbulkan ledakan. Gas mengalami ekspansi sehingga piston bergerak turun dan menghasilkan kerja.
Proses B-C Pada saat volume maksimum, exhaust valve terbuka sehingga tekanan di dalam ruang bakar turun.
Proses C-2 Sisa pembakaran bahan bakar dibuang lingkungan (exhaust). Proses terulang kembali.

Perbedaan utama antara mesin diesel dan mesin otto terletak pada proses kompresi. Pada mesin otto, kompresi dilakukan terhadap campuran bahan bakar dan udara sehingga diperlukan inisiasi pembakaran. Pada mesin diesel, kompresi dilakukan terhadap udara saja sampai tekanan tinggi dan temperatur mencapai temperatur bakar bahan bakar, baru bahan bakar diinjeksikan dalam bentuk kabut. Pembakaran terjadi seketika sehingga tidak diperlukan inisiasi pembakaran awal.

Kemampuan bahan bakar bisa dinyatakan oleh angka setana dan angka heksan.
Angka setana menunjukkan kemampuan bahan bakar untuk menyala sendiri (auto ignition). Angka setana suatu bahan bakar biasanya didefinisikan sebagai persentase volume dari normal setana dengan campurannya. Skala untuk angka setana menggunakan referensi berupa campuran antara normal setana (C16H34)-100 dan alpha metyl napthalena (C10H7CH3)-0 atau dengan heptemethylnonane (C16H34)-15. Semakin besar angka setana, semakin mudah bahan bakar tersebut untuk terbakar, semakin singkat waktu keterlambatan untuk terbakar sehingga semakin kecil kemungkinan terjadi knocking diesel.
Angka oktan menunjukkan kualitas dari bensin yang digunakan sebagai bahan bakar motor bensin. Makin tinggi angka oktan maka makin rendah kecenderungan bensin untuk terjadi knocking, makin sulit terbakar karena membutuhkan tekanan yang lebih tinggi untuk terjadi pembakaran. Skala untuk angka oktan menggunakan referensi berupa campuran antara iso-oktana (100) dan normal heptana (0).
Efisiensi kerja motor diesel lebih tinggi daripada motor otto karena beberapa alasan;
1. Tekanan motor diesel (2-22 atm) lebih tinggi daripada motor otto (2-11 atm),
2. Temperatur motor diesel lebih tinggi daripada motor otto, dan
3. Rasio kompresi motor diesel lebih tinggi daripada motor otto.

Advertisement