Mesin 4 tak adalah mesin yang paling banyak dipakai pada kendaraan saat ini. Mesin ini dinilai punya efeisiensi yang cukup baik sehingga meski sekarang banyak kendaraan beralih ke energi listrik, masih banyak kendaraan yang pakai mesin 4 tak.
Di video ini, kita akan mensimulasikan bagaimana mesin 4 tak bekerja.
Komponen
utama pada mesin 4 tak adalah piston. Piston punya bentuk silinder yang
tugasnya Cuma naik turun didalam silinder. Pergerakan piston yang naik turun
ini, membuat volume silinder berubah. Ketika piston bergerak kebawah, itu akan
memperbesar volume silinder. Ketika piston bergerak keatas, itu akan
memperkecil volume silinder.
Perubahan
volume inilah yang menjadi cikal bakal kenapa mesin 4 tak bisa menghasilkan
daya.
Dibawah
piston terdapat poros engkol. Lalu sebuah batang penghubung dipasang untuk
menghubungkan piston dan poros engkol. Sehingga gerak naik turun piston bisa
dikonversi menjadi gerakan rotasi pada poros engkol.
Diatas
silinder, dipasang kepala silinder. Ini adalah penutup silinder, dan disini
juga komponen lain seperti katup, dan busi terpasang.
Jadi dalam
siklus mesin 4 tak, itu ada empat proses.
Yang
pertama adalah langkah hisap. Langkah hisap adalah proses dimana material
pembakaran yakni campuran udara dan bensin dimasukan kedalam silinder. Langkah
ini berlangsung ketika piston bergerak kebawah. Itu akan memperbesar volume
silinder, sehingga akan menyedot material pembakaran dari intake manifold.
Disaat yang sama, katup hisap terbuka. Lalu kenapa katup hisap bisa terbuka ?
itu kita bahas nanti, ini ada juga mekanismenya. Tapi sekarang, kita rampungkan
siklus mesin 4 tak ini.
Setelah
piston sudah ke bawah, katup tertutup. Posisi didalam silinder sudah terisi
oleh material pembakaran.
Kemudian
lanjut ke proses kedua yakni langkah kompresi.
Pada
langkah kompresi, kedua katup dikepala silinder akan tertutup. Dan piston
bergerak naik. Pergerakan piston akan memperkecil volume silinder, dimana
didalam silinder ini sudah terisi oleh material pembakaran. sehingga material
pembakaran terkompresi, gas yang terkompresi ini terakumulasi pada ruang sempit
didalam kepala silinder yang disebut ruang bakar. Gas ini punya tekanan dan
temperatur yang tinggi sehingga percikan api sekecil apapun sudah cukup untuk
meledakannya.
Lanjut ke
langkah ke tiga yakni langkah combustion.
Pada
langkah ini, busi menyala. Nyala busi akan meledakan gas yang sudah
terakumulasi di ruang bakar. Hasil dari ledakan gas tersebut, berupa gaya
ekspansi, yang mendorong piston untuk bergerak kebawah.
Lalu
langkah keempat, adalah langkah buang.
Ketika
piston sudah terdorong karena gaya ekspansi, dorongan tersebut akan memberikan
momentum pada poros engkol sehingga ketika piston sudah terdorong sampai bawah,
piston langsung bergerak naik lagi.
Nah saat
piston gerak naik, katup buang terbuka. Gerakan piston yang naik akan mendorong
gas sisa pembakaran untuk keluar ke saluran knalpot.
Setelah
itu, siklusnya diulangi lagi dari langkah hisap, kompresi, combustion, dan
buang dan seterusnya.
Sekarang
kita bahas mekanisme katupnya. Jadi, diatas katup ada komponen yang namanya
poros nok. Poros ini punya semacam tonjolan, yang mana ketika poros berputar
dan tonjolan ini mengenai katup, itu akan mendorong katup supaya terbuka. Lalu
poros ini dikaitkan dengan poros engkol melalui sebuah rantai. Jadi, putaran
poros nok itu bisa menyesuaikan kecepatan putaran poros engkol. Ini membuat
katup mampu terbuka sesuai dengan timingnya.