Prinsip Kerja Motor 4 Tak

MOTOR 4 TAK (Four stroke engine) adalah sebuah mesin dimana untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah naik-turun piston, dua kali rotasi kruk as, dan satu putaran noken as (camshaft). Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku yang berlaku dalam teknik otomotif :

• TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre), posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft).
• TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre), posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft).

a. Prinsip kerja motor 4 langkah yaitu: 

Untuk prinsip kerja motor 4 tak atau 4 langkah yaitu yang pertama adalah langkah isap,kompresi, usaha buang, akan dijelaskan dibawah  

1) Langkah Hisap Sewaktu piston bergerak dari TMA ke TMB, maka tekanan diruang pembakaran menjadi hampa (vakum). Perbedaan tekanan udara luar yang tinggi dengan tekanan hampa, mengakibatkan udara akan mengalir dan bercampur dengan gas. Selanjutnya gas tersebut masuk melalui katup masuk yang terbuka mengalir masuk dalam ruang cylinder.

Prosesnya adalah 

• Piston bergerak dari Titik Mati Atas  (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB). 
• Katup buang tertutup dan katup masuk terbuka, bahan bakar masuk ke silinde
• Tekanan negatif piston menghisap kabut udara-bahan bakar masuk ke silinder 

 

2) Langkah Kompresi Setelah melakukan pengisian, piston yang sudah mencapai TMB kembali lagi bergerak menuju TMA, dimana katup masuk dan katup buang tertutup, ini memperkecil ruangan diatas piston, sehingga campuran udara-bahan bakar menjadi padat, tekanan dan suhunya naik. Tekanannya naik kira-kira tiga kali lipat. Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA terjadi letikan bunga api listrik dari busi yang membakar campuran udara-bahan bakar.

Prosesnya sebagai berikut :

• Piston bergerak kembali dari TMB ke TMA 
• Katup masuk menutup, katp buang tetap tertutup, 
• Bahan Bakar termampatkan ke dalam kubah pembakaran (combustion chamber) sehingga suhu dan tekanan akan naik 
• Sekitar +- 8 derajat sebelum TMA , busi mulai menyalakan bunga api dan memulai proses pembakaran 

3) Langkah Tenaga Dimulai ketika campuran udara/bahan-bakar dinyalakan oleh busi. Dengan cepat campuran yang terbakar ini merambat dan terjadilah ledakan yang tertahan oleh dinding kepala silinder sehingga menimbulkan tendangan balik bertekanan tinggi yang mendorong piston turun ke silinder bore. Gerakan linier dari piston ini dirubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol. Enersi rotasi diteruskan sebagai momentum menuju flywheel yang bukan hanya menghasilkan tenaga, counter balance weight pada kruk as membantu piston melakukan siklus berikutnya.

Prosesnya sebagai berikut : 

• Ledakan tercipta secara sempurna di ruang bakar, dan Piston terlempar dari TMA menuju TMB 
• Katup masuk menutup penuh, katup buang menutup tetapi menjelang akhir langkah usaha katup buang mulai sedikit terbuka. 
• Terjadi transformasi energi gerak bolak-balik piston menjadi energi rotasi pada poros engkol  

 4) Langkah Buang (Exhaust stroke) Pada langkah buang, piston bergerak dari TMB menuju TMA, katup masuk tertutup dan katup buang terbuka, Langkah buang ini menjadi sangat penting untuk menghasilkan operasi kinerja mesin yang lembut dan efisien.

Prosesnya adalah : 

• Counter balance weight pada poros engkol memberikan gaya untuk menggerakkan piston dari TMB ke TMA 
• Katup buang terbuka Sempurna, katup masuk menutup penuh 
• Gas sisa hasil pembakaran didesak keluar oleh piston melalui port exhaust menuju knalpot  

b. Over laping 

overlaping adalah sebuah kondisi dimana kedua katup masuk dan katup buang berada dalam possisi sedikit terbuka pada akhir langkah buang hingga awal langkah hisap.  Berfungsi untuk efisiensi kinerja dalam mesin pembakaran dalam. Adanya hambatan dari kinerja mekanis klep dan inersia udara di dalam manifold, maka sangat diperlukan untuk mulai membuka klep masuk sebelum piston mencapai TMA di akhir langkah buang untuk mempersiapkan langkah hisap. Dengan tujuan untuk menyisihkan semua gas sisa pembakaran, klep buang tetap terbuka hingga setelah TMA. Derajat overlaping sangat tergantung dari desain mesin dan seberapa cepat mesin ini ingin bekerja.

Manfaat dari proses overlaping : 

• Sebagai pembilasan ruang bakar, piston, silinder dari sisa-sisa pembakaran
• Pendinginan suhu di ruang bakar
• Membantu exhasut scavanging (pelepasan gas buang)
• Memaksimalkan proses pemasukkan bahan-bakar

Kelebihan dan kekurangan Motor 4 Tak
Keuntungan

• Karena proses pemasukan, kompresi, kerja, dan buang prosesnya berdiri sendiri-sendiri sehingga lebih presisi, efisien dan stabil, jarak putaran dari rendah ke tinggi lebih lebar (500- 10000 rpm). 
• Kerugian langkah karena tekanan balik lebih kecil dibanding mesin dua langkah sehingga pemakaian bahan bakar lebih hemat. 
• Putaran rendah lebih baik dan panas mesin lebih dapat didinginkan oleh sirkulasi oli 
• Langkah pemasukan dan buang lebih panjang sehingga efisiensi pemasukan dan tekanan efektif rata-rata lebih baik 
• Panas mesin lebih rendah dibanding mesin dua langkah

Kerugian

• Komponen dan mekanisme gerak katup lebih kompleks, sehingga perawatan lebih sulit 
• Suara mekanis lebih gaduh 
• Langkah kerja terjadi dengan 2 putaran poros engkol, sehingga keseimbangan putar tidak stabil, perlu jumlah silinder lebih dari satu dan sebagai peredam getaran

Sumber : http://denny333.wordpress.com/