Mesin Bensin

Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran, dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis.
Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran.
Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar disuntikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah kompresi untuk bercampur dengan udara yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya.
Pada mesin bensin, pada umumnya udara dan bahan bakar dicampur sebelum masuk ke ruang bakar, sebagian kecil mesin bensin modern mengaplikasikan injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruang bakar termasuk mesin bensin 2 tak untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah lingkungan. Pencampuran udara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi, keduanya mengalami perkembangan dari sistem manual sampai dengan penambahan sensor-sensor elektronik. Sistem Injeksi Bahan bakar di motor otto terjadi diluar silinder, tujuannya untuk mencampur udara dengan bahan bakar seproporsional mungkin. Hal ini dsebut EFI

Aplikasi

Mesin bensin sering digunakan dalam :

• Sepeda motor.
• Mobil.
• Pesawat.
• Mesin untuk pemotong rumput
• Mesin untuk speedboat dan sebagainya.

Desain

Tipe-tipe mesin bensin berdasarkan siklus proses pembakaran adalah :

• Mesin satu tak, setiap langkah piston terjadi proses pembakaran.
• Mesin dua tak, memerlukan dua langkah piston dalam satu siklus proses pembakaran.
• Mesin empat tak, memerlukan empat langkah piston dalam satu siklus proses pembakaran.
• Mesin enam tak, memerlukan enam langkah piston dalam satu siklus proses pembakaran.
• Mesin wankel (rotary engine/wankel engine). memerlukan satu putaran penuh rotor dalam satu siklus pembakaran.

Tiga syarat utama supaya mesin bensin dapat berkerja :

1. Kompresi ruang bakar yang cukup.
2. Komposisi campuran udara dan bahan bakar yang sesuai.
3. Pengapian yang tepat (besar percikan busi dan waktu penyalaan/timing ignition).

Sistem

Sistem-sistem dalam mesin bensin mencakup :

• Sistem bahan bakar (fuel system).
• Sistem pengapian (ignition system).
• Sistem pemasukan udara dalam ruang bakar (intake system).
• Sistem pembuangan udara hasil pembakaran (exhaust system).
• Sistem katup (valve mechanism)
• Sistem pelumasan (lubricating system)
• Sistem pendinginan (cooling system).
• Sistem penyalaan (starting system).

Injeksi Rel Bersama

Contoh injektor untuk sistem injeksi rel bersama.

Injeksi rel bersama atau dalam bahasa Inggris disebut dengan common-rail injection adalah salah satu metode injeksi bahan bakar ke dalam ruang bakar dengan sistem penghasil tekanan ditempatkan terpisah dari injektor itu sendiri.^[1] Dalam injeksi rel bersama diperlukan suatu penampung tekanan tinggi yang terdiri dari rel dan jalur bahan bakar tekanan tinggi menuju nosel.^[1] Tekanan injeksi dapat diatur terpisah dari putaran mesin dan kuantitas bahan bakar yang terinjeksikan dapat diatur menurut batasan tertentu.^[1] Tekanan di dalam penampung dapat mencapai 1.600 bar dan dialirkan melalui pipa tegar menuju injektor.^[2]
Sistem injeksi rel bersama umum digunakan untuk efisiensi bahan bakar yang lebih baik dan pengurangan emisi mesin diesel.^[3] Hasil akhir dari penggunaan sistem ini adalah pembakaran yang optimal dalam semua rentang beban.^[3]
Kelemahan dari sistem injeksi rel bersama adalah tekanan kerja yang sangat tinggi menyebabkan ketegangan material yang tinggi.^[3]. Implikasi dari hal ini adalah risiko kebakaran dan ledakan yang tinggi bila terjadi kebocoran sehingga perlu penempatan yang hati-hati dari sistem injeksi.^[3]

Cara Kerja

Diatas adalah common-rail (Pic1)dan ECU (Pic2),yang merupakan penggerak utama dari mesin injektor rail bersama. Pada mesin ini, minyak (solar)di pompa keluar dari tangki oleh pompa bertekanan rendah menuju saringan, dari saringan solar bergerak menuju pompa dengan tekanan tinggi (1600-2200bar) menuju ke rail, dan diteruskan ke injektor. Penggerak daripada injektor itu adalah arus listrik, dimana arus tersebut diberikan oleh ECU yang mendapat sinyal dari sensor-sensor yang terdapat pada mesin.

Aplikasi oleh pabrikan otomotif

Sistem injeksi rel bersama ini telah membawa revolusi teknologi mesin diesel. Robert Bosch GmbH, Delphi Automotive Systems, Denso Corporation, dan Siemens VDO adalah para supplier utama untuk sistem injeksi rel bersama. Tiap-tiap pabrikan mempunyai nama mereka masing-masing untuk teknologi ini:

• BMW: Mesin D (digunakan juga di Land Rover Freelander TD4)
• Cummins dan Scania AB: XPI (Developed under joint venture)
• Cummins CCR : Pompa(Cummins dengan injektor Bosch)
• Daimler: CDI (di Chrysler Jeep dinamakan CRD)
• Fiat Group (Fiat, Alfa Romeo dan Lancia): JTD (juga dinamai MultiJet, JTDm, Ecotec CDTi, TiD, TTiD , DDiS, Quadra-Jet)
• Ford Motor Company: TDCi Duratorq dan Powerstroke
• General Motors Opel/Vauxhall: CDTi (diproduksi oleh Fiat, Isuzu dan GM Daewoo) serta model awal DTi
• General Motors Daewoo/Chevrolet VCDi (lisensi dari VM Motori; juga diberi merek Ecotec CDTi)
• Honda: i-CTDi
• Hyundai-Kia: CRDi
• IKCO: EFD
• Isuzu: iTEQ
• Komatsu: Tier3, Tier4, 4D95 and higher - HPCR seri mesin Diesel.
• Mahindra: CRDe
• Mazda: MZR-CD (1.4 MZ-CD, 1.6 MZ-CD diproduksi denga joint ventura dengan Ford/PSA Peugeot Citroën) serta model awal DiTD
• Mitsubishi: DI-D (belakangan dikembangkan di Mesin 4N1))
• Nissan: dCi, Infiniti menggunakan mesin dCi, tapi tidak diberi merek dCi.
• Proton: SCDi
• PSA Peugeot Citroën: HDI atau HDi (1.4HDI, 1.6 HDI, 2.0 HDI, 2.2 HDI dan V6 HDI dikembangkan secara joint ventura dengan Ford)
• Renault dCi (generasi sebelumnya dTi)
• SsangYong: XDi (kebanyakan diprodusi oleh Daimler AG)
• Subaru: Legacy TD (mulai Januari 2008)
• Tata: DICOR & CR4
• Toyota: D-4D
• Volkswagen Group: TDI (juga digunakan di Audi)
• Volvo 2.4D dan mesin D5 (1.6D, 2.0D diproduksi oleh Ford dan PSA Peugeot Citroen), Mesin Volvo Penta Seri-D
• Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96-C oleh pabrikan Wärtsilä

Mesin pembakaran dalam

Mesin pembakaran dalam adalah sebuah mesin yang sumber tenaganya berasal dari pengembangan gas-gas panas bertekanan tinggi hasil pembakaran campuran bahan bakar dan udara, yang berlangsung di dalam ruang tertutup dalam mesin, yang disebut ruang bakar (combustion chamber).
"Mesin pembakaran dalam" sendiri biasanya merujuk kepada mesin yang pembakarannya dilakukan secara berselang-seling. Yang termasuk dalam mesin pembakaran dalam adalah mesin empat tak dan mesin dua tak, dan beberapa tipe mesin lainnya, misalnya mesin enam tak dan juga mesin wankel. Selain itu, mesin jet dan beberapa mesin roket termasuk dalam mesin pembakaran dalam.

Animasi dari cara kerja mesin 2 tak

Mesin pembakaran dalam agak berbeda dengan mesin pembakaran luar (contohnya mesin uap dan mesin Stirling), karena pada mesin pembakaran luar, energinya tidak disalurkan ke fluida kerja yang tidak bercampur dengan hasil pembakaran. Fluida kerja ini dapat berupa udara, air panas, air bertekanan, atau cairan natrium yang dipanaskan di semacam boiler.
Sebuah mesin piston bekerja dengan membakar bahan bakar hidrokarbon atau hidrogen untuk menekan sebuah piston, sedangkan sebuah mesin jet bekerja dengan panas pembakaran yang mendorong bagian dalam nozzle dan ruang pembakaran, sehingga mendorong mesin ke depan.
Secara kontras, sebuah mesin pembakaran luar seperti mesin uap, bekerja ketika proses pembakaran memanaskan fluida yang bekerja terpisah, seperti air atau uap, yang kemudian melakukan kerja.
Mesin jet, kebanyakan roket dan banyak turbin gas termasuk dalam mesin pembakaran dalam, tetapi istilah "mesin pembakaran dalam" seringkali menuju ke "mesin piston", yang merupakan tipe paling umum mesin pembakaran dalam.
Mesin pembakaran dalam ditemukan di Cina, dengan penemuan kembang api pada Dinasti Song. Mesin pembakaran dalam resiprokat (mesin piston) ditemukan oleh Samuel Morey yang menerima paten pada 1 April.

Tipe-tipe mesin pembakaran dalam

Mesin dapat diklasifikasikan dalam banyak macam: siklus mesin yang digunakan, layout yang dipakai, sumber enerfi, penggunaan mesin, atau dari sistem pendinginnya.

Konfigurasi mesin

Mesin pembakaran dalam dapat dikelompokkan berdasarkan konfigurasinya.
Layout mesin yang umum adalah:
Mesin piston:

• Mesin dua-tak
• Mesin empat-tak
• Mesin enam-tak
• Mesin diesel
• Siklus Atkinson

Mesin rotari:

• Mesin Wankel

Pembakaran terus-menerus:

• Turbin gas
• Mesin jet (termasuk turbojet, turbofan, ramjet, Rocket, dll.)

Cara kerja

Siklus empat-tak (atau siklus Otto)
1. Masukan
2. Kompresi
3. Pembakaran
4. Pembuangan

Seperti namanya, mesin pembakaran dalam 4 tak mempunyai 4 tahap dasar yang terus diulangi setiap 2 putaran mesin:
(1) Siklus masukan (2) Siklus kompresi (3) Siklus pembakaran (4) Sillus pembuangan
1. Siklus masukan: Siklus yang pertama dari mesin pembakaran dalam disebut dengan siklus masukan karena pada saat ini, posisi piston berpindah ke bawah silinder. Membukanya klep menyebabkan perubahan posisi piston, dan campuran bahan bakar yang sudah diuapkan memasuki ruang bakar. Di akhir siklus ini, klep masukan tertutup.
2. Siklus kompresi: Di siklus ini, kedua klep tertutup dan pistonnya kembali bergerak ke atas ke volume minimum, sehingga menekan campuran bahan bakar. Selagi proses penekanan, tekanan, suhu, dan kepadatan campuran bahan bakar meningkat.
3. Siklus pembakaran: Ketika pistonnya mencapai volume minimum, lalu busi akan memantikkan api lalu campuran bahan bakar pun terbakar. Terbakarnya bahan bakar ini memberikan tenaga pada piston sehingga piston kembali bergerak ke bawah dan menggerakkan crankshaft.
4. Siklus pembuangan: Di akhir siklus pembakaran, maka klep buang pun membuka. Selama siklus ini, pistonnya kembali bergerak ke atas menuju volume silinder minimum. Ketika klep buangan membuka, maka gas sisa pembakaran keluar dari silinder. Di akhir siklus ini, klep buangan menutup, klep masukan kembali membuka, dan siklus ini dimulai dari awal lagi.

Pembakaran

Semua mesin pembakaran dalam bergantung pada pembakaran dari bahan bakar kimia, yang biasanya dibakar dengan campuran oksigen dari udara (memungkinkan juga untuk menginjeksikan nitrogen oksida, yang gunanya untuk mendapatkan tenaga tambahan). Proses pembakaran ini menghasilkan panas dalam jumlah besar, ditambah dengan bahan kimia lain misalnya karbon dioksida.
Bahan bakar yang paling umum digunakan saat ini tersusun dari hidrokarbon yang berasal dari bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil mencakup bahan bakar diesel, bensin, LPG, dan juga propana. Mesin yang bahan bakarnya menggunakan bensin, mereka juga dapat menggunakan bahan bakar natural gas atau LPG tanpa perlu banyak perubahan.