Prinsip Kerja Mesin Bensin Lengkap Beserta Gambarnya

Mesin Bensin - Mesin bensin adalah jenis internal combustion engine yang melakukan proses pembakaran secara internal untuk menghasilkan daya output. Mesin bensin atau biasa juga dikenal motor bensin telah ditemukan oleh enginer asal Jerman Nikolaus Otto pada tahun 1876. Sesuai namanya, mesin bensin memanfaatkan bahan bakar bensin sebagai sumber penghasil tenaga.

Prinsip Kerja Mesin pembakaran dalam

Mesin pembakaran dalam melakukan pembakarannya secara internal. Dalam prosesnya, mesin ini memiliki dua jenis cara keja. Mesin 2 tak dan mesin 4 tak

Prinsip kerja mesin 2 tak

Mesin 2 tak merupakan mesin pembakaran dalam yang memiliki dua proses untuk keberlangsungan sistem. Artinya dalam mesin dua tak, hanya diperlukan satu putaran engkol untuk menghasilkan daya. Sehingga bisa dikatakan, prinsip kerja mesin dua tak adalah mesin yang menghasilkan tenaga melalui satu putaran engkol.

Prinsip kerja mesin 4  tak

Hampir sama seperti mesin 2 tak yang memanfaatkan gerakan naik turun piston, namun mesin 4 tak memiliki lebih banyak fase. Prinsip kerja mesin 4 tak adalah mesin pembakaran dalam yang menghasilkan tenaga melalui dua putaran engkol di tiap fasenya.

Perbedaan mesin bensin dan mesin diesel

Baik mesin bensin atau mesin diesel keduanya sama-sama jenis mesin pembakaran dalam (internal combustion engine). Prinsipnya juga sama, karena mesin diesel juga memiliki versi dua tak. Namun dalam proses dan kinerjanya, dua mesin ini sangat berbeda.

• Mesin bensin berbahan bakar bensin
• Rasio kompresi pada mesin bensin cenderug lebih kecil
• Akselerasi pada mesin bensin lebih baik
• Top speed yang dicapai mesin bensin lebih tinggi
• Suara lebih halus dibandingkan mesin diesel
• Mesin bensin perlu sistem pengapian elektronik

Komponen mesin bensin

Mesin bensin, tak ayal seperti mesin lain yang memiliki berbagai komponen mekanikal yang saling bekerja sama untuk mencapai satu tujuan yaitu putaran flywheel secara berkesinambungan. Komponen mesin bensin meliputi ;

1. Cylinder block

Blok silinder (cylinder block) adalah sebuah komponen yang terbuat dari besi tuang, sebagai komponen utama tempat piston bergerak. Blok silinder memiliki rongga silindris yang dilapisi linner atau bahan aluminium, sebagai tempat piston untuk bergerak naik turun. Blok silinder juga berfungsi sebagai penopang utama dari semua komponen mesin. Secara volumetrik, ada tiga jenis blok silinder

Over Bore Cylinder

Jenis pertama adalah over bore cylinder atau short stroke. Sesuai namanya, silinder ini memiliki volume bore atau diameter yang lebih besar dari pada stroke atau langkah. Desain volume ini sangatlah cocok untuk mobil atau motor sport yang memerlukan kecepatan. Hal itu karena model ini mampu mencapai top speed lebih tinggi dari pada tipe lain. Namun di RPM rendah tenaga yang dihasilkan mesin ini sangatlah lemah.

Long stroke engine

Tipe kedua memiliki desain langkah atau stroke yang lebih panjang dari pada diameter atau bore. Desain seperti ini, memungkinkan mesin untuk menghasilkan moment atau torsi maksimal yang lebih besar. Sehingga mobil ini lebih cocok untuk mobil niaga berkapasitas kecil. Namun desain blok silinder seperti ini, tidak mampu mencapai RPM setinggi tipe pertama.

Square Engine

Model ketiga hadir sebagai penengah dua jenis silinder diatas. Sesuai namanya, Square engine berbentuk sejajar atau bore sama dengan stroke. Jenis ini lebih umum dan banyak diaplikasikan pada mesin sepeda motor atau mobil dalam penggunaan sehari-hari. Dengan model square, memungkinkan mesin menghasilkan putaran RPM maksimal yang tinggi dan menghasilkan torsi yang tidak terlalu kecil pula sehingga model ini cocok digunakan pada kendaraan berproduksi masal.

2. Piston

Piston atau torak adalah komponen berbentuk tabung yang bergerak naik turun di dalam tabung silinder. Fungsi utama piston adalah untuk mengubah volume dalam tabung silinder untuk siklus kerja mesin. Gerakan piston yang naik turun, menyebabkan perubahan volume pada tabung silinder sehingga siklus kerja mesin dapat terjadi. Sebuah piston harus memiliki ketahan yang tinggi karena, piston akan menerima daya ledak yang dihasilkan oleh pembakaran mesin. Dalam sebuah piston, terdapat beberapa komponen penunjang antara lain

Compression Ring

Diameter piston harus lebih kecil dibandingkan diameter silinder. Selisih diameter yang terlalu besar menyebabkan kompresi yang dihasilkan kecil namun selisih diameter yang terlalu kecil menimbulkan gaya gesek yang besar. Untuk itu, gap atau selisih diameter piston dan silionder dibuat agar tidak saling bergesekan. Untuk memaksimalkan tingkat kompressi digunakan ring kompressi.

Sehingga piston tidak langsung bergesekan dengan dinding silinder. Melainkan ring kompresi lah yang bergesekan dengan dinding silinder. Ketebalan ring kompressi sangat kecil hanya berkisar milimeter sehingga bidang gesek juga kecil. Umumnya, sebuah mesin menggunakan 2 buah ring kompressi ditiap piston.

Oil Ring

Sama halnya dengan ring kompresi, ring oli juga berbahan baja berbentuk melingkar. Namun terdapat banyak rongga pada sekeliling ring oli. Saat piston bergerak naik turun, crankshaft otomatis berputar. Didalam ruang crankshaft juga berisi oli mesin. Sehingga saat crankshaft berputar, oli tersebut akan dipancarkan kesegala arah termasuk kedalam silinder.

Fungsi ring oli adalah mencegah oli yang berada di dinding silinder masuk kedalam ruang bakar. Ring oli terletak di bawah ring kompresi sehingga saat piston bergerak ke BDC (Bottom Dead Center), oli yang menempel pada dinding silinder akan tersapu oleh ring oli.

Piston pin

Piston pin merupakan komponen berbentuk silinder yang terpasang melintang didalam piston. Fungsinya sebagai roller atau tumpuan small end pada connecting rod. Piston pin harus memiliki gaya gesek yang kecil karena saat siklus mesin berlangsung komponen ini akan bergesekan dengan small end. Oleh karena itu, kompponen ini dibuat lebih mengkilap dan ada pula jalur oli sehingga gesekan yang dihasilkan lebih kecil.

3. Connecting Rod

Connecting rod adalah komponen yang berfungsi menghubungkan piston dengan posros engkol atau crank shaft.connecting rod berbentuk batangan yang setiap ujungnya memiliki diameter yang berbeda. Di ujung atas kita kenal sebagai small end merupakan titik yang berhubungan dengan piston melalui piston ring.

Sedangkan di ujung  bawah, kita kenal sebagai big end dengan diameter yang lebih besar yang berhubungan dengan poros engkol. Baik small end atau big end harus dilengkapi dengan bearing yang tujuannya mencegah dua komponen tersebut saling bergesekan. Bearing ini berbahan aluminium sehingga memiliki gesekan yang lebih kecil.

4. Crank shaft

Crank shaft adalah komponen yang berfungsi untuk mengubah gerakan naik turun dari piston menjadi gerakan putar. Crankshaft memanfaatkan fungsi ayunan sepeda yang mereduksi gerakan lurus menjadi putaran lewat sebuah roller. Crank shaft pada mesin bensin 4 tak dilengkapi oleh weigth balance. Yang fungsinya sebagai penyeimbang agar putaran mesin dapat stabil.

5. Head Cylinder Assyembly

Head cylinder merupakan komponen yang terletak diatas blok mesin. Dulu head cylinder terbuat dari bahan besi tuang agar kokoh namun saat ini, head cylinder banyak mengusung bahan paduan aluminium agar lebih ringan.Fungsi blok silinder itu macam-macam.

Umumnya head cylinder mempunyai coakan untuk ruang bakar

• Sebagai dudukan katup
• Sebagai tempat busi
• Sebagai penopang intake dan exhaust manifold
• Sebagai tempat injector (pada mesin EFI)

6. Valve Mechanism

Mekanisme katup adalah sebuah mekanisme yang berfungsi menentukan timing serta lama pembukaan katup. Timing pembukaan katup disesuaikan dengan posisi piston di tiap silinder, melalui sebuah timing chain atau timimng gear dengan perbandingan 2:1. Artinya crankshaft memerlukan dua putaran untuk memutar camshaft satu kali.

Konfigurasi katup ada beberapa macam contohnya

• OHV (Over Head Valve)
• SOHC (Single Over Head Camshaft)
• DOHC (Double Over Head Camshaft)

baca juga; Cara Kerja Mekanisme Katup OHV dan OHC

7. Busi

Komponen selanjutnya sebenarnya masuk dalam komponen sistempengapian. Namun pada mesin bensin, baik 2 tak ataupun 4 tak, busi sangatlah vital. Komponen ini akan memercikan bunga api saat langkah usaha.

8. Fly wheel

Komponen terakhir yaitu flywheel, fungsi utama flywheel utamanya adalah untuk menyimpan tenaga mesin untuk menghasilkan putaran yang stabil. Prinsip kerjanya cukup sederhana, flywheel dibuat dari besi dengan bobot besar. saat diputar, besi itu akan menyimpan moment sebagai energi simpanan. Selain itu, flywheel juga memiiki roda gigi yang akan terkait dengan motor starter saat proses starting.

Baca juga Cara kerja sistem starter

Cara kerja mesin bensin 2 tak

Seperti yang dijelaskan diatas mesin bensin 2 tak, bekerja dengan siklus satu putaran engkol. Artinya saat piston bergerak dari TDC ke BDC, akan melakukan dua proses sekaligus. Mesin 2 tak memiliki konstruksi yang lebih tertutup. Ruang engkol dan ruang bakar dihubungkan melalui pipa sehingga tidak ada mekanisme katup di dalam mesin 2 tak. Sehingga cara kerja mesin bensin 2 tak bisa dikatakan lebih simpel.

1. Langkah hisap dan buang

Kedua langkah ini terjadi saat piston bergerak dari TDC ke BDC. Saat piston bergerak ke BDC, permukaan samping piston akan menutup intake port dan membuka saluran antara ruang engkol dan ruang silinder. Sehingga campuran udara dan bahan bakar terdorong ke ruang silinder melalui saluran penghubung karena dorongan piston.

Permukaan samping piston juga membuka exhaust port piston saat bergerak ke BDC. Saat campuran udara dan bahan bakar terdorong ke ruang bakar, gas sisa pembakaran akan terhembus keluar melalui exhaust port akibat dorongan dari udara baru tersebut. Ketika piston mencapai BDC, gas yang ada di ruang silinder merupakan gas bersih yang siap dikompressi.

2. Langkah kompresi dan usaha

Setelah selesai melakukan proses hisap dan buang, selanjutnya piston akan bergerak ke TDC. Saat piston bergerak ke TDC, dinding piston akan menutup saluran yang menghubungkan ruang engkol dan ruang silinder, juga menutup exhaust port. Sehingga langkah piston ke TDC akan menghasilkan kompressi di ruang bakar.

Selain itu, saat piston bergerak naik ke TDC, dinding piston akan membuka intake port. Sehingga, saat piston bergerak ke TDC, akan terjadi pembesaran volume pada ruang engkol. Karena intake port terbuka, akibatnya udara dan bahan bakar masuk karena kevakuman di ruang engkol.

Saat piston mencapai TDC, tekanan dan suhu campuran udara dan bahan bakar akan meningkat. Saat ini busi menyala sehingga gas tersebut terbakat dan mendorong piston ke BDC untuk melakukan siklus. Selanjutnya siklus tersebut akan terus berlanjut sampai ignition atau bahan bakar dihilangkan.

Cara kerja mesin bensin 4 tak beserta gambar. 

Prinsip mesin 4 tak berbeda dengan prinsip mesin 2 tak sehingga cara kerja mesin bensin 4 tak juga berbeda. Satu siklus pada mesin bensin 4 tak, memerlukan dua putaran engkol. Artinya mesin 4 tak memiliki efisiensi lebih baik. Namun perlu sistem tambahan untuk mendukung siklus mesin berlanjut.

1. Langkah hisap

Saat piston bergerak dari TDC ke BDC, menyebabkan volume pada ruang silinder membesar sehingga menimbulkan kevakuman. Katup intake akan terbuka dan katup exhaust tertutup. Sehingga campuran udara dan bahan bakar masuk ke ruang silinder melalui katup intake.

2. Langkah kompresi

Saat piston berada pada BDC, volume silinder sudah dipenuhi oleh campuran udara dan bensin. Katup intake akan tertutup dan katup exhaust masih tertutup. Sehingga saat piston bergerak ke TDC, akan terjadi pengecilan volume pada ruang silinder.

Akibatnya campuran udara dan bensin di ruang silinder akan terkompresi yang menyebabkan temperatur dan tekanan meningkat.

3. Langkah usaha

Setelah gas didalam ruang bakar mencapai kondisi bertekanan dan panas, artinya tinggal dipicu oleh satu percikan kecil untuk membakarnya. Busi berperan untuk menghasilkan percikan api dari energi listrik. Daya yang dihasilkan oleh pembakaran ini menyebabkan ekspansi. Akibatnya piston akan terdorong ke BDC dan hasil pembakaran tersebut digunakan untuk melanjutkan siklus mesin 4 tak.

4. Langkah buang

Langkah terakhir dalam siklus mesin 4 tak adalah langkah buang. Fase ini terjadi setelah pembakaran saat piston mencapai BDC. Piston akan  bergerak ke TDC dan katup exhaust terbuka. Hasilnya, gas sisa pembakaran akan terdorong keluar karena dorongan piston.

Itulah pembahasan mengenai cara kerja mesin Bensin beserta gambarnya. Semoga dapat menambah wawasan kita tentang dunia otomotif.