BAB II. LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II. LANDASAN TEORI 2.1. Mengenal Motor Diesel Motor diesel merupakan salah satu tipe dari motor bakar, sedangkan tipe yang lainnya adalah motor bensin. Secara sederhana prinsip pembakaran pada motor diesel ialah mula-mula udara yang terhisap ke dalam ruang bakar dikompresi sehingga mencapai tekanan dan temperatur yang tinggi Bahan bakar diinjeksikan dan dikabutkan ke dalam ruang bakar. Sehingga terjadi pembakaran sesaat setelah terjadi pencampuran udara. Untuk motor diesel Komatsu tipe S6D140-1 adalah motor diesel 4 langkah, prinsip kerja motor diesel 4 langkah adalah sebagai berikut: a. Langkah isap Piston bergerak dari titik mati atas (TMA) ketitik mati bawah (TMB). Katup masuk terbuka dan katup keluar tertutup, udara murni masuk ke dalam silinder melalui katup masuk. b. Langkah Kompresi Udara yang berada didalam silinder dimampatkan oleh piston yang bergerak dari titik mati bawah ke titik mati atas, dimana kedua katup masuk dan katup keluar tertutup. Selama langkah ini tekanan dan temperatur udara naik. c. Langkah Kerja Pada langkah ini, katup masuk dan katup keluar masih dalam keadaan tertutup, pertikel-partikel bahan bakar yang disemprotkan oleh nosel akan 5

2 bercampur dengan udara yang mempunyai tekanan dan suhu tinggi. sehingga terjadilah pembakaran yang menghasilkan tekanan dan suhu tinggi. d. Langkah Buang Katup keluar terbuka sesaat sebelum piston mencapai titik mati bawah, sehingga gas pembakaran mulai keluar. Piston bergerak dari TMA ke TMB mendorong gas buang keluar seluruhnya. Dari prinsip kerja diatas dapat diambil kesimpulan bahwa empat kali langkah piston atau dua kali putaran crankshaft menghasilkan satu kali pembakaran. Dalam konstruksi motor diesel terdapat tiga (3) sistem yang mengatur fluida yang bergerak yang masing-masing fluida mempunyai fungsinya sendiri, yaitu: a. Sistem Pelumasan Mempunyai tugas mengatur laju aliran oil sebagai bahan pelumas untuk melumasi bagian-bagian yang bergesekan. b. Sistem Pendinginan Berfungsi untuk mengatur laju aliran air sebagai media pendingin pada komponen-komponen motor diesel yang perlu didinginkan selama motor diesel beroperasi c. Sistem bahan bakar. Berfungsi untuk mengatur laju aliran bahan bakar mulai dari tangki bahan bakar hingga ke ruang pembakaran. Komponen paling penting dalam sistem ini adalah pompa injeksi bahan bakar, kita dapat lihat No. 8 pada gambar 1. 6

3 1. Fan pulley 2. Breather 3. Electrical intake air heater 4. Oil filler 5. Crankshaf tpulley 6. Vibration damper (Peredam getaran) 7. Dipstick (tongkat ukur) 8. Fuel injection pump 9. Fuel filler 10. Oilfiller Gambar: 1. Posisi Pompa Injeksi Bahan Bakar Fungsi Pompa Injeksi Bahan Bakar Pompa injeksi bahan bakar adalah suatu kelengkapan mesin diesel yang mempunyai tugas untuk menekan bahan bakar solar menuju ke nosel pengabut serta membaginya bahan bakar tersebut ke setiap silinder/ruang bahan bakar motor sesuai dengan urutan penyemprotan (Firing order) dari mesin bersangkutan. Jumlah bahan bakar yang dimasukan ke dalam silinder harus tepat sesuai dengan putaran yang dibutuhkan dan waktu yang tepat, sehingga motor diesel akan menghasilkan tenaga yang sesuai. 7

4 Jadi fungsi dari pompa injeksi tidak hanya untuk menyuplai bahan bakar saja, tapi harus bisa menentukan jumlah bahan bakar yang disuplai dan juga menentukan waktu injeksi. Dari pernyataan diatas, pompa injeksi mempunyai fleksibilitas terhadap pola pengaturan jumlah bahan bakar yang akan disemprotkan kebagian bakar. Besarnya putaran motor diesel adalah tergantung dari pada jumlah banyaknya bahan bakar yang di kabutkan oleh nosel pengabut. Dalam putaran yang cepat bahan bakar yang dikabutkan oleh nosel pengabut adalah lebih banyak dari pada waktu putaran motor lambat. Sebagai contoh pada putaran motor yang cepat memerlukan kurang 80 mm -1 bahan bakar, sedangkan dalam waktu putaran motor lambat memerlukan Iebih kurang 20 mm -1 bahan bakar. Jadi putaran dari motor diesel-diesel diatur dengan jalan menambah atau mengurangi jumlah bahan bakar yang dikabutkan ke dalam bahan bakar silinder motor. Dengan demikian tidak terjadi pemborosan bahan bakar Sistem Injeksi Bahan Bakar Gambar: 2. Sistem Injeksi Bahan Bakar 8

5 Seperti yang kita lihat pada gambar 2, bahan bakar ditempatkan di tangki bahan bakar (fuel tank). Jadi proses terjadinya aliran bahan bakar bermula dari fuel tank. Bahan bakar diisap dari fuel tank oleh pompa supply, lalu setelah itu dilanjutkan ke saringan (filter) dengan tekanan kira-kira 1,8 s/d 2,5 kg/cm 2. Bahan bakar yang telah disaring kemudian diteruskan ke ruang bahan bakar dalam rumah pompa. Setelah memasuki rumah pompa, bahan bakar di tekan oleh plunyer menuju nosel, lalu nosel meneruskan ke ruang pembakaran. Plunyer di gerakkan oleh camshaft yang mendapat gerakan dan putaran motor, besarnya putaran camshaft ialah setengah dari putaran motor. Plunyer terns meningkatkan tekanan bahan bakar dan diteruskan ke injektor melalui pipa injeksi dan nosel. Bila tekanan bahan bakar yang diberikan ke nosel melebihi tekanan pembukaan nosel bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Karena jumlah bahan bakar yang diberikan oleh pompa supply dua kali jumlah maksimum yang dinjeksikan pompa, katup pengembali dipasang untuk mengembalikan kelebihan bahan bakar ketangki bila tekanan bahan bakar melebihi harga yang telah ditentukan. Demikian juga kelebihan bahan bakar dari nosel mengalir melalui katup pengembali pemegang nosel dan dikembalikan ke tangki bahan bakar Klasifikasi Pompa Injeksi Bahan Bakar Pompa injeksi bahan bakar yang diaplikasikan pada motor diesel bermerek Komatsu dibagi menjadi menjadi dua jenis: 9

6 Inline Injection Pump (Pompa injeksi tipe in line) Pada pompa injeksi tipe in line ini banyak digunakan untuk mesin-mesin yang berkecepatan rendah, jumlah elemen pompa (plunyer) adalan sama dengan jumlah silinder yang dimiliki mesin. Didalam pompa injeksi ini terdapat camshaft kecil yang menggerakkan setiap plunyer untuk menekan bahan bakar ke masing-masing silinder sesuai dengan firing order. Untuk komponen-komponen seperti governor, timer, feed pump berada diluar dari rumah pompa injeksi. Selanjutnya pompa injeksi tipe inline ini akan dijabarkan lebih jauh, karena perencanaan pompa injeksi bahan bakar menggunakan jenis ini. Konstruksinya dapat kita lihat pada gambar 3 dibawah ini: Gambar: 3. Konslruksi Pompa Injeksi Bahan Bakar tipe inline 10

7 Distributor Injection Pump (Pompa injeksi tipe distributor) Pompa injeksi jenis ini digunakan untuk mesin-mesin yang berkecepatan tinggi dan dirancang untuk memberikan percepatan kendaraan yang mendekati kendaraan yang bermesin bensin. Jumlah plunyer tidak ada hubungannya dengan banyaknya silinder mesin, jadi hanya menggunakan satu plunyer saja. Plunyer yang hanya satu ini sambil berputar membagikan bahan bakar injeksi secara bergantian ke setiap silinder melalui pipa injeksi sesuai dengan firing order. Sedangkan untuk komponen-komponcn governor, timer, feed pump berada dirumah pompa injeksi. Bila dibandingkan dengan pompa injeksi tipe inline, komponen yang ada pada pompa injeksi tipe distributor jumlahnya tidak sampai setengah dari yang ada dari tipe in line. Dalam penulisan ini pompa injeksi tipe distributor tidak dibahas lebih lanjut hanya pengenalan saja. Konstruksinya dapat kita lihat pada gamber 4 dibawah ini: Gambar: 4 Pompa Injeksi Bahan Bakar lipe distributor 11

8 Cara Kerja Pompa Injeksi Bahan Bakar Gambar: 5. Cara Kerja PompaImjeksi Bahan Bakar Gambar 5 memperlihatkan cara kerja pompa injeksi bahan bakar. Putaran mesin dipindahkan melalui kopling atau roda gigi penggerak dan alat timing ke camshaft pompa injeksi. Gerak putar dirubah menjadi gerak turun naik oleh tappet. Tappet meneruskan gerakan naik-turun tersebut ke plunyer. Ruang bahan bakar pada rumah pompa selalu terisi dengan bahan bakar yang telah disaring dengan tekanan rendah. Lubang masuk dan keluar barrel berhuburman derman ruang bakar ini. Waktu cam shaft melangkah kebawah, plunyer dipaksa kebawah oleh pegas dan waktu ujung muka bagian atas plunyer bertemu dengan lubang suction delivery dari barrel, bahan bakar diisap masuk ke dalam barrel seperti terlihat pada gambar 6A. Isapan berakhir waktu plunyer sampai pada posisi terbawah seperti terlihat pada gambar 6B. Bila camshaft berputar terus, camshaft mulai 12

9 melangkah ke atas dan pegas plunyer dimampatkan ketika plunyer naik seperti terlihat pada gambar 6c. A Gambar: 6. Proses Isapan Bahan bakar C Bila ujung muka atas plunyer menutup lubang suction delivery dari barrel maka mulai bahan bakar dimampatkan. Posisi menutup ini dikenal dengan dengan awal injeksi statis seperti terlihat pada gambar 7A Waktu plunyer naik. tekanan bahan bakar melampaui tegangan pegas delivery valve dan tekanan sisi dalam pipa injeksi. Delivery valve mulai terangkat dan mulai pemberian bahan bakar kepada nosel holder. Injeksian terus berlangsung saat plunyer terus naik seperti terlihat pada gambar 7B. 13

10 Gambar: 7. Proses Pemberian Bahan Bakar I Ketika Plunyer terus bergerak naik, helik plunyer bertemu dengan lubang suction delivery seperti terlihat pada gambar 8A. Karena bahan bakar yang dimampatkan terus keluar ke ruang bakar, tekanan didalam barrel mendadak berkurang. Selanjutnya karena delivery valve dipaksa turun oleh pegas, penyampaian bahan bakar berakhir seperti terlihat pada gambar 8B. Gambar: 8. Proses Bahan Bakar II 14

11 Walaupun plunyer terus bergerak keatas tidak ada bahan bakar yang dipompakan. Perbedaan pemberian bahan bakar dilakukan oleh perbedaan langkah efektif plunyer. Gambar 9 memperlihatkan mekanisasi untuk perubahan langkah efektif plunyer. Gambar: 9. Mekanisasi untuk merubah langkah efektif plunyer Barrel dipasang pada sleeve flange oleh knock pin dan tidak dapat bergerak. Akan tetapi konstruksi plunyer dibuat sedemikian rupa sehingga ia dapat turun naik dan dapat berputar. Setiap flange plunyer disisipkan ke dalam alur kontrol sleeve. Peluru dilas dengan kontrol sleeve dan peluru-peluru ini disisipkan ke dalam alur pada kontrol rod. Karena itu, gerakan kontrol akhirnya memutar semua plunyer bersama-sama sehingga merubah langkah efektif dan menambah atau mengurangi banyaknya bahan bakar injeksi. Langkah efektif ialah langkah waktu bahan bakar dipompakan dari awal injeksi statis ke akhir injeksi. Dan berbanding lurus dengan banyaknya bahan bakar injeksi seperti terlihat pada gambar

12 Gambar: 10. Langkah efektif plunyer Pada mekanisasi perputaran plunyer seperti terlihat pada gambar 11 sebagai proses pengaturan bahan bakar yang disemprotkan dapat dibagi menjadi tiga posisi utama yaitu: ' 1. Posisi Non Delivery Selama plunyer bergerak dari titik atas hingga ketitik bawah, lubang masuk dan keluar selalu berhubungan dengan alur pada plunyer sehingga bahan bakar tidak ada yang tertekan ke nosel, pada posisi ini langkah efektif adalah nol. 2. Posisi Partial Delivery Langkah efektif dari posisi ini belum maksimum namun nilainya lebih dari nol, karena sudah ada bahan bakar yang disemprotkan. 3. Posisi Maximum Delivery. Bahan bakar yang disemprotkan oleh pompa injeksi pada posisi ini mencapai maksimum demikian juga langkah efektifnya. 16

13 Gamhar: 11. Mekanisme perputaran plunyer Komponen Utama Pompa Injeksi Bahan bakar Unit Plunyer Unit Plunyer bekerja menekan dan mengatur banyaknya bahan bakar injeksi, merupakan komponen yang sangat penting dari pompa injeksi. Karena bagian luncuran plunyer dan barrel dibuat halus yang sangat spesifikasi, komponen-komponen plunyer tidak dapat ditukar atau dipisah atau dipakai secara terpisah. 17

14 Plunyer dibuat dengan helix, dan pada sisi helix ada alur tegak yang terbuka ke plunyer bagian ujung atas sedangkan lubang suction deliver terletak pada barrel. Plunyer dibuat dengan identitas bentuk helix pada posisi yang berhadapan keatas berfungsi untuk mengembalikan bahan bakar waktu akhir injeksi. Kalau permukaan ujung teratas plunyer menutup lubang isap, bahan bakar mulai diinjeksikan dan kalau helix bertemu dengan lubang isap barrel, injeksian tiba-tiba berakhir seperti terlihat pada gambar 12. Beginning-of-injection Delivery End-of-injection Gambar: 12 Langkah pada unit plunyer Pada gambar 13 terlihat ada helix plunyer tipe kiri dan kanan. Kalau plunyer tipe helix kanan diputar searah jarum jam (dilihat dari bawah plunyer), langkah efektif akan bertambah dan kalau plunyer helix kiri diputar arah lawan iarum jam langkah efektif bertambah. Penggunaan plunyer helix kanan dan kiri tergantung dari posisi pemasangan governor. 18

15 Gambar: 13. Helix Plunyer Unit Delivery Valve Unit delivery valve terdiri dari deliver valve dan dudukannya. Kalau bahan bakar tekanan tinggi yang diberikan dari plunyer melebihi tekanan gaya pegas delivery valve dan tekanan sisa dalam saluran pipa injeksi, delivery valve membuka dan bahan bakar disalurkan melalui pipa injeksi ke nosel holder selanjutnya helix plunyer bertemu dengan lubang isap barrel, pemberian bahan bakar selesai delivery valve cepat menutup oleh pegas. Jika tekanan sisa dalam pipa injeksi masih tetap ada, memungkinkan pengabutan yang lebih cepat pada injeksian berikutnya, juga dengan delivery valve berfungsi untuk mencegah arus balik bahan bakar. Akan tetapi sangat berpengaruh buruk pada pemutusan pemberian bahan bakar setelah akhir injeksi bila sisa telanan terlalu kuat. Untuk menanggulangi ini, bahan bakar dalam pipa injeksi hanya ditarikkembali sebanyak dengan langkah penarikan kembali torak "a" seperti terlihat pada gambar 14 dan tekanan sisa disetel hingga mencegah kebocoran minyak dari nosel. 19

16 a: retraction stroke Gambar: 14 Unit delivery valve Camshaft Camshaft diputar oleh poros penggerak (dengan kopling atau roda gigi) dan alat timing, sedangkan plunyer dan pompa supply digerakkan oleh camshaft lewat tappet. Bentuk cam bisa berbentuk tangensial atau kombinasi dari keduanya dapat dilihat pada gambar: l5. Cam dipilih tergantung pada spesifikasi mesin, cam tangensial atau kombinasi biasanya digunakan untuk menggerakkan plunyer, sedangkan cam eksentrik digunakan untuk menggerakkan pompa supply. Gamhar: 15 Bentuk-bentuk cam camshaft 20

17 Unit Tappet Konstruksi unit tappet terlihat pada gambar 16. Gerak putar camshaft pompa injeksi menggerakkan plunyer naik turun, hingga merubah gerakan bolak balik naik turun. Gambar: 16. Unit Tappet 21