Enjin Pembakaran Dalam - Prepared By M.karthik86

TAJUK

: ENJIN PEMBAKARAN DALAM ( INTERNAL COMBUSTION ENGINE )

OBJEKTIF • Memahami tentang apa itu enjin pembakaran dalam. • Mengenali operasi 4-lejang dan 2-lejang. • Menbezakan 4-lejang dan 2 lejang.

Rajah 1 SEJARAH ENJIN PEMBAKARAN DALAM 1807 - Francois lsaac d e Rrivaz merekabentuk enjin pembakara dalaman (lCE) yang menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk menjana tenaga. 1860 - Jean Joseph Etienne Lenoir telah berjaya membina enjin gas dua Lejang. 1862 - Beliau sekali lagi membina kenderaan eksperimen yang berkuasa enjin gas berkenaana yang boleh membawa kelajuan sehingga 3 km/j. 1876 – Nikolaus otto memperkenalkan enjin pembakaran 4 putaran ( 4 cycle combustion). 1886 – Penciptaan Benz Motorwagen yang menggunakan petrol. 1877 – Automobil AS yang pertama daldwin Selden dan Rochester, New York yang memohon paten untuk kenderaan itu 2 tahun kemudian.

PENGENALAN ENJIN PEMBAKARAN DALAM Ia adalah sejenis pengerak yang mengeluarkan kuasa hasil dari pembakaran bahanapi di dalam kebuk pembakaran. Enjin pembakaran dalam dikelaskan kepada dua jenis berdasarkan cara bahanapi dibakar untuk menghasilkan kuasa, iaitu sama ada menggunakan pencucuhan mampatan (diesel) atau pencucuhan bunga api (petrol). Kedua-dua jenis enjin ini menjalankan operasinya secara 4 lejang atau 2 lejang. Bahagian-bahagian utama enjin pembakaran dalam: Enjin pembakaran terdiri daripada dua bahagian utama: i. Bahagian tetap terdiri dari kepala silinder, blok silinder dan kotak engkol. ii. Bahagian bergerak terdiri dari omboh, rod penyambung, aci engkol, rangkaian injap dan roda tenaga. Peralatan tambahan atau bantuan enjin pembakaran dalam terdiri dari: i. Sistem pencucuhan ii. Sistem bekalan bahanapi iii. Sistem pelinciran iv. Sistem pendinginan Kepala Silinder  Merupakan bahagian yang terpanas kerana di sini terletaknya kebuk pembakaran  Pada bahagian atas kepala silinder ditempatkan injap-injap aruhan dan ekzos, pancarongga-pancarongga aruhan dan ekzos, palam pencucuhan (bagi enjin petrol) dan pemancit bahanapi.  Kepala silinder disejukkan oleh jaket air pendingin yang berada disekeliling tepunya. Blok Silinder  Merupakan komponen enjin yang menyimpan silinder iaitu satu tuangan bulat terbuka pada hujung bawah kepada kotak engkol dan tertutup di bahagian atas oleh kepala silinder.  Liang-liang ruang pada blok silinder iaitu di sekeliling silinder adalah merupakan jaket air pendingin.  Menerusi jaket ini, air pendingin diedarkan ke sekeliling dinding silinder. Kotak Engkol  Kotak engkol menupang kepala silinder, silinder dan alat-alat lain seperti motor penghidup, pengulangalik (alternator) dan lain-lain.  Dibahagian bawah kotak engkol terdapat takungan minyak pelincir dan turas minyak pelincir.

Omboh  Fungsi omboh ialah memampatkan campuran udara-bahan api, menghantar kerja dari hasil tekanan pembakaran ke aci engkol menerusi rod penyambung, memaksa gas hasil pembakaran keluar ke pancarongga ekzos semasa lejang ekzos dan menghasilkan vakum supaya campuran udara bahan api masuk ke silinder semasa lejang aruhan.  Omboh disendalkan ke dinding silinder oleh 3 gelang dipasang kepada lurah-lurah ditepi omboh.  Gelang pertama dan kedua ialah gelang-gelang mampatan manakala gelang ketiga ialah gelang minyak.  Gelang-gelang ini berbentuk belah (split) dan berfungsi sebagai pegas kuat yang ditekan diantara omboh dan dinding silinder. Rod Penyambung  Rod penyambung berfungsi untuk menukarkan gerakan salingan omboh kepada gerakan putaran aci engkol.  Rod penyambung diperbuat dari tempaan aloi keluli kekuatan tinggi Aci Engkol  Ia dianggap aci utama enjin dan dihubungkan kepada omboh menerusi rod penyambung.

PRINSIP KERJA ASAS ENJIN PEMBAKARAN DALAM  Apabila campuran udara bahan api dibakar didalam kebuk pembakaran, kedudukan omboh adalah pada pusat mati atas, tekanan disebabkan oleh pembakaran udara-bahanapi akan menolak omboh kebawah. Gerakan salingan omboh ini ditukarkan kepada putaran aci engkol dengan membuat penyusunan yang sesuai.

Rajah 2 4 STROKE SPARK IGNITION (SI) ENGINE (PETROL) KENDALIAN 4 – LEJANG  Dalam enjin petrol 4 lejang, ianya perlu menjalani 4 lejang yang mana kitaran ini kemudiannya akan menghasilkan satu kuasa yang diperlukan bagi menjalankan sesuatu.  Omboh di dalam silinder bergerak ke atas dan ke bawah dengan gerakan salingan.  Takat tertinggi yang dicapai oleh piston dinamakan sebagai kedudukan atas sekali (KAS) dan takat yang terendah sekali yang dicapai oleh piston dipanggil sebagai kedudukan bawah sekali (KBS). Jarak di antara KAS dengan KBS dpanggil Lejang. Bagi setiap kali pusingan aci engkol (crank shaft), ianya melakukan 2 lejang. Jadi, bagi enjin 4 lejang, ianya dilengkapkan dengan 2 pusingan crank shaft / aci engkol dan dalam sudutnya ialah sebanyak 720 °. Lejang Masukan / Aruhan ( Suction ) • Apabila piston bergerak ke bawah dari KAS ke KBS , tekanan yang lebih rendah dari udara kasa akan wujud di dalam silinder. Dengan ini, tekanan atmosfera di luar enjin akan menarik campuran udara dan bahanapi dari karburetor ke dalam silinder yang mana injap masukan pada masa itu akan berada dalam keadaan terbuka. Setelah piston sampai ke KBS injap masukan akan tertutup dan tamatlah lejang ini. Lejang Mampatan (Compression) • Campuran udara bahanapi yang masuk ke dalam silinder tadi akan dimampatkan bila piston bergerak dari KBS ke KAS. Pada masa ini, kedua-dua injap masukan dan ekzos akan beada adalam keadaan tertutup. Ini akan meninggikan lagi tekanan dan suhu campuran udara bahanapi di dalam silinder. Lejang Kuasa (Power) • Bila piston sampai ke KAS ( dalam lejang mampatan) campuran udara bahanapiyang termampat akan tercucuh oleh bungapi yang dihasilkan oleh palam pencucuh ( Spark Plug). • Akibat dari terbakarnya campuran itu, satu letupan kuasa akan berlaku dan menghasilkan tekanan yang amat tinggi yang mana memaksa piston itu turun ke bawah dan seterusnya menyebabkan aci engkol terus berputar. Semasa lejang kuasa ini berlaku, injap masukan dan juga injap ekzos masih berada dalam keadaan tertutup.

Lejang Ekzos ( Exhaust) • Bila piston sampai ke KBS, injap ekzos akan terbuka. Gerakan piston menuju ke arah KAS seterusnya akan memaksa gas-gas yang terbakar keluar dari silinder melalui injap ekzos yang terbuka itu. • Bila piston sampai ke KAS, injap ekzos pun akan tertutut dan injap masukan terbuka semula dan bersedia untuk lejang masukan berlaku bagi proses ulangan seterusnya. ( Keempat-empat lejang di atas, iaitu lejang masukan, mampatan, kuasa dan ekzos adalah satu kitaran lengkap bagi enjin empat lejang yang mana berlaku dalam satu kitaran iaitu dua pusingan aci engkol 720°.)

Rajah 3

Rajah 4

Rajah 5 Ideal & Actual Indicator Diagrams For 4-stroke SI Engine ( Pressure – Volume)

2 STROKE SPARK IGNITION (SI) ENGINE (PETROL) KENDALIAN 2 – LEJANG  Bagi enjin pusingan 4 lejang, satu kitaran yang lengkap memerlukan 4 lejang piston (lejang masukan, mampatan, kuasa dan ekzos) @ 2 pusingan aci engkol. Tetapi, bagi enjin pusingan 2 lejang, keempat-empat lejang ini dapat dilengkapkan dalam 2 lejang @ 1 pusingan aci engkol. Lejang masukan dan mampatan digabungkan pada satu lejang piston sementara lejang kuasa dan ekzos digabungkan pada satu lagi lejang piston.  Enjin pusingan 2 lejang, tidak menggunakan injap. Liang itu sendiri bertindak sebagai injap. Campuran udar, bahanapi dan minyak pelincir (2T) akan masuk melalui liang masukan sementara gas yang sudah dibakar pula akan keluar melalui liang ekzos.  Kedua-dua liang ini dibina pada silinder enjin.liang-liang ini akan tertutup dan terbuka oleh pergerakan omboh. Kepala omboh dibentuk sebegitu rupa (dipasangkan pemesong) untuk memudahkan campuran udara dan bahan api masuk ke ruang pembakaran dan sekaligus menghalang keluar gas-gas yang terbakar.  Rajah 6-Scavenging menunjukkan piston sedang bergerak naik ke atas. Sambil piston itu bergerak naik keatas menghampiri ke KAS, campuran bahan api pun termamapat pada masa yang sama juga, campuran udara bahan api akan masuk ke ruang kotak engkol melalui injap daun (read valve). Campuran udara bahan api dapat masuk ke ruang kotak engkol kerana wujudnya vakum yang terbentuk di kotak engkol semasa omboh bergerak ke atas.  Rajah 7 menunjukkan campuran udara bahan api telah terbakar dan seterusnya tekanan yang tinggi menyebabkan piston tertolak ke bawah. Bila piston bergerak ke bawah, kedua-dua liang akan terbuka. Ini akan menyebabkan campuran udara bahan api masuk ke ruang pembakaran melalui liang masukan dan gas-gas terbakar keluar melalui liang ekzos.  Campuran udara bahan api dan (2T) tertolak masuk kedalam silinder kerana adanya tekanan yang terbentuk dikotak engkol semasa piston bergerak kebawah. Tekanan yang terbentuk ini akan menyebabkan injap daun tertutup dan bila piston bergerak semakin jauh kebawah, akan menyebabkan campuran udara, bahan api dan 2T akan termampat didalam kotak engkol. Akhirnya, campuran udara bahan api akan tertolak masuk keruang pembakaran melalui liang masukan. Begitulah seterusnya kendalian enjin 2 lejang bagi menghasilkan kuasa yang berterusan.

Rajah 6

Rajah 7

LITAR PENCUCUHAN ENJIN CUCUHAN BUNGA API  Sistem pencucuhan adalah diperlukan untuk membekal bunga api elektrik kepada silinder enjin pada waktu yang persis ketiga cas udara-bahanapi dalam kebuk pembakaran telah pun dimampat dan sedia untuk dibakar pada hujung lejang mampatan.  Bunga api elektrik ini mencucuh cas untuk memulakan lejang kuasa yang memaksa omboh bergerak kebawah bagi menghasilkan kuasa.  Sumber bekalan kuasa elektrik untuk pencucuhan diperolehi dari bateri acid. Disebabkan voltan bateri rendah dan voltan bunga api elektrik untuk pencucuhan yang diperlukan ialah diantara 10000V ke 20000V, arus dari bateri dialirkan ke litar pencucuhan bagi meningkatkan voltan rendah bateri ke voltan pencucuhan yang lebih tinggi.  Komponen-komponen yang membentuk litar pencucuhan adalah terdiri daripada bateri, gegelung pencucuhan, pengagih dan palam pencucuh.

The ignition system

Rajah 8

1) KELEBIHAN DAN KEBURUKAN ENJIN 2 – LEJANG KELEBIHAN 1. Kuasa keluaran 50 – 80 % lebih dari enjin 4 – lejang pada kelajuan yang sama. 2. Nisbah kuasa kepada beban adalah lebih baik dari enjin 4 – lejang. 3. Kos permulaan lebih rendah dari enjin 4 – lejang. 4. Kurang bahagian yang bergerak. 5. Lebih ringan dan padat dari enjin 4 –lejang. 6. Tork enjin adalah lebih seragam. KELEMAHAN 1. Pembaziran bahanapi (kecekapan haba rendah) 2. Penggunaan bahanapi bandingan tinggi. 3. Pembuangan gas ekzos tidak sempurna, masih terdapat gas ekzos di dalam kebuk pembakaran ketika cas baru masuk, menyebabkan kemasukan cas baru tidak berlaku sepenuhya mengakibatkan penghasilan kuasa pada lejang kuasa tidak berlaku pada kemampuan maksimun. 4. Pencemaran berlaku akibat pembakaran kurang sempurna dan kedapatan minyak pelincir bersama-samacas udara bahanapi. 5. Enjin cepat mengalami panas lampau. 2) LEBIHAN DAN KELEMAHAN ENJIN 4 – LEJANG KELEBIHAN 1. Kelajuan omboh yang tinggi. 2. Perubahan tinggi dalam keperluan halaju dan beban. 3. Omboh lebih sejuk. 4. Kotak engkol yang sama dalam penggunaan banyak silinder. 5. Tidak ada kehilangan bahanapi pada ekzos. 6. Kecekapan mekanik lebih tinggi. 7. Penggunaan bahanapi tentu rendah. KELEMAHAN 1. Rekabentuk lebih rumit. 2. Bahagian –bahagian yang bergerak lebih banyak berbanding dari enjin 2 – lejang. 3. Disebabkan lejang kuasa berlaku bagi setiap dua pusingan engkol, terdapat turun-naik tork yang menyebabkan penghantaraan kuasa tidak seragam dan seimbang. 4. Enjin lebih berat dari enjin 2 – lejang. 5. Memerlukan senggaraan yang lebih.

3) •

Enjin 2 – Lejang, pistonnya bergerak sebanyak 2 kali bagi menghasilkan satu kuasa yang mana lejang tersebut dinamakan sebagai lejang ke bawah dan lejang ka atas.

•

Enjin 4 – Lejang, pistonnya bergerak sebanyak empat kali bagi menghasilkan satu kuasa. Antara lejangnya adalah lejang masukan, lejang mampatan, lejang kuasa dan lejang ekzos.

4) KELEBIHAN DAN KELEMAHAN ENJIN CUCUHAN BUNGA API KELEBIHAN 1. Kos permulaan rendah. 2. Nisbah beban kepada kuasa adalah rendah. 3. Julat kelajuan enjin untuk beban adalah luas. 4. Pencemaran udara yang rendah disebabkan proses pembakaran lebih sempurna. KELEMAHAN 1. Kemungkinan berlaku pra pencucuhan. 2. Memerlukan penalaan yang kerap. 3. Kecekapan haba rendah.

KESIMPULAN  Kesimpulanya, kami dapat mempelajari tentang jenis jenis enjin, cara pengeoperasian enjin dan juga kelebihan-kelemahan setiap enjin.  Enjin 2 lejang menghasilkan kuasa yang unggul tetapi komponenya cepat panas, manakala enjin 4 lejang menghasilkan kuasa yang agak kurang sedikit dari 2 lejang tetapi komponennya sejuk berbanding 2 lejang.  Dari pemerhatian kami kebanyakan Pengguna menggunakan enjin 4 lejang kerana dari segi kecekapan, penggunaan bahanapi,dan komponen ia lebih baik dari 2 lejang.

LAMPIRAN Types of 4stroke engine.

The cylinders are arranged in a line in a single bank.

The cylinders are arranged in two banks set at an angle to one another.

The cylinders are arranged in two banks on opposite sides of the engine.