『Mesin Putar』
2021-08-27
Mesin yang sering kita lihat berupa gerak bolak-balik piston, yaitu piston melakukan gerak linier bolak-balik di dalam silinder, dan gerak linier piston diubah menjadi putaran poros engkol melalui poros engkol, sedangkan gerak putar mesin tidak mengalami proses konversi ini, melainkan melalui piston. Putaran di dalam silinder menggerakkan poros utama mesin (yaitu poros engkol mesin biasa, karena tidak melengkung maka tidak lagi disebut poros engkol) , Jadi ada perbedaan besar di antara keduanya.
A. Langkah masuk: Proses pergerakan piston dari titik mati atas ke titik mati bawah disebut langkah masuk (sudut putaran poros engkol 0~180°). Pada langkah ini, katup masuk terbuka, katup buang menutup, dan ruang udara berkomunikasi dengan atmosfer. Tekanan atmosfer membuat campuran minyak dan gas masuk, dan tekanan di dalam silinder sekitar 0,075~0,09MPa di akhir saluran masuk.
B. Langkah kompresi : Proses pergerakan piston dari titik mati bawah ke titik mati atas disebut langkah kompresi (sudut putaran poros engkol 180°~360°). Pada langkah ini, katup masuk dan katup buang tertutup penuh, dan tekanan campuran minyak dan gas di ruang udara meningkat secara bertahap. Tekanan di ruang udara pada akhir langkah kompresi adalah sekitar 0,6 hingga 1,2 MPa.
C.Power stroke : Proses pergerakan piston dari titik mati atas ke titik mati bawah disebut power stroke (sudut putaran poros engkol 360°~540°). Pada langkah ini, katup masuk dan katup buang tertutup penuh, dan busi melonjak saat piston berada pada posisi titik mati atas. Api tersebut menyulut campuran minyak dan gas sehingga tekanan di dalam silinder meningkat tajam (sampai 3~5MPa), mendorong piston bergerak menuju poros engkol, tekanan berangsur-angsur turun, dan tekanan di ruang udara sekitar 0,3~ 0,5MPa di akhir langkah daya.
D. Langkah buang : Proses pergerakan piston dari titik mati bawah ke titik mati atas disebut langkah buang (sudut putaran poros engkol 540°~720°). Pada langkah ini, katup masuk ditutup, katup buang dibuka, dan piston bergerak ke atas untuk mendorong pembakaran. Gas buang dikeluarkan dari ruang udara, dan tekanan udara di ruang udara sekitar 0,105~0,115 MPa pada akhir langkah. Berakhirnya langkah juga menandai berakhirnya siklus kerja mesin.
Gambar di bawah menunjukkan perbandingan setiap langkah mesin putar dan mesin bolak-balik (sisi kiri dari dua lubang udara pada gambar adalah saluran masuk dan sisi kanan adalah saluran buang). Mesin putar sama dengan mesin empat langkah bolak-balik. Kompresi, usaha, dan pembuangan terdiri dari empat langkah. Rongga kerja (rongga kerja BC) yang terbentuk antara permukaan lengkung BC rotor segitiga dan profil silinder diambil sebagai contoh untuk menggambarkan prinsip kerja empat langkah pada mesin putar.
Langkah masuk: Ketika sudut C rotor segitiga berbelok ke tepi kanan lubang masuk, ruang kerja BC mulai mengambil udara. Pada posisi a, lubang masuk dan keluar terhubung, dan lubang masuk dan keluar saling tumpang tindih. Ini adalah volume terkecil ruang kerja BC, yang setara dengan posisi titik mati atas mesin torak. Ketika rotor terus berputar, volume ruang kerja BC secara bertahap meningkat, dan campuran yang mudah terbakar terus menerus disedot ke dalam silinder. Ketika rotor berputar 90° (poros utama berputar 270°, perbandingan kecepatan rotor terhadap kecepatan poros utama pada mesin putar adalah 1:3 yang ditentukan oleh roda gigi penyambung) mencapai posisi b, volume BC ruang kerja mencapai maksimum, yang setara dengan bagian bawah mesin bolak-balik. Pada posisi titik mati, langkah hisap berakhir.
Langkah kompresi: Saat rotor segitiga terus berputar, sudut atas B melintasi tepi kiri lubang masuk, dan langkah kompresi dimulai, volume ruang kerja BC secara bertahap berkurang, dan tekanan menjadi semakin besar. Ketika mencapai posisi c, rotor berputar 180° (Poros utama berputar 540°), volume ruang kerja BC mencapai minimum, yang setara dengan posisi titik mati atas mesin bolak-balik, dan langkah kompresi berakhir.
Langkah kerja: Pada akhir langkah kompresi, busi berkedip, gas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi mendorong piston segitiga untuk terus berputar, dan volume ruang kerja BC secara bertahap meningkat. Ketika sudut C mencapai tepi kanan lubang pembuangan, pada posisi d rotor berputar 270° (putaran spindel 810°), volume ruang kerja BC mencapai maksimum yaitu setara dengan posisi titik mati bawah mesin bolak-balik, dan langkah tenaga berakhir.
Langkah buang: ketika sudut rotor segitiga C berbelok ke sisi kanan lubang knalpot, langkah buang dimulai, dan akhirnya rotor segitiga kembali ke posisi a, langkah buang berakhir, rotor berputar 360° (poros utama berputar tiga kali), dan satu pekerjaan. Siklus berakhir. Pada saat yang sama, rongga kerja CA dan rongga kerja AB juga menyelesaikan satu siklus kerja masing-masing.
● Perbandingan komposisi mesin:
Mesin putar: kelompok bodi, rangkaian katup, sistem suplai, sistem pengapian, sistem pendingin, sistem pelumasan, sistem start
Mesin piston bolak-balik: body set, mekanisme batang penghubung engkol, rangkaian katup, sistem suplai, sistem pengapian, sistem pendingin, sistem pelumasan, sistem starter
● Kelebihan dan kekurangan kedua mesin tersebut:
◆ Mesin bolak-balik:
keuntungan:
1. Teknologi manufaktur sudah matang. Ia telah lahir selama lebih dari 120 tahun. Berbagai teknologi terus ditingkatkan. Ini adalah mesin pembakaran internal yang paling banyak digunakan di dunia dan memiliki biaya perawatan dan perbaikan yang rendah.
2. Pekerjaan yang andal, kedap udara yang baik, dan keandalan transmisi daya.
3. Penghematan bahan bakar yang baik.
kekurangan:
1. Struktur kompleks, volume besar dan beban berat.
2. Gaya inersia bolak-balik dan momen inersia yang disebabkan oleh gerak bolak-balik piston pada mekanisme batang penghubung engkol tidak dapat seimbang sepenuhnya. Besarnya gaya inersia ini sebanding dengan kuadrat kecepatan, sehingga mengurangi kelancaran mesin dan membatasi pengembangan mesin berkecepatan tinggi.
3. Karena cara kerja mesin piston bolak-balik empat langkah adalah tiga dari empat langkah sepenuhnya mengandalkan putaran inersia roda gila, maka tenaga dan torsi yang dihasilkan mesin sangat tidak merata, meskipun mesin modern menggunakan multi silinder dan V susunan berbentuk. Kurangi kekurangan ini, tetapi tidak mungkin menghilangkannya sepenuhnya.
◆ Mesin putar:
keuntungan:
1. Ukuran kecil dan ringan, mudah untuk menurunkan pusat gravitasi kendaraan. Karena mesin putar tidak memiliki mekanisme batang penghubung engkol, ketinggian mesin berkurang secara signifikan, dan pada saat yang sama pusat gravitasi kendaraan diturunkan.
2. Struktur sederhana. Dibandingkan dengan mesin piston bolak-balik, mesin putar mengurangi mekanisme batang penghubung engkol, yang menghasilkan mekanisme mesin yang sangat disederhanakan dan bagian yang lebih sedikit.
3. Karakteristik torsi seragam. Karena satu silinder mesin putar memiliki tiga ruang kerja sekaligus, maka torsi yang dihasilkan lebih seragam dibandingkan mesin piston bolak-balik.
4. Kondusif untuk pengembangan mesin berkecepatan tinggi, karena rasio kecepatan rotor piston dan poros utama adalah 1:3, maka kecepatan piston yang tinggi tidak diperlukan untuk mencapai kecepatan mesin yang tinggi.
kekurangan:
1. Konsumsi bahan bakar tinggi dan emisi gas buang sulit memenuhi standar. Karena setiap silinder mempunyai tiga ruang kerja, setiap putaran rotor piston setara dengan tiga langkah tenaga. Dibandingkan dengan 3000rpm dan mesin piston bolak-balik, mesin piston bolak-balik menyemprot 750 kali/menit, dan mesin putar setara dengan kecepatan 1000rpm, tetapi membutuhkan 3000 kali/menit. Terlihat bahwa konsumsi bahan bakar mesin rotari jauh lebih tinggi dibandingkan dengan mesin piston reciprocating. Pada saat yang sama, bentuk ruang bakar mesin putar tidak mendukung pembakaran sempurna campuran yang mudah terbakar, jalur perambatan api yang panjang, dan konsumsi bahan bakar minyak yang besar. Pada saat yang sama, kandungan polutan dalam gas buang lebih tinggi.
2. Karena struktur mesinnya, hanya jenis pengapian yang dapat digunakan sebagai pengganti jenis pengapian kompresi, yaitu hanya bensin yang dapat digunakan sebagai bahan bakar sebagai pengganti solar.
3. Karena mesin putar menggunakan poros eksentrik, maka mesin bergetar hebat.
4. Posisi poros keluaran tenaga (spindel) yang tinggi tidak kondusif bagi tata letak seluruh kendaraan.
5. Teknologi pengolahan dan pembuatan mesin rotari tinggi, dan biayanya relatif tinggi.
