Motor Otto 4 Langkah

Prinsip Kerja Motor Bakar

Secara umum prinsip kerja  system pembakaran  motor  adalah gerakan lurus bolak-balik torak oleh batang penggerak engkol diubah menjadi gerakan putar atau gerak tanslasi diubah menjadi gerak rotasi. Bila torak berada pada titik balik atas atau bawah dari gerakananya,  maka torak dikatakan berada dalam salah satu dari kedua titik matinya. Maka garis sumbu gerakan torak, batang penggerak dan engkol berada dalam satu garis.

Panjang langkah engkol adalah jarak antara pena engkol dan leher poros, dan langkah torak adalah gerakan torak anatara kedua titik matinya. Untuk panjang langkah torak berlaku  : panjang langkah torak = 2 kali panjang engkol.

Isi langkah torak adalah isi dalam silinder kerja antara titik-titik balik torak. Untuk ini berlaku : V_s  =  atau V_s = .s dimana :

V_s = isi langkah torak

d = diameter

r = jari-jari

s = panjang langkah torak

Ruang bakar atau ruang kompresi adalah ruang dalam silinder antara tutup silinder  dengan torak pada keadaan titik mati atas.

Isi silinder adalah ruang dalam silinder antara tutup silinder dengan torak dalam keadaan titik mati bawah.

Maka isi silinder = isi langkah torak + ruang bakar.

Bila torak bergerak keatas, maka gas antara torak dan tutup silinder dipadatkan atau dikompresikan.

Perbandingan kompresi atau bilangan kompresi adalah perbandingan antara silinder dan ruang bakar atau ruang kompresi.

Bilangan kompresi =  

=

Atau =

Dimana :

 = perbandingan kompresi atau bilangan kompresi

V_s = isi langkah

V_v = isi ruang bakar

Pada motor otto perbandingan kompresi berkisar antara  6 – 15, sedangkan pada motor diesel berkisar anatar 15 – 22.

Peningkatan bilangan kompresi pada silinder kerja dapat dipengaruhi oleh diameter torak atau dari tinggi ruang bakar. Semakin besar diameter torak maka nilai perbandingan kompresi akan naik secara drastic begitu juga dengan tinggi ruang bakar. Semakin pendek tinggi ruang bakar maka perbandingan kompresi akan naik secara drastic. Semakin besar bilangan kompresi maka rpm akan naik seiring diikuti dengan naiknya torsi dan daya kuda.

Akibat dari terlalu besarnya nilai bilangan kompresi maka dapat menimbulkan kerugian pada komponen motor dan meningkatnya suhu dalam silinder kerja, terutama di dalam titik-titik putar. 

Proses Kerja Motor Otto 4 Langkah 

Proses kerja motor otto 4 langkah diperoleh dalam empat langkah bolak-balik torak pada kedua titik matinya yaitu TMA dengan TMB atau dua kali putaran poros engkol sebesar 720^o.

Langkah hisap

Pada gerak hisap, campuran udara bensin dihisap ke dalam silinder. Bila jarum dilepas dari sebuah alat suntik dan plunyernya ditarik sedikit sambil menutup bagian ujung yang terbuka dengan jari (alat suntik akan rusak bila plunyer ditarik dengan tiba-tiba), dengan membebaskan jari akan menyebabkan udara masuk ke alat suntik ini dan akan terdengar suara letupan. Hal ini terjadi sebab tekanan di dalam lebih rendah dari tekanan udara luar. Hal yang sama juga terjadi di mesin, torak dalam gerakan turun dari TMA ke TMB menyebabkan kehampaan di dalam silinder, dengan demikian campuran udara bensin dihisap ke dalam. Selama langkah torak ini, katup hisap akan membuka dan katup buang menutup.

Langkah kompresi

Dalam gerakan ini campuran udara bensin yang di dalam silinder dimampatkan oleh torak yang bergerak ke atas dari TMB ke TMA. Kedua katup hisap dan katup buang akan menutup selama gerakan tekanan dan suhu campuran udara bensin menjadi naik. Bila tekanan campuran udara bensin ini ditambah lagi, tekanan serta ledakan yang lebih besar lagi dari tenaga yang kuat ini akan mendorong torak ke bawah. Sekarang torak sudah melakukan dua gerakan atau satu putaran, dan poros engkol berputar satu putaran.

Langkah kerja

Dalam gerakan ini, campuran udara bensin yang dihisap telah dibakar dan menyebabkan terbakar dan menghasilkan tenaga yang mendorong torak ke bawah meneruskan tenaga penggerak yang nyata. Selama gerak ini katup hisap dan katup buang masih tertutup. Torak telah melakukan tiga langkah dan poros engkol berputar satu setengah putaran.

Langkah buang

Dalam gerak ini, torak terdorong ke bawah, ke TMB dan naik kembali ke TMA untuk mendorong gas-gas yang telah terbakar dari silinder. Selama gerak ini kerja katup buang saja yang terbuka. Bila torak mencapai TMA sesudah melakukan pekerjaan seperti di atas, torak akan kembali pada keadaan untuk memulai gerak hisap. Sekarang motor telah melakukan 4 gerakan penuh, hisap-kompresi-kerja-buang. Poros engkol berputar 2 putaran, dan telah menghasilkan satu tenaga. Di dalam mesin sebenarnya, membuka dan menutupnya katup tidak terjadi tepat pada TMA dan TMB, tetapi akan berlaku lebih cepat atau lambat, ini dimaksudkan untuk lebih efektif lagi untuk aliran gas,jadi kita coba mengamati diagram katup,agar kita dapat melihat kapan katup masuk dan buang membuka dan menutup.

§  Katup isap mulai terbuka 5⁰ sebelum TMA

§  Katup isap tertutup 45⁰ setelah TMB

§  Katup buang terbuka 45⁰ sebelum TMB

§  Katup buang tertutup 5⁰ setelah TMA.

Pengaturan pembukaan dan penutupan katup diatas sebagai berikut:

Ø  Katup isap terbuka 5^o sudut engkol sebelum TMA dan tertutup 45^o sudut engkol setelah TMB, jadi lamanya katup isap terbuka (bekerja) adalah: 5^o + 180^o + 45^o = 230^o sudut engkol.

Ø  Katup buang terbuka 45^o sudut engkol sebelum TMB dan tertutup 5^o sudut engkol setelah TMA, jadi lamanya katup buang terbuka (bekerja) adalah: 45^o + 180^o + 5^o = 230^o sudut engkol.

Ciri-ciri motor otto 4 langkah

1.      Mempunyai katup masuk dan katup buang yang berfungsi sebagai pembuka dan penutup lubang aliran campuran udara dan bahan bakar dan gas hasil pembakaran ke dalam dan keluar silinder kerja

2.      Menggunakan system OHV ( Over Head Valve ) atau menggunakan system OHC          ( Over Head Cam ).

a.       System OHV adalah system pembukaan dan penutupan katup dengan menggunakan pushrod atau sejenis tuas dengan gerak translasi yang digerakan oleh camshaft untuk menggerakan pelatuk katup. dari putaran crankshaft dengan perbandingan gear 2 : 1. Namun system OHV ini sudah tidak dipakai lagi untuk teknologi otomotif zaman sekarang karena dengan menggunakan system ini resiko terjadinya kerusakan pada system pengaturan katup lebih besar dan menimbulkan suara berisik yang keras dari gerakan katup. 

b.      Sistem OHC adalah system pembukaan dan penutupan katup dengan menggunakan kamprat atau belt dengan gerak rotasi dimana camshaft diputarkan oleh semacam rantai atau tali yang diputarkan crankshaft dan langsung camshaft dengan bubungannya tersebut menggerakan pelatuk katup dengan perantara mata gear dengan perbandingan 2 : 1. . System OHC ini dalam perkembangannya ada yang SOHC ( Single Over Head Cam ) yaitu satu camshaft menggerakan beberapa pelatuk, pelatuk masuk maupun buang, sedangkan DOHC ( Double Over Head Cam ) yaitu dua camshaft yang mempunyai tugas masing-masing, artinya satu camshaft khusus untuk mengatur  system  pemasukan dan satunya untuk mengatur system pembuangan. Sistem OHC ini lebih aman dan bagus system kerjanya dan juga relative lebih minimal resiko kerusakannya dari pada system OHV. Bahkan ada juga system OHC  yang sudah tidak menggunakan pelatuk lagi, artinya kerja katup langsung digerakan oleh bubungan camshaft.

3.      Semua gerakannya berada diatas torak

4.      Tidak mempunyai ruang bak engkol

5.      Tidak mempunyai lubang pembilas

Kelebihan dan Kekurangan Motor Otto 4 Langkah

1.      Kelebihan

·         Bahan bakar lebih hemat dan efisisen

·         Pembakarannya sempura

·         Energi yang dihasilkan besar

·         Rendah kadar CO

·         Lebih ramah lingkungan

·         Usia engine lebih bandel

·         Sudut overlapingnya kecil

·         Tidak terajdi miss firing

2.      Kekurangan

·         Konstruksi lebih rumit

·         Biaya perawatannya lebih besar

Pembakaran adalah persenyawaan kimia yang cepat dari unsur-unsur dalam bahan bakar dengan oksigen dari udara. Pada reaksi ini terbangkit panas, dan pada umumnya juga muncul api.

            Proses pembakaran motor otto 4 langkah ini terjadi di dalam silinder kerja dengan metode campuran bahan bakar dan udara mengalir dan keluar silinder kerja lewat lubang saluran katup karena terjadinya perbedaan tekanan antara ruang silinder dan ruang diluar silinder kerja.

                       

Operasional Engine Otto 4 Langkah

Langkah	Pemasukan / Intake	Kompressi	Usaha	Pembuangan/ Exause
Arah Gerakan Torak	Kebawah	Keatas	Kebawah	Keatas
Posisi Katup Isap	Membuka	Menutup	Menutup	Menutup
Posisi Katup Buang	Menutup	Menutup	Menutup	Membuka
Muatan Dalam Silinder	Campuran udara dan bahan bakar	Campuran udara dan bahan bakar	Pembakaran gas	Gas bekas pembakaran
Volume di Dalam Silinder	Bertambah	Berkurang	Bertambah	Berkurang
Temperatur di Dalam Silinder	Rendah	Tinggi	Sangat tinggi	Tinggi
Tekanan di Dalam Silinder	Dibawah atmosphere	Diatas atmosphere	Sangat tinggi	Tinggi

Urutan Pembakaran Untuk Motor Silinder Campuran dan Penyetalan Katup

Dalam bagan dibawah ini dicatat fase urutan dari proses kerja dalam urutan silinder. Sebagai contoh kita ambil motor empat silinder campuran kontruksi motor garis dengan urutan penyalaan ( firing order ) 1-3-4-2

Dalam satu siklus poros engkol menempuh sudut 720⁰ (dua putaran), oleh karena itu motor empat silinder : . Jadi setiap poros engkol membentuk sudut 180⁰ terjadi langkah kerja, maka dapat dibuat tabel sebagai berikut :

Silinder	Sudut poros engkol yang dilalui
	0o - 180o	180o - 360o	360o - 540o	540o – 720o
1	Kerja	Buang	Masuk	Kompresi
2	Buang	Masuk	Kompresi	Kerja
3	Kompresi	Kerja	Buang	Masuk
4	Masuk	Kompresi	Kerja	Buang

Cara Menyetel Katup

Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menyetel katup, yaitu :

·         Urutan penyalaan/firing order (FO)

·         Jumlah silinder

·         Tanda top akhir langkah kompresi silinder I.

Agar penyetalan katup tidak salah dan dapat dilakukan dengan cepat, maka tabel diatas dapat dijadikan sebagai panduan.

Langkah penyetalan katup :

a.       Topkan silinder I dengan melihat tanda pada timing gear pada langkah akhir kompresi. Cirinya top akhir langkah kompresi yang lain yaitu katup isap dan katup buang dalam keadaan bebas (tuas penekannya tidak tertekan batang penekan katup).

§  Setel katup isap dan katup buang silinder I

§  Setel katup isap silinder II

§  Setel katup buang silinder III

b.      Putar poros engkol satu putaran (360⁰).

§  Setel katup buang silinder II

§  Setel katup isap silinder III

§  Setel katup isap dan buang silinder IV.