Cara Kerja Mesin Bensin (Siklus Otto)

Mesin bensin adalah contoh mesin kalor yang paling banyak ditemui. Terdiri dari empat langkah piston dalam satu siklusnya, mesin ini dikonsep tahun 1862 oleh Beau de Rocas. Dimana kemudian Otto mengembangkan dan membuat prototipe pertama tahun 1876. Nyatanya mesin Otto memiliki enam langkah tetapi hanya 4 langkah yang melibatkan gerakan piston dalam satu siklus. Pada dasarnya, pengoperasian mesin yang sebenarnya melibatkan proses "irreversibel" , gesekan, hilangnya energi (panas), dan perubahan kerja fluida karena pembakaran bahan bakar. Tetapi secara teoritis kita akan lebih senang ketika menyajikan keadaan idealnya daripada keadaan real. Dalam hal ini kita memandang bekerjanya fluida dalam piston ditinjau sebagai sebuah gas ideal dan semua proses berjalan secara "reversibel". Kedaan yang kita ketahui dari sebuah ruang bakar tentunya terdiri dari sebuah piston dalam sebuah selinder yang memiliki dua katup dibagian atas bersama dengan "busi". Sebagai sebuah paparan sederhana, enam langkah dalam satu siklus Otto dapat dijelaskan sebagai berikut:

Proses Intake Stroke

Tahap ini dimulai ketika piston berada di atas dalam sebuah selinder dan katup masukan terbuka ke udara luar pada tekanan sama dengan tekanan udara luar (Po). Piston bergerak ke bawah, hal tersebut menjadikan terjadinya pencampuran antara bahan bakar dan udara dalam selinder sampai mencapai volume tertentu (kita sebut saja V1).

Proses Compression Stroke

Pada tahapan ini, katup masukan tertutup dan piston bergerak ke atas sampai mencapai volume tertentu yang berbeda dengan volume sebelumnya ( kita sebut saja V2, dimana volume ini lebih kecil dari V1). Dalam tahap ini, campuran bahan bakar ditekan secara cepat, sehingga proses yang terjadi dapat ditinjau sebagai sebuah proses adiabatik karena sangat cepatnya proses ini dianggap tidak kehilangan kalor. Pada tadap ini, baik temperature dan tekanan meningkat secara signifikan.

Proses Ignition
Pada proses ini, sesaat sebelum piston mencapai puncak dari tekanannya, busi menyalakan campuran udara dan bensin yang siap dinyalakan. Ledakan terjadi sangat cepat sehingga piston tidak bergerak sehingga volume tetap konstan pada keadaan V2. Temperature dan tekanan meningkat sangat tinggi, dalam hal ini kalor masuk kedalam sistem (Qin).

Proses Power Stroke
Pada tahapan ini, piston terdorong ke bawah, hal tersebut menyebabkan mendorong batang torak yang terhubung ke piston. Volume ruang bakar menjadi memuai sampai V1, disisi lain temperature dan tekanan turun. Proses ini hampir mendekati adiabatik.

Proses Exhaust 
Pada proses ini, piston tidak bergerak, tetapi katup buangan terbuka sehingga mengizinkan gas keluar sampai campuran dalam selinder mencapai tekanan luar kembali. Pada keadaan ini pula temperature menurun karena kalor dilepas oleh sistem (Qout).

Proses Exhaust Stroke
Proses ini merupakan proses terakhir, piston bergerak ke atas, karena sis dorongan oleh gas yang terbakar saat gas meninggalkan piston. Volume turun sampai sekecil mungkin. Katup bukaan tertutup dan proses kembali ke asal untuk memulai proses untuk siklus berikutnya.