Cara Kerja Mesin Pembakaran Dalam pada Kendaraan Bermotor

Mesin pembakaran dalam, juga dikenal sebagai mesin pembakaran dalam internal (ICE), adalah jenis mesin yang banyak digunakan oleh kendaraan bermotor. Mesin ini menghasilkan tenaga melalui pembakaran campuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakarnya. Energi panas yang dihasilkan oleh pembakaran digunakan untuk menggerakkan mobil. Dalam artikel ini, kami akan memberikan penjelasan tentang cara mesin pembakaran dalam beroperasi, komponennya yang paling penting, dan siklus pembakaran yang terjadi di dalamnya.

Apa Itu Mesin Pembakaran Dalam?

Mesin pembakaran dalam membakar bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar. Mesin pembakaran dalam biasanya bekerja dengan siklus pembakaran empat atau dua langkah, dengan ledakan kecil yang mendorong piston, menghasilkan gerakan linier yang kemudian diubah menjadi gerakan rotasi untuk menggerakkan roda.

Komponen Utama Mesin Pembakaran Dalam

• Piston

Dalam silinder, piston bergerak naik-turun untuk mengubah tekanan yang dihasilkan dari pembakaran menjadi gerakan mekanis.
Piston bergerak dan pembakaran bahan bakar terjadi di dalam silinder.

• Katup

Katup mengatur masuknya udara dan bahan bakar ke dalam silinder dan keluarnya gas yang dihasilkan dari pembakaran. Katup masuk (intake valve) dan katup buang (exhaust valve).

• Poros Engkol (Crankshaft)

Poros engkol mengubah gerakan linier piston menjadi gerakan rotasi, yang memungkinkan kendaraan untuk memutar rodanya.

• Busi (Spark Plug)

Dalam mesin bensin, busi digunakan untuk memicu percikan api yang memulai proses pembakaran di dalam silinder.

• Camshaft

Camshaft bertanggung jawab untuk mengontrol buka-tutup katup sesuai dengan siklus mesin.

• Injektor atau karburator

Pada mesin modern, injektor mengatur jumlah bahan bakar dengan lebih akurat, sedangkan pada mesin lama, karburator mencampur bahan bakar dan udara sebelum masuk ke silinder.

Cara Kerja Mesin Pembakaran Dalam dengan Siklus Empat Langkah

Siklus empat langkah, atau siklus empat stroke, digunakan oleh sebagian besar mesin kendaraan. Siklus ini terdiri dari langkah hisap, langkah kompresi, langkah pembakaran, dan langkah buang. Masing-masing proses dijelaskan di bawah ini:

• Langkah Hisap (Intake Stroke)Dalam langkah ini, piston bergerak dari posisi atas (Top Dead Center/TDC) ke posisi bawah (Bottom Dead Center/BDC), menciptakan ruang hampa di dalam silinder. Tujuan dari langkah hisap ini adalah untuk memasukkan campuran udara dan bahan bakar sebanyak mungkin ke dalam silinder dengan membuka katup masuk.

 

• Langkah Kompresi, juga dikenal sebagai Stroke Kompresi, terjadi ketika campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam katup masuk. Kemudian, piston bergerak kembali dari posisi bawah (BDC) ke posisi atas (TDC), menekan campuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakar. Tekanan yang tinggi ini meningkatkan suhu campuran, yang memudahkan pembakaran yang efektif dengan busi.

 

• Langkah Pembakaran: Pada langkah ini, busi memicu percikan api, membakar campuran bahan bakar dan udara. Ledakan kecil terjadi selama proses pembakaran ini, yang mendorong piston kembali ke bawah (BDC) dengan kuat. Energi mekanik yang dihasilkan oleh gerakan turun piston ini kemudian disalurkan melalui poros engkol dan digunakan untuk memutar roda kendaraan.

 

• Langkah Buang (Exhaust Stroke): Setelah pembakaran selesai, katup buang terbuka, dan piston naik dari posisi bawah (BDC) ke posisi atas (TDC). Gerakan ini mengeluarkan gas sisa pembakaran melalui katup buang, membersihkan silinder, dan menyediakannya untuk siklus berikutnya.

Cara Kerja Mesin Diesel dalam Pembakaran Dalam

Mesin diesel dan bensin menggunakan prinsip pembakaran dalam, tetapi campuran bahan bakar mesin diesel tidak dicampur dengan udara sebelum masuk ke silinder. Mesin diesel bekerja dalam siklus empat langkah sebagai berikut:

• Langkah Hisap

Katup masuk memungkinkan udara murni diisap ke dalam silinder.
Langkah Kompresi Udara di dalam silinder memanas karena piston menekannya dengan tekanan tinggi.

• Langkah Pembakaran

Saat suhu udara meningkat, injektor menyemprotkan bahan bakar langsung ke ruang bakar. Oleh karena itu, bahan bakar terbakar sendiri tanpa busi.
Langkah Buang: Katup buang digunakan untuk mengeluarkan gas sisa pembakaran dari silinder.

Perbedaan utama antara mesin bensin dan diesel adalah proses pembakarannya. Mesin diesel tidak memerlukan busi karena tekanan dan suhu tinggi di dalam silindernya memungkinkan proses pembakaran terjadi secara spontan.

Keuntungan Mesin Pembakaran Dalam

• Efisiensi Tenaga

Mesin pembakaran dalam mampu menghasilkan tenaga yang besar dengan memanfaatkan pembakaran bahan bakar secara efisien.

• Kapasitas Daya yang Lebih Tinggi

Mesin pembakaran dalam dapat dengan mudah menyesuaikan ukuran untuk menghasilkan tenaga sesuai dengan kebutuhan, baik untuk kendaraan kecil maupun besar.

• Ketersediaan Teknologi yang Luas

Teknologi mesin pembakaran dalam sudah sangat umum digunakan, sehingga ketersediaan suku cadang, jaringan perawatan, dan bahan bakar sudah sangat luas.

Kekurangan Mesin Pembakaran Dalam

• Emisi Gas Buang

Mesin pembakaran dalam menghasilkan emisi gas buang yang berdampak pada polusi udara.

• Efisiensi Termal Rendah

Mesin pembakaran dalam hanya dapat mengubah sekitar 30-35% energi dari bahan bakar menjadi energi mekanik; sisanya hilang sebagai panas.

• Ketergantungan pada Bahan Bakar Fosil

Mesin pembakaran dalam memerlukan bahan bakar fosil seperti bensin atau diesel, yang pasokannya terbatas dan dapat merusak lingkungan jika diekstraksi secara berlebihan.

Inovasi pada Mesin Pembakaran Dalam

Industri otomotif terus melakukan inovasi untuk mengurangi dampak lingkungan dari mesin pembakaran dalam. Beberapa inovasi tersebut antara lain:

• Teknologi Hybrid

Mesin hybrid menggabungkan mesin pembakaran dalam dengan motor listrik untuk mengurangi konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang.

• Variable Valve Timing (VVT)

Teknologi ini mengatur waktu buka-tutup katup secara dinamis sesuai kebutuhan mesin, yang meningkatkan efisiensi bahan bakar dan mengurangi emisi.

• Turbocharging dan Downsizing

Mesin kecil dengan turbocharger memungkinkan kendaraan mendapatkan tenaga yang sama dengan mesin besar namun dengan konsumsi bahan bakar yang lebih rendah.

Kesimpulan

Mesin pembakaran dalam, yang memungkinkan kendaraan bermotor beroperasi dengan tenaga yang besar, adalah salah satu inovasi penting dalam industri otomotif. Memanfaatkan proses pembakaran campuran bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar, mesin ini memiliki kemampuan untuk mengubah energi kimia menjadi energi mekanik, yang kemudian digunakan untuk menggerakkan mobil. Mesin pembakaran dalam tetap menjadi teknologi utama dalam industri otomotif, meskipun ada kekurangan. Mengembangkan mesin hybrid, variable valve timing, dan turbocharging adalah beberapa inovasi yang terus dilakukan untuk meningkatkan efisiensi dan mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan.

Mesin pembakaran dalam mungkin akan bekerja sama dengan teknologi kendaraan listrik dan hidrogen untuk membuat sistem transportasi yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan di masa mendatang.