BAB VII. MESIN (ENGINE)

Transkripsi

1 BAB VII. MESIN (ENGINE) 147 A. KLASIFIKASI MESIN 1. Defenisi Motor Bakar Motor bakar adalah suatu mekanisme atau konstruksi mesin yang merubah energi panas menjadi energi mekanis. Terjadinya energi panas karena adanya proses pembakaran, bahan bakar, udara, dan sistem pengapian. Dengan adanya suatu konstruksi mesin, memungkinkan terjadinya siklus kerja mesin untuk usaha dan tenaga dorong dari hasil ledakan pembakaran yang diubah oleh konstruksi mesin menjadi energi mekanik atau tenaga penggerak. 2. Jenis Motor Bakar a. Motor Pembakaran Luar (External Combustion Engine) Motor pembakaran luar adalah suatu motor dimana proses pembakaran atau perubahan energi panas dilakukan di luar dari mekanisme/konstruksi mesin. Dari ruang pembakaran energi panas tersebut dialirkan ke konstruksi mesin melalui media penghubung lagi. Contoh motor pembakaran luar adalah (1) mesin uap/turbin uap dan (2) Mesin Nuklir/Turbin Nuklir. b. Motor Pembakaran Dalam (Internal Combustion Engine) Pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran atau perubahan energi panas dilakukan di dalam konstruksi mesin itu sendiri dan tempat terjadinya proses pembakaran itu disebut ruang bakar. Contohnya adalah (1) motor bensin, (2) motor diesel, dan (3) mesin Jet. Motor Bensin Motor Pembakaran Dalam Motor Diesel Mesin Jet Motor Bakar Mesin Roket Motor Pembakaran Luar Mesin Nuklir Mesin Uap Turbin Uap Gambar 7.1. Klasifikasi Motor Bakar

2 148 B. SPESIFIKASI MESIN 1. Susunan Silinder Susunan silinder mesin yang umum digunakan pada mesin adalah sebagai berikut; a. Tipe V Pada tipe ini, blok silinder berbentuk V (V-Shape). Tipe ini memungkinkan lebih tinggi dan panjang mesin menjadi berkurang. Gambar 7.2. Mesin Tipe V ( v.jpg) b. Tipe In-line Pada tipe in-line ini silinder-silinder disusun dalam satu baris, tipe ini banyak digunakan karena konstruksinya sederhana. Gambar 7.3. Mesin Tipe In-line (

3 149 c. Tipe Horizontal Berlawanan Silinder pada tipe ini disusun secara horizontal dan berlawanan satu dengan yang lain. Susunan seperti ini dapat menentukan ukuran tinggi mesin. Gambar 7.4. Mesin Tipe Horizontal Berlawanan (Halderman 2005: 49) 2. Mekanisme Katup Mesin 4 langkah mempunyai satu atau dua katup masuk dan katup buang pada setiap ruang bakarnya. Campuran udara dan bahan bakar masuk ke silinder melalui katup masuk dan gas bekas keluar dari dalam silinder melalui katup buang. Mekanisme membuka dan menutup katup-katup ini disebut mekanisme katup. Berikut ini akan diuraikan tipe mekanisme katup yang banyak digunakan pada kendaraan. a. Tipe Over Head Valve (OHV) Pada tipe ini penempatan camshaft-nya pada blok silinder, dibantu dengan valve lifter dan push rod antara rocker arm. Mekanisme katup ini sederhana dan high reliability. Gambar 7.5. Mekanisme Katup Tipe OHV

4 150 b.tipe Over Head Camshaft (OHC) Tipe ini sedikit lebih rumit dibandingkan dengan tipe OHV. Namun tipe ini tidak menggunakan lifter dan push rod sehingga berat bagian yang bergerak menjadi berkurang. Kemampuan pada kecepatan tinggi cukup baik, karena katup-katup membuka dan menutup lebih cepat pada kecepatan tinggi. Pada tipe ini camshaft ditempatkan di atas kepala silinder dan cam langsung menggerakkan rocker arm tanpa melalui lifter dan push rod. Camshaft digerakkan oleh poros engkol melalui rantai atau tali penggerak. Gambar 7.6. Mekanisme Katup Tipe OHC (

5 151 c. Tipe Double Over Head Camshaft (DOHC) Pada tipe ini, dua camshaft digerakkan langsung dengan sebuah sabuk dan intake camshaft digerakkan oleh exhaust camshaft melalui sebuah roda gigi seperti pada gambar berikut. Gambar 7.7. Mekanisme Katup Tipe DOHC ( Tipe ini menggunakan dua camshaft yang ditempatkan di atas kepala silinder satu untuk menggerakkan katup masuk dan yang lainnya untuk menggerakkan katup buang. Camshaft secara langsung membuka dan menutup katup-katup tanpa melalui rocker arm. Berat konstruksi menjadi berkurang, membuka dan menutup katup menjadi lebih presisi pada putaran tinggi. Konstruksi tipe ini sangat rumit, namun mempunyai kemampuan yang sangat tinggi jika dibandingkan dengan tipe lainnya. 3. Klasifikasi Mesin Berdasarkan perbandingan diameter lubang silinder (cylinder bore) dengan langkah torak, maka mesin dapat diklasifikasikan atas tiga tipe, yaitu;

6 152 a. Square Engine Pada tipe ini, mesin mempunyai langkah torak yang sama dengan diameter silindernya. Tipe ini banyak digunakan pada mobil penumpang. Gambar 7.8. Square Engine b. Long Stroke Engine Tipe ini, mesin mempunyai langkah torak yang lebih panjang dari pada diameter silinder. Gambar 7.9. Long Stroke Engine

7 153 c. Short Stroke Engine Pada tipe ini, mesin mempunyai langkah torak yang lebih pendek dari pada diameter silindernya. Gambar Short Stroke Engine 4. Piston Displacement Piston displacement atau disingkat dengan displacement sering juga disebut dengan istilah volume langkah, artinya adalah jumlah volume dari posisi piston TMA sampai ke TMB. Untuk mesin yang silindernya lebih dari satu, maka dipakai istilah total displacement. Pada umumnya displacement makin besar akan menghasilkan output mesin yang semakin besar, karena campuran udara dan bahan bakar yang semakin banyak. Total displacement dari sebuah mesin dapat dihitung sebagai berikut; π 2 V = D x L xn 4 Keterangan; V = Piston Displacement Π = Perbandingan dari keliling lingkaran terhadap garis tengah lingkaran tersebut (π = 3,14159) D = Diameter Silinder L = Langkah Piston N = Jumlah Silinder

8 154 Gambar Piston Displacement (Toyota 2000: 1-6)) 5. Perbandingan Kompresi Perbandingan kompresi adalah suatu harga perbandingan yang ditentukan oleh besarnya volume langkah dan volume ruang bakar seperti persamaan berikut. Volume Langkah + Volume Ruang Bakar Perbandingan Kompressi = Volume Ruang Bakar Perbandingan Kompressi Keterangan: V1 = Volume Ruang Bakar V2 = Volume Langkah Piston V1 + V 2 = V1

9 155 Gambar Perbandingan Kompresi Tekanan kompresi yang tinggi menghasilkan efisiensi termis yang tinggi pula, dengan demikian pemakaian bahan bakar akan lebih hemat. Akan tetapi tekanan kompresi maksimum antara lain dibatasi oleh nilai oktan suatu bahan bakar, makin tinggi nilai oktan makin sesuai dipakai pada motor dengan tekanan kompresi yang lebih tinggi. Detonasi yang terjadi pada saat pembakaran menunjukkan adanya pembakaran yang tidak teratur dalam ruang bakar, salah satu penyebabnya adalah pemakaian bahan bakar yang tidak sesuai nilai oktannya atau disebabkan tekanan kompresi yang terlalu tinggi untuk bahan bakar tersebut. Kemungkinan lain detonasi juga terjadi akibat saat pengapian yang terlalu maju atau perbandingan campuran udara bensin yang tidak homogen, oleh karena itu perlu adanya pengaturan saat penyalaan yang tepat, perbandingan campuran yang sesuai, atau efek-efek aliran dalam saluran masuk serta dikombinasikan dengan nilai oktan bahan bakar menjadikan motor bensin modern saat ini relatif memiliki tekanan kompresi yang tinggi. 6. Momen Mesin Momen mesin adalah nilai yang menunjukkan gaya putar atau twisting force pada output mesin (poros engkol). Berputarnya poros engkol ini akan menyebabkan timbulnya tenaga putar atau torsi. Nilainya dapat dihitung sebagai berikut: Torsi = Gaya x Lengan T = F (N) x r (m)

10 156 Untuk kendaraan komersial diperlukan torsi maksimum pada putaran yang rendah, oleh sebab itu mesin yang digunakan adalah mesin dengan langkah panjang (long-stroke engine). Sedangkan untuk kendaraan penumpang diperlukan kecepatan kendaraan yang tinggi dan mesin yang digunakan adalah mesin dengan langkah yang pendek (short stroke engine). 7. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik (SFC) Pemakaian Bahan Bakar Spesifik/Spesific Fuel Consumption (SFC) adalah banyaknya bahan bakar yang terpakai perjam untuk menghasilkan setiap daya motor. a) Pamakaian bahan bakar (mf) m V = x N f ρ bahan bakar x ( Kg / jam) a) Pemakaian Bahan Bakar Spesifik (SFC) m SFC = N f e ( kg / HP. jam)

11 157 C. MESIN BENSIN 1. Prinsip Kerja Prinsip kerja motor bakar bensin maupun diesel dalam melakukan siklus kerjanya dibagi menjadi dua, yaitu; a. Prinsip Kerja Motor 4 Tak Dalam setiap empat kali gerakan naik dan turun piston atau dua kali putaran poros engkol menghasilkan satu kali langkah usaha. b. Prinsip Kerja Motor 2 Tak Dalam setiap dua kali gerakan naik dan turun piston atau satu kali putaran poros engkol menghasilkan satu kali langkah usaha. Namun dalam pembahasan selanjutnya hanya akan difokuskan pada motor bakar 4 tak, karena untuk masa yang akan datang motor 2 tak jarang digunakan lagi sesuai dengan kesepakatan Euro 2, yaitu menyangkut polusi udara yang dihasilkan gas buang motor bakar 2 tak yang sangat besar. a. Motor Bakar 4 Tak Motor bensin empat langkah termasuk dalam jenis motor pembakaran dalam (Internal Combustion Engine) yang menggunakan bensin sebagai bahan bakar. Pada motor bensin, bahan bakar bensin dibakar untuk memperoleh tenaga panas menjadi tenaga gerak. Pada motor bensin empat langkah, torak bergerak bolak-balik di dalam silinder. Titik terjauh yang dapat dicapai oleh torak tersebut dinamakan Titik Mati Atas (TMA), sedangkan titik terdekat disebut Titik Mati Bawah (TMB). Motor empat langkah melakukan 4 gerakan atau langkah torak dalam satu siklus kerja sebagai berikut : Gambar Siklus pada Motor 4 Tak (

12 158 1). Langkah Isap Campuran Udara Bensin TMA TMB TTA Indo 01/02 Gambar Langkah Hisap (TTA Indonesia 2002) Cara Kerja; o Piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB) o Katup hisap membuka dan katup buang menutup o Karena piston bergerak ke bawah, maka di dalam ruang silinder timbul kevakuman sehingga campuran antara udara dan bensin terhisap masuk ke dalam silinder.

13 159 2) Langkah Kompresi TMA TMB TTA Indo 01/02 Gambar Langkah Kompresi (TTA Indonesia 2002) Cara Kerja; o Akhir dari langkah hisap, piston bergerak dari TMB ke TMA o Katup hisap dan katup buang tertutup o Karena piston bergerak ke atas, maka campuran udara dan bahan bakar yang berada di dalam silinder tertekan ke atas dan ditempatkan di dalam ruang bakar. Saat ini tekanan dan temperatur di dalam ruang bakar akan naik.

14 160 3) Langkah Usaha TMA TMB TTA Indo 01/02 Gambar Langkah Usaha (TTA Indonesia 2002) Cara Kerja; o Akhir dari langkah kompresi o Katup hisap dan katup buang masih tertutup o Sesaat sebelum piston mencapai TMA busi memercikan bunga api listrik ke dalam ruang bakar, sehingga campuran udara dan bensin yang sudah dimampatkan akan terbakar dan akan menimbulkan tenaga gerak atau mekanik.

15 161 4) Langkah Buang TMA TMB TTA Indo 01/02 Gambar Langkah Buang (TTA Indonesia 2002) Cara Kerja; o Akhir dari langkah usaha o Piston bergerak dari TMB ke TMA o Karena piston bergerak ke atas, maka gas hasil pembakaran di dalam silinder akan terdorong ke luar melalui katup buang. o Pada saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap kedua katup akan membuka sedikit (valve over lap) yang berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran).

16 Konstruksi Mesin Bensin Mesin bensin terdiri dari mesin itu sendiri dan berbagai macam alat bantu lainnya. Mesin itu sendiri terdiri dari blok silinder, kepala silinder, piston, poros engkol, dan mekanisme katup seperti gambar dan diagram berikut. Alat Bantu lainnya pada mesin dirancang untuk menolong kerja mesin. Diantaranya sistem pelumasan, pendinginan, bahan bakar, dan kelistrikan. Konstruksi motor terutama bentuk ruang bakar, mekanisme katup dan saluran masuk juga menentukan performa motor. Pada umumnya desain dan konstruksi motor dirancang untuk mencapai salah satu aspek yaitu; meningkatkan efisiensi volumetrik dan pencampuran udara bensin yang lebih homogen, oleh karena itu motor-motor modern saat ini hampir memiliki konstruksi khusus seperti: a. Motor dengan multi katup (Multi Valve Engine) b. Motor dengan variabel saluran masuk (Variable Intake Manifold) c. Motor dengan variabel saat pemasukan (Variable Valve Timing) d. Motor dengan super/turbocharger, dll. Gambar Konstruksi Motor Bensin (

17 163 Blok Silinder Kepala Silinder Piston Batang Piston Komponen Utama Mesin Poros Engkol Poros Cam Roda Penerus Mekanisme Katup Bak Oli Bantalan Gambar Komponen Utama Mesin Sistem Pelumasan Kelengkapan Mesin Sistem Pendinginan Sistem Pemasukan Sistem Pembuangan Sistem Bahan Bakar Sistem Kelistrikan Gambar Kelengkapan Mesin

18 Komponen Mesin Bensin a. Blok Silinder Sebagian besar bagian dari mesin dipasangkan pada blok silinder, mulai dari kepala silinder, piston, poros engkol, roda penerus dan sebagainya, sehingga blok silinder ini harus kuat. Fungsi blok silinder adalah sebagai tempat untuk menghasilkan energi panas dari proses pembakaran. Blok silinder merupakan inti dari pada mesin, yang terbuat dari besi tuang. Belakangan ini ada beberapa blok silinder yang terbuat dari paduan aluminium. Blok silinder dilengkapi dengan rangka pada bagian dinding luar untuk memberikan kekuatan pada mesin dan membantu meradiasikan panas. Blok silinder terdiri dari beberapa lubang tabung silinder, yang di dalamnya terdapat piston yang bergerak naik turun. Tiap silinder ditutup bagian atasnya oleh kepala silinder. Poros engkol terpasang di bagian bawah blok silinder. Untuk mekanisme katup tipe OHV, poros nok juga diletakkan di dalam silinder. Gambar Blok Silinder ( Tenaga panas yang dihasilkan oleh pembakaran bensin dirubah menjadi tenaga mekanik, dengan adanya gerak naik turun piston dalam tiap-tiap silinder. Oleh sebab itu, persyaratan suatu silinder adalah; a) Tidak boleh terdapat kebocoran campuran bahan bakar dan udara saat berlangsungnya kompresi atau kebocoran gas pembakaran antara silinder dan piston. b) Tahanan gesek antara piston dan silinder harus sekecil mungkin.

19 165 b. Kepala Silinder 1). Konstruksi Fungsi kepala silinder antara lain untuk menempatkan mekanisme katup, ruang bakar dan juga sebagai tutup silinder. Kepala silinder ditempatkan di atas blok silinder. Salah satu syarat utama kepala silinder adalah harus tahan terhadap tekanan dan temperatur yang tinggi selama mesin bekerja. Oleh sebab itu umumnya kepala silinder dibuat dari bahan besi tuang. Namun akhir-akhir ini banyak kepala silinder dibuat dari paduan aluminium, terutama motor-motor kecil. Kepala silinder yang terbuat dari paduan aluminium memiliki kemampuan pendinginan lebih besar dibandingkan dengan yang terbuat dari besi tuang. Pada kepala silinder juga dilengkapi dengan mantel pendingin yang dialiri air pendingin yang datang dari blok silinder untuk mendinginkan katup-katup dan busi. Pada bagian bawah kepala silinder terdapat katup-katup dan ruang bakar. Gambar Konstruksi Kepala Silinder (

20 166 2) Jenis Ruang Bakar Ruang bakar yang umum digunakan pada mesin bensin antara lain; a) Ruang Bakar Model Setengah Bulat Ruang bakar jenis ini mempunyai permukaan yang lebih kecil dibanding dengan jenis ruang bakar lain yang sama kapasitasnya. Hal ini disebabkan karena ruang bakar ini mempunyai efisiensi panas yang tinggi dibandingkan dengan model lainnya. Ruang bakar model setengah bulat mempunyai konstruksi yang lebih sempurna, tetapi penempatan mekanisme katupnya menjadi lebih rumit. b) Ruang Bakar Model Baji Gambar Tipe Setengah Bulat (Toyota 2000: 3-9) Ruang bakar model baji mempunyai konstruksi mekanisme katup yang lebih sederhana jika dibandingkan dengan model setengah bulat. Pada ruang bakar ini juga kehilangan panas relatif kecil. Gambar Tipe Baji (Toyota 2000: 3-9)

21 167 c) Ruang Bakar Model Bak Mandi Bentuk ruang bakar ini seperti bak mandi. Ditinjau dari pembuatannya, maka ruang bakar ini konstruksinya sederhana dan mudah dibuat, sehingga biaya produksinya lebih rendah. Hal ini disebabkan karena diameter katupnya lebih kecil. Bentuk ini menyebabkan terjadinya pusaran gas yang selanjutnya akan memperbaiki proses pembakaran gas. Kerugian bentuk ini adalah saat menghisap dan membuang kurang sempurna dibanding dengan jenis ruang bakar setengah bulat. d) Ruang Bakar Model Pent Roof Gambar Tipe Pent Roof (Toyota 2000: 3-9) Ruang bakar ini membentuk segi empat, baik tegak atau mendatar (lihat gambar) dan bila dihubungkan ke titik pusat akan menyerupai atap suatu bangunan, sehingga disebut model pent roof. Ruang bakar ini umumnya digunakan pada mesin yang mempunyai jumlah katup hisap dan katup buang lebih dari dua dalam setiap silinder. Keuntungan model ini adalah memberikan efek semburan gas yang baik dan lebih cepat terbakar, juga penempatan businya di tengah-tengah ruang bakar. Gambar Tipe Bak Mandi (Toyota 2000: 3-8)

22 168 c. Gasket Kepala Silinder Fungsi gasket kepala silinder adalah sebagai perapat antara kepala silinder dengan blok silinder, untuk mencegah terjadinya kebocoran gas pembakaran, air pendingin dan oli. Syarat suatu gasket kepala silinder harus tahan terhadap panas dan tekanan tinggi dalam setiap perubahan temperatur. Oleh sebab itu umumnya gasket dibuat dari carbon clad sheet steel. Gambar Gasket Kepala (Silinderhttp:// d. Bak Oli (Oil Pan) Fungsi bak oli (oil pan) adalah untuk menampung oli untuk pelumasan. Bak oli akan menutup bagian bawah dari blok silinder (bak engkol) yang dibautkan dan diberi paking seal atau gasket. Bak oli dibuat dari baja yang dicetak dan dilengkapi dengan penyekat (separator) untuk menjaga agar permukaan oli tetap rata ketika kendaraan pada posisi miring. Pada bagian bawah bak oli dipasang penyumbat oli (drain plug) yang berfungsi untuk mengeluarkan oli bekas dari mesin. Gambar Bak Oli

23 169 e. Piston Fungsi piston adalah untuk menerima tekanan hasil pembakaran campuran gas dan meneruskan tekanan untuk memutar poros engkol (crank shaft) melalui batang piston (connecting rod). 1) Konstruksi Piston bergerak naik turun terus menerus di dalam silinder untuk melakukan langkah hisap, kompresi, pembakaran dan pembuangan. Oleh sebab itu piston harus tahan terhadap tekanan tinggi, suhu tinggi, dan putaran yang tinggi. Piston dibuat dari bahan paduan aluminium, besi tuang, dan keramik. Piston dari bahan aluminium paling banyak digunakan, selain lebih ringan, radiasi panasnya juga lebih efisien dibandingkan dengan material lainnya. Gambar berikut menunjukkan konstruksi piston dengan nama komponennya. Gambar Konstruksi Piston ( Bentuk kepala piston ada yang rata, cembung, dan ada juga yang cekung tergantung dari kebutuhannya. Tiap piston biasanya dilengkapi dengan alur-alur untuk penempatan pegas piston dan lubang untuk pemasangan pena piston. Bagian atas piston akan menerima kalor yang lebih besar dari pada bagian bawahnya saat bekerja. Oleh sebab itu pemuaian pada bagian atas juga akan lebih besar dari pada bagian bawahnya, terutama untuk piston yang terbuat dari aluminium. Agar diameter piston sama besar antara bagian atas dengan bagian bawahnya pada saat bekerja, maka diameter atasnya dibuat

24 170 lebih kecil dibanding dengan diameter bagian bawahnya, bila diukur pada saat piston dalam keadaan dingin. Gambar Macam-macam Piston 2) Celah Piston Celah piston (celah antara piston dengan dinding silinder) penting sekali untuk memperbaiki fungsi mesin dan mendapatkan kemampuan mesin yang lebih baik. Bila celah terlalu besar, tekanan kompresi dan tekanan gas pembakarannya menjadi rendah, dan akan menurunkan kemampuan mesin. Sebaliknya bila celah terlalu kecil, maka akibat pemuaian pada piston menyebabkan tidak akan ada celah antara piston dengan silinder ketika mesin panas. Hal ini menyebabkan piston akan menekan dinding silinder dan dapat merusak mesin. Untuk mencegah hal ini pada mesin, maka harus ada celah yaitu jarak antara piston dengan dinding silinder yang disediakan untuk temperatur ruang lebih kurang 25 o C. Celah piston bervariasi tergantung pada model mesinnya dan umumnya antara 0,02 mm 0,12 mm. Gambar Celah Piston (Toyota 2000: 3-11)

25 171 f. Pegas Piston Fungsi pegas piston adalah; 1) Sebagai perapat antara piston dengan dinding silinder agar tidak terjadi kebocoran gas pada saat langkah kompresi dan langkah usaha berlangsung. 2) Mencegah oli masuk ke ruang bakar 3) Mengikis kelebihan oli pada dinding silinder 4) Memindahkan panas dari piston ke dinding silinder untuk membantu mendinginkan piston Pegas piston bentuknya seperti cincin yang terpotong, dimana bentuk potongannya antara lain berbentuk potongan lurus (straight cut), potongan miring (diagonal cut), dan potongan bertingkat (step cut) seperti terlihat pada gambar berikut. Gambar Pegas Piston ( Pegas piston dipasang dalam alur ring pada piston. Diameter luar dari pegas piston ini ukurannya lebih besar dari diameter pistonnya. Tujuannya agar dapat menekan dinding silinder pada saat terpasang. Pada kedua ujung pegas piston harus terdapat celah agar dapat mencegah patahnya pegas pada saat beroperasi. Celah ini tidak boleh terlalu besar karena akan menyebabkan bocornya oli ke ruang bakar dan juga tidak boleh terlalu kecil karena akan menyebabkan patahnya pegas saat bekerja. Pegas piston harus terbuat dari bahan yang tahan aus dan tahan lama. Umumnya pegas piston terbuat dari bahan besi tuang spesial, yang tidak merusak dinding silinder. Jumlah pegas piston bermacam-macam tergantung jenis mesin dan umumnya antara 3-4 pegas untuk setiap pistonnya, yang terdiri dari dua atau lebih pegas kompresi dan satu pegas minyak. Pegas piston akan mengembang bila dipanaskan dan begitu juga halnya dengan piston. Dengan alasan ini, maka pegas piston dipotong pada suatu

26 172 tempat dan celahnya diposisikan pada sebelah kiri ketika terpasang di dalam silinder. Celah ini disebut celah ujung pegas (ring end gap). Besar celah ini bermacam-macam tergantung pada jenis mesin, dan umumnya antara 0,2 mm 0,5 mm pada temperatur ruangan. 1) Pegas Kompresi Pegas kompresi berfungsi sebagai perapat antara piston dengan dinding silinder agar tidak terjadi kebocoran campuran bensin dengan udara pada saat langkah kompresi dan langkah usaha berlangsung dari ruang bakar ke bak engkol. Jumlah pegas kompresi ini umumnya ada dua buah untuk masingmasing piston, namun ada juga yang lebih dari dua. Pegas kompresi paling atas disebut Top compression ring dan selanjutnya Second compression ring. Tepi bagian atas pegas kompresi agak runcing dan bersentuhan dengan dinding silinder. Hal ini dirancang; (1) untuk menjamin agar dapat menutup hubungan antara pegas dan silnder dan (2) untuk mengikis oli mesin dari dinding silinder secara efektif. Gambar Pegas Kompresi Piston 2) Pegas Minyak Pegas minyak diperlukan untuk membentuk lapisan oli yang tipis antara piston dengan dinding silinder. Hal ini sangat penting sekali untuk mencegah keausan yang berlebihan antara dinding silinder dengan piston dan juga untuk memperkecil timbulnya panas akibat gesekan antara piston dan ring piston dengan silinder. Ada dua tipe pegas minyak, yaitu tipe integral dan tipe three piece. Pada saat piston bergerak dari TMB ke TMA, minyak akan melumasi dinding silinder melalui lubang-lubang yang ada pada piston dan pegas minyak. Selanjutnya pada saat piston bergerak dari TMA ke TMB, oli akan terkikis lagi

27 173 oleh ring piston dan mengalir kembali ke oil pan. Hanya sebagian kecil saja dari minyak ini yang masih melapisi antara piston dengan dinding silinder. Gambar Pegas Minyak Piston f. Pin Piston Fungsi pin piston adalah menghubungkan piston dengan bagian ujung yang kecil (small end) pada batang piston (connecting rod) melalui bushing dan meneruskan tekanan pembakaran yang diterima piston ke batang piston. Pin piston umumnya terbuat dari baja nikel. Diameternya dibuat besar agar luas bidang gesek menjadi besar dan tahan terhadap keausan. Selain besar, pin piston juga dibuat berlubang agar lebih ringan sehingga berat keseluruhan piston dapat dibuat lebih ringan dan mudah untuk membalansnya. Untuk mencegah keluarnya pin piston dari lubangnya, maka penempatan pin piston pada piston ada beberapa macam cara, yaitu; (1) tipe fixed, (2) tipe semi floating, dan (3) tipe full floating. Pada model full floating, pin piston tidak terikat pada bushing piston atau batang piston, sehingga dapat bergerak bebas. Pada kedua ujung pin piston ditahan oleh 2 buah pegas pengunci (snap ring). Pada model semi floating pin piston dipasang dan dibaut pada batang piston untuk mencegah lepas keluar atau bagian ujung yang kecil terbagi dalam dua bagian dan pena piston dibaut antara keduanya. Pada model fixed, salah satu ujung pin pistonnya dibautkan pada piston.

28 174 Gambar Pin Piston (Toyota 2000: 3-15) g. Batang Piston Fungsi batang piston adalah menerima tenaga dari piston yang diperoleh dari pembakaran dan meneruskannya ke poros engkol. Bagian ujung batang piston yang berhubungan dengan pin piston disebut small end. Sedangkan yang berhubungan dengan poros engkol disebut big end. Poros engkol berputar pada kecepatan tinggi di dalam big end, dan mengakibatkan temperatur menjadi naik. Untuk menghindari hal tersebut, maka metal dipasangkan dalam big end. Metal ini dilumasi dengan oli dan sebagian dari oli ini dipercikkan dari lubang oli ke bagian dalam piston untuk mendinginkan piston. Gambar Batang Piston

29 175 h. Poros Engkol Fungsi poros engkol adalah untuk merubah gerak turun naik piston menjadi gerak putar yang akhirnya menggerakkan roda penerus. Tenaga (torgue) yang digunakan untuk menggerakkan roda kendaraan dihasilkan oleh gerakan batang torak dan dirubah menjadi gerakan putaran pada poros engkol. Poros engkol menerima beban besar dari piston dan batang piston serta berputar pada kecepatan tinggi. Dengan alasan tersebut, poros engkol umumnya terbuat dari baja karbon dengan tingkatan dan daya tahan yang tinggi. Gambar Poros Engkol Untuk jenis mesin dengan susunan silinder sejajar satu garis (in-line), banyaknya pena engkol (crank pin) sama dengan banyaknya silinder. Mesin dengan susunan silinder yang membentuk sudut atau mesin V dan H, jumlah pena engkol biasanya separuh dari jumlah silindernya. Bentuk poros engkol di samping ditentukan oleh banyak silindernya, juga ditentukan oleh urutan pengapiannya. Dalam menentukan urutan pengapian (firing order) dari suatu mesin yang perlu diperhatikan adalah keseimbangan getaran akibat pembakaran, beban dari bantalan utama dan sudut puntiran yang terjadi pada poros engkol akibat adanya langkah kerja dari tiap silinder. Oli pelumas harus disalurkan dengan cukup untuk mencegah kontak langsung logam dengan logam antara fixed bearing dan poros engkol selama berputar pada bantalan. Diperlukan adanya celah yang tepat antara bantalan dan poros engkol untuk membentuk lapisan oli (oil film). Celah ini disebut celah oli (oil clearance). Ukurannya bermacam-macam tergantung pada jenis mesinnya umumnya berkisar antara 0,02 mm 0,06 mm.

30 176 i. Roda Penerus (Flywheel) Fungsi roda penerus adalah menyimpan tenaga putar (inertia) yang dihasilkan pada langkah usaha, agar poros engkol (crank shaft) tetap berputar terus pada langkah lainnya. Roda penerus menyimpan tenaga putar selama langkah lainnya, sehingga poros engkol cenderung berputar terus menerus. Hal ini menyebabkan mesin berputar dengan lembut yang diakibatkan oleh getaran tenaga yang dihasilkan. Roda penerus terbuat dari bahan baja tuang dengan mutu tinggi yang diikat oleh baut pada bagian belakang poros engkol pada kendaraan yang menggunakan transmisi manual. Roda penerus dilengkapi dengan ring gear yang dipasangkan dibagian luar gunanya untuk perkaitan dengan gigi pinion dari motor starter. Pada kendaraan dengan transmisi otomatis, sebagai pengganti roda penerus adalah torgue converter. Gambar Roda Penerus j. Bantalan Fungsi bantalan adalah mencegah keausan dan mengurangi gesekan pada poros engkol. Jurnal poros engkol menerima beban yang besar dari tekanan gas pembakaran dari piston dan berputar pada putaran tinggi. Oleh sebab itu digunakan bantalan-bantalan antara pin dengan jurnal yang dilumasi dengan oli untuk mencegah keausan serta mengurangi gesekan. Bantalan tipe sisipan (insert type bearing) yang banyak digunakan mempunyai daya tahan serta kemampuan mencegah keausan yang baik. Tipe bantalan sisipan ini terdiri dari lapisan baja dan lapisan metal di dalamnya. Lapisan baja mempunyai bibir pengunci untuk mencegah agar bantalan tidak ikut berputar. Tipe bantalan sisipan ini ada beberapa macam, masing-masing mempunyai lapisan metal yang berbeda. Umumnya bantalan sisipan dibuat dari bahan (1) logam putih, (2) logam kelmet, dan (3) logam aluminium.

31 177 Gambar Bantalan (Bearing) k. Mekanisme Katup Pada sistem motor bakar 4 tak untuk memasukkan campuran bahan bakar-udara dan membuang gas bekas hasil pembakaran dari dalam silinder diperlukan adanya katup masuk dan katup buang. Mekanisme yang membuka dan menutup katup-katup ini disebut mekanisme katup. Berikut ini akan diuraikan konstruksi dan komponen mekanisme katup yang banyak digunakan pada kendaraan. 1) Konsrtruksi a) Katup Katup berfungsi untuk membuka dan menutup saluran hisap dan saluran buang. Tiap silinder dilengkapi minimal dengan dua katup yaitu katup masuk dan katup buang. Konstruksi katup terdiri dari kepala katup (valve head) dan batang katup (valve stem). Katup ini menyerupai jamur. Pada kepala katup, bentuknya disesuaikan dengan kebutuhan agar gas yang keluar masuk dapat mengalir dengan lancar. Daun katup masuk diameternya dibuat lebih besar jika dibandingkan dengan daun katup buang. Tujuannya agar pemasukan gas bersih dapat lebih sempurna. Temperatur rata-rata yang terjadi pada daun katup hisap adalah antara 250 o C sampai dengan 275 o C, sedangkan untuk katup buang berkisar antara 700 o C sampai dengan 760 o C. Dengan temperatur seperti tersebut di atas, maka daun katup buang dibuat dari bahan yang lebih kuat dari pada daun katup masuk. Agar katup menutup rapat pada dudukannya, maka permukaan sudut katup (valve face angle) dibuat pada 44,5 o atau 45,5 o.

32 178 Konfigurasi Satu Silinder Dengan 3 Katup Gambar Katup b) Poros Nok (Camshaft) Poros nok dilengkapi dengan jumlah nok yang sama yaitu untuk katup hisap dan katup buang. Nok ini akan membuka dan menutup katup sesuai dengan timing (saat) yang ditentukan. Gigi penggerak distributor dan nok penggerak pompa bensin juga dihubungkan dengan poros nok. Gambar Poros Nok

33 179 c) Pengangkat Katup (valve Lifter) Pengangkat katup berfungsi untuk membuka dan menutup katup dengan cara memindahkan gerakan dari nok. Pengangkat katup bergerak turun dan naik, karena gerakan pada pengantarnya yang terdapat di dalam blok silinder saat sumbu nok berputar dan menggerakkan katup untuk membuka dan menutup. Mesin yang mempunyai pengangkat katup konvensional celah katupnya harus disetel dengan tepat, sebab tekanan panas mengakibatkan pemuaian pada komponen kerja katup. Namun untuk pengangkat katup hidraulis celah katupnya dipertahankan pada 0 mm setiap saat dan bebas penyetelan. Hal ini dapat dicapai dengan hydraulic lifter atau sealed hydraulic lifter yang terdapat pada mesin tipe OHV atau katup last adjuster yang terdapat pada mesin tipe OHC. Gambar Pengangkat Katup d) Batang Penekan (Push Rod) Batang penekan berbentuk batang kecil yang masing-masing dihubungkan pada pengangkat katup (valve lifter) dan rocker arm pada mesin OHV. Batang katup ini meneruskan gerakan dari pengangkat katup ke rocker arm. Gambar Batang Penekan

34 180 e) Rocker arm Gambar Rocker arm ( Rocker arm dipasang pada rocker arm shaft. Bila rocker arm ditekan ke atas oleh batang penekan (push rod), katup akan tertekan dan membuka. Rocker arm dilengkapi dengan skrup dan mur pengunci (lock nut) untuk penyetelan celah katup. Rocker arm yang menggunakan pengangkat katup hidraulis tidak dilengkapi dengan skrup dan mur penyetelan. 2. Metode Menggerakkan Katup Sumbu nok digerakkan oleh poros engkol dengan beberapa metode, yaitu; (a) metode timing gear, (b) timing chain, dan (c) metode Timing Belt. a) Metode Timing Gear Metode ini digunakan pada mesin dengan mekanisme katup jenis OHV (Over Head Valve), yang letak sumbu noknya di dalam blok silinder. Keuntungan

35 181 model ini adalah lebih kuat dan tahan lama. Sedangkan kerugiannya menimbulkan bunyi yang besar sehingga menjadi kurang populer. Gambar Model Timing Gear b) Metode Timing Chain Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHV dan OHC. Keuntungannya adalah menimbulkan bunyi yang lebih kecil dibanding tipe timing gear. Sedangkan kerugiannya adalah umur lebih pendek dibanding tipe timing gear. Gambar Model Rantai Timing (

36 182 c) Model Timing Belt Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHC dan DOHC. Sumbu nok (cam shaft) digerakkan oleh sabuk yang bergigi sebagai pengganti timing chain. Timing Belt terbuat dari fiberglass yang diperkuat dengan karet sehingga mempunyai daya renggang yang baik dan hanya mempunyai pemuaian yang kecil karena panas. Keuntungan model Timing Belt adalah tidak menimbulkan bunyi dan tidak memerlukan pelumasan. Sedangkan kerugiannya adalah umur lebih pendek dibanding tipe timing chain. Gambar Model Timing Belt ( 4. Sistem Pelumasan Mesin terdiri dari bagian-bagian logam yang bergerak, beberapa diantaranya ada yang berhubungan langsung secara tetap satu dengan yang lainnya seperti poros engkol, piston, dan mekanisme katup. a. Fungsi Sistem Pelumasan 1) Melumasi secara kontiyu bagian-bagian mesin yang bergerak untuk mengurangi keausan 2) Untuk membentuk lapisan oli (oil film) mencegah kontak langsung permukaan logam dengan logam. Mengurangi gesekan dan mencegah keausan serta panas. 3) Oli mendinginkan bagian-bagian mesin 4) Sebagai seal antara piston dengan lubang dinding silinder. 5) Mengeluarkan kotoran dari bagian-bagian mesin 6) Mencegah karat pada bagian-bagian mesin.

37 183 b. Macam-macam Sistem Pelumasan Sistem pelumasan yang biasa dikenal dapat dibedakan atas 2 macam, yaitu; 1) Sistem Pelumasan Kering (Dry Sump System) Sistem pelumasan kering adalah sistem pelumasan dimana tangki oli ditempatkan di luar mesin, sehingga ruangan bak engkol selalu kering. 2) Sistem Pelumasan Basah (Wet Sump System) Sistem pelumasan basah yaitu sistem yang menggunakan tanki oli pada bak engkol. Sistem pelumasan basah dibedakan lagi atas tiga tipe, yaitu (a) sistem percikan, (b) sistem penyaluran dengan tekanan, (c) sistem kombinasi tekanan dan percikan. Umumya kendaraan menggunakan sistem penyaluran dengan tekanan. Dalam sistem ini, oli ditekan oleh gerakan mekanik dari pompa oli dan disalurkan ke bagian-bagian mesin yang bergerak. Gambar Sistem Pelumasan Tekanan ( id=97216&rendtypeid)

38 184 c. Komponen Sistem Pelumasan 1) Pompa Oli Pompa oli berfungsi untuk menghisap oli dari bak oli dan menekan atau menyalurkan ke bagian-bagian mesin yang bergerak. Pompa oli ada yang digerakan oleh poros engkol dan ada juga yang digerakkan oleh poros nok, Timing Belt dan sebagainya. Saringan oli terpasang pada inlet pompa oli yang berfungsi untuk menyaring kotoran dari oli. Pompa oli yang biasa digunakan pada mesin adalah model roda gigi dan model trochoid. a) Pompa Model Roda Gigi Pada model ini, roda gigi terdiri dari gigi penggerak (drive gear) dan gigi yang digerakan (driven gear) berputar secara bersamaan untuk menghisap dan memompakan oli keluar. Gambar Pompa Model Roda Gigi (Halderman 2005: 113) b) Pompa Model Rotor Pada model ini, pompa oli dilengkapi dengan 1 buah rotor penggerak dan 1 buah rotor yang digerakkan di dalam rumah pompa. Bila rotor penggerak berputar, maka rotor yang digerakkan langsung ikut sama-sama berputar. Poros rotor penggerak tidak satu titik pusat (offset) dengan rotor yang digerakkan. Oleh karena itu besarnya ruangan dibentuk oleh dua ruangan yang berputar. Oli terhisap ke pompa oli saat ruangan membesar dan oli ditekan ke ruangan yang mengecil.

39 185 Gambar Pompa Model Rotor (Halderman 2005: 114) 2) Saringan Oli Fungsi saringan oli adalah untuk menyaring kotoran-kotoran yang terdapat di dalam oli sebelum oli itu melumasi bagian-bagian mesin. Bila bagianbagian yang bergerak dilumasi oleh oli yang kotor, maka akibatnya komponenkomponen akan cepat menjadi aus. Pada saringan oli juga dipasang relief valve. Bila elemen saringan tersumbat oleh kotoran-kotoran, maka akan terjadi perbedaan tekanan antara saluran masuk (inlet) dan saluran keluar (discharge). Apabila melebihi tekanan yang ditetapkan (1kg/cm 2, 14 psi, 98 KPa), maka katup bypass akan membuka dan menyalurkan oli langsung ke bagian mesin yang bergerak untuk menghindari kerusakan dan keausan yang lebih fatal. Gambar Saringan Oli

40 Sistem Pendinginan Pada motor bensin hanya 23 % sampai 28% energi panas dari hasil pembakaran bahan bakar di dalam silinder yang dimanfaatkan secara efektif sebagai tenaga. Sebagian panas keluar menjadi gas bekas dan sebagian lagi hilang dalam berbagai bentuk. Apabila sebagian panas yang dihasilkan dari pembakaran tidak dibuang, maka komponen mesin yang berhubungan dengan panas pembakaran tadi akan mengalami kenaikan temperatur yang berlebihan dan cenderung merubah sifat-sifatnya serta bentuk dari komponen mesin tersebut. Oleh sebab itu, panas yang diserap oleh mesin harus dibuang ke udara dengan segera. Maka sistem pendinginan dilengkapi di dalam mesin untuk mendinginkan dan mencegah panas yang berlebihan. Gambar Keseimbangan Panas a. Sistem Pendinginan Udara Pada sistem ini, panas yang dihasilkan dari pembakaran gas di dalam silinder didinginkan dengan menggunakan sirip-sirip pendingin yang dipasangkan di bagian luar dari silinder. Sistem pendingin udara ini mempunyai keterbatasan dalam hal kemampuan untuk mendinginkan, sehingga hanya cocok untuk mesin kapasitas kecil seperti sepeda motor. Gambar Sirip Pendingin pada Sistem Pendingin Udara

41 187 b. Sistem Pendingin Air Sistem pendingin air mempunyai konstruksi yang lebih rumit jika dibandingkan dengan sistem pendinginan udara. Namun mempunyai keuntungan, yaitu lebih aman, sebab ruang bakar dikelilingi oleh pendingin. Konstruksi sistem pendinginan air terdiri dari radiator, pompa air, kipas, tutup radiator, tangki reservoir, katup thermostat. Gambar Konstruksi dan Cara Kerja Sistem Pendingin Air (

42 188 1) Radiator Fungsi radiator adalah sebagai alat untuk mendinginkan air yang telah menyerap panas dari mesin dengan cara membuang panas air tersebut melalui sirip-sirip pendinginnya. Konstruksi radiator terdiri dari tangki atas, inti radiator dan tangki bawah. a) Tangki Atas Tangki atas berfungsi untuk menampung air yang telah panas dari mesin. Tangki ini dilengkapi juga dengan lubang pengisian, pipa pembuangan, dan saluran masuk air pendingin dari mesin. Lubang pengisian harus selalu ditutup dengan tutup radiator. b) Inti Radiator Inti radiator berfungsi untuk membuang panas dari air ke udara agar temperatur air menjadi lebih rendah dari sebelumnya. Inti radiator terdiri dari pipa-pipa air untuk mengalirkan air dari tangki atas ke tangki bawah dan sirip pendingin untuk membuang panas air yang berada pada pipa-pipa air.ada dua tipe inti radiator (radiator core), yaitu tipe plate (flat fin type) dan tipe lekukan (currogated type). Perbedaan antara kedua tipe ini tergantung pada model sirip pendinginnya. c) Tangki Bawah Tangki bawah berfungsi untuk menampung air yang telah didinginkan oleh inti radiator dan selanjutnya disalurkan ke mesin melalui pompa air. Pada tangki bawah ini juga dipasangkan saluran air yang akan berhubungan dengan pompa air dan saluran pembuangan untuk membuang air radiator saat membersihkan radiator. Gambar Inti Radiator (Halderman 2005: 85)

43 189 Gambar Fungsi Radiator ( 2) Tutup Radiator Fungsi dari tutup radiator adalah (a) untuk menaikkan titik didih air pendingin dengan jalan menahan ekspansi air pada saat air menjadi panas sehingga tekanan air menjadi lebih tinggi dari tekanan udara luar dan (b) untuk mempertahankan air pendingin di dalam sistem agar tetap penuh walaupun mesin dalam keadaan dingin atau panas. Untuk mewujudkan fungsi tersebut, maka pada tutup radiator dilengkapi dengan relief valve dan vacuum valve. Gambar Tutup Radiator (

44 190 3) Pompa Air Fungsi pompa air pada sistem pendinginan adalah untuk mensirkulasikan air pendingin dengan jalan membuat perbedaan tekanan antara saluran hisap dengan saluran tekan yang terdapat pada pompa. Umumnya pompa air yang banyak digunakan pada sistem pendingin adalah pompa sentrifugal. Pompa air ditempatkan di bagian depan blok silinder dan digerakkan oleh tali kipas atau Timing Belt. Gambar Pompa Air 4) Thermostat Fungsi katup thermostat adalah untuk menahan air pendingin agar bersirkulasi hanya pada mesin apabila suhunya masih rendah dan membuka saluran dari mesin ke radiator agar terjadi sirkulasi air pendingin dari mesin ke radiator dan dari radiator ke mesin pada saat mesin telah mencapai suhu idealnya. Thermostat dipasang pada saluran air keluar dari mesin ke radiator tujuannya agar lebih mudah untuk menutup saluran apabila mesin masih dalam keadaan dingin dan membuka saluran apabila mesin sudah panas. Katup thermostat ada dua macam, yaitu model bellow dan model wax.

45 191 Gambar Thermostat dan Tempat Pemasangannya ( 5) Kipas Pendingin Fungsi kipas pendingin adalah untuk mengalirkan udara pada inti radiator agar panas yang terdapat pada inti radiator dapat dirambatkan dengan mudah ke udara. Aliran udara pada mesin-mesin kendaraan selalu parallel dengan gerakan kendaraan, tetapi arahnya berlawanan. Oleh karena itu, pemasangan kipas dan radiator selalu tegak lurus terhadap arah dari gerakan kendaraan. Kipas pendingin ada yang digerakkan oleh poros engkol melalui tali kipas dan dengan motor listrik. Gambar Kipas Angin (

46 Sistem Bahan Bakar Secara umum sistem bahan bakar bensin berfungsi untuk mencampur bahan bakar (bensin) yang ditampung dalam tangki dengan udara serta mensuplai campuran tersebut ke dalam ruang bakar mesin dalam bentuk kabut. Sistem bahan bakar konvensional (karburator) maupun sistem Electronic Fuel Injection (EFI) bertujuan untuk membuat campuran bensin dan udara agar bisa terbakar dalam ruang silinder motor. Pada motor bensin yang memakai karburator, percampuran bensin dan udara masih bersifat alami yaitu bensin dapat bercampur dengan udara karena dihisap motor. Kesulitan yang terjadi adalah karena berat jenis bensin tidak sama dengan udara, maka berbandingan campuran yang ideal akan sulit tercapai. a. Sistem Bahan Bakar Karburator Pipa bahan Bakar Saluran kembali bensin Saluran bensin dari tangki ke pompa bensin Unit Karburator dan saringan Udara Tangki Bensin Filter Bensin Pompa Bensin Gambar Sistem Bahan Bakar Motor Bensin

47 193 1) Tangki Bahan Bakar Gambar Tangki Bensin Tangki bahan bakar umumnya dibuat dari lembaran baja yang tipis dan saat ini sudah ada tangki bensin terbuat dari plastik keras (tidak mudah berkarat), pada umumnya/kebanyakan tangki bensin ditempatkan di belakang kendaraan (lebih aman untuk mencegah bocornya bensin bila terjadi benturan/tabrakan). Bila tangki bensin terbuat dari baja maka bagian dalam tangki diberi lapisan pencegah karat. Tangki bensin juga dilengkapi dengan penyekat (separator) untuk mencegah olakan bensin dalam tangki saat kendaraan berjalan sehingga mencegah perubahan permukaan bahan bakar saat kendaraan bergerak. Lubang/pipa saluran isap bensin ke pompa/saluran utama diletakkan 2-3 cm dari dasar tangki untuk mencegah endapan dan air dalam bensin ikut terisap ke dalam saluran menuju ke pompa bensin dan karburator. Bila tangki bensin tidak diisi penuh, uap dalam tangki akan mengembun pada dinding-dinding tangki. Oleh karena air lebih berat dari pada bensin, maka air tersebut langsung turun ke bagian bawah tangki. Bila air terbentuk banyak, ini akan menimbulkan kesukaran pada mesin untuk hidup. Bila pengembunan pada tangki sedikit, akan mengakibatkan karat dan karat ini akan menyumbat saringan dan karburator, sehingga menimbulkan kesukaran pada mesin. Keselamatan kerja pada perawatan dan perbaikan tangki bensin adalah dilarang mengelas, memotong, dan menyolder bila berdekatan dengan tangki bensin, karena dapat menimbulkan kebakaran.

48 194 Gambar Pengembunan pada Tangki Bensin 2) Saringan Bahan Bakar Saringan bahan bakar berfungsi untuk menyaring kotoran atau air yang mungkin terdapat di dalam bensin. Saringan bensin ditempatkan antara tangki dan pompa bahan bakar. Elemen saringan yang terdapat di dalam rumah saringan, yang bisa menurunkan kecepatan aliran bahan bakar, akibatnya air dan partikel kotoran yang lebih berat dari bensin mengendap ke bawah, sedangkan partikel kotoran yang lebih ringan disaring oleh elemen. Saringan bensin tidak dapat diperbaiki, dan harus diganti dalam satu unit. Gambar Saringan Bensin

49 195 Jika saringan bensin tersumbat, maka tahanan di dalam saluran bensin menjadi bertambah. Hal ini akan mengurangi jumlah bensin yang menuju ke karburator saat dibutuhkan mesin pada kecepatan tinggi atau pada beban yang besar. Saringan bensin yang tersumbat juga menambah hambatan pada elemen selama mesin bekerja. Bensin tidak akan dapat mengalir dengan lembut, karena sejumlah besar kotoran tertinggal di dalam saringan. 3) Saluran Bahan Bakar (Pipa dan Selang) Bensin dialirkan dari tangki ke karburator melalui saluran bahan bakar. Minimal ada satu saluran yang menghubungkan pompa bensin dengan tangki, dan kadangkala juga terdapat satu saluran lagi sebagai saluran pengembali bensin. Jika ada tiga saluran bahan bakar maka saluran utama berfungsi menyalurkan bahan bakar dari tangki ke pompa bahan bakar dan saluran pengembali yaitu menyalurkan kembali bahan bakar dari karburator kembali ke tangki. Saluran yang lain adalah saluran uap bensin yang menyalurkan gas HC (uap bensin) dari dalam tangki ke kanister. Umumnya saluran bensin ditempatkan/diinstalasikan sedemikian rupa di bawah lantai atau rangka guna mencegah kerusakan yang disebabkan oleh benturan batu dari permukaan jalan, maka saluran bensin dilengkapi dengan pelindung. Tidak semua saluran bensin dibuat dari logam akan tetapi sebagian disambungkan dengan selang karet yang kuat. 4) Pompa Bahan Bakar Pompa bahan bakar berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar bensin dari tangki ke karburator. Letak tangki bensin pada mobil umumnya lebih rendah dari pada karburator, sehingga bensin tidak akan dapat mengalir dengan sendirinya. Namun untuk kendaraan sepeda motor letak tangki lebih tinggi dari karburator, maka tidak diperlukan adanya pompa bahan bakar. Ada dua tipe pompa bensin, yaitu tipe mekanik dan tipe elektrik. Pompa bahan bakar tipe mekanik menggunakan diafragma dan biasanya digunakan pada mesin yang mengunakan karburator. Pompa bahan bakar tipe elektrik dipakai pada mesin yang menggunakan sistem Electronic Fuel Injection (EFI). a) Pompa Bahan Bakar Tipe Mekanik Pompa bahan bakar tipe mekanik mempunyai sebuah diafragma yang letaknya tepat ditengah-tengah seperti telihat pada gambar di bawah ini.

50 196 Gambar Konstruksi Pompa Bensin Tipe Mekanik Cara Kerja Pompa Mekanik Langkah Hisap Apabila rocker arm ditekan ke atas oleh nok, diafragma tertarik ke bawah, ruangan di atas diafragma menjadi hampa, katup masuk terbuka dan bensin akan mengalir ke ruangan diafragma. Pada saat katup keluar tetap tertutup karena tekanan pegas. Gambar Langkah Hisap Pompa

51 197 Langkah Penyaluran Apabila nok berputar, maka rocker arm akan kembali ke posisi semula sehingga diafragma didorong ke atas oleh pegas akibatnya bensin terdorong melalui katup keluar dan terus mengalir ke karburator. Dalam keadaan seperti ini katup keluar terbuka dan katup masuk tertutup. Tekanan penyaluran pompa sekitar 0,2 s/d 0,3 kg/cm 2 Gambar Langkah Penyaluran Pompa Pump Idling Jika bensin yang tersedia pada karburator sudah cukup, maka diafhragma tidak terdorong ke atas oleh pegas dan pull rod berada pada posisi turun. Hal ini disebabkan tekanan pegas sama dengan tekanan bahan bakar. Pada saat ini rocker arm tidak bekerja walaupun nok berputar, akibatnya diafhragma diam dan pompa tidak bekerja. Gambar Pada Saat Pompa Bensin Tidak Bekerja

52 198 b) Pompa Bahan Bakar Tipe Listrik Pompa bahan bakar tipe listrik ini dapat ditempatkan dimana saja dengan tujuan untuk menghindari panas dari mesin. Namun untuk pompa bensin mesin EFI penempatan pompa bensin listrik berada dalam tangki bahan bakar dan merupakan alternatif pemasangan pompa yang terbaik, karena pompa akan terlindung dari kotoran yang menempel, juga bunyi pompa akan bisa diredam, serta pompa tidak memerlukan perawatan khusus. Pompa bahan bakar tipe listrik menghasilkan 2 kg/cm 2 atau lebih dibandingkan dengan pompa bahan bakar tipe mekanik. Selain itu getaran juga akan berkurang, karena pompa bahan bakar tidak digerakkan oleh nok. Pompa bensin listrik harus dapat mensuplai bensin lebih banyak dari kebutuhan pemakaian bahan bakar maksimum, dengan demikian pompa akan mampu selalu menjaga tekanan kerja sistem bahan bakar dalam segala kondisi kerja motor. Rumah pompa terdiri dari sebuah ruang berbentuk silinder dan di dalam rumah tersebut terpasang sebuah piringan rotor yang berputar eksentris terhadap rumah pompa. Pompa bahan bakar digerakkan oleh motor listrik magnet permanen yang konstruksinya menjadi satu unit dengan rumah pompa. Pompa bensin model listrik langsung bekerja setelah kunci kontak diposisikan pada posisi ON. Bila rotor berputar, bensin yang ada dalam saluran masuk akan tertekan melalui keliling rumah pompa dan menimbulkan tekanan bensin dalam saluran tekan. Pompa bahan bakar model listrik dapat dibedakan atas dua tipe, yaitu tipe rotor dan tipe turbin. Pompa bahan bakar tipe turbin tidak menimbulkan bunyi saat beroperasi. Gambar Pompa Bensin Tipe Turbin

53 199 5) Karburator a) Fungsi Karburator Fungsi karburator adalah untuk memperoleh campuran bensin dengan udara sesuai dengan kondisi kerja dari mesin. Bahan bakar yang dikirim ke dalam silinder harus dalam kondisi mudah terbakar agar dapat menghasilkan efisiensi tenaga yang maksimum. Bensin sedikit lebih sulit terbakar, bila tidak dirubah dalam bentuk gas. Bensin tidak dapat terbakar dengan sendirinya, harus dicampur dengan udara dalam perbandingan yang tepat. Perbandingan campuran udara dan bahan bakar juga mempengaruhi pemakaian bahan bakar. b) Perbandingan Campuran Udara dan Bahan Bakar Gambar Perbandingan Bensin dan Udara Pemakaian bahan bakar pada motor bensin sangat tergantung dari perbandingan campuran bahan bakar dan udara, konsumsi bensin akan lebih rendah bila perbandingan campuran dengan udara sekitar 1 : 15, hal ini berarti 1 kg bensin dicampur dengan 15 kg udara. Angka perbandingan tersebut dapat kita hitung sama dengan liter udara bercampur dengan 1 liter bensin. Perbandingan campuran bensin dan udara yang ideal (campuran bensin udara untuk pembakaran motor dengan tingkat polusi yang paling rendah) adalah 1 : 14,7 atau dalam ukuran liter yaitu 1 liter bensin secara ideal harus bercampur dengan liter udara.

54 200 Simbol perbandingan udara yang masuk ke silinder motor dengan jumlah udara menurut teori dinyatakan dengan = χ χ = Jumlah udara masuk Jumlah syarat udara menurut teori χ = 1, Jumlah udara masuk ke dalam silinder motor sama dengan jumlah syarat udara dalam teori χ > 1, Jumlah udara yang masuk lebih banyak dari syarat udara secara teoritis. Hal ini berarti mesin dalam kondisi kelebihan udara atau campuran kurus, dan daya kurang. χ < 1, Jumlah udara yang masuk lebih kecil dari jumlah syarat udara dalam teori, pada situasi ini motor kekurangan udara, campuran gemuk, dalam batas tertentu dapat meningkatkan tenaga motor. χ > 1,2, Dalam situasi seperti ini campuran bensin udara sangat kurus sehingga pembakaran tidak dapat terjadi pada tempat yang lebih luas. Tabel 3.1. Variasi Perbandingan Campuran Udara dan Bensin Kondisi Kerja Mesin Perbandingan Campuran Udara Bensin Keterangan Mesin di Start pada Suhu 0 o C : 1 Mesin di Start pada Suhu 20 o C 1 : 5 Bila mesin sangat dingin saat dihidupkan, maka mesin akan sulit hidup karena bensin sukar menguap, bensin bahkan menempel pada saluran masuk/sulit bercampur dengan udara. Keadaan seperti ini; mesin memerlukan penambahan bensin hingga perbandingan campuran gemuk.

55 201 Saat Putaran Idling : 11 Bila campuran udara-bensin digemukkan pada kaburator maka hampir semua udara yang masuk ke dalarn silinder dapat terbakar. Saat Akselerasi 1 : 8 Karena berat jenis bensin dan udara berbeda, maka bensin tidak dapat mengimbangi jumlah udara yang masuk selama akselerasi, hal ini menyebabkan perbandingan campuran menjadi kurus, sehingga diperlukan penambahan bensin sementara, sehingga campuran udara-bensin jadi gemuk. Beban Penuh 1 : Pada saat mesin kecepatan tinggi dan daya maksimum, maka aliran campuran udara bensin juga lebih besar jika dibandingkan saat mesin putaran rendah/idel, oleh karena itu tidak semua udara yang masuk dalam silinder terbakar, sebagian keluar melalui saluran buang, Ekonomis 1 : Karburator dirancang untuk memberikan perbandingan campuran udara bensin yang optimal guna menghasilkan pembakaran yang ekonomis dan sempurna dari bensin selama mengendara dengan ekonomis Situasi ini perbandingan campuran udarabensin adalah ideal, sehingga tidak ada bensin atau udara dalam silinder yang tidak terbakar.

56 202 c) Prinsip Kerja Karburator CAT Gambar Prinsip Kerja Karbuartor Prinsip kerja karburator sama halnya dengan prinsip kerja spray gun pengecatan dan penyemprot cairan obat anti nyamuk. Bila udara ditiupkan dengan kecepatan tinggi pada pipa datar, maka tekanan pada pipa yang tegak lurus akan turun sehingga cairan akan terisap ke atas bahkan bisa bercampur dengan udara (cairan akan terkabutkan). Makin besar kecepatan udara yang mengalir maka tekanan pada pipa yang tegak lurus akan semakin turun dan cairan yang dikabutkan juga semakin banyak. d) Konstruksi Dasar Karburator Gambar berikut ini menunjukkan bentuk dasar karburator. Bila torak bergerak ke bawah di dalam silinder selama langkah hisap mesin pada mesin, akan menyebabkan kevakuman dalam ruang bakar. Dengan terjadinya vakum ini udara masuk ke ruang bakar melalui karburator. Besarnya udara yang masuk ke silinder diatur oleh katup throttle, yang gerakannya diatur oleh pedal akselerasi. Bertambah cepatnya aliran udara yang masuk melalui saluran yang sempit (venturi), maka tekanan pada venturi menjadi rendah. Hal ini menyebabkan bensin dalam ruang pelampung mengalir ke luar melalui saluran utama (main nozzle) ke ruang bakar. Jumlah udara maksimum yang masuk ke karburator terjadi saat mesin berputar pada kecepatan tinggi dengan posisi katup throttle terbuka penuh. Kecepatan udara yang bergerak melalui venturi bertambah dan memperbesar jumlah bensin yang keluar melalui main nozel.

57 203 Gambar Venturi pada Karburator Gambar Konstruksi Dasar Karburator

58 204 e) Sistem Kerja Karburator Secara umum terdapat dua atau lebih sistem pada karburator; seperti sistem idle dan power, serta yang sudah disesuaikan dengan sifat masing-masing karburator dan jenis mesin. Selain itu karburator juga dilengkapi dengan peralatan pembantu seperti peralatan pengontrol emisi, sehingga karburator menjadi lebih besar dan rumit, diperlukan ketelitian dalam pemeriksaannya. Sistem dasarnya terdiri dari sebuah sistem pelampung, sistem choke dan beberapa sirkuit pengiriman bahan bakar: primer dan sekunder, sirkuit akselerasi dan sirkuit daya (power). Untuk mesin mobil produk terbaru menggunakan karburator dua barel yang terdiri dari beberapa sistem, yaitu; a) Sistem pelampung b) Sistem Stationer dan Kecepatan Lambat c) Primary High Speed System (Sistem Utama) d) Secondary High Speed System e) Power Sistem (Sistem Tenaga) f) Acceleration System (Sistem Percepatan) g) Sistem Cuk h) Fast Idle Mechanisme i) Thermostatic Valve j) PCV (Positive Cranckcase Ventilation) k) Deceleration Fuel Cutt off Sistem f) Tipe dan Bentuk Karburator Jenis karburator venturi tetap saat ini banyak digunakan, karena jenis karburatornya cukup sederhana.. Dewasa ini terdapat beberapa variasi karburator berdasarkan pabrik pembuatnya, seperti: Cater, Stormberg dan Solex. Stromberg pada umumnya lebih sering digunakan. Sifat utama dari karburator yaitu menggunakan sebuah venturi dengan diameter tertentu yang di dalamnya juga terdapat Nozel utama, besarnya kevakuman tergantung dari udara yang mengalir melalui venturi/perubahannya sesuai dengan besarnya udara yang mengalir. Besar kecilnya kevakuman tergantung dari beban mesin/terbukanya katup gas yang mengatur bertambah atau berkurangnya jumlah bahan bakar yang keluar dari Nozel utama. Jenis yang dua barel tidak menggunakan mekanisme yang rumit untuk mengukur jumlah bahan bakar, sehingga dapat mengalirkan bahan bakar dalam jumlah tetap.

59 205 g) Bentuk Venturi Venturi Tetap Venturi Variabel Gambar Jenis Venturi Umumnya terdapat dua konstruksi/jenis venturi yaitu venturi tetap dan venturi variabel, yang banyak digunakan saat ini pada mesin-mesin kendaraan roda empat adalah venturi tetap, sedangkan pada sepeda motor umumnya memakai venturi variabel h) Arah Aliran Campuran Karburator Arus Turun Karburator Arus Datar Gambar Karburator dan Arah Aliran Gas

60 206 Gambar Jumlah Venturi Gambar 7.77 Karburator dan Jumlah Barrel b. Sistem Bahan Bakar Electronic Fuel Injection (EFI) 1) Prinsip Kerja Mesin dengan sistem bahan bakar konvensional, jumlah bahan bakar yang diperlukan oleh mesin diatur oleh karburator. Untuk mesin modern dengan menggunakan sistem EFI maka jumlah bahan bakar diatur (dikontrol) lebih akurat oleh komputer dengan mengirimkan bahan bakarnya ke silinder melalui injektor. Sistem EFI dapat menentukan jumlah bahan bakar yang optimal (tepat) sesuai dengan jumlah dan temperatur udara yang masuk, kecepatan mesin, temperatur air pendingin, posisi katup throttle, pengembunan oksigen di dalam

61 207 exhaust pipe, dan kondisi lainnya. Komputer EFI mengatur jumlah bahan bakar untuk dikirim ke mesin pada saat penginjeksian dengan perbandingan udara dan bahan bakar yang optimal berdasarkan pada karakteristik mesin. Sistem aliran bahan bakar dengan tekanan kerja tertentu akan melalui pompa bensin dan mensuplai bensin dari tangki sampai ke injektor. Injektor menyemprotkan bensin ke setiap saluran masuk silinder motor, dengan jumlah bahan bakar yang disesuaikan dengan kebutuhan unjuk kerja (performa) motor. Electronic Control Unit (ECU/ECM) berfungsi mengatur volume penyemprotan bensin berdasarkan masukan dari sensor-sensor seperti sensor putaran, beban motor, situasi kerja/pengendalian motor, suhu air pendingin dan suhu udara masuk serta variabel lainnya. 2) Keuntungan Sistem Injeksi Dibandingkan dengan Karburator a) Sistem EFI menjamin perbandingan udara dan bahan bakar yang ideal dan efisiensi bahan bakar yang tinggi pada setiap saat. b) Konstruksi ruang bakar dan kepala silinder dapat lebih disempurnakan, agar efisiensi volumetrik motor lebih meningkat, untuk menambah torsi dan daya motor c) Bila kadar racun pada emisi/gas buang dapat diperkecil, karena campuran bensin dan udara dapat diatur mendekati perbandingan campuran yang ideal, secara otomatis torsi dan daya motor dapat lebih meningkat, pemakaian bensin juga lebih hemat. d) Tanpa karburator saluran masuk/isap silinder motor dibuat lebih rata dan sama panjang, dengan demikian setiap silinder akan menerima jumlah campuran bahan bakar yang sama, akibatnya putaran motor lebih halus. e) Perbandingan campuran bensin udara yang dibakar dapat diusahakan selalu mendekati perbandingan campuran yang ideal dengan demikian emisi gas buang relatif lebih bersih. 3) Jenis Sistem EFI a) Sistem D-EFI (Manifold Pressure Control Type) D-EFI disebut D-jetronic merek dagang dari Bosch. D dari kata jerman yaitu Druck yang berarti tekanan. Jetronic adalah istilah Bosch yang berarti penginjeksian. Sistem ini sering juga disebut sistem injeksi kontinyu (K-Jetronic), karena injektor menyemprotkan bensin secara terus-menerus dalam setiap saluran masuk silinder motor. Pengukur udara berfungsi mengukur/menghitung udara yang diisap oleh motor, dan melalui mekanisme khusus, penyesuaian penyemprotan bahan bakar pada setiap saluran masuk dapat ditakar. Sistem D-EFI dapat mengukur tekanan udara dalam intake manifold dan kemudian melakukan perhitungan jumlah udara yang masuk. Tetapi karena tekanan udara dan jumlah udara dalam intake manifold tidak dalam konvensi yang tepat. Sistem D-EFI tidak begitu akurat dibanding dengan L-EFI.

62 208 Gambar Sistem D-EFI ( b) Sistem L-EFI (Air Flow Control Type) L-EFI biasa disebut L-Jetronic, L berasal dari bahasa jerman Luft yang berarti udara. Pada sistem EFI ini volume penyemprotan bahan bakar dikontrol secara elektronik, basis dari sistem ini mengalami banyak pengembangan dan juga banyak dipakai pada berbagai merek kendaraan, baik kendaraan keluaran Eropa, Jepang maupun Amerika. Bekerjanya injektor penyemprot bahan bakar diatur oleh sebuah Electronic Control Unit (ECU), kadang-kadang disebut ECM (Electronic Control Module). Perangkat pengontrol elektronik ini menerima beberapa masukan dari sensor-sensor antara lain sensor volume dan suhu udara yang masuk ke silinder motor, suhu air pendingin, beban dan putaran motor, posisi katup gas dan lainlain sehingga volume penyemprotan bahan bakar bisa disesuaikan secara tepat berdasarkan berbagai masukan/input yang diterima oleh ECU tersebut.

63 209 Prinsip kerja sistem L-EFI adalah air flow meter langsung mengukur jumlah udara yang mengalir melalui intake manifold. Air flow meter mengukur jumlah udara dengan sangat akurat. Sistem L-EFI dapat mengontrol pengijeksian bahan bakar lebih tepat dibanding dengan sistem D-EFI. TANGKI BENSIN TTA Indo 01/02 POMPA BENSIN SARINGAN PIPA PEMBAGI REGULATOR TEKANAN INJEKTOR ECU Gambar Sistem L-EFI (TTA Indonesia 2002) 4) Susunan Dasar Sistem EFI Sistem EFI dapat dibagi menjadi 3 sistem fungsional, yaitu; (a) sistem bahan bakar, (b) sistem induksi udara, dan (c) sistem pengontrol elektronik. a) Sistem bahan bakar Sistem bahan bakar terdiri dari tangki bahan bakar, pompa bahan bakar dengan penggerak motor yang memberikan bahan bakar bertekanan tinggi, injektor jenis electomagnetic, delivery pipe, sebuah pulsation damper, sebuah pressure regulator, dan electronic control unit (ECU) yang mengaktifkan dan

64 210 mengendalikan injektor dan pompa bahan bakar berdasarkan data yang diberikan oleh berbagai sensor. Bahan bakar dihisap dari tangki oleh pompa bahan bakar yang dikirim dengan tekanan ke saringan bahan bakar. Bahan bakar yang telah disaring dikirim ke injektor. Tekanan dalam saluran bahan bakar dikontrol oleh pressure regulator. Kelebihan bahan bakar dialirkan kembali ke tangki melalui fuel return pipe. Getaran pada bahan bakar yang disebabkan oleh adanya penginjeksian diredam oleh pulsation damper. Bahan bakar diinjeksikan oleh injektor ke dalam intake manifold sesuai dengan lamanya arus yang mengalir ke injektor. Gambar Contoh Sistem Bahan Bakar pada Toyota Kijang Innova 1 TR-FE (Toyota 2004: 11-2)

65 211 Tangki Bahan Bakar Pada umumnya tangki bahan bakar dibuat dari pelat baja tipis dan bagian dalam dari tangki juga dilapisi dengan pelapis anti karat. Tangki bahan bakar juga dilengkapi dengan separator/pemisah, pemisah-pemisah ini berfungsi sebagai damper bila kendaraan berhenti secara tiba-tiba atau bila berjalan dijalan yang tidak rata. Goncangan bahan bakar didalam tangki pada saat kendaraan mendapat goncangan. Tangki bahan bakar dilengkapi dengan pipa untuk pengisian bahan bakar. Biasanya tangki bahan bakar diletakkan di bagian belakang kendaraan, ini bertujuan untuk mencegah kebocoran bensin bila tangki terkena benturan. Gambar Tangki Bahan Bakar Toyota Kijang Innova Pompa Bahan Bakar Ada dua tipe pompa bahan bakar, pompa yang terpasang di dalam tangki (in-tank type) dan pompa yang terpasang di luar tangki tipe segaris (in-line type). Kedua tipe pompa bahan bakar ini biasa disebut wet type, walau pun motor bersatu dengan pompa dan bagian dalam pompa terisi dengan bahan bakar. In-Tank Type Pompa bahan bakar jenis ini diletakkan atau dipasang di dalam tangki bahan bakar dan terendam dalam bahan bakar. Pompa tipe ini memiliki keuntungan yaitu lebih kecil menimbulkan bunyi berisik dibandingkan dengan pompa in-line type, pompa ini juga disebut jenis basah.

66 212 Gambar Pompa Bahan Bakar Toyota Kijang Innova 1 TR-FE Engine Tipe In-tank (Toyota 2004: 11-21) In-Line Type Pompa bahan bakar tipe ini dipasang pada bagian luar tangki bahan bakar. Sekarang pompa ini jarang digunakan pada kendaraan toyota, karena ditempatkan di luar tangki sehingga kurang aman. Pompa ini terdiri dari motor dan unit pompa, check valve, relief valve, filter dan silencer. Pompa terdiri dari motor yang berputar oleh motor, pump spacer bertindak sebagai flange luar dan roller-roller sebagai seal antara rotor dan pump spacer. Bila motor berputar, maka rotor akan berputar dan roller-roller akan bergerak ke arah luar karena gaya sentrifugal. Pergerakan ini menyebabkan volume menyempit, dan selanjutnya bahan bakar mulai dipompakan. Bahan bakar mengalir melalui unit motor, menekan check valve dan mengalir melalui silencer. Setelah bahan bakar ke luar dari pompa. Silencer menyerap tekanan bahan bakar yang dibentuk oleh pompa dan mengurangi

67 213 suara bising. Relief valve dan check valve fungsinya sama seperti pada pompa in-tank type. Gambar Pompa Bahan Bakar In-line Type Saringan Bahan Bakar Bahan bakar ada kalanya mengandung kotoran dan air, bila terhisap oleh pompa bahan bakar akan menimbulkan masalah. Elemen saringan bahan bakar menahan aliran bahan bakar dan menyaring air, pasir, dan kotoran. Sedangkan kotoran benda asing yang ringan menempel pada elemen saringan. Saringan bahan bakar dipasang pada bagian saluran tekanan tinggi pada pompa bahan bakar. Gambar Saringan Bahan Bakar

68 214 Pulsation Damper Pulsation damper berfungsi meredam berbagai perubahan tekanan di dalam saluran dengan menggunakan diafragma. Tekanan bahan bakar dipertahankan pada 2,55 atau 2,9 kg/cm 2 (36,3 atau 41,2 psi atau 250,1 atau 284 kpa) sesuai kevakuman intake manifold dan pressure regulator. Oleh karena itu terdapat sedikit variasi pada saluran tekanan karena injeksi. Gambar Pulsation Damper Pressure Regulator Pressure regulator berfungsi mengatur tekanan bahan bakar ke injektor. Jumlah injeksi bahan bakar sesuai dengan lamanya signal yang diberikan ke injektor. Tekanan bahan bakar dari delivery pipe menekan diafragma dan membuka valve, sebagian bahan bakar kembali ke tangki melalui pipa pengembali. Jumlah bahan bakar yang kembali ditentukan oleh tingkat ketegangan pegas diafragma, variasi tekanan bahan bakar sesuai dengan volume bahan bakar yang kembali. Vacuum intake manifold yang dihubungkan pada bagian sisi diafragma spring, melemahkan tegangan pegas diafragma, menambah volume kembalinya bahan bakar dan menurunkan tekanan bahan bakar. Bila pompa berhenti, pegas (spring) akan menutup katup. Sebagai akibatnya, check valve dalam pompa bahan bakar dan katup dalam pressure regulator mempertahankan sisa tekanan didalam saluran bahan bakar. Gambar Pressure Regulator

69 215 Pipa Penyalur Dalam manual servis Kijang Innova (2004:11-2) digambarkan beberapa jenis pipa penyalur, yaitu; a. Fuel Main Pipe b. Feul Return Pipe c. Delivery Pipe Bahan bakar yang dipompakan dari tangki bahan bakar oleh pompa bahan bakar, kemudian mengalir melalui fuel main pipe dan disaring oleh saringan bahan bakar dan disalurkan/dikirim ke injektor melalui delivery pipe. Bahan bakar yang dikirim ke injektor dipertahankan tekanannya lebih tinggi dari intake manifold oleh pressure regulator. Setelah pengaturan tekanan, kelebihan tekanan bahan bakar akan dikembalikan ke tangki melalui feul return pipe. Gambar Delivery Pipe Injektor Injektor adalah nosel electromagnetic yang akan menginjeksikan bahan bakar sesuai signal yang diberikan ECU. Injektor dipasang melalui insulator ke intake manifold atau cylinder head dekat lubang pemasukan (intake port) dan dijamin oleh delevery pipe. Coil Gambar Konstruksi Injektor

70 216 Bila signal dari ECU diterima oleh coil selenoid, plunger tertarik melawan tegangan pegas. Karena needle valve dan plunger merupakan satu unit, valve juga tertarik dari dudukan dan bahan bakar akan diinjeksikan seperti tanda panah Gambar Pengaturan volume bahan bakar yang diinjeksikan sesuai dengan lamanya signal dari ECU. Dikarenakan langkah needle valve tetap, maka injeksi akan berlangsung selama needle valve terbuka. Dalam Toyota Step 2 EFI,(_:31) ada banyak tipe injektor, tetapi secara umum dapat dibagi ke dalam tipe-tipe konstruksi dasar. a. Bentuk Lubang Injeksi 1 ) Tipe Pintle 2 ) Tipe Hole b. Nilai Resistan 1 ) Resistan rendah (2-3 ohm) 2 ) Resistan tinggi (13,8 ohm) Tabel Tipe Injektor Bentuk Konektor Permukaan Injektor Port Nilai Resistan Tipe Pintel Rendah Tipe Pintel Tinggi Tipe Hole Rendah Tipe Hole Tinggi (sumber : Toyota Step EFI 2,_:31) 25,9 mm Gamar Injektor Toyota Kijang Innova dengan Nilai Resistan Tinggi

71 217 Gambar Posisi Injektor b) Sistem Pengontrol Elektronik Sistem pengontrol elektronik terdiri dari Electronic Control Unit (ECU) dan sensor-sensor. Sensor yang akan mendeteksi kondisi kerja mesin dan ECU yang menentukan jumlah penginjeksian bahan bakar sesuai dengan signal yang yang diterima dari sensor-sensor. Electronic Control Unit (ECU) Electronic Control Unit (ECU) yang juga sering disebut dalam hand out ini dengan ECM (Electronic Control Module) berfungsi mengevaluasi/ menghitung/ mengkalkulasi segala masukan dari sensor selama mesin beroperasi dan dengan berbagai perangkat yang ada di dalamnya ECM mengatur keluaran untuk injektor, pengatur putaran idel, saat pengapian atau keluaran yang lain. Gambar ECU EFI Sejalan dengan perkembangan teknologi elektronik otomotif, maka ECU sudah semakin kecil dimensinya, tahan terhadap suhu ruang mesin sehingga

72 218 lebih mudah ditempatkan di ruang mesin atau di ruang kabin kendaraan. Sebagai pusat proses data dan sinyal yang datang dari sensor-sensor sesuai dengan keadaan operasional mesin, maka ECU akan menghitung jumlah/volume penyemprotan bensin oleh injektor sesuai dengan perbandingan campuran yang sesuai dan juga dapat mengatur saat pengapian serta sudut dwell, bahkan bekerjanya pompa bahan bakar saat ini juga diatur oleh ECU. Secara garis besar ECU/ECM dapat dibagi menjadi 5 sistem fungsional, yaitu; 1. Pembentuk Sinyal Bagian ini berfungsi untuk membentuk sinyal yang masuk tapi masih berupa gelombang AC seperti dari sensor putaran mesin, sensor posisi poros engkol ataupun sinyal dari sensor detonasi maupun sinyal lain yang masih berbentuk gelombang AC akan masuk ke bagian ini terlebih dahulu, hasil dari proses di sini barulah bisa diolah oleh Mikrokomputer. 2. Konverter/Perubah Sinyal Analog ke Digital: Kebanyakan dari sinyal yang masuk ke ECU masih berupa analog meskipun tidak berbentuk gelombang AC, karena mikrokomputer hanya bisa bekerja dengan sinyal digital maka perlu suatu perangkat yang dapat merubah sinyal analog menjadi digital. Sinyal dari sensor-sensor seperti; suhu mesin, suhu udara masuk, sinyal dari posisi katup gas, tegangan baterai, pengukur udara dll terlebih dahulu diproses pada bagian ini sebelum diolah lebih lanjut oleh Mikrokomputer. 3. Mikrokomputer terdiri dari bagian-bagian seperti: Bus adalah tempat/wadah semua data terkumpul dan dari sinilah data akan didistribusikan pada bagian-bagian lain dari mikrokomputer. Mikroprosesor (CPU/Central Processor Unit); ini adalah pusat dari proses penghitungan atau pengaturan untuk segala keluaran ECM seperti waktu penyemprotan bahan bakar, saat pengapian dll. Memori (ROM/Read Only Memory): Di bagian ini tersimpan secara permanen program (software) yang dimasukkan ke ECU, seperti, karekteristik mesin, kurva, atau nilai-nilai teoritis lainnya. Memori Data Operasional (RAM/Random Access Memory); Segala data yang terdapat pada setiap operasional mesin seperti dari sensor-sensor diproses pada bagian ini untuk dibandingkan dengan bagian yang lain, data disini akan hilang bila mesin dimatikan dan kembali muncul yang baru bila mesin dijalankan lagi. 4. Aplikasi Sinyal Output/Output Stage: Pada bagian ini terdapat unit penguat agar output dari ECM dapat diperkuat sebelum mengontrol komponen-komponen secara langsung seperti injektor, pengatur putaran idel 5. Unit Input-Output; unit ini menagani segala lalu-lintas sinyal input/masukan dan output/keluaran, sebagai contoh apabila sinyal input yang diberikan berupa frekuensi dan sinyal ini diproses untuk menambah putaran mesin pada bagian output, maka kedua masukan dan keluaran ini disimpan unit ini sampai proses dilakukan.

73 219 Sensor-sensor Berikut ini diuraikan jenis sensor dan signal beserta fungsinya. No Jenis Sensor dan Signal Uraian Pengukur masa udara terdapat plat dengan sensor film, 1 Sensor Film Panas serta pengukur suhu udara ditempatkan sedemikian rupa pada saluran masuk dan terpisah dari pengukur udara. Bila rusak tidak dapat diperbaiki tetapi diganti Manifold Absolute Pressure Sensor (MAP Sensor) Sensor Temperatur Udara Masuk Sensor Posisi Katup Gas Sensor Temperatur Air Pendingin 6 Sensor Detonasi MAP Sensor mengukur perubahan tekanan udara yang terjadi pada saluran masuk yang disebabkan oleh putaran dan beban motor. Perubahan tekanan udara masuk yang terjadi akan menyebabkan perubahan tegangan antara 0-5 volt. Tegangan ini berasal dari tegangan referensi ECU/Unit Kontrol Elektronik Sensor temperatur udara masuk biasanya dipasangkan pada saluran masuk atau di rumah pengukur aliran udara. Sensor ini berfungsi mengukur suhu adara yang masuk ke dalam silinder motor. Material sensor berupa thermistor yang bersifat NTC (Negative Temperatur Coefesient). Tegangan referensi 5 Volt dari Kontrol Unit Elektronik/ECU selanjutnya akan berubah menjadi tegangan sinyal yang nilainya dipengaruhi oleh suhu udara masuk. Dipasang pada throttle shaft yang terdapat pada throttle body yang fungsinya mengontrol jumlah udara yang masuk dan mendeteksi posisi throttle valve dan dirubah menjadi signal tegangan ke ECU, untuk menentukan posisi mesin pada putaran idling, bekerja dengan beban berat atau dengan beban ringan. Sensor tempratur air pendingin mesin merupakan tahanan variabel dengan sifat NTC (Negative Temperatur Coeffecient) yang berfungsi untuk memberi informasi pada ECU tentang suhu air pendingin mesin. Dengan sifat NTC ini maka suhu air pendingin rendah, nilai tahanan sensor tinggi. Suhu air pendingin tinggi, nilai tahanan sensor rendah. Perangkat pemonitor detonasi yang terjadi pada mesin terdiri dari; a. Sensor detonasi biasanya terdapat pada blok mesin bagian bawah di antara silinder 2 dan 3 berfungsi sebagai penangkap getaran yang ditimbulkan oleh detonasi mesin. Sensor ini terbuat dari kristal Piezo yang dapat merubah getaran menjadi sinyal listrik analog. b. Module detonasi biasanya dipasangkan di ruang mesin berfungsi untuk memonitor sinyal yang diberikan oleh sensor detonasi dan merubahnya menjadi sinyal segi empat dan dikirim ke ECU, kebanyakan modul detonasi sudah ditempatkan terintegrasi di dalam ECU ECU akan berfungsi menghitung saat pengapian yang sesuai dengan sinyal yang dikeluarkan oleh sensor detonasi

74 220 7 Sensor Oksigen 8 Ignition Signal Informasi AC Beban Sensor Kecepatan Kendaraan Sensor Posisi Poros Engkol Pada awal tulisan hand out ini sudah dijelaskan bahwa untuk memperoleh emisi yang berwawasan lingkungan diperlukan perbandingan campuran yang ideal atau yang mendekati ideal di segala kondisi operasional motor. Untuk mendapatkan perbandingan campuran yang ideal tersebut dibutuhkan informasi keadaan campuran udara bensin yang harus diterima oleh ECU, informasi/sinyal diterima dalam bentuk tegangan berdasarkan kadar oksigen yang ada pada saluran gas buang, fungsi tersebut dilakukan oleh oksigen sensor Perubahan pada tegangan primary pada ignition coil dideteksi dan dikirim ke ECU sebagai suatu signal. ECU menentukan saat penginjeksian sesuai kecepatan mesin Kipas pendingin kondensor dan radiator diatur kerjanya oleh ECU melalui relai yang dimassakan ECU berdasarkan keadaan sebagai berikut: 1. Suhu air pendingin mesin yang sinyalnya dikirimkan oleh ECT ke ECU 2. Permintaan dari swit AC 3. AC on tapi kendaraan berhenti atau berjalan pelan. 4. Swit tekanan tinggi AC menghubung. Pada keadaan tertentu kipas pendingin juga akan dihidupkan oleh ECU apabila ditemui keadaan seperti di bawah ini. 1. Sensor suhu udara masuk mengindikasikan suhu udara masuk melebihi data kalibrasi pada ECU (tidak semua ECU dengan aplikasi seperti ini) 2. Bila ECT mengalami gangguan (pada sebagian kendaraan kondisi ini ECU akan menghidupkan kipas pendingin secara terus menerus. Sensor kecepatan kendaraan biasanya terletak pada poros output transmisi ataupun pada instrumen panel, sensor ini berupa magnet permanen dan kumparan yang membangkitkan tegangan AC. Sensor akan membangkitkan tegangan apabila kendaraan sudah berjalan paling lambat 5 km/jam, Sensor ditempatkan biasanya pada sisi blok motor, gigi sinyal dibuat dari piringan yang dipasangkan pada poros engkol. Apabila poros engkol berputar gigi akan melewati kumparan induktif yang didalamnya terdapat magnet permanen, perubahan garis gaya magnet ini yang dikirim pada ECU untuk menentukan posisi poros engkol silinder nomor satu dan putaran mesin. Kabel rangkaian sensor posisi poros engkol dilengkapi dengan isolasi koaksial, hal ini dimaksudkan untuk mencegah interferensi gelombang elekromagnetis dari luar yang dapat menggangu sinyal yang dibangkitkan oleh sensor.

75 Analisis Gas Buang Mesin Bensin Istilah gas buang dan gas bekas sering dipahami masyarakat secara berbaur. Gas bekas umumnya terdiri dari gas tidak beracun---seperti N 2 (nitrogen), CO 2 (gas karbon), dan H 2 O (uap air)---dan sebagian kecil gas beracun---seperti gas CO, HC dan NO x (oksida nitrogen). Namun, yang sekarang sangat populer dalam gas bekas dan gas buang adalah gas beracun yang dikeluarkan dari kendaraan. a. Karbon Monoksida (CO: Carbon Monoxide) Gas CO merupakan hasil gabungan karbon dan oksigen, di mana gabungan tersebut tidak mencukupi untuk membentuk karbon dioksida (CO 2 ). CO dihasilkan manakala terjadi pembakaran tidak sempurna yang diakibatkan oleh kurangnya oksigen pada proses pembakaran dalam mesin (campuran bensin dan udara kaya). Analisis Emisi Gasa CO 1) Emisi CO tidak beraroma dan tidak berwarna, namun sangat beracun. 2) Emisi CO diukur dalam satuan % volume. 3) Rata-rata emisi CO pada mesin 4 tak dalam kondisi normal: 4) Mesin dengan Karburator 1,5 3,5% 5) Mesin dengan EFI 0,5 1,5% 6) Mesin EFI dengan Cat 0,0 0,2% Konsentrasi Emisi CO (%) Campuran Ideal Kaya Campuran Udara dan Bensin Miskin Gambar Hubungan Emisi Co Dan Afr Pada umumnya, emisi CO yang berlebihan diakibatkan oleh sebelas hal, sebagai berikut: 1) Putaran idle terlalu rendah; 2) Sistem choke rusak/menutup terus; 3) Air jet pada karburator tersumbat; 4) Filter udara kotor;

76 222 5) Penyetelan campuran terlalu kaya; 6) Kerusakan pada karburator, misalnya posisi pelampung terlalu tinggi; 7) Penyetelan katup tidak tepat; 8) Tekanan bahan bakar terlalu tinggi (pada mesin EFI); 9) Injektor tidak biasa menutup dengan sempurna; 10) Sensor untuk aliran udara, posisi throttle dan suhu rusak (pada mesin EFI); 11) Prosesor pengolah data di ECU rusak. Akibat yang merugikan yang akan timbul pada mesin apabila CO berlebihan adalah pembentukan deposit karbon yang berlebihan pada katup, ruang bakar, kepala piston dan busi. Deposit yang ditimbulkan tersebut secara alami mengakibatkan fenomena self-ignition (dieseling) dan mempercepat kerusakan mesin. Emisi CO berlebiahan banyak disebabkan oleh faktor kesalahan dari pencampuran udara dan bahan bakar yang masuk ke dalam mesin, sebagaimana diperlihatkan grafik pada Gambar b. Hidrokarbon (HC: Hydrocarbon) Hidrokarbon adalah bahan bakar mentah yang tidak terbakar selama proses pembakaran di dalam ruang bakar. Gas ini berasal dari (1) bahan bakar mentah yang tersisa dekat dengan dinding silinder setelah terjadinya pembakaran dan dikeluarkan saat langkah buang, dan (2) gas yang tidak terbakar dalam ruang bakar setelah terjadi gagal pengapian (misfiring), pada saat mesin diakselerasi ataupun deselerasi. Akibat yang timbul akibat emisi HC adalah beraroma bensin dan terasa perih di mata serta menyebabkan gangguan iritasi mata, hidung, paru-paru dan saluran pernapasan. Selain mengganggu kesehatan, emisi HC yang berlebihan juga menyebabkan fenomena photochemical smog/kabut. Karena HC merupakan sebagian bensin yang tidak terbakar, makin tinggi emisi HC berarti tenaga mesin makin berkurang dan konsumsi bahan bakar semakin meningkat. Penurunan emisi HC bisa dilakukan dengan cara, sebagai berikut (1) bentuk ruang bakar yang sempurna sehingga pembakaran lebih baik, (2) pengapian yang bagus dan tepat waktu, (3) penempatan katalisator pada saluran gas buang. Analisis Gas Hidrokarbon 1) Emisi HC diukur dalam satuan ppm (part per milion). 2) Hubungan antara ppm HC dan persen HC, sebagai berikut. 3) Jika 0,1% campuran tidak terbakar, menghasilkan 20 ppm HC. 4) Jika 1% campuran tidak terbakar, menghasilkan 200 ppm HC. 5) Jika 10% campuran tidak terbakar, menghasilkan ppm HC. 6) Jika 100% campuran tidak terbakar, menghasilkan ppm HC. 7) Berikut referensi untuk menganalisis kadar HC yang berlebihan dalam gas buang. Masalah Pengapian 1) Disebabkan oleh kerusakan pada koil, distributor atau kabel busi. 2) Celah busi tidak tepat atau elektroda busi rusak.

77 223 3) Timing pengapian terlalu advance/maju/awal. Masalah Pencampuran 1) Penyetelan campuran tidak tepat. 2) Karburator rusak. 3) Kebocoran pada intake manifold. 4) Injektor dripping. 5) Air cleaner tersumbat. Masalah Mekanikal 1) Penyetelan valve clearence tidak tepat. 2) Ring piston aus. 3) Seal valve rusak. Masalah Penyemprotan 1) Injektor menetes (dripping). 2) Waktu pembukaan (durasi) injektor berlebihan. 3) Cold-start injektor dripping. 4) Cold-start timer rusak. 5) Fuel pressure terlalu tinggi atau terlalu rendah. Konsentrasi Emisi HC (ppm) BUNGAN EMISI HC-AFR Campuran Ideal Kaya Campuran Bensin-Udara Miskin Gambar Hubungan Emisi HC Dan AFR Rata-rata emisi HC pada mesin 4 tak dalam kondisi normal: 1) Mesin Karburator ppm 2) Mesin dengan EFI ppm 3) Mesin EFI dengan Cat 0 50 ppm

78 224 c. Nitrogen Oksida (NO x : Nitrogen Oxide) Nitrogen dihasilkan akibat adanya N 2 (nitrogen) dalam campuran udara dan bahan bakar, serta suhu pembakaran mencapai 1800 o C (3300 o F) sehingga terjadi pembentukan NO x. Biasanya timbul ketika mesin bekerja pada beban yang berat. Substansi NO x tidak beraroma, namun terasa pedih di mata. Emisi NO x diukur dengan satuan ppm. Kesalahan pencampuran udara-bensin juga sangat mempengaruhi emisi NO x, di mana campuran yang kurus cenderung mengakibatkan NO x meningkat. Perhatikan Gambar Rata-rata emisi NO x pada mesin 4 tak dalam kondisi normal: 1) Mesin Karburator ppm 2) Mesin EFI ppm 3) Mesin EFI dengan Cat ppm Konsentrasi Emisi NOx (ppm) Campuran Ideal Kaya Campuran Udara-Bensin Miskin Gambar Hubungan Emisi No x -Campuran d. Karbon Dioksida (CO 2; Carbon Dioxide) Gas CO 2 sangat berguna bagi tumbuhan pada proses asimilasi, dimana substansi CO 2 berubah menjadi O 2 setelah proses asimilasi. Namun, CO 2 juga bersifat menyerap panas sehingga apabila berlebihan akan meningkatkan suhu yang ada di permukaan bumi. Semakin tinggi substansi CO 2 dalam gas buang mengindikasikan bahwa semakin baik pembakaran dalam mesin. Sebaliknya, semakin rendah kadar CO 2 dalam gas buang menandakan bahwa efisiensi pembakaran tidak bagus dan berarti kinerja mesin tidak bagus. Akibat lainnya, gas buang CO dan HC

79 225 berlebihan dan konsumsi bahan bakar meningkat. Substansi CO 2 diukur dalam satuan % volume. Rata-rata substansi CO 2 pada mesin 4 tak dalam kondisi normal: 1) Mesin Karburator 12 15% 2) Mesin EFI 12 16% 3) Mesin EFI dengan Cat 12 17% e. Oksigen (O 2 ; Oxygen) Ini merupakan sisa oksigen yang tidak ikut terbakar selama proses pembakaran akibat dari pembakaran yang tidak sempurna. Makin tinggi kadar substansi O 2 dalam gas buang mesin mengindikasikan bahwa pembakaran miskin (lean combustion), dan sebaliknya. Pipa knalpot yang bocor juga akan mempengaruhi komposisi substansi O 2 dalam gas buang yang terukur. Substansi O 2 diukur dalam satuan % volume. Kadar O 2 yang berlebihan dalam gas buang mengindikasikan bahwa pembakaran terjadi dengan miskin. Berarti hanya sebagian kecil dari oksigen yang terbakar dan sebagian kecil pula bahan bakar yang terbakar. Keadaan seperti ini menyebabkan hal yang sama sebagaimana jika CO 2 rendah. Rata-rata substansi O 2 pada mesin 4 tak dalam kondisi normal : 1) Mesin Karburator 0,5 2 % 2) Mesin EFI 0,5 2% 3) Mesin EFI dengan Cat 0%

80 226 D. MESIN DIESEL Mesin diesel ditemukan pada akhir abad 19 oleh seorang berkebangsaan Jerman bernama Rudolf Diesel. Pada awalnya bahan bakar pada motor diesel disuplaikan ke mesin dengan udara bertekanan tinggi, akan tetapi beberapa waktu kemudian metoda tersebut telah mengalami beberapa perbaikan, salah satunya dengan menginjeksikan bahan bakar langsung ke dalam ruang bakar. Motor bakar ini didesain tanpa menggunakan busi untuk menyalakan bahan bakar. Motor tersebut menggunakan perbandingan kompresi yang tinggi. Disamping itu, bukan menggunakan campuran dan udara melainkan hanya udara segar saja yang dihisap. Jadi, bahan bakar yang disemprotkan ke dalam ruang bakar terbakar dengan sendirinya karena temperatur yang tinggi. Mesin diesel juga disebut Motor Penyalaan Kompresi oleh karena penyalaannya dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar ke dalam udara yang telah bertekanan dan bertemperatur ringgi sebagai akibat dari proses kompresi di dalam ruang bakar. Agar bahan bakar diesel dapat terbakar dengan sendirinya, maka perbandingan kompresi mesin diesel harus berkisar antara 15 22, sedangkan tekanan kompresinya mencapai bar dengan suhu o C. Aplikasi dari motor diesel banyak pada industri-industri sebagai motor stasioner ataupun untuk kendaraan-kendaraan dan kapal laut dengan ukuran yang besar. Hal ini dikarenakan motor diesel mengkonsumsi bahan bakar ± 25% lebih rendah dari motor bensin, lebih murah dan perawatannya lebih sederhana (Kubota, S., dkk, 2001). Mesin diesel menghasilkan tekanan kerja yang tinggi, itu sebabnya konstruksi motor diesel lebih kokoh dan lebih besar. Disamping itu, mesin diesel menghasilkan bunyi yang lebih keras, warna dan bau gas yang kurang menyenangkan. Namun dipandang dari segi ekenomi, bahan bakar serta polusi udara, motor diesel masih lebih disukai (Mathur, 1980). 1. Perbedaan Motor Bensin dengan Motor Diesel Secara prinsip perbedaan antara motor diesel dan motor bensin adalah pada bahan bakar yang dipakai, dan cara pensuplaian bahan bakar serta proses pembakarannya. a. Karakteristik Motor Diesel a) Efisiensi panas yang tinggi b) Hemat dalam penggunaan bahan bakar c) Kecepatannya lebih rendah apabila dibandingkan dengan motor bensin d) Getaran mesin lebih besar dan suara mesin lebih keras e) Harganya lebih mahal. f) Umumnya motor diesel yang telah dirancang dengan konstruksi yang lebih dominant digunakan pada kendaraan jarak jauh (kendaraan niaga), truk besar, dsb (Toyota Serbvice Training Team, 1972, hal 3-2).

81 227 b. Perbandingan Mesin Diesel dan Bensin dari Pengontrolan Mesin 1) Mesin Diesel Pada mesin diesel, bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder yang di dalamnya telah tersedia udara panas akibat kompresi. Hal tersebut mengakibatkan bahan bakar terbakar dan terjadilah pembakaran. Udara yang masuk ke dalam silinder tidak diatur seperti halnya pada mesin bensin. Masuknya udara hanya berdasarkan isapan dari piston. Jadi, pada mesin diesel, out-put mesin diatur atau dikontrol oleh banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan. Untuk menentukan besarnya out-put mesin diesel tergantung dari dua hal, yaitu (1) Besarnya tekanan kompresi dan (2) Jumlah dan saat penginjeksian bahan bakar yang tepat. Motor Diesel Motor Bensin Gambar Perbedaan Pengontrolan Bahan Bakar Motor Bensin dengan Motor Diesel (TTA Indonesai 2000) 2) Mesin Bensin Out put mesin bensin dikontrol oleh katup throttle dengan cara mengatur banyaknya campuran udara dan bensin yang masuk ke dalam silinder. Untuk menentukan besarnya out-put mesin bensin tergantung dari tiga hal, sebagai berikut; a) Perbandingan udara dan bahan bakar yang masuk ke dalam silinder. b) Besarnya pengapian dan ketepatan waktu pengapian. c) Besarnya kompresi. c. Keuntungan dan Kerugian Motor Diesel Dibandingkan Motor Bensin Keuntungan a) Motor Diesel mempunyai efisiensi panas yang lebih tinggi. Hal ini berarti penggunaan bahan bakar lebih ekonomis daripada motor bensin. Efisiensi termal mesin diesel = 30-40% sedangkan bensin hanya 22-30%. b) Motor diesel lebih tahan lama dan tidak memerlukan electric igniter. Hal ini berarti kemungkinan kesulitan lebih kecil daripada mesin bensin.

82 228 c) Momen pada mesin diesel tidak berubah pada jenjang tingkat kecepatan yang luas, sehingga mesin diesel lebih mudah dioperasikan. Kerugian a) Tekanan maksimum hampir dua kali mesin bensin, sehingga suara dan getaran mesin diesel lebih besar. b) Tekanan pembakaran yang lebih tinggi menyebabkan konstruksi mesin diesel harus dibuat dari bahan yang tahan tekanan tinggi dan harus mempunyai struktur yang kuat. Sehingga berat mesin untuk daya kuda yang sama dua kali lebih besar dari mesin bensin dan biaya produksi lebih mahal. c) Mesin diesel memerlukan system injeksi yang presisi. d) Perbandingan kompresi mesin diesel lebih tinggi mencapai d. Proses Kerja Motor Diesel 4 Langkah Seperti halnya motor bensin maka ada motor diesel 4 langkah dan 2 langkah, dalam aplikasinya pada sektor otomotif/kendaraan kebanyakan dipakai motor diesel 4 langkah. Pada motor diesel 4 langkah, katup masuk dan buang digunakan untuk mengontrol proses pemasukan dan pembuangan gas dengan membuka dan menutup saluran masuk dan buang. Gambar Siklus Kerja Motor Diesel (

83 229 1) Langkah Isap Selama langkah pertama, piston bergerak ke bawah (dari TMA ke TMB) menghisap udara ke dalam silinder, pada saat ini katup isap membuka Gambar 7.97.Langkah Hisap ( 2) Langkah Kompresi Pada langkah kedua disebut juga dengan langkah kompresi, udara yang sudah masuk ke dalam silinder akan ditekan oleh piston yang mulai bergerak ke atas (TMA). Perbandingan kompresi pada motor diesel berkisar diantara 14 : 1 sampai 24 : 1. Akibat proses kompresi ini udara menjadi panas dan temperaturnya bisa mencapai sekitar 900 C. Pada akhir langkah kompresiinjektor/nozelmenyemprotk an bahan bakar ke dalam udara panas yang bertekanan sampai diatas 2000 bar. Gambar Langkah Kompresi (

84 230 3) Langkah Usaha Diikuti oleh pembakaran tertunda, pada awal langkah usaha akhirnya pembentukan atom bahan bakar akan terbakar sebagai hasil pembakaran langsung dan membakar hampir seluruh bahan bakar. Mengakibatkan panas silinder meningkat dan tekanan silinder yang bertambah besar. Tenaga yang dihasilkan oleh pembakaran diteruskan ke piston. Piston terdorong ke bawah (TMA) dan tenaga pembakaran dirubah menjadi tenaga mekanik. Gambar Langkah Usaha ( 4) Langkah Buang Dalam langkah ke 4 piston akan bergerak naik ke TMA dan mendorong sisa gas buang keluar melalui katup buang yang sudah terbuka, pada akhir langkah buang udara segar masuk dan ikut mendorong sisa gas bekas keluar dan proses kerja selanjutnya akan mulai. Gambar Langkah Buang (

85 231 e. Proses Pembakaran Mesin Diesel Pada waktu pompa injeksi bahan bakar mulai mendeliverikan/ menginjeksikan bahan bakar maka akan terjadi proses yang disebut dengan keterlambatan antara awalnya penyemprotan dengam mulainya bahan bakar terbakar (A B) atau sepanjang daerah Jika dimulainya awal penyemprotan pada titik A yaitu pada akhir langkah kompresi maka bahan bakar tidak segera akan terbakar pada titik A tersebut akan tetapi awalnya pembakaran terjadi pada titik B, injektor terus menyemprotkan bahan bakar sampai piston melewati TMA setelah langkah kompresi atau awal langkah usaha, untuk lebih jelasnya lihat grafik di bawah ini; Gambar 7.101: Diagram Pembakaran Motor Diesel 1) Pembakaran tertunda (A-B). Tahap ini merupakan persiapan pembakaran. Bahan bakar disemprotkan oleh injektor berupa kabut ke udara panas dalam ruang bakar bercampur sehingga menjadi campuran yang mudah terbakar. Pada tahap ini bahan bakar belum terbakar atau dengan kata lain pembakaran belum dimulai. Pembakaran akan mulai pada titik B. Peningkatan tekanan terjadi secara konstan karena piston terus bergerak ke TMA 2) Rambatan Api (B - C): Campuran yang mudah terbakar telah terbentuk dan merata di seluruh bagian dalam silinder. Awal pembakaran mulai terjadi di beberapa bagian dalam silinder Pembakaran ini berlangsung sangat cepat sehingga terjadilah letupan (explosive). Letupan ini berakibat tekanan dalam silinder meningkat dengan cepat pula. Akhir tahap ini disebut tahap pembakaran letupan. 3) Pembakaran langsung (C-D). Injektor terus menyemprotkan bahan bakar dan berakhir pada titik D. Karena injeksi bahan bakar terus berlangsung maka tekanan dan suhu tinggi terus berlanjut di dalam silinder. Akibatnya, bahan bakar yang diinjeksi langsung terbakar oleh api. Pembakaran dikontrol oleh jumlah bahan bakar yang diinjeksikan sehingga tahap ini disebut juga tahap pengontrolan pembakaran. 4) Pembakaran lanjutan (D-E). Pada titik D, injeksi bahan bakar berhenti, namun bahan bakar masih ada yang belum terbakar. Pada periode ini sisa bahan bakar diharapkan akan

86 232 terbakar seluruhnya. Apabila tahap ini terialu panjang akan menyebabkan suhu gas buang meningkat dan efisiensi pembakaran berkurang. f. Knocking/Detonasi Pembakaran tertunda terjadi lebih panjang. Hal ini disebabkan terlalu banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan pada tahapan pembakaran tertunda, sehingga terlalu banyak bahan bakar yang terbakar pada tahapan kedua yang mengakibatkan tekanan dalam silinder meningkat drastis serta menghasilkan getaran dan suara. Inilah yang disebut diesel knock. Gambar Perbedaan Knocking antara Motor Diesel dengan Motor Bensin Untuk mencegah diesel knock/detonasi, harus dihindari terjadinya peningkatan tekanan secara mendadak dengan cara membuat campuran yang mudah terbakar pada temperatur rendah atau mengurangi jumlah bahan bakar yang diinjeksikan ketika tahapan penundaan penyalaan. 1) Metode Khusus Metode khusus yang digunakan untuk menghilangkan gejala knocking pada mesin diesel, sebagai berikut: a) Menggunakan bahan bakar dengan angka cetane lebih tinggi; b) Menaikkan temperatur dan tekanan udara saat mulai injeksi; c) Mengurangi volume injeksi saat mulai menginjeksikan bahan bakar; d) Menaikkan temperatur ruang bakar, khususnya daerah dekat titik bahan bakar diinjeksikan. 2) Metode Umum Metode umum pencegahan knocking pada mesin, sebagai berikut: Uraian Mesin Diesel Mesin Bensin Perbandingan kompresi Temperatur suplai udara Tekanan kompresi Temperatur silinder Titik nyala bahan bakar Saat tertunda pembakaran Dinaikkan Dinaikkan Dinaikkan Dinaikkan Diturunkan Diperpendek Diturunkan Diturunkan Diturunkan Diturunkan Dinaikkan Diperpanjang

87 233 Knocking/detonasi pada mesin diesel dan bensin sebenarnya terjadi dengan fenomena yang sama, yaitu disebabkan oleh peningkatan tekanan dalam ruang bakar yang sangat cepat sehingga bahan bakar/campuran terbakar terlalu cepat. Perbedaan utamanya adalah knocking/detonasi pada diesel terjadi pada saat awal pembakaran, sedangkan pada mesin bensin knocking terjadi pada saat menjelang akhir pembakaran. 2. Konstruksi Motor Diesel a. Blok Silinder (Cylinder Block) Blok Silinder dibuat dari besi tuang biasa atau besi tuang khusus, bentuk nya menyerupai blok silinder mesin bensin akan tetapi kekuatannya lebih besar dan tahan terhadap temperatur, tekanan dan getarannya lebih tinggi dan akibatnya menjadi lebih berat. Dewasa ini blok silinder motor diesel dibuat dari paduan khusus yang tahan terhadap keausan karena gesekan, sehingga saat ini cylinder liner tidak lagi dibutuhkan. Dalam hal seperti ini, cylinder bore dapat dibuat lebih kecil untuk mengurangi ukuran dan berat mesin. Gambar Blok Silinder (

88 234 Gambar Silinder Liner ( c. Kepala Silinder (Cylinder Head) Karena perbandingan kompresi mesin diesel lebih tinggi, maka bagian ruang bakar yang terdapat pada kepala silinder lebih kecil dari pada mesin bensin. Sama dengan yang lain, kepala silinder ini juga harus lebih berat dan lebih tahan terhadap tekanan pembakaran yang tinggi dan tahan terhadap getaran. Gambar 7.105: Kepala Silinder (

89 235 c. Piston Piston mesin diesel harus dibuat tahan terhadap panas dan tekanan yang lebih tinggi dari pada piston mesin bensin. Clearancenya dengan kepala silinder lebih kecil disebabkan oleh perbandingan kompresi yang tinggi, bagian atas piston dibuat potongan untuk mencegah benturan piston pada katup. Pada tipe injeksi langsung (direct injection), potongan ini juga berfungsi sebagai ruang bakar. Dalam hal ini, pada ruang bakar kamar depan ini membangkitkan arus pusar pada gas yang bersuhu tinggi yang keluar dari kamar depan sehingga bahan bakar bercampur lebih cepat dan terbakar lebih sempurna. Pada sebagian piston, pada kepalanya diberi dam panas dan pada sebagian piston lainnya, kepala piston dan kepala ring slot yang pertama dibbuat dari FRM (Fiber Reinforced Metal) yang merupakan paduan khusus terbuat dari aluminium dan ceramic fiber. Kedua cara di atas bertujuan untuk mencegah perubahan bentuk piston ring karena kosentrasi panas pada piston ring No.1. Gambar Piston ( d. Timing gear atau Timing Belt Timing gear set atau belt yang ada pada bagian depan blok silinder menggerakkan pompa injeksi dan camshaft. Jenis timing gear yang lebih banyak digunakan pada mesin diesel, tetapi kadang-kadang mengunakan juga Timing Belt. 1) Tipe Timing Gear Gambar diatas menunjukkan rangkaian timing gear yang biasa digunakan pada mesin diesel. Pada sebahagian mesin diesel, crankshaft timing gear memutar camshaft timing gear secara langsung. Crankshaft timing gear memindahkan tenaga nya ke drive gear pompa injeksi melalui idle gear. Timing

90 236 gear mempunyai timing mark (tanda) agar pemasangannya dapat dilakukan dengan tepat,dengan mengikuti tanda yang ada. Timing gear dibuat dari baja carbon atau baja kursus lainnya dengan pengerasan pada permukaannya setelah machining.roda-roda gigi dibuat dengan bentuk helical gear teeth dan bersinggungan secara halus hingga suaranya rendah. Gambar Timing Gear (Toyota 2000: 3-84) 2) Tipe Timing Belt Timing Belt terbuat dari karet tahan panas dengan inti yang kuat dan tidak elastis. Gigi-giginya dilapisi dengan kanvas yang tahan gesekan. Timing Belt dirancang dapat bertahan sampai jarak tempuh km atau lebih ( mil atau lebih). Sebagian kendaraan dilengkapi dengan indikator yang akan menyala setelah jarak tersebut untuk memperingatkan pengemudi bahwa sudah saatnya penggantian Timing Belt.

91 237 Gambar Timing Belt (Halderman 2005:558) e. Ruang Bakar 1) Ruang Bakar Injeksi Langsung (Direct Injection) Gambar Ruang Bakar Injeksi Langsung (Halderman 2005: 66) Jenis ruang bakar injeksi langsung adalah mesin yang lebih efisien dan lebih ekonomis dari pada mesin yang menggunakan ruang bakar tidak langsung (prechamber), oleh karena itu mesin diesel injeksi langsung lebih banyak digunakan untuk kendaraan komersial dan truk, selain dari itu dapat menghasilkan suara dengan tingkat kebisingan yang lebih rendah.

92 238 Mesin diesel injeksi langsung yang digunakan terutama pada kendaraan komersial, tidak mengalami perubahan yang berarti dari segi ukurannya sampai sekarang, formasi campuran dalam ruang bakar tambahan tidak diperlukan. Bahan bakar diinjeksikan secara langsung ke dalam ruang bakar di atas silinder (gambar samping). Proses-proses sampai saat ini seperti (atomisasi bahan bakar, pemanasan, pengabutan, dan pencampuran dengan udara) harus terjadi diruang bakar dalam rangkaian yang sangat cepat. Seperti pada proses yang terjadi pada ruang bakar kamar pusar, pusaran udara dibangkitkan selama langkah isap dan kompresi, pusaran disebabkan oleh bentuk khusus pintu masuk (intake port) dalam kepala silinder, rancangan bagian atas piston diintegrasikan dengan ruang bakar menghasilkan pusaran udara pada akhir langkah kompresi, atau pada awal injeksi. Berbagai bentuk ruang bakar dicobakan untuk pengembangan mesin diesel, jenis recess piston silindris digunakan sangat banyak sekarang ini, karena kompromis antara nilai ekonomis pembuatannya dan kontrol udara yang layak. Untuk memperbaiki turbulensi udara, bahan bakar harus juga didistribusikan secara seragam untuk memastikan pencampuran yang tepat, kejelekan mesin ruang bakar prechamber dengan single-jet throttling pintle nozzle), maka nozel dengan banyak lubang digunakan pada sistem injeksi langsung, posisi penyemprotannya harus dioptimalkan sesuai dengan desain ruang bakar. 2) Ruang Bakar Injeksi Tidak Langsung (Undirect Injection) a) Ruang Bakar Pre-chamber Mesin dengan ruang bakar prechamber dipasangkan pada kendaraan penumpang dimana kenyamanan lebih penting dari pada kendaraan komersial, disamping itu mesin diesel dengan ruang bakar prechamber menghasilkan sangat rendah racun emisi (HC dan NOx) dan biaya pembuatan lebih rendah daripada mesin injeksi langsung. Berdasarkan kenyataan itulah mesin diesel dengan ruang bakar injeksi tidak langsung (prechamber) pemakaian bahan bakarnya lebih hemat dari pada mesin injeksi langsung (10-15%). Dibandingkan dengan mesin bensin, kedua versi diesel ini masih lebih ekonomis terutama dalam umur komponen. Keistimewaan mesin diesel adalah sangat cocok jika menggunakan dengan turbocharger atau supercharger mekanis, dengan menggunakan turbocharger pada mesin diesel tidak hanya meningkat tenaga/dayanya saja tetapi juga meningkatkan efisiensi, mereduksi suara pembakaran dan kandungan racun pada gas buang. Pada ruang bakar motor diesel injeksi tidak langsung untuk kendaraan penumpang, bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar pendahuluan (prechamber) yang telah dipanaskan dan disinilah awal pembakaran terjadi untuk mencapai formasi campuran yang baik dengan mereduksi pengapian susulan untuk proses pembakaran utama (gambar bawah).

93 239 Gambar Ruang Bakar Pre-Chamber (Halderman 2005: 65) Gambar Ruang Bakar Pre-Chamber yang Dimodifikasi

94 240 Bahan bakar diinjeksikan oleh injektor jenis throttling pintle nozzle /satu lubang dengan tekanan rendah relatif (di bawah 300 bar). Permukaan ruang prechamber didesain secara khusus agar penyemprotan bahan bakar berada sedemikian rupa di tengahnya serta membentur dan bercampur dengan udara secara terus menerus. Pembakaran dimulai dan merambat campuran bahan bakar udara serta dibakar secara parsial melaui lubang-lubang di bawah ruang bakar prechamber ke ruang bakar utama di atas silinder, campuran dipanaskan terus selama proses pembakaran terjadi. Di sini pencampuran terus terjadi dengan udara dalam ruang bakar utama dan pembakaran dilanjutkan sampai sempurna. Perlambatan proses pembakaran dan pengontrolan pelepasan energi pada segala tingkat tekanan dalam ruang bakar utama, menghasilkan suara lebih rendah dan beban yang lebih ringan dalam silinder motor. Versi jenis ruang bakar prechamber yang telah dioptimalkan menghasilkan kadar racun rata-rata 40 % lebih rendah pada gas buang. Bentuk ruang bakar prechamber yang telah dimodifikasi secara khusus akan dapat meningkatkan pusaran gerakan udara dari silinder ke ruang prechamber. Bahan bakar diinjeksikan pada sudut 5 derajat dari garis tengah ruang bakar ini, busi pijar diletakkan di bawah aliran udara untuk melindunginya dari proses pembakaran. Pengontrolan pemanasan ruang bakar melalui busi pijar sampai 1 menit setelah start (tergantung dari temperatur air pendingin mesin) dimaksudkan memperbaiki gas buang dan mengurangi suara dalam periode pemanasan. b) Ruang Bakar Kamar Pusar Gambar Ruang Bakar Kamar Pusar

95 241 Pada ruang bakar motor diesel injeksi tidak langsung untuk kendaraan penumpang, bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar pendahuluan (prechamber) yang telah dipanaskan dan disinilah awal pembakaran terjadi untuk mencapai formasi campuran yang baik dengan mereduksi pengapian susulan untuk proses pembakaran utama (gambar 3.112). Bahan bakar diinjeksikan oleh injektor jenis throttling pintle nozzle /satu lubang dengan tekanan rendah relatif (di bawah 300 bar). Permukaan ruang prechamber didesain secara khusus agar penyemprotan bahan bakar berada sedemikian rupa di tengahnya serta membentur dan bercampur dengan udara secara terus menerus. Pembakaran dimulai dan merambat campuran bahan bakar udara serta dibakar secara parsial melaui lubang-lubang di bawah ruang bakar prechamber ke ruang bakar utama di atas silinder, campuran dipanaskan terus selama proses pembakaran terjadi. Di sini pencampuran terus terjadi dengan udara dalam ruang bakar utama dan pembakaran dilanjutkan sampai sempurna. Pada awal proses pembakaran, campuran bahan bakar udara dibuat dalam ruang bakar utama melalui area batang/leher dan dicampur dengan udara pembakaran residual. Dibandingkan dengan proses ruang bakar pre chamber, kerugian-kerugian aliran antara ruang bakar utama dan ruang bakar tambahan lebih rendah untuk ruang bakar kamar pusar, karena aliran penampang-silang (cross-section) lebih besar, hal ini menjadikan kerja putaran/beban lebih rendah, konsumsi bahan bakar dan efisiensi lebih baik. Hal yang penting adalah bahwa formasi campuran ditempatkan secara sesempurna mungkin dalam ruang bakar kamar pusar Desain ruang bakar kamar pusar, pengaturan dan pembentukan semprotan Nozel dan juga kontak busi pijar (glow plug) yang tepat akan menjadikan formasi campuran yang bagus pada segala kecepatan dan segala kondisi beban. Hal lain yang diperlukan adalah pemanasan yang cepat ruang kamar pusar setelah start dingin, hal ini akan mengurangi keterlambatan pengapian dan menghindari produksi hidrokarbon yang tak terbakar (asap biru) dalam gas buang selama proses pemanasan. 3. Sistem Pelumasan Sistem pelumas pada mesin diesel dasarnya sama dengan bensin. Mesin diesel lebih banyak menghasilkan karbon dari pada mesin bensin selama pembakaran, jadi diperlukan oil filter yang dirancang khusus. Sistem pelumasan mesin diesel dilengkapi dengan pendingin oil (oil cooler) untuk mendinginkan minyak pelumas karena temperatur kerjanya tinggi dan bagian-bagian yang berputar juga kerjanya lebih berat dari pada mesin bensin. Mesin diesel membutuhkan minyak pelumas yang jenisnya berbeda dengan minyak pelumas mesin bensin, akan tetapi ada juga beberapa jenis minyak pelumas yang dapat digunakan untuk mesin diesel. Pastikan bahwa minyak pelumas yang anda gunakan jenisnya tepat. Apabila minyak pelumas mesin bensin digunakan pada mesin diesel, mesin akan cepat aus dan rusak. Sistem pelumasan pada motor diesel dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu :

96 242 a. Sistem pelumasan kering. Penampung pelumas berada diluar mesin (Sump Tank). b. Sistem pelumasan basah. Penampung pelumas berada didalam mesin (Carter atau Crankcase). Gambar Sistem Pelumasan Kering

97 243 Gambar Sistem Pelumasan Basah a. Saringan Oli Mesin bensin pada umumnya mengunakan saringan full-flow type single elemen. Sedangkan mesin diesel mengunakan filter dua elemen yang terdiri dari elemen aliran penuh dan elemen by-pass. Elemen filter aliran penuh ditempatkan antara oil pump dan mesin dan seperti terlihat pada gambar dibawah, elemen filter by-pass ditempatkan antara oil pan dari mesin. Gambar Saringan Oli (Toyota 2000: 3-87)

98 244 Elemen aliran penuh menyaring kotoran-kotoran yang mempengaruhi kerja bagian-bagian mesin yang berputar dan elemen bay-pass menyaring lumpur dan kerak karbon yang tercampur jadi satu di dalam minyak pelumas. Kedua elemen ini mengalirkan minyak pelumas yang sangat bersih untuk melumasi bagian-bagian mesin. b. Pendingin Oli Umumnya pendingin oil (oil cooler) yang digunakan pada mesin diesel adalah sejenis dengan pendingin air. Tergantung pada tipe mesin, oil cooler dapat ditempatkan didepan mesin, di samping atau di bawah radiator. Pada gambar bawah diperlihatkan oil cooler dipasang disamping mesin. Minyak pelumas dipompa oleh oil pump dan bersirkulasi melalui oil filter, oil pan dan oil cooler. Minyak pelumas didinginkan oleh air pendingin mesin yang ada disekelilingnya selama mengalir di dalam inti saluran minyak pelumas di dalam oil cooler. Dan kemudian mengalir kesaluran minyak utama pada mesin. Pendingin oil (oil cooler) umumnya dilengkapi dengan relief valve untuk mencegah terjadinya kerusakan karena kenaikan viskositas minyak pada temperatur rendah. 4. Sistem Pemasukan dan Pembuangan Pada penyaluran udara masuk dan gas buang ditujukan agar udara yang diperlukan untuk proses pembakaran dalam ruang bakar dan mengeluarkan gas buang dari sisa proses hasil pembakaran tetap kontinu dan bersih terhadap lingkungan sekitarnya. Komponen pada sistem udara masuk adalah sebagai berikut; a. Saringan udara masuk (Air Filter) b. Penekan udara masuk (Blower, jika menggunakan Turbocharger) c. Pendingin udara masuk (Inter Cooler) d. Saluran udara masuk (Intake manifold) Komponen pada sistem gas buang adalah; a. Saluran gas buang (Exhaust manifold) b. Penggerak blower (Turbin, jika menggunakan Turbocharger) c. Perendam getar (Expantion Joint) d. Peredam gas buang (Silencer) e. Pipa cerobong a. Saringan udara masuk (Air Filter) Fungsi saringan udara adalah untuk menyaring debu dan kotoran pada udara yang masuk dalam ruang bakar agar tidak merusak komponen mesin dalam ruang bakar dan kepala silinder. b. Penekan udara masuk (Blower) Fungsi blower adalah untuk menaikkan volume udara yang masuk dalam ruang bakar.

99 245 Gambar Blower c. Turbochager Fungsi turbocharger pada motor diesel adalah untuk memadatkan udara masuk ke dalam ruang bakar, dengan tujuan untuk menaikkan daya mampu Mesin Diesel. Turbocharger dapat dibedakan atas dua macam, yaitu turbin dan kompressor. Gambar Turbocharger

100 246 d. Pendingin udara masuk (Inter Cooler) Fungsi pendingin udara yang masuk dalam ruang bakar diturunkan temperaturnya agar kerapatan udara lebih besar (setelah melewati Turbocharger). Gambar Sistem Pemasukan dan Pembuangan e. Silencer Fungsi silencer adalah meredam suara menurunkan panas gas buang yang dilepas ke atmosfir, mengurangi kadar polusi udara. Gambar Silencer

101 247 f. Saluran gas buang (Exhaust Manifold) Merupakan penampung dan pengarah aliran gas buang untuk digunakan menggerakan turbocharger maupun langsung ke udara luar. Gambar Exhaust Manifold 5. Sistem Bahan Bakar Pada sistem bahan bakar mesin diesel, feed pump menghisap bahan bakar dari tangki bahan bakar, bahan bakar disaring oleh fuel filter dan kandungan air yang terdapat pada bahan bakar dipisahkan oleh fuel sedimenter sebelum dialirkan ke pompa injeksi bahan bakar. Rakitan pompa injeksi terdiri dari pompa injeksi, governor, timer and feed pump. Ada dua tipe pompa injeksi, yaitu tipe distributor dan tipe in-line. Dengan digerakkan oleh mesin, pompa injeksi menekan bahan bakar dan mengalirkan melalui delivery line ke injection nozzle, dan selanjutnya diinjeksikan kedalam silinder menurut urutan pengapian.

102 Gambar Sistem Bahan Bakar Motor Diesel ( 248

103 249 a. Saringan Bahan Bakar Pompa injeksi dan Nozel dibuat dengan presisi pada ketelitian 1/1000 mm (1/40 in). Kemampuan mesin akan sangat terpengaruh bila bahan bakar tercampur debu atau air. Saringan bahan bakar dan fuel sedimenter digunakan untuk menyaring debu dan air semacam itu. Umur komponen-komponen sistem aliran bahan bakar motor diesel sangat ditentukan oleh mutu saringan/filter serta perawatan berkala sistem bahan bakar secara kontinu. Tekanan bahan bakar yang dapat dibangkitkan oleh pompa injeksi melalui plunyer dan barel serta nozel karena masing-masing komponen tersebut dirancang sedemikian rupa secara tepat dan presisi tinggi, hal ini mengharuskan bahan bakar selalu bersih dan tidak terkontaminasi oleh material lain sebelum mengalir pada sistem bahan bakar, bila tidak demikian maka akan mengakibatkan hal-hal sebagai berikut; 1) Pembakaran tidak sempurna 2) Pemakaian bahan bakar lebih boros 3) Sulit start 4) Putaran idel kasar 5) Daya mesin menurun Saringan bahan bakar untuk pompa injeksi tipe distributor kebanyakan digabung dengan priming pump dan water sedimenter. Priming pump adalah bagian manual yang berisi piston gerak lurus untuk menghisap bahan bakar dan tangki pada saat mengeluarkan udara palsu dari sistem bahan bakar dan biasanya dilengkapi dengan pengunci agar tidak bekerja selama motor hidup. Pompa injeksi tipe in-line mengunakan filter dengan elemen kertas. Pada bagian atas filter body terdapat sumbat ventilasi udara yang digunakan untuk mengeluarkan udara yang mungkin dapat tercampur dengan bahan bakar. Pada saat sumbat ventilasi udara dilonggarkan, gerakan priming pump akan mengeluarkan udara dari sistem bahan bakar. Priming pump pada pompa injeksi tipe in-line merupakan satu unit bersama feed pump yang dipasangkan pada bodi pompa injeksi. Gambar Konstruksi Saringan Bahan Bakar

104 250 Elemen filter biasanya terbuat dari kertas spiral disusun bentuk V dengan pori-pori yang sangat halus (8 µm). Ada kalanya sistem aliran bahan bakar menggunakan filter tunggal atau memakai filter ganda/multi/dengan tahapan agar penyaringan bahan bakar dapat lebih sempurna, atau ada juga filter yang dirangkai parallel untuk sistem bahan bakar dengan kapasitas yang lebih besar, atau filter yang terangkai parallel ini biasanya dipakai untuk mesin dengan penggunaan khusus. 1) Filter tunggal dengan penggantian sederhana 2) Elemen kertas filter berbentuk V spiral Gambar Saringan Bahan Bakar yang Diseri Filter dengan tahapan terangkai secara seri, bahan bakar disaring terlebih dahulu pada filter 2 (filter kasar) setelah itu disaring selanjutnya pada filter 2 (yang lebih halus) 1) Rumah filter dengan pengikatnya 2) Filter Kasar 3) Filter Halus b. Pemisah Air Pada umumnya sistem aliran bahan bakar yang menggunakan pompa injeksi VE/distributor dilengkapi dengan pemisah air. Komponen ini sering disebut dengan sedimenter yang berfungsi untuk memisahkan air yang turut mengalir dalam sistem aliran bahan bakar. Sedimenter dihubungkan dengan kontak reed, apabila air mencapai ketinggian tertentu akan menyebabkan kontak menghubungkan lampu indikator pada instrumen panel akan menyala. Water sendimenter memisahkan air dari bahan bakar dengan memanfaatkan perbedaan berat jenis. Bila tinggi air dan pelampung naik melebihi batas tertentu, magnet yang ada di dalam pelampung akan menutup reed switch, dan menyalakan lampu indikator pada meter kombinasi untuk memperingatkan pengemudi bahwa air telah terkumpul pada water sedimenter.

105 251 Sedimenter mempunyai kran dibawahnya, air dapat dikeluarkan dengan membuka keran dan menggerakkan priming pump. Gambar Pemisah Air c. Priming Pump Pompa priming berfungsi untuk menghisap bahan bakar dari tangki dan menekannya ke pompa penyalur pada saat pembuangan udara dilakukan pada sistem aliran bahan bakar. Udara akan masuk ke dalam sistem bahan bakar bila tangki kosong pada saat motor hidup atau pada saat saluran bahan bakar dibongkar untuk perbaikan. Bila udara masuk ke sistem bahan bakar, maka pompa injeksi akan menekan udara dan tidak membangkitkan tekanan bahan bakar. Hal ini akan sangat mengganggu mesin untuk hidup. Penempatan pompa priming Priming Pump Priming Pump Pada unit sedimenter dan filter Pada unit pompa pengalir Gambar Pompa Priming (Toyota 2000: 3-90)

106 252 d. Feed Pump (Pompa Pengalir) Fungsi pompa pengalir bahan bakar adalah untuk menghisap bahan bakar dari tangki dan memberi gaya/menekan bahan bakar ke ruang pompa injeksi melalui saringan/filter. Ada beberapa jenis pompa pengalir bahan bakar dan saat ini yang paling banyak digunakan adalah pompa aksi/kerja tunggal (single-acting pump) menempel pada sisi pompa injeksi dan digerakkan oleh poros nok (camshaft) pompa injeksi, dan ada juga sejenis pompa pengalir tersebut dengan kerja ganda Gambar Pompa Pengalir (Toyota 2000: 3-92) Pompa manual (pompa priming) juga dipasang untuk mengeluarkan udara dari lintasan/pipa sistem aliran bahan bakar sebelum penyalaan mesin. Agar elemen pompa mampu/dapat mensuplai cukup bahan bakar pada kecepatan tinggi, bahan bakar yang cukup harus selalu dijaga dalam ruang bahan bakar pompa injeksi, oleh karena itu pompa pengalir diperlukan untuk mengirim bahan bakar ke pompa injeksi dengan tekanan tertentu yang besarnya berkisar antara 1,8 2,2 kg/cm 2 ( 25,6-31,1 psi). Cara Kerja Pompa Pengalir Pompa pengalir digerakkan oleh poros nok pompa injeksi yang memberi gerak bolak balik ke piston, untuk mengisap dan menekan bahan bakar. Gambar Cara Kerja Pompa Pengalir

107 253 Ketika poros nok (1) tidak ditekan oleh tappet roller (2), piston (5) ditekan dalam push rod (3) dengan tegangan pegas (7), untuk mengurangi volume ruang tekanan (8). Katup isap (6) membuka dan bahan bakar terisap. Poros nok berputar mengangkat (push up) piston melalui tappet roller dan menekan batangnya. Naiknya piston menekan/mengkompresikan bahan bakar dalam ruang tekan, menyebabkan katup masuk (inlet valve) menutup dan katup keluar (outlet valve) membuka dan mengosongkan bahan bakar di bagian bawah. Bagian pengosongan bahan bakar masuk ruang tekanan (10) pada sisi bawah piston. Jika tekanan bahan bakar dalam sisi bawah piston naik berkisar 1,8 2,2 kg/cm 2, tekanan pegas tidak akan cukup menurunkan piston,pompa berhenti bekerja. (untuk lebih jelasnya lihat gambar di bawah) e. Pompa Injeksi 1) Tipe In-Line Rumah pompa dibuat dari bahan aluminium tuang (atau besi tuang). Camshaft /poros nok pompa disangga oleh dua bantalan roler tirus (tappered roller bearings) dan digerakkan oleh mesin melalui rangkaian roda gigi. Elemen pompa, terdiri dari plunyer dan silinder (barrel) yang merupakan bagian pompa yang paling penting. Plunyer dan silinder ini dikerjakan dengan penyelesaian/finishing presisi tinggi, dan ditempatkan dalam toleransi kecil sekali untuk memungkinkan elemen pompa bertahan dalam tekanan tinggi sekali tanpa adanya kebocoran. Untuk alasan ini, plunyer dan silinder harus tidak pernah diganti sendiri-sendiri/secara terpisah, tetapi diganti satu set. Gambar Pompa Injeksi In-Line (

108 254 Rek (rack) pengontrol dirangkai atau dipasangkan ke ujung regulator (governor), melalui roda gigi pengontrol mengelilingi plunyer untuk mengontrol kuantitas pemberian bahan bakar (dan waktu injeksi dalam beberapa tipe/model). Katup-katup delivery berfungsi untuk menghentikan bahan bakar dari aliran balik sementara plunyer bergerak turun, dan juga mencegah penetesan/ after-dripping bahan bakar dari nozel. a) Elemen Pompa Injeksi Elemen pompa injeksi seperti yang ditunjukkan pada gambar di samping, terdiri dari plunyer yang terpasang dalam silinder dengan toleransi kecil sekali sekitar 1/1000 mm. Ketepatan pemasangan menjamin kerapatan minyak bahkan pada saat tekanan injeksi yang sangat tinggi sekalipun, baik pada putaran tinggi maupun pada putaran rendah. Lubang/celah diagonal disebut alur kontrol (control groove), dipotong dalam bagian silinder atas plunyer. Alur dihubungkan dengan bagian atas plunyer dengan lubang. Bahan bakar disuplai oleh pompa pengalir bahan bakar ke elemen pompa injeksi, tahapan gerak bolak-balik plunyer adalah sebagai berikut : Gambar Konstruksi Plunyer Gambar Penampang Plunyer

109 255 Pada saat plunyer berada pada titik mati bawah, bahan bakar mengalir melalui lubang pengisian dalam silinder ke ruang penghantar di atas plunyer (gambar a). Ketika poros nok berputar, plunyer bergerak naik dan ketika permukaan atas plunyer mencapai tepi atas lubang pengisian, penekanan bahan bakar dimulai. Ketika plunyer bergerak ke atas, bahan bakar di dalam ruang bagian atas menekan dan membuka katup penyalur (delivery valve) dan mengalir keluar melalui pipa injeksi ke nosel (gambar b). Plunyer terus bergerak naik tetapi ketika tepi atas alur kontrolnya mencapai tepi bawah lubang pengisian bahan bakar berhenti ditekan (gambar c). Selanjutnya gerak naik plunyer akan menyebabkan bahan bakar sisa dalam ruang penghantar masuk melalui lubang bagian dalam atas plunyer mengalir turun dan keluar melalui alur kontrol dan lubang pengisian, sehingga tidak ada bahan bakar lagi dapat dilepaskan (gambar d). Gambar Cara Kerja Plunyer b) Permulaan Langkah kerja (Pre-Sroke) Gambar Pre-Sroke

110 256 Gambar di samping ini menunjukkan dimensi-dimensi elemen pompa. Jika cam terangkat 8 mm, plunyer bergerak ke atas dan ke bawah 8 mm. Pada titik mati bawah, plunyer menutup sekitar 1,1 mm dari 3 mm lubang pengisian. Jika penghantaran diberikan untuk mulai, plunyer harus bergerak ke atas sekitar 1,9 mm. Langkah kerja ini disebut Pre-stroke dan diatur dengan alat-alat tappet dan baut penyeteladjusting bolt. Pada titik mati atas, jarak ruangan antara atas plunyer dan barrel seharusnya lebih dari 0,3 mm. Kemiringan alur kontrol dengan plunyer pada sudut sekitar 34 derajat untuk merubah waktu penghentian injeksi dan karena itu merubah kuantitas bahan bakar injeksi dengan memutar plunyer. Waktu penyalaan injeksi tetap tidak dapat dirubah. c) Variasi Kuantitas Penyaluran Bahan Bakar Hubungan diameter plunyer dan posisi rak pengontrol menggambarkan kuantitas injeksi bahan bakar oleh pompa injeksi yang dapat berubah-ubah hampir dalam bentuk kurva garis lurus, seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah ini. Gambar Hubungan Jumlah Injeksi dengan Posisi Kontrol Rack Akan tetapi variasi kurva garis lurus ini juga tetap ketika alur pengontrol batang plunyer yang membuka juga merupakan garis lurus seperti ditunjukkan dalam gambar (A). Jika batang plunyer membuka digambarkan dengan kurva seperti pada gambar (B), injeksi akan mengikuti kurva yang serupa. Gambar Hubungan Jumlah Injeksi dengan Putaran

111 257 Jika posisi rak pengontrol diset/distel katakanlah pada 10 atau 12 mm, dan kecepatan secara berangsur-angsur naik maka kurva karakteristik kuantitas penginjeksian bahan bakar seperti ditunjukkan dalam gambar di sebelah. Gambar ini menunjukkan bahwa volume injeksi bahan bakar setiap langkah kerja naik selama kecepatan dinaikkan. Biasanya, penghantaran tekanan bahan bakar dimulai setelah lubang pengisian silinder sudah tertutup penuh oleh akhir atas batang plunyer. Perjalanan dari posisi atas ke titik dimana alur pengontrol kelihatan melalui lubang pengisian disebut langkah efektif. Akan tetapi pada kecepatan tinggi, pompa injeksi bahan bakar phase/tahap penyaluran bahan bakar sudah dimulai sebelum lubang pengisian tertutup dengan tepat, sehingga langkah kerja efektif naik dalam zone/daerah gambar disamping Gambar Delivery Starting Selanjutnya dapat digambarkan bahwa penambahan kecepatan berarti mengurangi waktu untuk batang plunyer berjalan naik dari titik mati bawah untuk menutup lubang pengisian. Kenyataannya bahan bakar yang seharusnya dikembalikan lagi dari lubang pengisian ke ruang bahan bakar tidak mempunyai cukup waktu, sebelum lubang pengisian tertutup dan tahap penghantaran mulai sekitar posisi (a). Kuantitas injeksi juga dipengaruhi oleh faktor-faktor lain seperti: efek penghisapan katup delivery, kebocoran antara plunyer dan silinder, kesalahan plunyer khususnya pada kecepatan sangat tinggi dll. d) Katup Deliveri Katup deliveri ditempatkan pada bagian atas elemen pompa injeksi. Seperti halnya elemen pompa maka katup deliveri juga dikerjakan secara teliti dan dengan presisi tinggi. Katup deliveri berfungsi untuk mencegah bahan bakar dalam pipa injeksi berbalik ke ruang di atas plunyer setelah nosel/injektor menginjeksikan bahan bakar. Ketika tekanan penyaluran bahan bakar berkurang dan pegas katup deliveri memberi gaya/menekan katup ke bawah, katup deliveri menutup saluran dari pipa injeksi. Proses memperpendek masa penekanan bahan bakar dalam pipa injeksi dan mempercepat aksi penutupan katup jarum pada nozel, akan dapat mencegah bahan bakar menetes keluar dari katup jarum injektor. Pada waktu mulai penginjeksian bahan bakar, maka katup deliveri (delivery valve) akan terangkat dari dudukannya (valve seat) oleh tekanan bahan bakar yang

112 258 dibangun oleh elemen pompa injeksi, karena tekanan bahan bakar mampu melawan tekanan pegas (valve spring). Pada waktu elemen pompa sudah pada langkah maksimum menginjeksikan bahan bakar, maka tekanan bahan bakar akan turun dengan segera akibatnya katup deliveri yaitu bagian katup reliefnya (relief valve) akan menutup aliran bahan bakar, sementara katup deliveri akan terus bergerak turun sampai bagian permukaan katup (face valve) akan duduk kembali dengan sempurna pada dudukannya (katup deliveri menutup penuh). Gambar Katup Delivery ( e) Pengaturan Volume Penyemprotan Bahan Bakar Kuantitas penekanan/penyaluran bahan bakar diatur sesuai dengan kondisi/persyaratan/kebutuhan dari mesin oleh regulator/governor. Regulator/governor mengontrol gerak rak pengontrol (control rack) yang gigigiginya dihubungkan/ditautkan dengan gigi kontrol pinion (control pinion) dan diklemkan ke control sleeve, yang bebas berputar pada (pump cylinder/barrel). Pergerakan plunyer dalam silinder/barelnya dikontrol oleh bagian bawah control sleeve.) Banyaknya volume penyemprotan bahan bakar dapat divariasikan/dirubah-rubah dengan memutar batang pluyer melalui rak pengontrol (control rack) gigi control pinion (pinion control) control sleeve plunyer. Pergantian langkah kerja efektif batang plunyer seperti diilustrasikan dalam gambar berikut.

113 259 Gambar Kontrol Rack ( Gambar Efektif Stroke (

114 260 1) Tidak Ada Penyemprotan (Zerro Delivery) Pada gambar di atas terlihat bahwa pada waktu tidak ada penyemprotan bahan bakar (zero delivery) rak pengontrol berada pada posisi paling kiri, bagian atas helix plunyer (control groove) sudah/selalu berhubungan dengan pintu masuk aliran bahan bakar pada barel, oleh karena itu tidak ada penginjeksian bahan bakar. Hal ini terjadi pada waktu pengemudi mematikan mesin maka rak pengontrol akan bergerak pada posisi paling kiri dan mengakibatkan pintu masuk bahan bakar pada barel selalu dibuka oleh coakan/hellixnya (control groove) plunyer meskipun plunyer bergerak ke atas dan ke bawah. 2) Penyemprotan Separuh (Half Delivery) Rak pengontrol bergerak ke kanan posisi setengah gerakan, mengakibatkan plunyer akah berputar juga sehingga coakan/helix/control groove plunyer akan membentuk langkah efektif dengan jarak seperti pada gambar. Bahan bakar diinjeksikan pada saat plunyer memulai langkahnya dan akan berakhir pada saat helix/coakan/control groove sudah berhubungan dengan pintu masuk aliran bahan bakar. 3) Penyemprotan Dengan Langkah Penuh (Full Injection) Bila rak pengontrol (control rack) bergerak penuh kearah kanan atau pada saat pengemudi menekan gas penuh, maka plunyer akan bergerak membentuk langkah efektif yang lebih panjang dengan demikian volume penyemprotan juga lebih besar dan daya mesin juga akan maksimum. Langkah kerja efektif adalah saat langkah plunyer sudah menutup penuh lubang pengisian sampai titik dimana alur control (control groove) mulai berhubungan dengan lubang pengisian kembali. Langkah kerja efektif akan berubah-ubah dalam kondisi operasi kerja batang plunyer dan jumlah bahan bakar injeksi adalah sebanding untuk langkah kerja efektif ini. f) Pengajuan Saat Penyemprotan (Automatic Timer) Pada mesin bensin saat pengapian harus dimajukan sesuai dengan putaran mesin melalui advance sentrifugal yang ditempatkan pada unit distributor pengapian, pada mesin diesel juga dilengkapi suatu bagian yang dapat memajukan saat penyemprotan sesuai dengan putaran mesin yang disebut dengan automatic timer. Mesin-mesin diesel putaran tinggi untuk penggunaan otomotif/kendaraan, daya mesin dapat diperbaiki/dinaikkan dengan memajukan waktu injeksi sesuai dengan kenaikan putaran. Ini sama seperti memajukan waktu pengapian dalam mesin-mesin bensin, untuk tujuan ini timer digunakan. Ada dua tipe timer yang dipakai, yang pertama adalah timer tangan (hand timer) dan timer otomatis (automatic timer). Timer otomatis lebih umum digunakan sekarang ini, deskripsi/gambaran diberikan di bawah ini.

115 261 Gambar Konstruksi Automatic Timer ( Gambar Konstruksi Governor ( Timer otomatis menggunakan gaya sentrifugal yang secara otomatis memajukan waktu penyemprotan sesuai dengan putaran mesin. Seperti ditunjukkan dalam gambar, timer otomatis dibuat/disusun oleh dua buah pemberat sentrifugal (centrifugal weight), 2 pegas (spring), pelindung (cover) dan flens penghubung (driving flange). Flens dihubungkan ke poros penggerak pompa injeksi dengan tonjolan keluar dari permukaannya. Hub/poros dipasang ke poros nok/camshaft pompa injeksi.

116 262 Cara Kerja Catatan: Gambar Cara Kerja Governor ( Jika putaran naik, akibat gaya sentrifugal (F) akan menyebabkan pemberat sentrifugal timer (E) bergerak ke arah keluar. Permukaan pemberat timer (D) meluncur sesuai dengan kebutuhan dan memajukan flens journals (A). Hal ini akan menyebabkan jarak (L) antara journals (A) dan pengunci ( B) dalam hub timer memendek. oleh karena itu, flens penggerak hub timer (poros penggerak) dan poros nok/camshaft pompa dapat merubah posisi sudut putarnya. Gaya sentrifugal pemberat timer diseimbangkan dengan tegangan pegas, akibatnya sudut advance /pengajuan penyemprotan dapat sesuaikan dengan putaran mesin. g) Regulator/Governor Governor dirancang untuk mengatur secara otomatis putaran dan daya mesin dengan mengontrol volume penyemprotan berdasarkan beban mesin dan penekanan pedal gas. Governor bekerja dengan menggerakkan rak pengontrol pompa injeksi dan rak pengontrol akan mengatur langkah efektif plunyer. Pada mesin diesel terdapat perbedaan yang mendasar jika dibandingkan dengan mesin bensin, volume penyemprotan bahan bakar pada mesin diesel diatur sedemikian rupa dan tidak tergantung dari pembukaan katup gas, hanya saja governor akan bekerja sesuai dengan gerakan katup gas. Pada waktu pedal gas ditekan secara konstan maka putaran mesin akan turun bila beban mesin bertambah, misalnya pada saat tanjakan, untuk

117 263 mengatasi hal ini maka governor akan menambah volume penyemprotan bahan bakar agar mesin tidak mati dan putaran mesin dapat dipertahankan. Demikian pula halnya apabila putaran mesin akan bertambah beban mesin akan berkurang contohnya saat jalan menurun, oleh karena itu governor akan mengurangi volume penyemprotan untuk menjaga putaran mesin. Selanjutnya governor juga akan menjaga putaran idel mesin serta membatasi putaran meksimumnya sehingga mesin diesel tidak akan melewati putaran maksimum yang diizinkan. 1) Macam dan Tipe Governor Berdasarkan Mekanismenya a) Governor Pneumatis Fungsi governor adalah untuk mengontrol secara otomatis volume penyemprotan bahan bakar sesuai dengan beban mesin. Governor dapat diklasifikaskan secara mekanik dalam tipe-tipe pneumatis dan sentrifugal, dan secara fungsinya governor dapat digolongkan dalam tipe-tipe limit/batas kecepatannya.jumlah bahan bakar yang diinjeksikan diatur dengan merubahrubah posisi rak pengontrol yang secara putaran dikontrol oleh governor. Pada governor ini volume penyemprotan diatur berdasarkan kevakuman venturi pada saluran masuk mesin diesel. Jenis governor ini sangat baik mengatur pada putaran rendah dan kurang akurat jika mesin berjalan pada putaran tinggi.

118 264 Gambar Cara Kerja Governor Pneumatis ( Governor pneumatis seperti diilustrasikan pada gambar di atas, governor dipisah ke dalam dua buah ruang oleh diapragma, dengan ruang A (A chamber) dihubungkan oleh selang ke venturi sesudah saringan udara, dan ruang B dihubungkan oleh slang ke intake manifold dengan venturi tambahan. Diapragma dihubungkan ke akhir rak pengontrol dan selalu tertekan pada arah injeksi maksimum oleh pegas utama. Ketika mesin hidup, diapragma akan bergerak karena adanya perbedaan tekanan/ kevakuman yang muncul oleh aliran udara dan tekanan pada saluran masuk setelah saringan udara. Pengontrolan bahan bakar dipengaruhi oleh keseimbangan antara diapragma dan pegas utama. Jika mesin berputar dengan beban sedang, kevakuman dalam ruang vakum akan menyebabkan diafragma menekan pegas utama, akibatnya pin adaptor akan menjauh dari stopper beban penuh (full load stopper). Bila putaran mesin menurun akibat beban tinggi, maka kevakuman pada venturi juga menurun, difragma akan terdorong kembali oleh pegas utama dan menghasilkan penambahan volume penyemprotan sampai pin adaptor menyentuh pembatas beban maksimum (full load stopper)

119 265 Setelah pin adaptor ditahan oleh pembatas beban maksimum maka kevakuman akan melemah dan rak pengontrol akan bergerak masih ke arah penambahan volume penyemprotan sepanjang L oleh difragma, hal ini akan menambah daya mesin b) Governor Mekanis Volume penyemprotan bahan bakar diatur oleh bobot sentrifugal governor yang diputar oleh poros nok pompa injeksi, pengontrolan cara ini sangat akurat untuk putaran tinggi, tapi kurang akurat pada putaran rendah, sehingga diperlukan mekanisme yang lebih kompleks untuk mengatur volume penyemprotan pada putaran rendah c) Kombinasi Governor Pneumatis dan Mekanis Sesuai dengan jenisnya maka governor ini dapat mengontrol volume penyemprotan bahan bakar mesin diesel secara mekanis dan pneumatis, dengan demikian pengontrolan volume penyemprotan bahan bakar pada putaran rendah dan putaran tinggi dapat dilakukan dengan akurat. 2) Macam dan Tipe Governor Berdasarkan Fungsinya a) Governor Putaran Minimum dan Maksimum Type governor ini dirancang untuk mengontrol volume penyemprotan bahan bakar (daya mesin) secara proporsional berdasarkan injakan pedal gas. b) Governor Segala Putaran Jenis governor ini dirancang agar dapat mengatur volume penyemprotan bahan bakar secara lebih luas, pengaturannya dapat dilakukan saat pertama pedal gas diinjak sampai pada putaran maksimum, pada umumnya governor ini digunakan pada aplikasi mesin diesel untuk kendaraan. c) Governor Pneumatis (Pneumatic Governor) Fungsi governor adalah untuk mengontrol secara otomatis volume penyemprotan bahan bakar sesuai dengan beban mesin. Governor dapat diklasifikasikan secara mekanik dalam tipe-tipe pneumatis dan sentrifugal, dan secara fungsinya governor dapat digolongkan dalam tipe-tipe limit/batas kecepatannya. Jumlah bahan bakar yang diinjeksikan diatur dengan merubahrubah posisi rak pengontrol yang secara putaran dikontrol oleh governor. 2) Pompa Injeksi Tipe Distributor Pompa injeksi distributor (tipe VE) mempunyai ciri-ciri sebagai berikut: b) Ukuran konstruksinya kecil, ringan dan mampu berputar pada rpm tinggi. c) Penghantaran/penekanan bahan bakar dengan cam permukaan dan plunyer tunggal d) Di dalam unit pompa terdapat governor. e) Terdapat juga pengatur saat penyemprotan yang dikontrol oleh tekanan bahan bakar, dan pompa penyalur/pengisian tipe rotari. f) Bahan bakar secara otomatis diputus ketika pengapian dimatikan.

120 266 g) Pelumasan dengan sendirinya. Gambar Pompa Injeksi Distributor ( Konstruksi dan Cara Kerja Pompa pengisian/pengalir tipe vane/rotari (feed pump) mengalirkan bahan bakar dari tangki melalui sedimenter, filter dan mengirimnya ke dalam rumah pompa distributor. Katup regulasi tekanan (regulating valve) mengontrol tekanan bahan bakar dalam pompa pengisian/pompa pengalir. Bahan bakar berlebih dikembalikan ke tangki melalui katup aliran lebih (overflow valve). Kelebihan bahan bakar tersebut juga digunakan untuk pendinginan. Pelat Nok (cam plate) digerakkan oleh poros penggerak pompa. Plunyer pompa digerakkan oleh pelat nok dan bahan bakar diinjeksikan oleh putaran dan gerak bolak-balik plunyer ini. Banyaknya penyemprotan/injeksi dikontrol oleh regulator mekanikal (governor).

121 267 Waktu injeksi dikontrol oleh timer (timer pinton) yang dioperasikan oleh tekanan bahan bakar. Solenoid memutuskan aliran bahan bakar ke plunyer pompa (fuel cut selonoid). Katup penyalur (delivery valve) berfungsi mencegah bahan bakar dalam pipa injeksi berbalik ke plunyer dan hisapan sisa bahan bakar dalam nozel setelah injeksi. f. Injektor (Nozzle and Nozzle Holder) 1) Nozel Pada umumnya nozel terbagi dalam tipe lubang (hole) dan pin. Nozel tipe lubang (hole) terdiri dari tipe; (1) Lubang tunggal (single hole) dan (2) Lubang banyak (multiple hole). Nozel tipe pin terdiri dari tipe yaitu tipe throttle dan tipe Pintle. Tipe nozel yang digunakan akan menentukan proses pembakaran dan bentuk dari ruang bakar. Secara umum nozel dengan tipe lubang banyak (multiple hole) digunanakan untuk mesin diesel pembakaran langsung, sedangkan tipe pin dipakai untuk jenis mesin diesel pembakaran tak langsung. Gambar Nozel (Toyota 2000: 3-97)

122 268 Pemegang Nozzle (Nozzle Holder) Pemegang nozel (nozzle hoder) atau yang sering juga disebut rumah nozel berfungsi untuk menahan atau tempat pemasangan nozel pada mesin, mengalirkan dan mengatur tekanan pembukaan katup jarum pada nozel. Gambar Nozzle Holder Seperti yang terlihat pada gambar di atas pada nozel tipe lubang, katup jarum ditahan oleh pin (pressure pin) dan pegas penekan (pressure spring) dengan demikian ulir penyetel (adjusting screw) pada nozel tipe lubang atau sim (washer adjusting) pada nozel tipe pin dapat menyetel berbagai variasi tekanan pegas atau tekanan pembukaan katup jarum pada nozel. Filter halus dipasangkan pada saluran masuk bahan bakar pada nozel, hal ini dimaksudkan agar nozel dapat terjaga dari kotoran yang masih mungkin masuk pada nozel, terutama pada saat sambungan pipa ke nozel dilepas. g. Pengontrol Diesel Electronic/Electronic Diesel Control (EDC) Governor yang dipakai pompa injeksi in-line saat ini sudah ada yang menerapkan EDC yaitu governor yang dikontrol secara Elektronik dengan tujuan untuk memberikan standar ketepatan yang tinggi dalam mengatur perbandingan campuran udara dan bahan bakar/solar dengan berbagai keadaan operasional mesin. Dengan menggunakan teknik pengukuran secara Elektronik, data-data dari prosesor serta aktuator elektronik memungkinkan EDC dapat melakukan fungsinya lebih dini dan lebih akurat dari governor mekanis. EDC juga memungkinkan untuk saling tukar kebutuhan data dengan sistem Elektronik lain pada kendaraan seperti kontrol traksi, pengontrol Elektronik transmisi dll. Hal ini

123 269 berarti ECC akan dapat dikombinasikan dengan berbagai perangkat Elektronik kendaraan lainnya. Blok Diagram EDC Gambar Diagram EDC Secara umum EDC terdiri dari 3 bagian blok yaitu; 1) Sensor-Sensor dan Pembangkit Data berfungsi untuk mendeteksi data keadaan/kondisi operasional mesin, dari Sensor-Sensor dan Pembangkit Data inilah akan dikirimkan data berupa sinyal elektris. 2) Electronic Control Unit; segala data sinyal yang dikeluarkan oleh Sensor- Sensor dan Pembangkit Data akan diterima dan diproses oleh ECU akan data tersebut dapat diolah menjadi tegangan output sinyal. 3) Solenoid Actuator. Komponen ini berfungsi menerima sinyal output dari ECU untuk mengatur gerak rak pengontrol pompa injeksi bahan bakar agar pengaturan volume penyemprotan disesuaikan dengan keadaan operasional mesin.