TEKNIK OTOMOTIF

Teknik otomotif adalah salah satu cabang ilmu teknik mesin yang mempelajari tentang bagaimana merancang, membuat dan mengembangkan alat-alat transportasi darat yang menggunakan mesin, terutama sepeda motor, mobil, bis dan truk. Teknik otomotif menggabungkan elemen-elemen pengetahuan mekanika, listrik, elektronik, keselamatan dan lingkungan serta matematika, fisika, kimia, biologi dan manajemen.
Cabang-cabang dari teknik otomotif meliputi :

• Perencanaan (product atau design)
• Pengembangan (development)
• Produksi (manufacturing)
• Perawatan (maintenance)

Di Indonesia saat ini cabang yang sangat berkembang adalah perawatan dan umumnya mengenai perawatan mobil dan sepeda motor.

Dalam teknik otomotif, menguasai sistem-sistem yang ada alat-alat transportasi darat merupakan suatu keharusan. Sistem tersebut terdiri beberapa sistem utama dan puluhan subsistem. Sistem tersebut dapat dikelompokkan :

1. Mesin (engine)
   • Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine).
   • Sistem bahan bakar (fuel system).
     • Tangki bahan bakar.
     • Pompa bahan bakar.
     • Karburator atau Sistem injeksi bahan bakar.
   • Sistem pengapian (ignition system).
   • Sistem pemasukan udara dalam ruang bakar (intake system).
   • Sistem pembuangan udara hasil pembakaran (exhaust system).
   • Sistem pendinginan (cooling system).
   • Sistem pelumasan (lubricating system).
   • Sistem keseimbangan roda (spooring balancing)
2. Pemindah daya (power train).
   • Sistem transmisi (transmission system).
   • Rangkaian penggerak (drive train).
     • Transfer case (untuk penggerak 4 roda)
     • Penggerak akhir (final drive)
     • Roda (wheel)
3. Sistem kemudi (steering system).
4. Sistem suspensi (suspension system).
5. Sistem rem (brake system).
6. Bodi.
7. Sistem listrik (electrical system).

 Baik kali ini kita bahas tentang mesin Otomotif
Mesin adalah alat mekanik atau elektrik yang mengirim atau mengubah energi untuk melakukan atau membantu pelaksanaan tugas manusia. Biasanya membutuhkan sebuah masukan sebagai pelatuk, mengirim energi yang telah diubah menjadi sebuah keluaran, yang melakukan tugas yang telah disetel. Mesin dalam bahasa Indonesia sering pula disebut dengan sebutan pesawat, contoh pesawat telepon untuk tejemahan bahasa Inggris telephone machine. Namun belakangan kata pesawat cenderung mengarah ke kapal terbang.
Mesin telah mengembangkan kemampuan manusia sejak sebelum adanya catatan tertulis. Perbedaan utama dari alat sederhana dan mekanisme atau pesawat sederhana adalah sumber tenaga dan mungkin pengoperasian yang bebas. Istilah mesin biasanya menunjuk ke bagian yang bekerja bersama untuk melakukan kerja. Biasanya alat-alat ini mengurangi intensitas gaya yang dilakukan, mengubah arah gaya, atau mengubah suatu bentuk gerak atau energi ke bentuk lainnya.

Mesin pembakaran dalam :

1. 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 di luar silinder, tujuannya untuk mencampur udara dengan bahan bakar seproporsional mungkin. Hal ini dsebut EFI
Mesin bensin sering digunakan dalam :

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

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 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).

 2. Mesin Diesel

Motor bakar diesel biasa disebut juga dengan Mesin diesel (atau mesin pemicu kompresi) adalah motor bakar pembakaran dalam yang menggunakan panas kompresi untuk menciptakan penyalaan dan membakar bahan bakar yang telah diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Mesin ini tidak menggunakan busi seperti mesin bensin atau mesin gas. Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang (lihat biodiesel). Mesin ini kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.
Mesin diesel memiliki efisiensi termal terbaik dibandingkan dengan mesin pembakaran dalam maupun pembakaran luar lainnya, karena memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi. Mesin diesel kecepatan-rendah (seperti pada mesin kapal) dapat memiliki efisiensi termal lebih dari 50%.
Mesin diesel dikembangkan dalam versi dua-tak dan empat-tak. Mesin ini awalnya digunakan sebagai pengganti mesin uap. Sejak tahun 1910-an, mesin ini mulai digunakan untuk kapal dan kapal selam, kemudian diikuti lokomotif, truk, pembangkit listrik, dan peralatan berat lainnya. Pada tahun 1930-an, mesin diesel mulai digunakan untuk mobil. Sejak saat itu, penggunaan mesin diesel terus meningkat dan menurut British Society of Motor Manufacturing and Traders, 50% dari mobil baru yang terjual di Uni Eropa adalah mobil bermesin diesel, bahkan di Perancis mencapai 70%.
Rudolf Diesel lahir di Paris tahun 1858 sebagai keluarga ekspatriat Jerman.Ia melanjutkan studi di Politeknik Munchen. Setelah lulus dia bekerja sebagai teknisi kulkas, namun bakatnya terdapat dalam mendesain mesin. Diesel mendesain banyak mesin panas, termasuk mesin udara bertenaga solar. tahun 1892 ia menerima paten dari Jerman, Swiss, Inggris, dan Amerika Serikat untuk karyanya "Method of and Apparatus for Converting Heat into Work" (Metode dan Alat untuk Mengubah Panas menjadi Kerja). Tahun 1893 ia menemukan sebuah "mesin pembakaran-lambat" yang pertama-tama mengkompres udara sehingga menaikkan temperaturnya sampai di atas titik nyala, lalu secara bertahap memasukkan bahan bakar ke dalam ruang bakar. Tahun 1894 dan 1895 ia membuat paten di beberapa negara untuk mesin yang ia temukan, pertama di Spanyol (No. 16.654), Perancis (No. 243.531) dan Belgia (No. 113.139) bulan Desember 1894, Jerman (No. 86.633) tahun 1895, dan Amerika Serikat (No. 608.845) tahun 1898. Ia mengoperasikan mesin pertamanya tahun 1897.
Di Augsburg, 10 Agustus 1893, Rudolf Diesel menciptakan mesin pertamanya, sebuah silinder tunggal 10-kaki (3.0 m) berbahan besi dengan roda gila pada dasarnya. Diesel memerlukan waktu 2 tahun untuk menyempurnakan mesinnya dan pada tahun 1896 ia mendemonstrasikan model lainnya dengan efisiensi teoritis 75%, sangat jauh bila dibandingkan dengan mesin uap yang hanya 10%. Tahun 1898, Diesel telah menjadi jutawan. Mesin buatannya telah digunakan untuk menggerakkan transportasi jalur pipa, pembangkit listrik dan air, mobil, truk, dan kapal, kemudian juga menyebar sampai pertambangan, ladang minyak, pabrik, dan transportasi antar benua.

Mesin diesel menggunakan prinsip kerja hukum Charles, yaitu ketika udara dikompresi maka suhunya akan meningkat. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat dengan rasio kompresi antara 15:1 dan 22:1 sehingga menghasilkan tekanan 40-bar (Templat:Convert/MPa psi), dibandingkan dengan mesin bensin yang hanya 8 sampai 14 bars (Templat:Convert/MPa psi). Tekanan tinggi ini akan menaikkan suhu udara sampai 550 °C (1,022 °F). Beberapa saat sebelum piston memasuki proses kompresi, bahan bakar diesel disuntikkan ke ruang bakar langsung dalam tekanan tinggi melalui nozzle dan injektor supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Injektor memastikan bahwa bahan bakar terpecah menjadi butiran-butiran kecil dan tersebar merata. Uap bahan bakar kemudian menyala akibat udara yang terkompresi tinggi di dalam ruang bakar. Awal penguapan bahan bakar ini menyebabkan sebuah waktu tunggu selagi penyalaan, suara detonasi yang muncul pada mesin diesel adalah ketika uap mencapai suhu nyala dan menyebabkan naiknya tekanan diatas piston secara mendadak. Oleh karena itu, penyemprotan bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan saat piston mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari detonasi. Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston dinamakan injeksi langsung (direct injection) sedangkan penyemprotan bahan bakar kedalam ruang khusus yang berhubungan langsung dengan ruang bakar utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak langsung (indirect injection).
Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod) menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar.
Tingginya kompresi menyebabkan pembakaran dapat terjadi tanpa dibutuhkan sistem penyala terpisah (pada mesin bensin digunakan busi), sehingga rasio kompresi yang tinggi meningkatkan efisiensi mesin. Meninggikan rasio kompresi pada mesin bensin hanya terbatas untuk mencegah kerusakan pra-penyalaan.

Sistem injeksi generasi awal
Mesin asli Diesel menginjeksikan bahan bakar dengan bantuan udara bertekanan, yang mengatomisasi bahan bakar dan memaksa bahan bakar masuk dalam ruang bakar melalui nosel (menggunakan prinsip yang sama dengan semprotan aerosol). Bukaan nosel ditutup oleh katup yang dikontrol oleh camshaft untuk mengawali injeksi bahan bakar sebelum titik mati atas/top dead centre. Menggunakan 3 tahap kompresor memang memakan tenaga namun efisiensi dan output tenaga bersih yang dihasilkan diatas mesin pembakaran lainnya pada waktu itu.
Mesin diesel saat ini menggunakaan tekanan sangat tinggi dengan pompa mekanik dan menekan bahan bakar dengan injektor tanpa udara bertekanan. Dengan diesel injeksi langsung, injektor akan menyemprot bahan bakar melalui 4-12 orifice kecil pada noselnya. Mesin diesel injeksi generasi awal selalu mempunyai pembakaran awal tanpa kenaikan tekanan yang drastis ketika pembakaran. Saat ini riset sedang dilakukan untuk menggunakan lagi beberapa bentuk injeksi udara desain asli Rudolf Diesel untuk mengurangi polusi nitrogen oksida. Pada semua mesin diesel, mesin diesel modern selalu mengacu pada desain asli Rudolf Diesel, dimana bahan bakar menyala melalui kompresi tinggi.

Jalur bahan bakar
Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari mesin diesel adalah governor, yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin selalu pada putaran yang diinginkan. Apabila putaran mesin turun terlalu banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun sehingga peralatan listrik tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya, sedangkan apabila putaran mesin terlalu tinggi maka dapat mengakibatkan over voltage yang bisa merusak peralatan listrik. Mesin diesel modern menggunakan pengontrolan elektronik canggih untuk mencapai tujuan ini melalui modul kontrol elektronik (ECM) atau unit kontrol elektronik (ECU) - yang merupakan "komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan mesin melalui sensor dan menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan waktu melalui aktuator elektronik atau hidraulik untuk mengatur kecepatan mesin.

Mesin diesel memiliki beberapa keuntungan dibandingkan mesin pembakaran lain:

• Mesin diesel membakar lebih sedikit bahan bakar daripada mesin bensin untuk menghasilkan kerja yang sama karena suhu pembakaran dan rasio kompresi yang lebih tinggi. Mesin bensin umumnya hanya memiliki tingkat efisiensi 30%, sedangkan mesin diesel bisa mencapai 45% (mengubah energi bahan bakar menjadi energi mekanik (lihat siklus Carnot untuk penjelasan lebih lanjut).
• Tidak ada tegangan listrik tinggi pada sistem penyalaan, sehingga tahan lama dan mudah digunakan pada lingkungan yang keras. Tidak adanya koil, kawat spark plug, dsb juga menghilangkan sumber gangguan frekuensi radio yang dapat mengganggu peralatan navigasi dan komunikasi, sehingga penting pada pesawat terbang dan kapal.
• Daya tahan mesin diesel umumnya 2 kali lebih lama daripada mesin bensinTemplat:Better source karena suku cadang yang digunakan telah diperkuat..

Bus yang menggunakan biodiesel

• Bahan bakar diesel dapat dihasilkan langsung dari minyak bumi. Distilasi memang menghasilkan bensin, namun hasilnya tak akan cukup tanpa adanya catalytic reforming, yang berarti memerlukan ongkos tambahan.
• Bahan bakar diesel umumnya dianggap lebih aman daripada bensin. Meskipun bahan bakar diesel dapat terbakar pada udara bebas jika disulut dengan sumbu, namun tidak akan meledak dan tidak menghasilkan uap yang mudah terbakar dalam jumlah besar. Tekanan uap yang rendah sangat menguntungkan untuk aplikasi kapal laut, dimana campuran bahan bakar dengan udara yang dapat meledak sangatlah berbahaya. Dengan alasan yang sama, mesin diesel tahan terhadap vapor lock.
• Untuk beban parsial berapapun, efisiensi bahan bakar (massa yang dibakar per energi yang dihasilkan) hampir konstan untuk mesin diesel, sedangkan pada mesin bensin akan proporsional.
• Mesin diesel menghasilkan panas yang terbuang lebih sedikit.
• Mesin diesel dapat menerima tekanan dari supercharger atau turbocharger tanpa batasan (tergantung dari kekuatan komponen mesinnya saja). Tidak seperti mesin bensin yang dapat menimbulkan detonasi/ketukan pada tekanan tinggi.
• Kandungan karbon monoksida pada gas buangnya minimal, oleh karena itu mesin diesel digunakan pada tambang bawah tanah.
• Biodiesel mudah disintesis, bahan bakar berbasis non-minyak bumi (melalui proses transesterifikasi) dan dapat langsung digunakan di banyak mesin diesel, sedangkan mesin bensin membutuhkan banyak ubahan untuk dapat menggunakan bahan bakar sintetis untuk dapat digunakan (misalnya etanol ditambahkan ke gasohol).

Sementara itu dahulu yang bisa kita sampaikan, dalam pembahasan yang sederhana dan sempit ini nanti kita coba bahas secara luas tentang Mesin yang lainnya.

• Four-stroke cycle
• Two-stroke cycle
• Mesin Wankel

Mesin pembakaran luar :

• Mesin uap
• Mesin Stirling
• fourstroke

 Disadur dari WIKIPEDIA INDONESIA