ENERGY MAP, P-V, CRANKSHAFT

-->

ENERGY MAP, P-V, CRANKSHAFT

Diagram P-V 2 Takt

II.1.1 Pembilasan Dan Kompresi

Pembilasan adalah pembuangan gas buang dengan jalan meniup gas buang dengan udara bersih. pembilasan diperlukan untuk menjamin bahwa udara yang terdapat didalam ruang bakar untuk proses pembakaran berikutnya adalah udara bersih. Karena apabila masih terdapat gas buang di dalam ruang bakar, maka pasokan oksigen tidak akan cukup dan pembakaran yang terjadi tidak sempurna. Pembilasan dilakukan dengan jalan melakukan overlap antara langkah hisap dan langkah buang; dengan kata lain kedua langkah tersebut terjadi pada satu waktu. Pada motor diesel dua langkah proses scavenging berlangsung lebih lama, karena volume yang harus dibilas juga lebih besar; karena port/lubang hisap dan bilas dapat dikatakan sejajar maka pada pojok-pojok ruang bakar akan sulit dibersihkan dari gas-gas buang; kecuali bila udara bersih yang digunakan untuk membersihkan gas buang mempunyai tekanan yang tingg.  Berikut adalah Langkah Pembilasan dan Kompresi

Pada awal langkah ini udara masuk silinder melalui lubang masuk pembilasan (port scavenging) yang terdapat di bagian bawah silinder. Lubang ini akan terbuka saat torak bergerak ke bagian bawah mendekati TMB dan akan tertutup saat torak bergerak ke atas meninggalkan TMB.

Pada saat lubang pembilasan tertutup oleh torak yang bergerak ke atas menuju TMA dan katup buang juga tertutup maka dimulailah proses kompresi. Gerakan torak ke atas akan menyebabkan tekanan udara dalam silinder meningkat sehingga temperatur udaranya juga naik. Dan beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA bahan bakar mulai disemprotkan (dikabutkan) dengan injektor kedalam silinder, karena temperatur udara sangat tinggi sehingga bahan bakar yang dikabutkan tersebut akan terbakar.

Proses pembakaran ini akan menyebabkan kenaikan tekanan dan temperatur gas secara drastis, kondisi maksimal akan terjadi beberapa saat setelah torak mulai bergerak ke bawah. Gas bertekanan tinggi ini akan mendorong torak bergerak ke bawah dan melalui batang torak akan memutar poros engkol.

II.1.2 Langkah Ekspansi Dan Buang

Langkah ekspansi dan buang dimulai setelah terjadinya tekanan maksimum di   dalam  silinder  akibat terbakarnya campuran bahan bakar dengan udara. Dan setelah terjadi tekanan maksimum dalam silinder piston akan terdorong menuju TMB dan katup buang mulai terbuka dan gas hasil pembakaran akan terdorong keluar akibat tekanan dalam silinder lebih besar dari pada tekanan udara luar dan juga akibat terdesak oleh udara segar yang dimasukkan dengan paksa melalui lubang pembilasan dengan blower pembilas (turbocharger).Pada saat katup buang sudah tertutup proses pemasukkan udara masih berlangsung untuk beberapa saat dengan bantuan kompresor pembilas sampai lubang pembilasan tertutup total oleh torak, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan kapasitas dan menaikkan tekanan udara pembilas dalam silinder.  Demikian kedua proses ini berlangsung terus menerus dan bergantian antara langkah pembilasan dan kompresi dengan langkah ekspansi dan buang oleh karena itu disebut operasi dua langkah.

DIAGRAM P-V SIKLUS DIESEL DUA LANGKAH

II.2 Diagram P-V 4 Takt

II.2.1 Langkah Hisap (Intake Stroke)

Langkah hisap, dimana torak bergerak dari TMA ke TMB. Pada saat ini katup masuk terbuka sedangkan katup buang tertutup, sehingga terjadi pemasukan udara Segar dari atmosfir.

II.2.2 Langkah Kompresi (Compression Stroke)

Pada langkah ini torak bergerak dari TMB ke TMA sementara kedua katup dalam kondisi tertutup, sehingga udara dalam silinder dikompresisampai suhu dan tekanannya naik cukup tinggi. Menjelang proses kompresi berakhir, bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder melalui injektor. Karena suhu udara di dalam silinder melampaui titik nyala bahan bakar, maka bahan bakar akan segera terbakar.

II.2.3 Langkah Ekspansi/ Tenaga (Power Stroke)

Pada langkah ini torak bergerak dari TMA ke TMB, sementara kedua katup masih dalam kondisi tertutup. Pada awal langkah ini sebagai akibat dari tekanan dalam silinder yang cukup tinggi, maka akan mendorong torak bergerak ke TMB. terjadilah proses tenaga, yaitu perubahan energi termal menjadi energi mekanis.

II.2.4 Langkah Buang (Exhaust Stroke)

bergerak dari TMB ke TMA, dimana pada saat ini katup masuk dalam kondisi tertutup sedangkan katup buang terbuka, sehingga gas buang yang tidak termanfaatkan akan terdorong keluar melalui katup buang. Pada saat torak mencapai TMA, katup buang tertutup dan katup masuk mulai terbuka.

Selanjutnya proses kembali terulang. Secara lengkap keempat langkah tersebut dapat dinyatakan dalam P-V diagram yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini

DIAGARAM PV 4 TAK

 DIAGRAM PISTON 2 TAK

Motor bakar yang beroperasi dengan siklus operasi dua langkah digambarkan sebagai berikut :

a.    Langkah Pembilasan dan Kompresi

Pada awal langkah ini udara masuk silinder melalui lubang masuk pembilasan (port scavenging) yang terdapat di bagian bawah silinder. Lubang ini akan terbuka saat torak bergerak ke bagian bawah mendekati TMB dan akan tertutup saat torak bergerak ke atas meninggalkan TMB.

Pada saat lubang pembilasan tertutup oleh torak yang bergerak ke atas menuju TMA dan katup buang juga tertutup maka dimulailah proses kompresi. Gerakan torak ke atas akan menyebabkan tekanan udara dalam silinder meningkat sehingga temperatur udaranya juga naik. Dan beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA bahan bakar mulai disemprotkan (dikabutkan) dengan injektor kedalam silinder, karena temperatur udara sangat tinggi sehingga bahan bakar yang dikabutkan tersebut akan terbakar.

Proses pembakaran ini akan menyebabkan kenaikan tekanan dan temperatur gas secara drastis, kondisi maksimal akan terjadi beberapa saat setelah torak mulai bergerak ke bawah. Gas bertekanan tinggi ini akan mendorong torak bergerak ke bawah dan melalui batang torak akan memutar poros engkol.

b.    Langkah Ekspansi dan Buang

     Langkah ekspansi dan buang dimulai setelah terjadinya tekanan maksimum di   dalam  silinder  akibat terbakarnya campuran bahan bakar dengan udara. Dan setelah terjadi tekanan maksimum dalam silinder piston akan terdorong menuju TMB dan katup buang mulai terbuka dan gas hasil pembakaran akan terdorong keluar akibat tekanan dalam silinder lebih besar dari pada tekanan udara luar dan juga akibat terdesak oleh udara segar yang dimasukkan dengan paksa melalui lubang pembilasan dengan blower pembilas (turbocharger).Pada saat katup buang sudah tertutup proses pemasukkan udara masih berlangsung untuk beberapa saat dengan bantuan kompresor pembilas sampai lubang pembilasan tertutup total oleh torak, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan kapasitas dan menaikkan tekanan udara pembilas dalam silinder.  Demikian kedua proses ini berlangsung terus menerus dan bergantian antara langkah pembilasan dan kompresi dengan langkah ekspansi dan buang oleh karena itu disebut operasi dua langkah.

DIAGRAM PISTON 4 TAK

      

Pada mesin diesel 4 tak, ada empat stroke piston, dua naik dan dua turun, untuk setiap siklus. Kemudian berulang lagi satu siklus lain dengan empat stroke yang sama. Siklus ini terjadi selama dua revolusi crankshaft.
Langkah – langkah yang terjadi pada mesin diesel 4 tak:

a.    Langkah masuk

Katup masuk terbuka, katup keluar tertutup, udara masuk ke dalam ruang bakar ketika piston bergerak mundur. Ketika piston sudah mencapai BDC (Bottom Dead Center) katup masuk tertutup.

b.    Langkah kompresi

Dalam keadaan kedua katup tertutup piston melangkah maju, mengkompresi udara. Kompresi pada umumnya sebesar 500 psi dengan suhu mencapai 900 – 1050 ⁰F.

c.    Langkah kerja

Pada langkah ini, bahan bakar diinjeksikan ke dalam udara kompresi yang panas, dan penyalaan serta pembakaran terjadi dalam periode yang pendek Gas pembakaran mendorong piston ke belakang.

d.    Langkah buang

Pada saat piston mendekati akhir langkah, katup buang terbuka, mengeluarkan gas hasil pembakaran.

II.3 Crankshaft

Poros engkol berfungsi untuk meeerubah gerak bolak balik torak menjadi gerak putar melalui batang torak. Poros engkol terdiri dari pena engkol, jurnal engkol, dn lengaaan engkol yang ditempa dari bajakarbon atau baja khusus. Poros engkol dipasang terhadap blok silinder pada bagian jurnal ini. Baik jurnal engkol maupun pena engkol dikeraskan dengan cara induksi untuk mengatasi pengausan. Pada bagian depan poros engkol dipasang gigi poros engkoluntuk menggerakkan sistem klep dn pulley engkol untuk memutar kipas, pompa air, altenator, dan bagian belakang dipasang roda gila (flywheel). Bobot pengimbang dipasang pada lengan engkol untuk menghilangkan ketidak seimbangan dalk perputaran motornya.