Rencana Pembelajaran Kegiatan Mingguan (RPKPM). -Pertemuan ke Capaian Pembelajaran Topik (pokok, subpokok bahasan, alokasi waktu) Teks Presentasi Media Ajar Gambar Audio/Video Soal-tugas Web Metode Evaluasi dan Penilaian Metode Ajar Aktivitas Mahasiswa Aktivitas Dosen/ Nama Pengajar Sumber Ajar (pustaka) 9. Mahasiswa dapat menjelaskan komponen cara kerja sistem bahan bakar motor diesel. Sistem Bahan Bakar Mesin Diesel Waktu: 1x pertemuan @100 menit Ѵ Ѵ Ѵ - - Ѵ - Mahasiswa Menerima materi Menerima materi sesuai kontrak pembelajaran Menyampai kan materi sesuai bahan ajar Wiranto A M., 1979, Motor Diesel Putaran Tinggi, Ed. 3, Pradnya Paramita, Jakarta Pengajar: Harjono 1
Bab VIII. Sistem bahan bakar pada motor diesel Diskripsi singkat : Dalam motor diesel, udara diisap masuk ke dalam silinder kemudian dikompresi sehingga tekanannya demikian juga temperaturnya naik menjadi sangat tinggi. Pada keadaan tersebut bahan bakar diinjeksikan masuk, sehingga untuk menginjeksikan tersebut juga diperlukan tekanan yang jauh lebih tinggi lagi. Untuk membangkitkan tekanan bahan-bakar yang besar tersebut maka digunakan pompa injeksi dengan kelengkapannya. Sistim injeksi bahan-bakar dapat dibedakan yaitu air injection dan solid injection. Pada sistem bahan bakar sistem konvensional terdiri dari sistim pompa pribadi (individual pump and injector system ), sistim distribusi( distributor system ) dan sistim akumulator (accumulator / common-rail system). a. Manfaat : Mahasiswa dapat menjelaskan proses pemasukan bahan bakar, dan komponen sistem bahan bakar b. Learning Outcomes : Mahasiswa dapat menjelaskan tipe-tipe pompa bahan bakar motor diesel, dan cara kerja pada setiap tipe. c. Relevansi : Mahasiswa dapat menjelaskan tipe pompa injeksi saat melakukan praktikum. PENYAJIAN URAIAN: a. Contoh : Memberikan contoh sistem bahan bakar motor diesel dan contoh yang lebih nyata pada mesin yang banyak dipergunakan. b. Ilustrasi : Memberikan penjelasan sistem bahan bakar motor diesel disertai dengan gambar, ataupun komponen mesin tersebut di dalam kelas. c. Aktivitas Berdiskusi dengan mahasiswa tentang materi sistem bahan bakar motor diesel di dalam kelas dengan benar-benar menghadapai komponen yang sebenarnya 2
d. Tugas Mahasiswa mencari contoh komponen sistem bahan bakar motor diesel dengan internet dengan disertai sumber yang jelas dan mengumpulkan salah satu komponen mesin. e. Rangkuman Dengan penjelasan dari dosen waktu kuliah dan diskusi serta tugas yang harus dikumpulkan kemudian dapat dibuat rangkuman tentang materi sistem bahan bakar motor diesel. 3
BAB VIII SISTIM BAHAN BAKAR PADA MOTOR DIESEL Dalam motor diesel, udara diisap (ditekan masuk oleh super-charger) masuk ke dalam silinder kemudian dikompresi sehingga tekanannya demikian juga temperaturnya naik menjadi sangat tinggi. Pada keadaan tersebut bahan bakar (Bb) diinjeksikan masuk, sehingga untuk menginjeksikan tersebut juga diperlukan tekanan yang jauh lebih tinggi lagi. Dalam proses injeksi tersebut Bb akan menjadi kabut atau butiran-butiran kecil dan halus dan kemudian karena mendapat panas dari udara bertekanan tersebut maka akan menguap dan akan bercampur dengan udara, kemudian temperaturnya akan naik dan dapat mencapai temperatur nyalanya, sehingga campuran tersebut akan dapat terbakar dengan sendirinya. Waktu dari mulai diinjeksikan sampai terbakar tersebut disebut delay periode atau ignition periode dan berkisar antara 0,001 0,002 detik untuk motor kecepatan rendah. Untuk motor dengan kompresi ratio 12 : 1 tekanan kompresi mencapai 28 kgf/cm 2 dan dengan temperature 520ºC, sedangkan untuk kompresi ratio 20 : 1 tekanannya = 70kgf/cm 2, temperature = 720ºC. Periode injeksi berkisar antara 25 derajad sudut putaran engkol, sebagai gambaran pada motor kecepatan tinggi dengan precombustion chamber, injeksi dimulai pada 22 derajad sebelum TMA dan pembakaran mulai terjadi 12,5 derajat sebelum TMA jadi delay periodenya 9,5 derajad sudut putaran poros engkol. Kecepatan panas yang keluar dari gas maksimum pada 10,5 0 sebelum TMA dan minimum pada 5 0 sesudah TMA setelah itu akan naik lagi dan akan mencapai maksimum pada 18 0 sesudah TMA kemudian turun lagi. Dengan demikian diperlukan pengatur, penakar dan pengabut Bb yang betulbetul akurat dan dapat diandalkan.untuk membangkitkan tekanan bahan-bakar yang besar tersebut maka digunakan pompa plunyer (plunger ) dengan kelengkapannya. 4
Gambar Grafik Tekanan, Temperatur, Pelepasan panas pada Motor Diesel. Syarat-syarat sistim bahan bakar: Sistem bahan bakar harus dapat memenuhi/mempunyai sifat: 1. Bb. diinjeksikan kedalam ruang bakar dalam saat yang tepat (sesuai dengan putaran) dalam tiap siklus 2. Volume/banyaknya Bb yang diinjeksikan harus (ditakar) tepat sesuai dengan kebutuhan. 3. Besarnya tekanan, kecepatan dan arah penyemprotan harus sesuai 4. Bb yang diinjeksikan berupa butiran-butiran halus (kabut) sehingga pengatoman/ penguapan, kemudian terurai menjadi gas dan dapat berlangsung dengan baik. 5. Bentuk penyemprotan harus sedemikian rupa sehingga sesuai dengan bentuk ruang bakar untuk memudahkan pencampuran dengan udara 6. Mulai dan berakhirnya penyemprotan harus tajam, tidak terjadi tetesan-tetesan atau rembesan sebelum dan sesudah penyemprotan 7. Pada motor multi silinder distribusi harus merata 8. Bobot yang ringan dan murah 5
Fungsi sistim Bahan-bakar 1. Menakar Bb menurut jumlah yang diperlukan sesuai dengan beban dan putaran motor 2. Mengatur saat (timing) penyemprotan,yaitusemakin maju dengan naiknya putaran dan sebaliknya. 3. Menyemprotkan Bb (mengabutkan agar terjadi perubahan fase dari cair ke gas), kepada semua bagian dalam ruang bakar 4. Mendistribusikan Bb (dengan rata) ke semua silinder 5. Memulai dan mengakhiri semprotan secara mendadak Gambar Sistem bahan bakar motor diesel Bagian-bagian dari sistim Bahan-bakar 1. Poros cam &cam (in-line type atau rotary type ). Untuk mengubah gerakan berputar menjadi gerak naik-turun. 2. Plunyer (penyuntik atau penekan). Untuk menekan Bb didalam silinder pompa (barrel). 3. Pemutar plunyer Untuk mengubah posisi plunyer, untuk menakar Bb, yang disemprotkan. 4. Katup pengeluaran Untuk mengatur tekanan Bb yang dipompakan oleh plunyer dan mencegah aliran balik (katup searah). 5. Injector/penyemprot untuk mengabutkan (merubah dari fase cair menjadi gas) dari bahan-bakar dan menyemburkan ke dalam ruang bakar. 6
6. Pompa penyalur Untuk mengalirkan Bb dari tangki keruang pompa tekanan tinggi. 7. Filter untuk menyaring kotoran dan mengendapkan air. 8. Governor (pengatur kuantitas penyemprotan). 9. Timer untuk mengatur saat (timing) penyemprotan (memajukan atau memundurkan). Klasifikasi Sistim Bahan-bakar Sistim injeksi bahan-bakar dapat dibedakan: a. Air injection. Yaitu injeksi dengan menggunakan udara bertekanan tinggi, saat ini sudah tidak ataujarang digunakan. b. Solid injection. Yaitu injeksibahan bakar minyak (bersifat incompressible) dengan pompa tekanan tinggi. 7.2 Air Injection Air injeksi adalah injeksi bahan bakar dengan cara diinjeksikan bersama-sama (didorong) udara bertekanan tinggi. Bahan bakar dipompa oleh transfer pump ke pompa tekanan tinggi, kemudian bersama dengan udara bertekanan tinggi di injeksikan kedalam ruang bakar. Mesin tipe ini mempunyai keunggulan : - Pencampuran dan pengatoman bahan bakar dapat terjadi dengan baik. - Dapat menggunakan bahan bakar berkualitas rendah dan viskositas tinggi. - Pompa bahan bakar tekanan cukup rendah. Kelemahan pada system ini : - Harus senantiasa tersedia udara bertekanan cukup tinggi (± 70 atm ). - Memerlukan mekanisme pembuka katup pada nosel - Harus ada kompresor bertingkat untuk menyediakan udara bertekanan tinggi. - Udara bertekanan tinggi berikut bahan bakar dan temperature tinggi yang berdekatan maka membahayakan. Oleh karena itu maka system ini tidak lagi digunakan 7
Gambar Skema dari sistim injeksi dengan udara bertekanan 7.3 Solid Injection Menurut cara operasinya solid injection digolongkan: Untuk mesin konvensional : Sistim mekanis, hidrolis 1. Sistim pompa pribadi (individual pump) 2. Sistim distribusi (distribution system) 3. Sistim akumulator (common rail system) Untuk mesin modern : Sistim Elektronis dengan control computer : 1. Common rail electronic injection. 2. CUMMINS Engine Fuel System. 3. Hydraulically Actuated Electronically Contolled Unit Injection ( HEUI). 4. dll 7.4 Sistim Bahan Bakar Pada Mesin Konvensional 7.4.1 Sistim Pompa Pribadi (Individual Pump and Injector System ) Pada sistim ini menggunakan satu pompa tekanan tinggi untuk setiap silindernya.jadi setiap injector dilayani oleh satu pompa tekanan tinggi yang juga dilengkapi dengan pengatur kapasitas.daya yang diperlukan untuk menggerakan pompa diambil dari daya yang dihasilkan oleh mesin itu sendiri, dengan mekanisme pemindah daya. 8
Sistim ini kompak, beban pompa ringan tetapi harganya mahal, perawatan rumit dan untuk servis rekondisi serta penyetelan ulang diperlukan alat khusus yaitu: Fuel injection pump teststandatau biasa disebutbosch Pump Test, yang harganya mahal. Gambar skema sistim Pompa pribadi 7.4.2 Sistim Distribusi (Distributor System) Mempergunakan satu pompa tekanan tinggi untuk melayani semua injector yang ada disetiap silindernya.pompa mengalirkan Bb bertekanan tinggi masuk ke dalam distributor. Distributor adalah alat untuk membagi Bb ke dalam setiap penyemprot sesuai dengan urutan yang telah ditentukan, pompa dilengkapi dengan pengatur kapasitas. Gambar skema sistim Distributor 9
7.4.3 SistimAkumulator (Accumulator / Common-rail System) Sama dengan sistim distribusi (satu pompa melayani banyak silinder) tetapi pada sistim ini pada pompanya tidak dilengkapi dengan alat pengatur kapasitas.pompa mengalirkan Bb masuk ke dalam sebuah akumulator (common rail) yang dilengkapi dengan katup pengatur tekanan sehingga tekanan Bb di dalam akumulator dapat konstan. Dari akumulator Bb mengalir ke dalam alat pengatur kapasitas baru kemudian ke penyemprot. Pada sistim ini kapasitas penyemprotan tidak terpengaruh oleh kecepatan motor sedang pada sistim-sistim di atas dipengaruhi oleh kecepatan motor. Gambar skema sistim Accumulatoratau sistim Common Rail Rangkuman Sistem Bahan Bakar pada Motor Diesel Dalam motor diesel, udara diisap masuk ke dalam silinder kemudian dikompresi sehingga tekanannya demikian juga temperaturnya naik menjadi sangat tinggi. Pada keadaan tersebut bahan bakar diinjeksikan masuk, sehingga untuk menginjeksikan tersebut juga diperlukan tekanan yang jauh lebih tinggi. Dalam proses injeksi tersebut bahan bakar akan menjadi kabut atau butiran-butiran kecil dan halus dan kemudian karena mendapat panas dari udara bertekanan tersebut maka akan menguap dan akan bercampur dengan 10
udara, kemudian temperaturnya akan naik dan dapat mencapai temperatur nyalanya, sehingga campuran tersebut akan dapat terbakar dengan sendirinya. Untuk membangkitkan tekanan bahan-bakar yang besar tersebut maka digunakan pompa bahan bakar. Fungsi sistim bahan bakar adalah menakar bahan bakar, mengabutkan, mengatur waktu penyemprotan, dan juga mendistribusikan ke semua silinder. Sistim injeksi bahan-bakar dapat dibedakan yaitu air injection (injeksi dengan udara bertekanan tinggi, dan solid injection (injeksi dengan bahan bakar) Menurut cara operasinya solid injection digolongkan untuk mesin konvensional (sistim mekanis, hidrolis) yaitu sistim pompa pribadi (individual pump), sistim distribusi (distribution system), sistim akumulator (common rail system). Pada sistim pompa pribadi (Individual Pump and Injector System ) menggunakan satu pompa tekanan tinggi untuk setiap silindernya. Pada Sistim distribusi (distribution system) mempergunakan satu pompa tekanan tinggi untuk melayani semua injector yang ada Pada Sistim akumulator (common rail system), sama dengan sistim distribusi tetapi pada sistim ini pada pompanya tidak dilengkapi dengan alat pengatur kapasitas. Pompa mengalirkan bahan bakar masuk ke dalam sebuah akumulator (common rail) yang dilengkapi dengan katup pengatur tekanan sehingga tekanan bahan bakar di dalam akumulator dapat konstan. Latihan soal : 1. Jelaskan delay period pada sistem bahan bakar motor diesel 2. Sebutkan fungsi sistem bahan bakar pada motor diesel 3. Sebutkan klasifikasi sistem bahan bakar dan jelaskan. 4. Pada sistem bahan bakar konvensional jenis solid injection diklasifikasikan menjadi beberapa tipe, sebutkan dan jelaskan dengan singkat 5. Jelaskan fungsi governor pada komponen sisitem bahan bakar motor diesel Jawaban soal akan didiskusikan di kelas 11