TUGAS MATA KULIAH MOTOR BAKAR DAN TENAGA DALAM PERTANIAN

PRINSIP KERJA MOTOR BAKAR

Oleh :

Nita Nurhidayah (A1H007010)Devi Setyo Erbahari (A1H009002)Aidyatul Musfiqoh (A1H009005)Hadi Arianto (A1H009013)Triari Praptiwi (A1H009063)M Faruq Abu Djihad (A1H009064)Riyadi Teguh Raharjo (A1H009029)Rifki Zulfikar Faizy (A1H009022)

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONALUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO

2011

KATA PENGANTAR

Puji syukur Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas egala rahmat dan

hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan tugas mata kuliah Motor Bakar dan Tenaga Pertanian

tepat pada waktu yang di tentukan. Tidak lupa kami mengucapkan banyak terimakasih kepada

Bapak Susanto Budi Sulistiyo ST.M,Si yang telah memberikan tugas ini serta semua pihak yang

telah memmbantu kami dalam menyusun tugas kami ini terutama atas informasi-informasi yang

telah diberikan kepada kami tentang Prinsip Kerja Motor Bakar.

Tugas ini merupakan gambaran mengenai Prinsip Kerja motor Bakar serta beberapa jenis

motor bakar. Meskipun tugas ini telah disusun dengan se cermat mungkin, namun tidak tertutup

kemungkinan bahwa di dalam tugas kami ini terdapat sejumlah kekurangan dan kekeliruan

terutama pada aspek format dan pengetikanya. Oleh karena itu, kami sebagai penyusun

mengharapkan banyak kritik dan saran yang membangun kepada saudara pembaca agar kami

dapat menyusun tugas yang lebih baik mi waktu mendatang.

Kami sebagai penyusun berharap agar tugas ini bermanfaat bagi kami pada khususnya

serta saudara pembaca pada umumnya.

Purwokerto, 20 Maret 2011

Tim Penyusun

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Motor merupakan pesawat yang dapat menghasilkan tenaga gerak, dengan mengubah

suatu energi. Energi yang diubah oleh motor tersebut, secara garis besar dapat digolongkan

menjadi 2 (dua) kelompok. Kelompok pertama adalah energi potensial (energi alam), seperti: air,

angin, gas alam, listrik, otot, dan sebagainya. Jadi, ada yang namanya motor air, motor angin,

motor gas alam, motor listrik, motor otot. Apa itu motor air? Motor air adalah pesawat yang

mengubah energi potensial air menjadi tenaga gerak (contohnya: kincir air). Kelompok kedua

adalah energi kimia, yakni dari proses pembakaran bahan bakar dengan udara, baik bahan bakar

padat, cair, maupun gas. Dengan demikian, dilihat dari macam energinya, proses perubahan

energi satu menjadi energi dengan pembakaran.mekanik (tenaga gerak) dapat dilakukan dengan

melalui tanpa pembakaran dan dengan pembakaran.

Motor bakar merupakan suatu bidang di Teknik Pertanian, pada usaha tani motor bakar

dipakai sebagai penggerak untuk berbagai keperluan. Sebagai sarjana teknik pertanian haruslah

bertanggung jawab terhadap pengelolaan berbagai fasilitas keteknikan yang digunakan pada

usaha tani. Motor bensin adalah mesin pertanian yang paling banyak penerapannya untuk

berbagai keperluan di suatu usaha tani yang pengelolaannya juga termasuk dalam lingkup

tanggung jawab sarjana teknik pertanian. Dengan demikian pengetahuan dasar mengenai motor

bensin tentu perlu dibekalkan kepada seorang calon sarjana teknik pertanian.

Ruang lingkup pengajaran mengenai motor bakar ialah mengenai cara/prinsip kerja motor

bakar, kontruksi, karakteristik, penggunaan dan perawatan, dan sebagainya. Penekanan lebih

kepada pemakaian yang tepat. Mahasiswa teknik pertanian tidak diajar untuk merancang motor

bakar, melainkan dengan mengetahui karakteristik masing-masing sumber tenaga, diharapkan

sarjana teknik pertanian akan mampu memilih dengan tepat penggerak yang akan digunakan

pada suatu pekerjaan pertanian tertentu. Dengan pengetahuan yang memadai, diharapkan ia juga

mampu mengatasi jika timbul permasalahan pada penggunaan motor bakar tersebut.

B. Tujuan

1. Mengenal motor bakar eksternal dan internal

2. Mengenal motor bakar bensin dan diesel

3. Mengenal motor bakar 2 langkah dan 4 langkah

4. Mampu menjelasan prinsip kerja masing-masing tipe motor bakar.

II. PEMBAHASAN

Motor bakar adalah mesin atau peswat tenaga yang merupakan mesin kalor dengan

menggunakan energi thermal dan potensial untuk melakukan kerja mekanik dengan merubah

energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas (thermal) dan potensial sehingga

menghasilkan energi mekanik.

Dalam cara memperoleh energi termal ini, motor bakar dapat di golongkan dua kelompok

besar yaitu motor bakar ekstrnal ( External Combotoin Engine) dan motro bakar Internal (

Internal Combotoin Engine).

I. Motor Bakar Eksternal

Pada motor pembakaran luar ini, proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar

mesin itu, sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin tersendiri. Panas dari

hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi terlebih dulu

melalui media penghantar, baru kemudian diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya pada ketel

uap dan turbin uap.

Mesin pembakaran luar atau sering disebut juga sebagai eksternal combustion engine

(ECE), yaitu dimana proses pembakarannya terjadi di luar mesin. Hal-hal yang dimiliki pada

mesin pembakaran luar yaitu :

a. dapat memakai semua bentuk bahan bakar.

b. dapat memakai bahan bakar yang bermutu rendah.

c. cocok untuk melayani beban-beban besar dalam satu poros.

d. lebih cocok dipakai untuk daya tinggi

II. Motor Bakar Internal

Pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran bahan bakar terjadi di dalam

mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa diubah menjadi tenaga

mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulasi pancar gas.

Mesin pembakaran dalam atau sering disebut juga sebagai internal combustion engine

(ICE), yaitu dimana proses pembakarannya berlangsung di dalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja.

Hal-hal yang dimiliki pada mesin pembakaran dalam yaitu :

a. pemakaian bahan bakar irit .

b. berat tiap satuan tenaga mekanis lebih kecil.

c. konstruksi lebih sederhana, karena tidak memerlukan ketel uap, condenser dan sebagainya.

Kemudian berdasarkan bahan bakar yang digunakan, motor bakar dibagi menjadi dua

yaitu motor bensin dan motor diesel. Berikut penjelasan tentang kedua jenis motor bakar

tersebut.

A. MOTOR BENSIN

Pada motor bensin, bensin dibakar untuk memperoleh energi termal. Energi ini

selanjutnya digunakan untuk melakukan gerakan mekanik. Prinsip kerja motor bensin, secara

sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut : campuran udara dan bensin dari karburator diisap

masuk ke dalam silinder, dimampatkan oleh gerak naik torak, dibakar untuk memperoleh tenaga

panas, yang mana dengan terbakarnya gas-gas akan mempertinggi suhu dan tekanan. Bila torak

bergerak turun naik di dalam silinder dan menerima tekanan tinggi akibat pembakaran, maka

suatu tenaga kerja pada torak memungkinkan torak terdorong ke bawah. Bila batang torak dan

poros engkol dilengkapi untuk merubah gerakan turun naik menjadi gerakan putar, torak akan

menggerakkan batang torak dan yang mana ini akan memutarkan poros engkol. Dan juga

diperlukan untuk membuang gas-gas sisa pembakaran dan penyediaan campuran udara bensin

pada saat-saat yang tepat untuk menjaga agar torak dapat bergerak secara periodik dan

melakukan kerja tetap.

Kerja periodik di dalam silinder dimulai dari pemasukan campuran udara dan bensin ke

dalam silinder, sampai pada kompresi, pembakaran dan pengeluaran gas-gas sisa pembakaran

dari dalam silinder inilah yang disebut dengan “siklus mesin”. Pada motor bensin terdapat dua

macam tipe yaitu: motor bakar 4 tak dan motor bakar 2 tak. Pada motor 4 tak, untuk melakukan

satu siklus memerlukan 4 gerakan torak atau dua kali putaran poros engkol, sedangkan pada

motor 2 tak, untuk melakukan satu siklus hanya memerlukan 2 gerakan torak atau satu putaran

poros engkol.

B. Motor Bensin 4 Langkah

Motor 4 langkah adalah motor yang setiap satu kali pembakaran bahan bakar

memerlukan empat langkah dan dua kali putaran poros engkol.

Gambar 1. menunjukan skema langkah kerja pada motor 4 langkah.

Prinsip kerja motor 4 langkah dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Langkah isap

Piston bergerak dari TMA ke TMB dimana katup isap terbuka dan katup buang tertutup,

udara murni masuk ke dalam silinder melalui saluran isap.

b. Langkah kompresi

Pada langkah ini torak yang bergerak dari TMA ke TMB dimana katup isap dan katup

buang tertutup, campuran bahan bakar dan udara mengalami pemampatan (kompressi) secara

adiabatik sehingga tekanan dan temperatur gas naik.

c. Langkah kerja

Gas yang bertekanan tinggi mendorong torak dari TMA ke TMB berlangsung secara

adiabatis/isentropis. Pada saat itu katup isap dan katup buang tertutup akibatnya peristiwa ini

menghasilkan tenaga gerak (mekanis) pada motor.

d. Langkah buang

Gas bekas dan panas yang masih ada berada di dalam silinder didorong torak dari TMA

ke TMB keluar melalui katup buang yang terbuka dengan sendirinya, sehingga tekanan gas sama

dengan tekanan udara luar dan peristiwa ini berlangsung secara isovolume. Semua proses di atas

berlangsung secara terus menerus dan berulang-ulang untuk membentuk siklus yang tertutup

selama motor bakar bekerja.

C. Motor Bensin 2 Langkah

Motor bensin 2 langkah adalah mesin yang proses pembakarannya lebih sederhana dari

motor 4 langkah yaitu dilakukan pada satu kali putaran poros engkol yang berakibat dua kali

langkah piston.

Gambar 2. Skema gerakan torak 2 langkah

Gambar diatas menunjukkan skema langkah kerja pada motor 2 langkah, jika piston

bergerak naik dari TMB ke TMB maka saluran bilas dan saluran buang akan tertutup. Dalam hal

ini gas dalam ruang bakar dikompresikan. Sementara itu gas baru masuk ke ruang engkol,

beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA, busi akan meloncatkan api sehingga terjadi

pembakaran bahan bakar.

Cara Kerja Motor 2 Langkah

1. Langkah 1

Piston bergerak dari TMB ke TMA.Diatas piston: Setelah piston melewati lubang buang

(exhaust port) terjadilah langkah kompresi.Dibawah piston:Ketika piston bergerak dari TMB

keTMA di bawah piston (ruang engkol) terjadi pembesaran volume,sehingga terjadi kevakuman

dan ketika saluran masuk (intake port)terbuka muatan masuk ke ruang engkol.

2. Langkah Usaha (Diatas piston)

Setelah kompresi, di lanjutkan dengan proses pembakaran. Kemudian piston bergerak

dari TMA ke TMB karena dorongan dari tekanan hasil pembakaran.

3. Proses pembuangan

Sebelum mencapai TMB lubang buang akan terbuka. Karena tekanan gas buang tinggi

maka gas buang akan keluar dengan sendirinya melalui lubang buang menuju muffler Turunnya

piston ke TMB juga akan menyebabkan mengecilnya volume ruang engkol sehingga tekanan

muatan di ruang engkol menjadi tinggi. Piston semakin mencapai TMB, maka lubang bilas akan

terbuka. Karena tekanan muatan tinggi maka muatan tersebut akan membilas gas buang di dalam

silinder

D. MOTOR DISEL

Motor diesel adalah motor bakar torak yang berbeda dengan motor bensin. Proses

penyalaannya bukan menggunakan loncatan bunga api listrik. Pada waktu torak hampir

mencapai titik TMA bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar. Terjadilah pembakaran

pada ruang bakar pada saat udara udara dalam silinder sudah bertemperatur tinggi. Persyaratan

ini dapat terpenuhi apabila perbandingan kompresi yang digunakan cukup tinggi, yaitu berkisar

12-25.

Prinsip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi

kimia di dapatkan melalui proses reaksi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan

oksidiser (udara) di dalam silinder (ruang bakar). Pembakaran pada mesin Diesel terjadi karena

kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai

temperatur nyala.

Sekalipun mesin diesel memiliki kekurangan dalam hal kebisingan dibandingkan mesin

bensin. Mesin diesel karena keunggulan effisiensi bahan bakar menjadi pilihan banyak pengguna

motor bakar untuk kendaraannya. Sebagai efek dari semakin ketatnya peraturan terhadap

pencemaran lingkungan hidup, mesin diesel menjadi salah satu pilihan dalam pemakaian sistem

internal-combustion engine. Internal-combustion engine ini kita temui dalam sistem mobil,

kapal, alat pembangkit listrik portable, bus, traktor dsb. Salah satu keunggulan mesin diesel

adalah sistem pembakarannya menggunakan Compression-ignition (pembakaran-tekan), yang

tidak memerlukan busi.

Sistem ini memungkinkan tercapainya tekanan awal yang tinggi sebelum terjadi proses

pembakaran, hal ini akan meningkatkan thermal-effisiency dibandingkan sistem yang lain.

Keunggulan yang lain adalah fleksibilitas jenis bahan bakar yang bisa digunakan, karena

pembakaran yang terjadi tidak memerlukan pengontrolan bunga api, berbagai jenis bahan bakar

bisa dipakai. Misalnya; minyak tanah, minyak sawit, produk minyak berat dari minyak mentah,

alkohol Applikasi dari sistem pembakaran diesel ini bisa ditemui di dunia automotive untuk

angkutan berat, tractor, bulldozer, pembangkit listrik di desa-desa, generator listrik darurat di

rumah-sakit, hotel dsb. Namun disamping keunggulan yang dimiliki, diesel sistem juga memiliki

problem khusus yang berhubungan dengan pencemaran lingkungan adalah smoke/asap serta gas

buang khususnya Nitrogen Oxide (NOx).

Kedua pollutant ini saling bertolak belakang dalam pemunculannya. Smoke/soot/asap

terbentuk ketika bahan bakar tidak mampu tercampur dengan baik dengan ogsigen sehingga

reaksi pembakaran tidak sempurna, dalam kondisi seperti ini suhu pembakaran tidak terlalu

tinggi ( < 1800 °C ) NOx atau Nitrogen Oxide tidak banyak terbentuk.

Namun ketika pencampuran bahan bakar dan udara terjadi dengan baik sehingga

pembakaran sempurna tercapai, maka suhu pembakaran tinggi ( > 1800 °C ), hal ini

mengakibatkan terjadinya reaksi antara gas N2 yang ada di udara dengan oksigen membentuk

senyawa Nitrogen Oxide, sekalipun produksi smoke/soot/asap akan mengecil.

Untuk mengatasi dilema diatas, berbagai penelitian telah dilakukan khususnya untuk

memungkinkan reduksi antara smoke/soot/asap dan Nitrogen Oxide secara bersama-sama.

, emulsi( campuran air dan bahan bakar solar) dsb.

Komponen Mesin Diesel

Cara Kerja Mesin Diesel

Pertama

Pada ruang bakar mesin, udara masuk Saluran Masuk terbuka

Kedua

Terjadi langkah Kompresi yaitu penekanan udara Langkah disini menghasilkan peningkatan

tekan dan suhu yang cukup tinggi. Saat kompresi berada di TMA maka fuel injector akan

memasukkan bahan bakar dengan mengabutkannya Karena suhunya tinggi dan ada bahan bakar

yang telah masuk adri fuel injector berupa gas maka campuran tersebut terbakar.

Ketiga

Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang

dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak

bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros

engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-

balik torak pada langkah kompresi.

Keempat

Saat torak bergerak keatas dan menekan udara hasil pembakaran keluar ke udara luar melalui

knalpot. Saluran keluarnya terbuka.

Perbedaan mendasar dari jenis mesin BENSIN dan DIESEL adalah, kalau mesin

BENSIN atau disebut juga mesin Otto (motor ledak), di dalam ”ruang mesin” nya terdapat

lecutan listrik/api dari BUSI untuk ”menyalakan” campuran bensin dan udara (oksigen).

Sementara pada mesin Diesel, tidak diperlukan nyala listrik/api dari busi. Tapi menyala Karena

tekanan dan suhu tinggi yang dihasilkan dari kompresi.

Perbedaan motor diesel dan bensin:

1. Gas yang diisap pada langkah motor bensin adalah campuran antara bahan bakar dan

udarasedangkan pada motor diesel adalah udara murni.

2. Bahan bakar pada motor bensin terbakar oleh loncatan bunga api busi, sedangkan pada motor

diesel oleh suhu kompresi tinggi.

3. Motor bensin menggunakan busi sedangkan motor diesel menggunakan injector (nozzle).

Perbedaan Motor 4 tak dan 2 tak

N0 Hal yang di bicarakan Motor 4 tak Motor 2 tak

1 Proses yang terjadi

usaha/ tenaga

Dibutuhkan 4 langkah piston

atau 2 putaran poros engkol

Dibutuhkan 2 langkah piston

atau satu putaran poros engkol

2 Intake, compression,

power, exhaust

Masing-masing membutuhkan

1 langkah piston penuh

Intake, compression pada satu

langkah dan power exhaust pada

langkah yang lain

3 Pembakaran Sempurna dan hemat Kurang sempurna

4 Tenaga (untuk ukuran

dan putaran yang

sama)

Lebih rendah dari motor 2 tak Lebih tinggi dari motor 4 tak

5 Suhu Piston dan

Silinder

Lebih rendah dari motor 2 tak Lebih tinggi dari motor 4 tak

III. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Motor bakar adalah mesin atau peswat tenaga yang merupakan mesin kalor dengan

menggunakan energi thermal dan potensial untuk melakukan kerja mekanik dengan

merubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas (thermal) dan potensial

sehingga menghasilkan energi mekanik.

2. Motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) macam yaitu Berdasarkan langkah

toraknya antara lain yaitu mesin 2 tak dan 4 tak, dan berdasarkan tempat pembakarannya

dibagi menjadi motor bakar internal dan motor bakar eksternal.

3. Pada motor bakar 2 tak hanya langkah kerja yaitu langkah intake, exhaust, compres, dan

power, sedangkan pada motor 4 tak langkah kerja yaitu intake, compres, power, ,

exhaust.

4. Perbedaan motor diesel dan bensin:

Gas yang diisap pada langkah motor bensin adalah campuran antara bahan bakar

dan udarasedangkan pada motor diesel adalah udara murni.

Bahan bakar pada motor bensin terbakar oleh loncatan bunga api busi, sedangkan

pada motor diesel oleh suhu kompresi tinggi.

Motor bensin menggunakan busi sedangkan motor diesel menggunakan injector

(nozzle).

B. Saran

Demikian makalah yang telah kami susun tentulah sangat jauh dari kesempurnaan. Kami

selaku penyusun mohon maaf apa bila masih banyak kesalahn dari makalah kami baik dari

format maupun penulisannya. Besar harapan kami makalah ini bisa bermanfaat bagi saudara

pembaca pada umumnya serta kamisendiri pada khususnya, sehingga kita semua dapat lebih

mengerti tentang prinsip-prinsip pada motor bakar.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Cara Kerja Mesin Disel. http://nanozr.co.id/article/cara-kerja-mesin-diesel. Diakses tanggal 20 Maret 2011

Anonim. 2011. Motor Bakar. http://comes.umy.ac.id/file/1/arsip%20Konsultasi%20TA/BAB IIniko c.pdf . diakses tanggal 19 Maraet 2011.

Daywin, Frans. J, dkk. 1991. Motor Bakar Internal dan Tenaga Di Bidang Pertanian. Bogor:Institut Pertanian Bogor.

Haryono. 1995. Mengenal Motor Bakar. Semarang: Aneka Ilmu.