Sebagai seorang insinyur, Anda tahu bahwa setiap prestasi teknologi yang mengesankan dimungkinkan oleh sistem komponen rumit yang bekerja sama dengan sempurna.
Mesin otomotif, yang menggunakan bahan bakar untuk menggerakkan mobil, pesawat, traktor, bus, dan sepeda motor, mungkin merupakan contoh terbaik untuk hal ini.
Apakah Anda seorang mahasiswa teknik atau profesional berpengalaman, Anda akan mempelajari sesuatu yang baru tentang teknologi penting ini dan pemikiran cemerlang yang memungkinkannya.
Jadi kencangkan sabuk pengaman dan bergabunglah dengan kami dalam perjalanan edukatif melalui jantung mesin otomotif ini!
Pengantar Mesin Otomotif
Definisi formal:
Mesin pengkonsumsi bahan bakar yang menyediakan tenaga penggerak untuk mobil, pesawat terbang, traktor, bus, dan sepeda motor dan dibawa di dalam kendaraan.
Jadi, jika Anda ingin menghemat uang untuk bahan bakar, hal terbaik yang dapat kami sampaikan adalah dengan mengeluarkan mesin mobil Anda. Cuma bercanda!
Mesin adalah mesin rumit yang memutar roda mobil dengan mengubah panas dari pembakaran bensin menjadi tenaga. Yang memberi kecepatan pada sesuatu.
Siklus pembakaran empat langkah digunakan untuk mengubah bensin menjadi gerak dalam mesin pembakaran internal, yang merupakan jenis mesin yang paling umum.
Siklus ini memiliki empat bagian: asupan, kompresi, pembakaran, dan pembuangan.
Jenis Mesin
Ada berbagai jenis mesin, seperti mesin segaris dengan empat silinder atau mesin V dengan enam atau delapan silinder.
Tata letak mesin menentukan seberapa besar, seberapa baik kerjanya, dan seberapa besar tenaga yang dimilikinya.
Mesin in-line lebih kecil dari mesin V, yang lebih panjang dan lebih rumit.
Komponen utama
Blok silinder, kepala silinder, dan bak mesin adalah bagian terpenting dari mesin mobil.
Jantung mesin adalah blok silinder, yang biasanya terbuat dari paduan besi atau aluminium. Ia memiliki silinder yang menahan piston, yang bergerak ke atas dan ke bawah untuk menghasilkan energi.
Ruang bakar juga ada di blok silinder. Di sinilah bahan bakar dan udara bercampur untuk membuat pembakaran.
Kepala silinder duduk di atas blok silinder. Ini memiliki busi, poros bubungan, dan katup.
Camshaft mengontrol bagaimana katup membuka dan menutup, yang mengontrol berapa banyak bahan bakar, udara, dan gas buang masuk dan keluar dari ruang bakar.
Busi menyalakan campuran bahan bakar dan udara sehingga pembakaran dapat terjadi.
Bak mesin biasanya terbuat dari besi tuang dan berada di bagian bawah mesin.
Ini menampung bagian-bagian seperti piston, poros engkol, poros bubungan, rantai waktu, wadah oli, filter oli, dan sebagainya. Bersama-sama, bagian-bagian ini mengubah bahan bakar menjadi gerakan.
Saat mobil dimatikan, motor starter memberikan gaya yang dibutuhkan piston untuk bergerak ke bawah.
Perbaikan pada Mesin Pembakaran
Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi peningkatan teknologi mesin, seperti direct fuel injection, turbocharging, dan variable valve timing.
Karena perubahan ini, mobil menggunakan lebih sedikit bahan bakar, lebih bertenaga, dan mengeluarkan lebih sedikit polusi.
Video: Bagaimana cara kerjanya?
Tip: Nyalakan tombol keterangan jika Anda membutuhkannya. Pilih "terjemahan otomatis" di tombol pengaturan, jika Anda tidak terbiasa dengan bahasa Inggris. Anda mungkin perlu mengeklik bahasa video terlebih dahulu sebelum bahasa favorit Anda tersedia untuk diterjemahkan.
Jenis Mesin Otomotif
Ada berbagai jenis mesin yang digunakan pada mobil, yang dapat dikelompokkan berdasarkan dua hal: jenis bahan bakar dan cara penyetelan mesin (jumlah silinder) (konfigurasi silinder).
Mesin bensin dan diesel adalah jenis mesin mobil yang paling umum, tetapi ada hal lain yang membedakan satu mesin dari yang lain.
- Mesin Lurus atau Inline.
Semua silinder pada mesin lurus/segaris berada dalam satu garis, menghadap ke atas dan biasanya tegak lurus terhadap mobil.
Ini adalah tata letak paling umum untuk hatchback keluarga dan mobil kecil.
- Kerusakan.
Mesin datar memiliki dua bank silinder di kedua sisi poros engkol tunggal.
- V-Mesin.
Silinder di mesin-V dipasang di dua bank terpisah yang membentuk V di sekitar poros engkol.
- W-Mesin.
Mesin-W memiliki tiga baris silinder yang membentuk huruf W di sekitar poros engkol.
Cara pemasangan silinder juga bisa berbeda.
Mobil kecil memiliki mesin tiga silinder, tetapi turbocharger memungkinkan untuk menempatkannya di hatchback keluarga yang lebih besar juga.
Mesin enam silinder biasanya ditemukan di mobil sport kelas atas dan mobil performa tinggi. Mereka dapat diatur dalam bentuk V atau dalam garis lurus.
Supercar dan sedan mewah memiliki mesin dengan delapan silinder atau lebih, seperti V8, V10, dan V12.
Beberapa mobil Grup Volkswagen kelas atas memiliki mesin W12.
Mesin Bensin dan Diesel
Dalam aplikasi otomotif, perbedaan utama antara mesin bensin dan diesel adalah bagaimana energi dibuat, jenis bahan bakar yang digunakan, efisiensi termal, harapan hidup, putaran per menit (RPM), dan torsi.
- Mesin Bensin.
Pembakaran dengan percikan api digunakan dalam mesin bensin untuk mencampur gas dan udara sebelum mengompresi dan menyalakannya.
Sebagian besar waktu, mesin bensin memiliki RPM lebih tinggi daripada mesin diesel, tetapi torsinya lebih kecil.
- Mesin diesel.
Sebelum menyuntikkan bahan bakar ke udara, mesin diesel menekannya ke bawah, yang membuat mesin lebih efisien secara termal dan cenderung bertahan lebih lama.
Karena diesel memiliki densitas energi yang lebih tinggi daripada bensin, mesin diesel menggunakan lebih sedikit bahan bakar daripada mesin bensin.
Bagaimana jenis mesin yang berbeda ini digunakan dalam mobil telah berubah dari waktu ke waktu dan tergantung pada bagaimana mobil itu dimaksudkan untuk digunakan, seberapa baik kinerjanya, dan berapa banyak bahan bakar yang perlu digunakan.
Perluasan Industri Otomotif
Perkembangan Mesin Otomotif
Selama Revolusi Industri, pertumbuhan industri otomotif dan kebutuhan akan mesin dengan tenaga lebih menyebabkan terciptanya mesin pembakaran internal (ICE).
Mesin ini awalnya dibuat untuk menggunakan bahan bakar cair, tetapi diubah agar dapat dijalankan dengan bensin.
Pada tahun 1900-an, mesin dua langkah dan empat langkah dibuat, dan memungkinkan untuk membuat banyak mobil sekaligus.
Peningkatan Konversi Bahan Bakar Cair dan Penurunan Emisi
Insinyur menemukan cara untuk mengubah bahan bakar cair menjadi uap sehingga dapat digunakan. Ini meningkatkan efisiensi bahan bakar dan output mesin.
Untuk mengatasi masalah polusi dari mobil, sistem manajemen mesin yang terkomputerisasi juga dibuat.
Emisi ICE dari polutan kriteria seperti nitrogen oksida (Nox) dan partikel (PM) telah berkurang lebih dari 99% berkat penelitian dan pengembangan selama 30 tahun terakhir.
Penelitian dan Pengembangan Mesin Pembakaran Lanjutan
Saat ini, orang berusaha membuat mesin pembakaran internal bekerja lebih baik dan lebih baik bagi lingkungan.
Penelitian dan pengembangan mesin pembakaran canggih berfokus pada teknologi baru seperti pengapian kompresi muatan homogen (HCCI) dan mesin piston berlawanan (OPE), serta membuat powertrain lebih elektrik dan hibrida.
Meski jumlah kendaraan listrik terus bertambah, ICE tetap penting bagi industri transportasi dan akan digunakan untuk waktu yang lama.
Ukuran Mesin Otomotif dan Aliran Udara
Sebagian besar mesin mobil diukur dalam liter, yang merupakan volume total semua silindernya.
Jika Anda membuat mesin lebih besar, terkadang dapat menghasilkan lebih banyak tenaga kuda dan torsi, tetapi tidak selalu demikian.
Sensor Aliran Udara di Mesin Otomotif
Pengukur baling-baling dan kabel panas adalah dua cara paling umum bagi mesin untuk mengukur berapa banyak udara yang masuk.
Baling-baling udara pegas yang terhubung ke resistor variabel digunakan oleh pengukur baling-baling untuk mengukur jumlah udara yang masuk ke mesin.
Sensor aliran udara massa kawat panas, di sisi lain, menggunakan kawat resistif yang menggantung ke aliran udara dan dipanaskan sampai suhu tertentu.
Udara yang masuk kemudian mendinginkan kabel, yang mengubah arus listrik dengan cara yang sebanding dengan jumlah udara yang melewatinya.
Sensor pusaran Kármán, di sisi lain, bukanlah cara untuk mengukur aliran udara yang masuk di mesin mobil.
Sebaliknya, itu adalah cara untuk mengukur kecepatan aliran udara dengan menyebabkan vortisitas dalam aliran udara dan kemudian mengukur perubahan tekanan yang disebabkan oleh vortisitas tersebut.
Pemeliharaan Mesin Otomotif
Filter Oli Mesin
Filter oli mesin adalah bagian penting untuk memastikan mesin mobil bekerja dengan baik.
Mereka bekerja untuk mengeluarkan kotoran, minyak, dan partikel logam dari minyak. Ini memungkinkan oli mengalir dengan lancar, membersihkan oli, dan melindungi bagian logam.
Harga, desain, konstruksi, dan perhatian terhadap detail adalah hal penting yang perlu dipertimbangkan saat memilih filter oli mesin.
Sistem Manajemen Mesin Otomotif
Ada banyak cara untuk menyetel dan mengubah sistem manajemen mesin untuk meningkatkan kinerjanya.
Beberapa cara untuk mengubah sistem adalah dengan mengkalibrasi ulang ECM pabrik, menyetel dengan piggyback, pencegat, dan bagian tambahan lainnya, serta merancang, memodifikasi, dan membuat intake manifold.
Sistem manajemen mesin yang dapat diprogram secara terpisah juga dapat digunakan untuk mengubah seberapa baik mesin bekerja.
Untuk mendapatkan performa terbaik, penting untuk melakukan perubahan dengan cara yang aman dan andal.
Sebelum melakukan perubahan pada sistem manajemen mesin Anda, Anda harus berbicara dengan seorang ahli atau membaca tentang masalah tersebut.
Jam Mesin
Jam mesin adalah jumlah jam mesin telah bekerja sejak pertama kali dibuat, bahkan saat kendaraan tidak bergerak.
Metrik ini berguna untuk mengukur keausan pada kendaraan komersial, terutama untuk mencatat waktu idle, karena odometer tidak mencatat jarak tempuh saat kendaraan menggunakan PTO untuk diam selama berjam-jam setiap hari.
Jam mesin juga dapat digunakan untuk merencanakan pemeliharaan preventif dan mengetahui seberapa banyak kendaraan telah digunakan.
Hubungan antara jam mesin dan jarak tempuh dapat digunakan untuk membuat rencana lengkap penggantian kendaraan, meningkatkan jadwal perawatan, dan melacak seberapa baik performa armada.
Mesin modern memiliki bagian yang disebut modul kontrol mesin (ECM) yang menghitung berapa kali mesin berputar dan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk setiap putaran.
Modul Kontrol Mesin Otomotif
Modul kontrol mesin otomotif (ECM) menggunakan sejumlah langkah keamanan untuk memastikannya bekerja dengan benar dan mencegah orang mengacaukannya.
Misalnya, mereka menyematkan perangkat keras verifikasi dan mekanisme keselamatan, menggunakan standar keamanan otomotif seperti SAE J3061 dan ISO/SAE 21434, serta melalui proses verifikasi.
ECM juga dapat dilindungi dengan menggunakan pemeriksaan yang masuk akal untuk menemukan sinyal yang telah dipalsukan atau diubah.
Ini dilakukan dengan membandingkan nilai sensor dengan nilai terprogram untuk memastikannya benar. Ini mempersulit orang jahat untuk melakukan perubahan pada ECM.
Terakhir, ECM modern dibuat dengan komponen komputer seperti mikroprosesor yang dapat dengan cepat menerima, menginterpretasikan, dan bertindak atas input sensor. Ini membantu memastikan bahwa sistem bekerja dengan benar.
EPA memiliki kebijakan untuk memastikan bahwa larangan Clean Air Act pada gangguan dan perangkat penghancur aftermarket diikuti.
Larangan ini berlaku untuk seumur hidup kendaraan, membuatnya ilegal bagi dealer untuk menjual kendaraan rusak yang sudah ada di jalan, dan memerlukan pemeriksaan rutin kendaraan untuk memastikan bahwa sistem diagnostik emisi onboard bekerja dengan baik.
Tuner, yang merupakan produk yang mengubah ECU, mungkin merupakan perangkat penawar aftermarket yang ilegal, dan menggunakan atau memasangnya mungkin merupakan perusakan yang ilegal.
Kasus penggunaan
| Tugas: | Keterangan: |
|---|---|
| Mobil dan kendaraan lainnya | Mobil, truk, dan bus adalah tempat paling umum di mana mesin otomotif digunakan. Mesin ini memberi kendaraan tenaga yang dibutuhkan untuk bergerak maju. Mereka adalah bagian penting dari transportasi modern. |
| Propulsi Pesawat | Tempat penting lainnya di mana mesin mobil digunakan adalah di pesawat terbang, di mana mereka memberikan daya dorong yang dibutuhkan untuk lepas landas dan terbang. Sebagian besar mesin pesawat terbang lebih kuat dan efisien daripada mesin mobil karena mereka harus mampu menciptakan lebih banyak daya angkat dan mengatasi hambatan udara. |
| Peralatan Pertanian | Mesin dari mobil sering digunakan pada traktor dan jenis peralatan pertanian lainnya. Mesin ini harus kuat dan cukup tahan lama untuk menangani beban berat dan kerja keras yang menyertai pertanian. |
| Pembangkit listrik | Ada kalanya mesin mobil juga bisa digunakan untuk menghasilkan tenaga. Sebagian besar waktu, mesin ini digunakan di genset, yang digunakan untuk memberi daya pada rumah dan bisnis saat listrik padam. |
| Propulsi Laut | Perahu dan jenis perahu lainnya juga dapat ditenagai oleh mesin mobil. Mesin kapal biasanya dibuat untuk bertahan lebih lama dan tahan korosi lebih baik daripada mesin mobil karena harus bekerja di lingkungan laut yang keras. |
| Balap | Cara lain penggunaan mesin mobil adalah dalam balapan, di mana mereka memberi tenaga pada mobil berperforma tinggi yang dapat melaju dengan sangat cepat. Sebagian besar mesin balap di-tweak untuk memaksimalkannya, dan mereka dapat menghasilkan lebih banyak tenaga daripada mesin mobil biasa. |
| Mesin pemotong rumput dan alat kecil lainnya | Terakhir, mesin mobil juga dapat digunakan untuk menggerakkan mesin pemotong rumput, gergaji mesin, dan perkakas kecil lainnya. Sebagian besar waktu, mesin ini tidak sekuat rekan-rekan mereka yang lebih besar, tetapi masih harus dapat diandalkan dan cukup efisien untuk menangani penggunaan sehari-hari. |
Referensi:
https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863
Kesimpulan
Kesimpulannya, mesin mobil adalah bagian teknologi luar biasa yang telah mengubah cara kita bepergian dan hidup.
Insinyur telah menjadi yang terdepan dalam membuat mesin yang luar biasa ini, mulai dari mesin pembakaran internal pertama hingga powertrain hibrida dan listrik tercanggih saat ini.
Tetapi mesin mobil juga merupakan simbol dari sesuatu yang lebih dalam: keinginan alami kita untuk mendorong batas dari apa yang mungkin, menerobos penghalang, dan memimpikan hari esok yang lebih baik.
Melihat ke masa depan, terlihat jelas bahwa mesin otomotif akan terus menjadi bagian penting dalam hidup kita
Mesin inilah yang menggerakkan mobil yang membawa kita ke kantor, sekolah, dan tempat lain.
Tapi itu juga merupakan pengingat betapa kuatnya kreativitas manusia, seberapa besar keinginan orang untuk mencoba hal-hal baru, dan seberapa banyak yang dapat dilakukan oleh pikiran manusia.
Jadi lain kali Anda menyalakan mobil Anda, luangkan waktu sejenak untuk memikirkan tentang teknik luar biasa yang memungkinkan semuanya, dan ingatlah bahwa kemungkinannya benar-benar tidak terbatas.
Bagikan pada…
