Berapa sudut putaran yang dibutuhkan untuk menghasilkan satu kali tenaga pada mesin Wankel

Mesin wankel atau rotary engine - Kalian pasti sudah tidak asing lagi dengan mesin yang digunakan oleh pabrikan Mazda pada mobilnya, terutama RX-7 dan RX-8. Mesin rotary merupakan mesin yang digunakan pada beberapa mobil Mazda.

Mesin wankel rotari merupakan salah satu sejarah kesuksesan Mazda sejak pertama kali diperkenalkan, tepatnya pada 30 Mei 1967 pada Cosmo Sport 110S. Namun, akibat perkembangan industri otomotif (tentang standar emisi dan efisiensi bahan bakar pada suatu kendaraan) membuat mesin rotari ditinggalkan dan diganti dengan piston sebagaimana kendaraan yang kita temui secara umum.

Dalam perkembangan industri otomotif saat ini, hilangnya mesin wankel (rotary engine) disebabkan oleh emisi dan efisiensi bahan bakar. Mobil yang dilengkapi mesin semacam ini lebih boros oli karena mesin wankel membutuhkan oli langsung masuk ke ruang mesin. Akibatnya, mobil lebih sering meletup (oli juga ikut terbakar).

Tetapi dengan perkembangan teknologi saat ini, Mazda terus mengembangkan mesin wankel dengan mengatasi kekurangan yang dimilikinya. Sehingga, mesin wankel terkini disebut lebih fleksibel dan tak kalah hemat bahan bakar serta emisinya rendah.

lalu apa itu mesin rotary dan komponen serta kerjanya? Oke, mari kita bahas lebih dalam mengenai mesin wankel atau rotary engine berikut ini.

PENGERTIAN MESIN WANKEL (ROTARY ENGINE)

Mesin wankel atau rotary engine adalah mesin yang menghasilkan energi atau pembakaran melalui gerakan rotasi. Pembakaran dihasilkan dari piston segitiga yang berputar pada rotor yang digerakkan oleh poros. Untuk mendukung kinerja ini, putaran piston segitiga dibantu oleh kompresi atau tekanan.

Jika mesin secara umum menggunakan piston yang bergerak naik turun dalam langkah kerja, sedangkan mesin Wankel menggunakan rotor berbentuk segitiga yang gerakannya berputar atau rotary. Mesin Wankel diciptakan oleh Dr. Felix Wankel, seorang insinyur mesin dari Jerman pada 1954.

Biasanya pada mesin wankel, dirancang dengan jumlah ganjil per baris dalam konfigurasi radial di mana crankshaft tetap diam saat mesin bekerja, dengan seluruh komponen crankcase dan silinder yang terpasang berputar bersumbu pada cranksaft .

Mesin wankel dahulu banyak dipakai untuk mesin pesawat, namun seiring dengan perkembangan jaman mesin wankel juga di gunakan oleh beberapa sepeda motor seperti Norton Rotary RC588 dan mobil mazda RX series.

KEUNTUNGAN DAN KELEMAH MESIN WANKEL (ROTARY ENGINE)

Berikut ini kita akan bahas mengenai keuntungan dan kelemahan dari mesin wankel atau rotary.

Keuntungan

Ada tiga faktor yang berkontribusi pada kesuksesan mesin rotary yaitu,

Kelancaran: Mesin Rotary delivery power sangat halus karena tidak ada bagian yang saling bergantian menyalurkan power seperti batang penghubung (conecting road), poros bubungan (camshaft), mekanisme katup, dll, serta massa putaran karter / silinder yang relatif besar sebagai Flywheel.
Pendinginan mesin: ketika mesin bekerja, karter/silinder yang berputar menciptakan aliran udara pendinginan yang bergerak cepat, bahkan saat kendaraan dalam keadaan diam.
Berat Mesin: Mesin rotary akan mendapatkan keuntungan power to weight ratio yang substansial dengan tidak memerlukan Flywheel tambahan. Keuntungan lainya berasal dari crankcase kecil, datar, dan sistem pendingin udara yang efisien, silinder dapat dibuat dengan dinding yang lebih tipis dan sirip pendingin yang lebih pendek, yang dapat mengurangi bobot mesin.

Sedangkan kelemahan mesin wankel atau rotary adalah:

Mesin rotary memiliki sistem minyak oli total-loss yang sangat tidak efisien. Dalam mencapai seluruh bagian mesin, pelumas dalam memasuki bak mesin melalui hollow crankshaft tetapi gaya sentrifugal dari bak mesin berputar secara langsung membuat oli tidak bisa bersirkulasi. Sehingga satu-satunya solusi praktis adalah pelumas disedot dengan cara mencampurkan bahan bakar atau sistem caranya mirip dengan mesin motor 2 tak.
Nilai torsi lebih rendah.
Pengurangan kecepatan di gearbox diperlukan karena kecepatan engine yang tinggi
Frekuensi penggantian busi lebih cepat
Output daya yang besar semakin digunakan untuk mengatasi hambatan udara dari mesin.
Kontrol engine rumit, sehingga mengakibatkan boros bahan bakar.
Efek pengereman dengan mesin (engine brake) kecil.

KOMPONEN MESIN WANKEL (ROTARY ENGINE) DAN FUNGSI

Intake Manifold, berfungsi sebagai saluran masuk campuran udara dan bahan bakar.
Exhaust Manifold, berfungsi sebagai saluran pembuangan sisa - sisa pembakaran yang terjadi pada ruang bakar.
Stator housing, berfungsi sebagai rumah berputarnya rotor.
Chambers, berfungsi sebagai ruang terjadi proses kerja pada setiap langkah.
Pinion, berfungsi sebagai tempat berputarnya crown gear.
Rotor, berfungsi menghisap campuran bahan bakar, mengkompres dan membuang sisa-sisa gas pembakaran serta menyalurkan tenaga ke poros engkol.
Crown gear, berfungsi meneruskan tenaga putar dari rotor ke poros engkol ( eccentric shaft ),
Eccentric shaft, berfungsi menerima putaran tenaga dari rotor yang diterukan ke roda gila (fly wheel).
Spark plug, berfungsi membakar campuran udara dan bahan bakar yang telah melalui langkah kompresi.

CARA KERJA MESIN WANKEL (ROTARY ENGINE)

Cara kerja dari mesin wankel lebih sederhana dibanding dengan mesin piston namun tidak berbeda dalam langkah sama seperti 4 tak yaitu hisap, kompresi, usaha, dan buang. Pada mesin wankel atau rotary dalam satu langkah putaran penuh poros engkol akan menghasilkan 1 kali langkah kerja yang terdiri dari langkah hisap, kompresi, pembakaran dan buang.

Berikut ini penjelasan masing-masing kerja mesin rotary yang terbagi menjadi empat langkah, sebagai berikut:

Langkah hisap, pada tahapan ini terjadinya masuk bahan bakar dan udara ke ruang bakar melalui saluran masuk (intake).
Kompresi, pada proses ini bahan bakar dan udara ke ruang bakar dimampatkan (dikompresi).
Langkah kerja (pembakaran), pada proses di mana campuran bahan bakar dan udara yang sudah dikompresi ini kemudian dibakar melalui percikan bunga api dari busi (combustion) sehingga menghasilkan daya ledak dan tenaga mesin.
Langkah buang , Langkah buang merupakan proses pembuangan sisa pembakaran dengan kerja akibat ledakan bahan bakar pada langkah combustion mengakibatkan rotor berbentuk segitiga tersebut akan berputar dan sekaligus membuang gas sisa hasil pembakaran melalui saluran pembuangan (exhaust).

Pada mesin rotary, semua proses tersebut terjadi hampir bersamaan. Pada saat salah satu sisi rotor mengalami proses hisap, maka sisi rotor lainnya sedang melakukan langkah kerja, dan sisi rotor lainnya mulai melakukan langkah buang.

Demikian pembahasan kali ini mengenai mesin wankel atau rotary engine. Semoga dapat bermanfaat dalam mempelajari teknologi otomotif.

Salam Teknika!

Motor Bakar adalah suatu jenis mesin yang menimbulkan gerak mekanis dengan membakar bahan bakar. Ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini, motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongan, yaitu motor pembakaran dalam [internal combustion engine] atau lazim disebut mesin otto dan motor pembakaran luar [external combustion engine]

Motor pembakaran dalam adalah mesin yang gerakannya dihasilkan dari pembakarannya yang terjadi di dalam silinder. Dalam kelompok ini terdapat mesin otto, mesin diesel, mesin rotari/wankel, sistem turbin gas, dan propulsi pancar gas. Sedangkan motor pembakaran luar adalah mesin yang proses pembakarannya terjadi di luar. Energi termal dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui beberapa dinding pemisah. Contohnya adalah mesin uap. Semua energi yang diperlukan oleh mesin itu mula-mula meninggalkan gas hasil pembakaran yang tinggi temperaturnya. Melalui dinding pemindahan kalor atau ketel uap, energi itu kemudian masuk ke dalam fluida kerja yang kebanyakan terdiri atas air dan uap. Dalam proses ini, temperatur uap dan dinding ketel harus jauh lebih rendah daripada temperatur gas hasil pembakaran itu agar material ketel tidak cepat rusak. Dengan sendirinya, karena tingginya temperatur fluida, efisiensinya sangat bergantung [terbatasi] oleh kekuatan material yang dipakai.

Ditinjau dari susunan silindernya, motor bakar dapat dibedakan menjadi 6 jenis, yaitu mesin sebaris, mesin V, mesin segitiga, mesin radial, mesin horisontal, dan mesin berhadapan. Sedangkan ditinjau dari cara kerjanya motor bakar dibedakan menjadi 2 macam, yaitu motor bakar 4 langkah [stroke] dan motor bakar 2 langkah.

Motor Bakar 4 Langkah

biasa disebut motor bakar otto 4 langkah, adalah jenis motor bakar yang pada setiap 4 langkah torak menghasilkan 1 kali langkah usaha atau terjadi 1 kali pembakaran bahan bakar. Setiap satu kali langkah torak terjadi pada 1/2 putaran poros engkol, jadi 4 kali langkah torak berarti 2 putaran poros engkol. Keempat langkah pada motor bakar 4 langkah itu terdiri atas langkah isap, kompresi, kerja [ekspansi] dan buang.

[1] Langkah Isap

Pada langkah ini katup isap [katup masuk] terbuka. Torak bergerak ke bawah. Gerakan tersebut menciptakan tekanan sangat rendah di dalam silinder. Karena itu, campuran udara bahan bakar terisap dan menyerbu masuk melalui lubang katup masuk. Ketika torak hampir mencapai TMB [titik mati bawah], silinder sudah berisi sejumlah campuran murni. Dengan masuknya campuran ini, silinder mencoba menyesuaikan tekanannya dengan tekanan atmosfer. Seperti yang sudah diketahui sebelumnya, persentase udara atmosfer yang masuk bergantung dari ukuran volumetrik yang disebut efisiensi volumetrik.

[2] Langkah Kompresi

Setelah torak menyelesaikan langkah isap, katup masuk menutup. Torak bergerak kembali ke TMA [Titik mati atas]. Dengan kedua katup isap dan buang tertutup, gerakan torak ke atas menyebabkan campuran udara yang berada di dalam silinder dikompresi atau dimampatkan. Selaras dengan aksi kompresi tersebut, suhu gas-gas di dalam silinder meningkat. Proses ini dikenal sebagai pemanasan adiabatik [adiabatik heating]. Pemanasan adiabatik ini sangat penting dan mempengaruhi pembakaran campuran udara-bahan bakar. Selama prose kompresi, suhu campuran meningkat mencapai ratusan derajat.

[3] Langkah Kerja atau Ekspansi

Beberapa derajat sebelum mencapai TMA, piranti pengapian menyalakan busi. Api dari busi tersebut membakar campuran udara-bahan bakar. Api busi berlangsung beberapa saat hingga torak melewati TMA. Selama percikan itu, panas ledakan menyebabkan campuran mengembang. Ledakan membuat tekanan volume dan tekanan gas-gas memuai dan makin tinggi. Tekanannya itu menyebabkan torak kembali terdorong ke bawah. Selanjutnya proses yang menghasilkan gerakan itu disalurkan torak ke kruk as [crankshaft] melalui setang torak [connecting rod].

[4] Langkah Pembuangan

Setelah torak mencapai TMB, katup buang membuka. Torak memulai langkah ke atasnya, memompa sisa gas pembakaran melalui lubang katup [saluran] buang. Ketika torak hampir mencapai TMA , katup isap membuka dan bersiap untuk memulai siklus berikutnya. Begitu seterusnya.

Seluruh proses melakukan dua gerak torak naik turun lengkap atau dua putaran poros engkol. Roda gila [fly wheel] menyimpan energi dari langkah tenaga [ekspansi] untuk digunakan torak melewati 3 langkah lainnya sebelum melakukan langkah ekspansi berikutnya. Ingat prinsip permainan gangsing. Hanya dengan menggerakkan sekali putaran menggunakan jari, maka gangsing akan mampu berputar berpuluh-puluh bali bahkan beratus-ratus kali putaran.

Bagi kendaraan yang memerlukan tenaga besar, pemakaian mesin otto -khususnya 4 langkah- lebih menguntungkan dibanding mesin 2 langkah yang toraknya melakukan 2 gerakan untuk menghasilkan satu langkah kerja atau tenaga. Namun karena kurang sempurnanya pembakaran mesin jenis ini lebih banyak bahan bakar yang terbuang masuk ke dalam silinder. Jika bahan bakarnya berukuran sama dengan mesin 4 langkah, karena gas buangnya tak terbuang sempurna, tenaga mesin 2 langkah berkurang pada langkah tenaga berikutnya. Daya langkah tenaga berkurang saat gas buang diembuskan keluar pada langkah turun.

Pelumasan torak diperlukan untuk menghindarkan macetnya mesin karena torak yang memuai saat panas merupakan masalah yang dimiliki mesin 2 langkah. Mesin Otto 4 langkah mempunyai pelumas di dalam bak poros engkol yang akan tersembur ke dinding silinder. Untuk torak mesin 2 langkah, yang katup masuknya berada di sisi silinder, bahan bakar yang masuk ke dalam silinder harus berputar melewati bak poros engkol sebelum mencapai ruang bakar. Mekanisme ini menyebabkan bak poros engkol mesin 2 langkah tidak bisa digenangi minyak pelumas. Untuk pelumasan, bahan bakar mesin 2 langkah harus dicampur pelumas, lazimnya dengan kadar 2 %. Namun pencampurannya ini mengakibatkan gas buangnya berasap hitam dan tebal serta residu minyak yang terbakar mengotori dinding silinder. Selain pembakarannya lebih sempurna, sistem pelumasan yang baik merupakan salah satu sebab mengapa mesin Otto lebih sesuai untuk menghasilkan tenaga besar.

Motor Bakar 2 Langkah

Adalah jenis motor pembakaran dalam yang setiap 2 langkah torak atau satu putaran poros engkol terjadi satu kali pembakaran bahan bakar atau menghasilkan satu kali langkah usaha. Berbeda dengan motor bakar 4 langkah yang setiap prosesnya terjadi pada satu langkah penuh, setiap proses motor bakar 2 langkah tidak terjadi pada satu langkah penuh. Langkah isap, kompresi, ekspansi, dan langkah buang terjadi dalam dua langkah torak. Motor bakar 2 langkah umumnya berbahan bakar bensin dan digunakan pada sepeda motor.

Langkah pertama torak adalah langkah isap dan kompresi. Torak bergerak dari TMB ke TMA. Gas baru masuk ruang engkol karena pada ruangan ini terjadi pengurangan tekanan, sementara itu gas baru yang sudah ada di torak dikompresikan. Langkah kedua, torak bergerak dari TMA ke TMB karena tekanan yang besar akibat pembakaran bahan bakar. Akibat gerakan tersebut, volume ruang engkol berkurang dan terjadi pembakaran tekanan di dalam ruang engkol.

Gas baru yang ada di ruang engkol tertekan dan mengalir ke ruang bakar dan gas bekas pembakaran mengalir ke saluran buang. Langkah kedua ini terdiri atas langkah usaha dan langkah buang

Referensi: Ensiklopedi Otomotif, Amien Nugroho

XI TKR PEMELIHARAAN MESIN KENDARAAN RINGAN1. Secara prinsip kerja mesin dibedakan menjadi 3 macam, antara laina. Mesin 2tak, mesin 4 tak dan mesin wankelb. Mesin diesel, mesin bensin dan mesin kaizenc. Mesin in line, V line dan Boxerd. Mesin diesel, mesin bensin dan mesin genset

2. Perbedaan mesin yang umum digunakan jika ditinjau dari bahan bakarnya

a. Solar, bensol dan bensinb. Bensin, diesel dan alcohol

c. Mesin wankel, mesin diesel dan mesin kapald. Solar, bensin dan gas

3. Pernyataan dibawah ini merupakan dasar kerja mesin 4 Taka. Mesin yang setiap 2 kali putaran crankshaft menghasilkan 1 kali usahab. Mesin yang setiap 2 kali putaran crankshaft menghasilkan 4 kali usahac. Mesin yang setiap 1 kali putaran crankshaft menghasilkan 1 kali usaha d. Mesin yang setiap 1 kali putaran crankshaft menghasilkan 2 kali usaha4. Pernyataan dibawah ini merupakan dasar kerja mesin 2 taka. Mesin yang setiap 1 kali putaran crankshaft menghasilkan 2 kali usahab. Mesin yang setiap 2 kali putaran crankshaft menghasilkan 1 kali usahac. Mesin yang setiap 1 kali putaran crankshaft menghasilkan 1 kali usahad. Mesin yang setiap 2 kali putaran crankshaft menhasilkan 4 kali usaha5. Dibawah ini merupakan perbedaan mesin jika dilihat dari mekanisme katupa. Mesin dengan katup disetel dan self adjuster [HVA]b. SOHC dan DOHCc. Over Head Valve [OHV] dan side valved. Semua pernyataan diatas benar6. Mengapa tekanan kompresi pada mesin bisa terjadi

a. Karena adanya piston dan silinderb. Karena adanya ruangan tertutupc. Karena adanya langkah pengecilan ruangan tertutupd. Semua pernyataan diatas benar

7. Dibawah ini merupakan fungsi dari campshafta. Merubah gerakan lurus torak menjadi gerak putar dengan perantaraan batang torak.b. Sebagai pengerak distributor, pompa bensin dan katupc. Pemindah tenaga dari poros engkol ke water pumpd. Pernyataan A dan C benar

8. Fungsi crankshaft adalah

a. Merubah gerakan lurus torak menjadi gerak putar dengan perantaraan batang torak.b. Sebagai dudukan metal jalan dan metal dudukc. Membuka dan menutup katup sesuai dengan diagram katupd. Semua pernyataan diatas salah

9. Fungsi piston adalah

a. Menghisap, mengkompresi gas baru, menerima tekanan pembakaran dan mendorong gas sisa pembakaran.b. Mengubah tekanan hasil pembakaran menjadi gaya dorong pada batang torak yang diteruskan ke crankshaft.c. Membantu pencampuran bahan bakar dan udara didalam silinder.d. Semua pernyataan diatas benar

10. Fungsi cincin kompresi pada piston adalaha. Sebagai perapat antara torak dan silinder agar tidak terjadi kebocoran gas dari ruang bakar ke ruang poros engkol.b. Memindahkan panas torak ke dinding silinder.c. Sebagai penyekat oli agar tidak masuk ke ruang bakar.d. Semua pernyataan diatas benar

11.Fungsi cincin oli pada piston adalah

a. Sebagai tempat dudukan dari poros engkolb. Membantu meningkatkan tekanan kompresic. Mengikis kelebihan oli pada dinding silinder, membentuk lapisan oli tipis dan merata pada dinding silinder agar dinding silinder tidak cepat aus.d. Mempertahankan jarak piston dengan dinding silinder12.Fungsi Connecting Rod adalah

a. Menghubungkan torak dan poros engkol.b. Tempat dudukan dari torakc. Merubah gerak lurus torak menjadi gerak putar pada poros engkol.d. Semua pernyataan diatas benar.13. Dibawah ini merupakan fungsi katup masuk adalah

a. Sebagai pengatur langkah pengisianb. Sebagai pintu [membuka dan menutup] untuk pemasukan gas baru yang masuk ke dalam silinder.c. Komponen pencampur udara dan bahan bakard. Sebagai pembatas masuknnya masuknya campuran udara dan bahan bakar14. Macam-macam penggerak campshaft pada mesin adalah

a. Timing chain dan timing beltb. Timing gear, timing chain dan timing beltc. SOHC, DOHC dan side camshaftd. Pernyataan diatas salah

15. Setiap mesin melakukan satu kali langkah torak, berapa kali kah crankshaft akan berputar .. a. b. 1 c. 2

d. 3

16. Dibawah ini adalah keuntungan dari mesin bensin dibanding mesin diesel ...a. Kecepatannya tinggi dan tenaga besarb. Kecepatannya rendah dan tenaga besarc. Kecepatannya tinggi dan tenaga kecil

d. Kecepatannya rendah dan tenaga rendah

17. Pada langkah apakah busi mempercikan bunga api ...a. Langkah hisapb. Akhir langkah kompresi

c. Langkah usaha

d. Langkah buang18. Komponen yang berfungsi untuk mencegah kebocoran gas pembakaran, air pendingin dan oli, yang letaknya diantara blok silinder dan kepala silinder adalah ...a. Separator

c. Drain holeb. Water jacket

d. Gasket19. Yang berfungsi untuk menghubungkan torak ke poros engkol dan selanjutnya meneruskan tenaga yang dihasilkan oleh torak ke poros engkol ...a. Pena torak

c. Batang torakb. Pegas torak

d. Small end20. Komponen yang berfungsi untuk membantu sistem pendinginan pada blok silinder adalah ...

a. Water Jacket

c. Ribb. Gasket

d. Separator

21. Suatu alat yang digunakan untuk memeriksa kebocoran sistem pendingin mesin adalah .

a. Thermometer d. Multitesterb. Hydrometer c. Radiator cup tester

22. Di bawah ini adalah bagian-bagian dari Thermostat, kecuali

a.Valve b.Pistonc.Cylinderd.Bypass hose23. Sirkulasi air pendingin yang menuju ke radiator,di salurkan melalui

a.Upper hose b.Hower hose c.Bypass hose d.Water jacket24. Kegiatan-kegiatan di bawah ini termasuk kegiatan pemeliharaan system pendingin kecuali :

a. Memeriksa ketingian air dalam radiatorb. Memeriksa sirkulasi air pendinginc. Memeriksa tutup radiatord. Memasang tali kipas25. Komponen pada mesin yang berfungsi mengkompressikan campuran bahan bakar dan udara adalah a.Poros engkolb.Campshaftc. Piston d. Rocker Arm26. Mengapa celah katup disetel

a. Supaya saat pembukaan dan penutupan katup lebih tepatb. Supaya tidak terjadi tumbukan pada silinder headc. Supaya asap kendaraan berwarna putihd. Semua pernyataan diatas benar

27. Firing order/urutan pengapian motor 4 silinder umumnya adalaha.1 - 3 - 4 2 b. 1 - 3 - 2 4

c. 1 - 2 - 3 4

d.1 - 4 - 3 2

28. Motor bensin 4 langkah 4 silinder dengan firing order umum. Jika silinder no. 1 melakukan langkah buang maka silinder no. 4 melakukan langkah

a. Buang

b.Isap

c.Usaha

d.Kompresi

29. API memberi code huruf pada Oli yang digunakan untuk mesin diesel ....

a. C

b. D

c. P