- Perbedaan langkah ICE 2 tak dan
4 tak
Didalam dunia otomotif, sebagai
prime mover (pengerak utama) digunakan internal combustion engine (motor
pembakaran dalam), baik itu motor bensin maupun motor disel, dan kedua jenis
motor tersebut ada yang menggunakan proses kerja 4 tak atau menggunakan proses kerja
2 tak. Istilah motor 4 tak dan motor 2 talk adalah istilah dalam bahasa
Belanda, dalam bahasa Inggris disebut four stroke engine dan two stroke engine,
sedangkan dalam bahasa Indonesia disebut motor 4 langkah dan motor 2 langkah,
tapi secara umum lebih populer motor 4 tak dan 2 tak.
Motor 4 tak adalah motor yang tiap satu kali proses kerjanya memerlukan 4 kali
gerakan piston (seker : Belanda, torak : Indonesia) dari TMA (Titik Mati Atas)
ke TMB (Titik Mati Bawah) dan dari TMB ke TMA atau dua kali putaran crank shaft
(kruk as : Belanda, poros engkol : Indonesia).
Motor 2 tak adalah motor yang tiap satu kali proses kerjanya memerlukan 2
gerakan piston dari TMA ke TMB dan dari TMB ke TMA atau satu kali putaran crank
shaft.
Karakteristik motor 4 tak :
1. Bahan bakarnya hemat.
2. Gas bekasnya lebih bersih (emisinya rendah).
3. Kontrusinya rumit, karena adanya klep, sehingga harganya mahal dan
perawatannya sulit.
Karakteristik motor 2 tak :
1. Bahan bakarnya boros.
2. Gas bekasnya kotor (emisinya tinggi).
3. Konstruksinya sederhana, sehingga harganya murah dan perawatannya mudah.
Dengan pertimbangan konstruksi yang sederhana, maka motor 2 tak banyak
diaplikasikan untuk kendaraan roda dua. Masalah bahan bakar yang boros, dengan
kapasitas mesin untuk sepeda motor pada umumnya relatif kecil, hal itu tidak
terlalu memberatkan. Begitu juga dengan polusi gas bekasnya, karena dulu
populasi sepeda motor belum terlalu banyak dan juga isu tentang polusi udara
belum mendapatkan perhatian secara serius maka pada periode dibawah tahun 1990
popularitas sepeda motor dengan pengerak motor 2 tak cukup tenar di Indonesia.
Perbedaan mendasar antara motor 4 tak dengan motor 2 tak :
1. Pada motor 4 tak, satu kali proses kerja
memerlukan 2 kali putaran crank shaft, sedangkan pada motor 2 tak, satu kali proses kerja hanya
memerlukan 1 kali putaran crank shaft, sehinga untuk kedua motor ini apabila kapasitas silindernya
sama (misalnya sama-sama 100 cc) maka pada putaran kerja yang sama secara
teoritis konsumsi bahan bakar motor 2 tak dua kali lebih boros dibandingkan
dengan motor 4 tak.
Akan tetapi sebetulnya pada waktu mendesain sebuah sepeda motor maka yang
diperhitungkan adalah tenaga yang diperlukan. Artinya apabila direncanakan
sebuah sepeda motor dengan kemampuan membawa beban katakan 150 kg didesain agar
mampu melaju dengan kecepatan 100 km/jam, seandainya tenaga yang diperlukan
untuk itu adalah 8 TK, maka apabila digunakan motor 4 tak tenaga sebesar itu
dapat dihasilkan oleh motor dengan kapasitas silinder 100 cc pada putaran kerja
6.000 rpm, maka apabila digunakan motor 2 tak seharusnya cukup dengan kapasitas
silinder 50 cc pada putaran kerja 6.000 rpm!
2. Pada motor 4 tak, semua proses kerja seperti
pengisian, kompresi, usaha dan pembuangan, semuanya terjadi diatas piston, sehingga
bagian bawah piston bebas berhubungan dengan karter yang berisi minyak
pelumas/oli akibatnya proses pelumasan pada piston, cylinder liner dan crank
shaft dapat berlangsung dengan efektif sekali.
Pada motor 2 tak, proses kerjanya melibatkan ruangan diatas dan dibawah piston,
proses pengisan terjadi dengan dihisapnya campuran udara dan bahan bakar
kedalam ruangan dibawah piston dahulu, baru kemudian ditranfer kebagian atas
piston selama lubang bilas terbuka, sehingga ruangan dibawah piston harus
merupakan ruang tertutup yang tidak boleh berhubungan dengan karter yang berisi
minyak pelumas/oli. Dengan demikian piston, cylinder liner dan crank shaft
tidak bisa dilumas oleh minyak pelumas/oli yang ada didalam karter. Oleh karena
itu pelumasan dilakukan dengan cara mencampurkan minyak pelumas/oli pada bahan
bakar yang dihisap oleh mesin sehingga sebagian dari minyak pelumas/oli akan
menempel pada piston, cylinder liner dan crank shaft yang memerlukan pelumasan,
sedangkan sebagian dari minyak pelumas/oli akan masuk kedalam silinder dan ikut
dalam proses pembakaran sehingga mengakibatkan meningkatnya emisi gas buang
dari motor 2 tak ini. Sistim pelumasan ini secara umum dikenal masyarakat
dengan istilah “menggunakan oli samping”. Bagaimanapun juga efektifitas sistim
pelumasan menggunakan oli samping tidak bisa mengungguli proses pelumasan dari
karter mesin.
3. Pada motor 4 tak, overlaping antara
proses pembuangan dan pemasukan hanya terjadi beberapa saat yaitu pada fase
akhir pembuangan dan awal pemasukan.
Pada motor 2 tak, seluruh proses pembilasan, yaitu perpindahan campuran udara
dengan bahan bakar dari ruangan dibawah piston kedalam cylinder diatas piston,
terjadi didalam proses pembuangan. Dengan demikian kemungkinan adanya campuran
udara dengan bahan bakar yang langsung terbuang keluar dari cylinder pada waktu
overlaping pada motor 2 tak jauh lebih besar dibandingkan dengan motor 4 tak,
sehingga efisiensi motor 2 tak lebih rendah dari motor 4 tak. Hal ini juga
memberikan kontribusi kenapa motor 2 tak boros pemakaian bahan bakarnya.
Uraian seperti tersebut pada butir 2 dan 3 itulah yang menjawab pertanyaan
seperti pada butir 1, yaitu apabila tenaga yang dibutuhkan sama dan pada
putaran kerja yang sama bukankah seharusnya kapasitas motor 2 tak adalah setengah
dari kapasitas motor 4 tak?
Dari pertama kali diciptakan sampai sat ini, desain dan kostruksi dari motor 2
tak relatif tidak ada inovasi yang signifikan, apalagi kalau dikaitkan dengan
usaha untuk mengeliminir kelemahan pada motor 2 tak seperti pada uraian butir 2
dan 3, sehingga pertanyaan butir 1 dapat direalisir. Padahal apabila ini bisa
direlisir maka ukuran dari motor dapat diperkecil, sehingga kebutuhan
materialnya lebih sedikit dan biaya produksi lebih murah yang pada akhirnya
harga jual bisa ditekan.
Pertanyaannya adalah, apakah memungkinkan melakukan inovasi untuk itu?
Dan kami berani menjawab, amat sangat memungkinkan sekali!
Pada motor jenis disel, sudah ada yang menggunakan sistim 2 tak dengan inovasi
sistim pembuangan menggunakan exhoust valve dan sistim “Super charge” dengan
blower untuk pembilasannya sehinga bagian bawah piston dapat langsung
berhubungan dengan karter sehinga pelumasan pada piston, cylinder liner dan
crank sahft dapat berlangsung dengan sempurna. Aliran udara bilas dari blower
masuk melalui intake port pada bagian bawah cylinder kemudian naik keatas dan
keluar melalui exhoust valve pada cylinder head (over head valve), masuk
kedalam exhoust manifold.
Pada motor disel, tidak ada kehilangan bahan bakar pada pada sistim pembilasan
karena pembilasan hanya udara murni dan gas bekas saja, bahan bakar
diinjeksikan pada akhir langkah kompresi.
Sejak tahun 2000 sistim “Fuel injection” (sistim injeksi bahan bakar) sudah
mulai populer dipakai pada motor bensin, bahkan pada tahun 2005 mulai ada
sepeda motor yang menggunakan sistim fuel injection, menggantikan sistim
karburator. Tapi sepeda motor tersebut menggunakan motor 4 tak karena sejak
tahun 2000 motor 2 tak mulai ditinggalkan.
Kembali pada uraian/kendala butir 3, bahwa motor 2 tak dengan menggunakan
karburator mengalami kehilangan bahan bakar pada waktu overlaping, yaitu proses
pembilasan (udara dengan bahan bakar) yang terjadi pada waktu proses pembuangan
sedang berlangsung. Dengan meggunakan sistim fuel injection maka pada proses
pembilasan hanya ada udara murni saja karena bahan bakar baru diinjeksikan
kedalam silinder sesudah proses pembilasan selesai, bahkan sesudah proses
pembuangan selesai, sehingga tidak mungkin ada bahan bakar yang hilang selama
proses pembilasan dan pembuangan berlansung.
Kembali pada uraian butir 2, bahwa proses kerja motor 2 tak melibatkan ruangan
diatas dan dibawah piston, sehinga pelumasan pada piston cylinder liner dan
cank shaft tidak optimal. Dengan sistim pembilasan “Super charge” menggunakan
blower/fan pada maka bagian bawah piston dapat dibebaskan dari fungsi
pembilasan sehingga bagian bawah piston dapat berhubungan dengan karter yang
besisi minyak pelumas/oli agar supaya pelumasan pada piston, cylinder liner dan
cank shaft dapat berlangsung dengan sempurna dan tidak perlu lagi menggunakan
oli samping. Penambahan komponen mesin berupa blower/fan untuk untuk pembilasan
pada motor 2 tak tidak terlalu sulit dan mahal, sudah lama ada sepeda motor
yang menggunakan fan cooling atau air injection sistem kedalam exhaoust
manifold untuk menurunkan emisi gas buang. Jadi kira-kira tambahan komponen
seperti itulah yang diperlkan untuk inovasi sistim pembilasan.
Dengan dua inovasi tersebut yaitu penggunan Fuel injection dan Super charge,
maka kita dapat kembali menggunakan motor 2 tak namun dengan kateristik baru
yaitu tidak boros bahan bakar, tingkat emisi gas buangnya rendah dan konstruksi
tetap sederhana. Secara partial semua teknologi yang saya kemukakan tersebut
sudah pernah diaplikasikan oleh produsen sepeda motor, sehingga secara
teknologi sudah dikuasai, tidak ada yang baru. Keuntungan lainnya adalah untuk
tenaga dan putaran kerja yang sama, kapasitas silinder motor 2 tak baru ini
kira-kira hanya setengah dari motor 4 tak, desain dan konstruksi sederhana
sehingga hemat material, biaya produksi murah dan harga jual dapat ditekan.