Internal Combustion Engine

Created by : [email protected]

INTERNAL INTERNAL COMBUSTION COMBUSTION ENGINE ENGINE CONFIGURATION CONFIGURATION

Jurusan Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang 2008

MESIN MULTISILINDER Mesin multisilinder merupakan mesin motor dengan lebih dari satu silinder untuk menghasilkan tenaga. Susunan silinder : - In Line (Segaris) - Konfigurasi V - Horisontal - Radial

MESIN MULTISILINDER Pemilihan letak & jumlah silinder : • Ketersediaan tempat/ruangan yang dibutuhkan dari desain mesin, dimensi yang minim, kemudahan dalam mekanisme dan perakitan. • Keinginan untuk mendesain dengan massa kecil, kekakuan yang baik pada cetakan utama yang dimaksudkan untuk pemakaian liners yang lama, perakitan piston/torak dan poros engkol dengan bantalannya. • Keseimbangan dari gaya inersia dari perputaran dan gerakan bolak-balik massa dan momennya serta kestabilan torsi. • Tipe sistem pendinginan (cair atau udara) • Material yang digunakan untuk cetakan utama, cylinder head, gasket dan perakitan silinder dengan piston.

MESIN MULTISILINDER Jumlah silinder

Nilai daya, Kecepatan mesin, Gaya inersia serta Kestabilan torsi. Transmisi, Suspensi. (Kenyamanan, Kestabilan, Keseimbangan)

IN-LINE ENGINE Mesin sejajar atau segaris adalah sebuah mesin pembakaran dalam dengan susunan silinder lurus dalam satu baris.

V-TYPE ENGINE Mesin V adalah mesin dengan konfigurasi piston yang susunannya diatur sedemikian rupa hingga membentuk huruf V.

KARAKTERISTIK KARAKTERISTIK IN-LINE IN-LINE -- ENGINE ENGINE 1. Lebih

mudah untuk dibuat dibandingkan dengan mesin horisontal berlawanan atau mesin V karena blok silinder dapat dibuat dari pengecoran logam tunggal serta membutuhkan camshaft dan kepala silinder yang lebh sedikit. 2. Volumenya jauh lebih kecil daripada desain seperti radial, dan dapat diletakkan di sembarang arah. 3. Lebih sederhana dibanding bentuk V. 4. Tenaga mesin yang lebih merata pada berbagai kecepatan dan mesin bisa dipacu pada putaran lebih tinggi. Selain itu, sistem pembuka/tutup klepnya lebih sederhana. Akan tetapi gaya tarik bumi cukup besar.

KARAKTERISTIK KARAKTERISTIK V V –– ENGINE ENGINE 1.

2. 3. 4.

Mempunyai daya tarik bumi yang tak sebesar mesin sejajar, sehingga putaran piston lebih efisien sehingga lebih hemat bahan bakar. Komponen untuk memutar klep lebih rumit sehingga menambah berat. Memiliki ukuran dan berat yang lebih kecil dibanding tipe segaris untuk kapasitas yang sama Getaran yang dihasilkan lebih kecil.

SUSUNAN SUSUNAN ENGKOL ENGKOL & & URUTAN URUTAN PENGAPIAN PENGAPIAN • Interval Api Yang dimaksud disini adalah jumlah derajat perputaran poros engkol yang terletak antara waktu pengapian pada silinder – silinder sebuah motor.

• Penentuan Interval Api ( θ ) Untuk mesin 2 langkah

Jumlah Silinder

Urutan Pengapian

3

1–3–2

4

1–3–4–2

5

1–2–4–5–3

6

1–5–3–6–2 –4 1–6–5–4–3 –2

36 θ = —— 0N0

Untuk mesin 4 langkah

7 1–3–5–7–2 (Radial) – 4 – 6 72 θ = —— 0 0N

8

1–8–4–3–6 –5–7–2 1–8–7–2–6 –5–4–3

SUSUNAN SUSUNAN ENGKOL ENGKOL & & URUTAN URUTAN PENGAPIAN PENGAPIAN • Mesin Segaris 4 Silinder

No. Silinder

720o θ= = 180o 4 FO : 1 – 3 – 4 – 2 1

Sudut engkol

00 5400

3600

1

Usaha

Buang

Isap

Kompresi

2

Buang

Isap

Kompresi

Usaha

3

Kompresi

Usaha

Buang

Isap

4

Isap

Kompresi

Usaha

Buang

4

4 1

3 2

1800 7200

3 2

SUSUNAN SUSUNAN ENGKOL ENGKOL & & URUTAN URUTAN PENGAPIAN PENGAPIAN • Mesin V 6 Silinder No.

720o θ= = 120o 6

Sudut engkol

Silinder 00 5400

1

FO : 1 – 5 – 3 – 6 – 2 – 4 Keterangan :

3600

B

B

I

I

K

K

B

U

3

I

K

U

B

I

4

U

B

I

K

U

5

B = Buang

6

K = Kompresi

U

2

U = Usaha I = Isap

1800 7200

K

U I

B K

K

I U

B

KONFIGURASI KONFIGURASI ENGKOL ENGKOL SEGARIS SEGARIS   V V 6 00 6

1

3 00 6

0

12 0

1

3 00

5

3

3

5 2

4 2

4

SUSUNAN SUSUNAN ENGKOL ENGKOL & & URUTAN URUTAN PENGAPIAN PENGAPIAN 6 00 3 00

1

6 5

3 00 6

5

1

3

3 2 2

4

4

ROTARY ENGINE Mesin Rotari merupakan mesin pembakaran dalam dimana langkah intake, kompresi, combustion dan exhaust terjadi dalam sebuah ruang yang terbentuk antara housing dengan salah satu dari sisi rotor yang berfungsi seperti halnya piston.

ROTARY ENGINE Bagian – bagian mesin rotari : • Rotor Rotor mempunyai tiga sisi berbentuk cembung yang bekerja seperti piston. Masing – masing mempunyai sebuah pocket ( lekukan ) untuk menaikkan displacement dari mesin sehingga diperoleh campuran udara bahan bakar masuk ke mesin lebih banyak. • Housing Bentuk ruang bakar di desain sedemikian rupa sehingga 3 puncak dari rotor akan selalu kontak dengan dinding housing, membentuk 3 volum gas yang terpisah. Tiap bagian dari housing digunakan untuk tiap proses siklus, yaitu intake, kompresi, kerja dan exhaust. Saluran intake dan exhaust berada di housing. Saluran intake langsung ke throttle dan saluran buang langsung ke exhaust tanpa melalui katup.

ROTARY ENGINE Bagian – bagian mesin rotari : • Output shaft Output shaft mempunyai lobe ( cuping ) yang dipasang secara eksentris. Lobes dipasang menyatu dengan rotor. lobe inilah yang bergerak seperti halnya crankshaft pada mesin piston. gaya dari rotor dikenakan pada lobes sehingga mendorong outputshaft dan menciptakan torsi yang menyebabkan berputar.

ROTARY ENGINE Prinsip Kerja : • Intake Pada saat intake port terbuka, volume dari ruang bakar mendekati volume minimumnya. Selama rotor melewati intake port volume ruang bakar akan bertambah besar, menghisap campuran udara dan bahan bakar. Ketika puncak rotor melewati intake port, ruang bakar tersekat dan langkah kompresi dimulai.

ROTARY ENGINE Prinsip Kerja : • Kompresi Pada saat rotor berputar pada housing, volume dari ruang bakar akan mengecil dan mengkompresi campuran udara bahan bakar. • Combustion Pada saat ruang bakar mencapai volume minimumnya, busi dinyalakan. Kebanyakan mesin rotari mempunyai 2 busi. Ketka busi membakar campuran udara bahan bakar, menciptakan tekanan dan mendorong rotor untuk berputar. Tekanan pembakaran mendorong rotor sehingga ruang bakar berekspansi sampai puncak dari rotor melewati exhaust port.

ROTARY ENGINE Prinsip Kerja : • Exhaust Ketika puncak rotor melewati exhaust port, gas tekanan tinggi hasil pembakaran dengan bebas akan keluar. selama rotor terus bergarak, ruang bakar mulai kontraksi, mendorong gas sisa keluar. Pada saat volume ruang bakar mendekati minimum, puncak dari rotor melewati intake port dan siklus akan terulang lagi. • Hal yang penting dari mesin rotari adalah bahwa masing – masing sisi rotor selalu melakukan salah satu fase dari siklus. Pada putaran penuh rotor, akan ada tiga langkah pembakaran. Perlu diingat, outputshaft berputar 3 kali untuk tiap putaran penuh dari rotor, yang berarti ada sekali langkah pembakaran pada tiap putaran dari output shaft.

ROTARY ENGINE Karakteristik Mesin Rotari : • Bagian yang bergerak lebih sedikit. Sebuahmesin rotari mempunyai 2 bagian pokok yang bergerak yaitu : rotor dan output shaft. Sedangkan untuk mesin piston 4 langkah yang paling sederhana sekalipun mempunyai paling tidak 40 bagian yang bergerak antara lain piston, conectingroad, camshaft, katup, pegas katup, rocker, timing belt, timing gear, crankshaft dan lain –lain. Minimnya bagian yang bergerak akan berdampak pada reliability mesin. Hal ini mendasari kenapa beberapa pembuat pesawat terbang memilih rotary engine. • Lebih halus Semua bagian pada rotary engine berputar kontinyu dalam satu arah, tidak seperti pada mesin piston yang bergerak bolak balik sehingga menimbulkan getaran yang besar. Daya pada mesin rotari juga berlangsung dengan lembut karena outputshaft berputar 3 kali untuk tiap putaran rotor. Yang berarti daya dihasilkan tiap sepertiga putaran rotor. Sedangkan pada mesin piston daya dihasilkan tiap 2 putaran dari crankshaft.

ROTARY ENGINE Karakteristik Mesin Rotari : • Lebih lambat Karena rotor berputar sepertiga dari kecepatan outputshaft, sehingga mesin berputar lebih lambat dari mesin piston. Tapi hal ini berguna untuk menjamin reliability dari mesin. • Biaya produksi tinggi Hal ini dikarenakan jumlah yang diproduksi tidak sebanyak dibanding mesin piston. • Boros bahan bakar Rotari engine memiliki efisiensi termodinamis yang rendah diakibatkan bentuk ruang bakar yang panjang dan rasio kompresi yang rendah.

RADIAL ENGINE Mesin Radial adalah konfigurasi mesin pembakaran dalam dimana silinder mengarah keluar dari titik pusat poros engkol seperti halnya ruji pada sebuah roda. Konfigurasi ini merupakan mesin torak, dan sering digunakan pada mesin pesawat terbang sebelum digantikan oleh mesin turbo.

RADIAL ENGINE Prinsip Kerja : Pada dasarnya komponen-komponen dan prinsip kerja mesin radial sama halnya seperti pada mesin torak pada umumnya, hanya pada konfigurasi posisi silinder yang tersusun secara radial. Silinder Mesin : Mesin radial dibuat dengan jumlah silinder ganjil untuk memberikan urutan pengapian yang lebih baik dan hubungannya dengan kehalusan serta getaran yang minim.

RADIAL ENGINE Multi-row radials Sebenarnya mesin radial hanya memiliki satu baris silinder, tetapi dengan bertambahnya kapasitas mesin maka diperlukan lenih banyak baris. Jumlah baris paling banyak tidak melebihi 2 baris, tetapi mesin radial terbesar yang pernah dibuat adalah 28 silinder 4 baris yang digunakan pada pesawat di masa PD II.

BOXER ENGINE Tinjauan Umum : Mesin flat (flat engine) adalah sebuah mesin pembakaran dalam dimana silindernya disusun dalam konfigurasi mendatar horisontal berlawanan. Piston-piston pada silinder yang berlawanan tersebut dapat dihubungkan dengan satu tap engkol atau pada engkol yang berbeda, yang secara lebih detail dapat dibedakan sebagai berikut :

BOXER ENGINE • Mesin Boxer (juga dikenal dengan mesin berlawnaan horisontal), dimana piston-piston yang bersesuaian dihubungkan pada pin / tap engkol yang berbeda dan mencapai TMA secara simultan. Konsep ini berbeda dengan mesin dengan piston berlawanan.

• Mesin V 180°, dimana piston yang dihubungkan pada satu pin / tap engkol.

bersesuaian

BOXER ENGINE Kelebihan : • Memiliki titik berat yang rendah, sehingga memberikan stabilitas dan pengendalian yang lebih baik. • Sesuai untuk peletakan tipe mesin tengah atau mesin belakang • Kesetimbangan yang baik karena momentum masing-masing piston diimbangi oleh gerakan piston yang berlawanan

Kelemahan : • Dikarenakan memiliki 2 ruang silinder sehingga membutuhkan 2 kali jumlah camshaft dibanding in-line dan crankshaft lebih rumit untuk dibuat. • Pada mesin depan akan menyulitkan roda depan dalam hal pengemudian. • Cenderung menghasilkan suara yang lebih bising dibanding in-line dan tipe V karena gemeretak katup tidak diredam begitu baik. • Lebih lebar ukurannya dan lebih mahal dalam pembuatannya

BOXER ENGINE Contoh peletakan posisi piston mesin Boxer : • Mesin Belakang pada Mesin VW (pandangan atas) Depan transmisi penggerak belakang --------3 | []--I--[] | 1 | I | 4 | []-I-[] | 2 --------Volkswagen firing order: 1-4-3-2

BOXER ENGINE Contoh peletakan posisi piston mesin Boxer : • Mesin Depan pada Mesin Subaru (pandangan atas) Depan --------2 | []--I--[] | 1 | I | 4 | []-I-[] | 3 --------Transmisi penggerak depan Subaru firing order: 1-3-2-4

Sekian & Terima Kasih