Mesin dua tak adalah
mesin pembakaran dalam yang dalam satu siklus pembakaran terjadi dua langkah piston, berbeda dengan
putaran empat-tak
yang mempunyai empat langkah piston dalam satu siklus pembakaran,
meskipun keempat proses (intake, kompresi, tenaga, pembuangan) juga
terjadi.
Mesin dua tak juga telah digunakan dalam
mesin diesel, terutama rancangan
piston berlawanan, kendaraan kecepatan rendah seperti mesin kapal besar, dan mesin
V8 untuk truk dan kendaraan berat lainnya.
Animasi cara kerja mesin dua tak.
Prinsip kerja
Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku yang berlaku dalam teknik otomotif :
- TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre), posisi piston
berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada
pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft).
- TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre), posisi piston
berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada
pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft).
- Ruang bilas yaitu ruangan dibawah piston dimana terdapat poros
engkol (crankshaft), sering disebut dengan bak engkol (crankcase)
berfungsi gas hasil campuran udara, bahan bakar dan pelumas bisa
tercampur lebih merata.
- Pembilasan (scavenging) yaitu proses pengeluaran gas hasil
pembakaran dan proses pemasukan gas untuk pembakaran dalam ruang bakar.
Langkah kesatu
Piston bergerak dari TMA ke TMB.
- Pada saat piston bergerak dari TMA ke TMB, maka akan menekan ruang
bilas yang berada di bawah piston. Semakin jauh piston meninggalkan TMA
menuju TMB, tekanan di ruang bilas semakin meningkat.
- Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan melewati lubang
pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing lubang
tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akan melewati
lubang pembuangan terlebih dahulu.
- Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.
- Pada saat ring piston melewati lubang pemasukan, gas yang tertekan
dalam ruang bilas akan terpompa masuk dalam ruang bakar sekaligus
mendorong gas yang ada dalam ruang bakar keluar melalui lubang
pembuangan.
- Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas masuk ke dalam ruang bakar
Langkah kedua
Piston bergerak dari TMB ke TMA.
- Pada saat piston bergerak TMB ke TMA, maka akan menghisap gas hasil
percampuran udara, bahan bakar dan pelumas masuk ke dalam ruang bilas.
Percampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi. (Lihat
pula:Sistem bahan bakar)
- Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, piston akan mengkompresi gas yang terjebak dalam ruang bakar.
- Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA.
- Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA, busi menyala untuk
membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi sebelum piston sampai
TMA dengan tujuan agar puncak tekanan dalam ruang bakar akibat
pembakaran terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB karena
proses pembakaran sendiri memerlukan waktu dari mulai nyala busi sampai
gas terbakar dengan sempurna.
Perbedaan desain dengan mesin empat tak
- Pada mesin dua tak, dalam satu kali putaran poros engkol
(crankshaft) terjadi satu kali proses pembakaran sedangkan pada mesin
empat tak, sekali proses pembakaran terjadi dalam dua kali putaran poros
engkol.
- Pada mesin empat tak, memerlukan mekanisme katup (valve mechanism)
dalam bekerja dengan fungsi membuka dan menutup lubang pemasukan dan
lubang pembuangan, sedangkan pada mesin dua tak, piston dan ring piston
berfungsi untuk menbuka dan menutup lubang pemasukan dan lubang
pembuangan. Pada awalnya mesin dua tak tidak dilengkapi dengan katup,
dalam perkembangannya katup satu arah (one way valve) dipasang antara
ruang bilas dengan karburator dengan tujuan :
- Agar gas yang sudah masuk dalam ruang bilas tidak kembali ke karburator.
- Menjaga tekanan dalam ruang bilas saat piston mengkompresi ruang bilas.
- Lubang pemasukan dan lubang pembuangan pada mesin dua tak terdapat
pada dinding silinder, sedangkan pada mesin empat tak terdapat pada
kepala silinder (cylinder head). Ini adalah alasan paling utama mesin 4
tak tidak menggunakan oli samping.
Kelebihan dan kekurangan
Kelebihan mesin dua tak
Dibandingkan mesin empat tak, kelebihan mesin dua tak adalah :
- Mesin dua lebih bertenaga dibandingkan mesin empat tak.
- Mesin dua tak lebih kecil dan ringan dibandingkan mesin empat tak.
- Kombinasi kedua kelebihan di atas menjadikan rasio berat terhadap
tenaga (power to weight ratio) mesin dua lebih baik dibandingkan mesin
empat tak.
- Mesin dua tak lebih murah biaya produksinya karena konstruksinya yang sederhana.
Meskipun memiliki kelebihan tersebut di atas, jarang digunakan dalam
aplikasi kendaraan terutama mobil karena memiliki kekurangan.
Kekurangan mesin dua tak
Kekurangan mesin dua tak dibandingkan mesin empat tak
- Efisiensi mesin dua tak lebih rendah dibandingkan mesin empat tak.
- Mesin dua tak memerlukan oli yang dicampur dengan bahan bakar (oli samping/two stroke oil) untuk pelumasan silinder mesin.
- Kedua hal di atas mengakibatkan biaya operasional mesin dua tak lebih tinggi dibandingkan mesin empat tak.
- Mesin dua tak menghasilkan polusi udara lebih banyak, polusi terjadi
dari pembakaran oli samping dan gas dari ruang bilas yang terlolos
masuk langsung ke lubang pembuangan.
- Pelumasan mesin dua tak tidak sebaik mesin empat tak, mengakibatkan
usia suku cadang dalam komponen ruang bakar relatif lebih rendah.
Aplikasi
Mesin dua tak diaplikasikan untuk mesin bensin maupun mesin diesel.
Mesin bensin dua tak digunakan paling banyak di mesin kecil, seperti :
- Mesin sepeda motor.
- Mesin pada gergaji (chainsaw).
- Mesin potong rumput.
- Mobil salju.
- Mesin untuk pesawat model, dan sebagainya.
Mesin dua tak yang besar biasanya bertipe mesin diesel, sedangkan mesin dua tak ukuran sedang sangat jarang digunakan.
Karena emisi gas buang sulit untuk memenuhi standar UNECE Euro II,
penggunaan mesin dua-tak untuk sepeda motor sudah semakin jarang.
Pengembangan
Penggunaan teknologi injeksi langsung dengan tujuan menurunkan emisi gas buang. (Lihat pula:
Sistem pelumasan)
Lihat pula
Pranala luar
