Kamis, 06 September 2012

IDENTIFIKASI KOMPONEN UTAMA ENGINE


Mesin

Seperti yang telah kita ketahui bahwa roda-roda kendaraan dapat bergerak karena adanya tenaga sebagai penggerakya. Sumber tenaga penggerak kendaraan disebut dengan Mesin (Engine)
Gambar ; Penggerak roda kendaraan
 
 

















Mesin (engine) adalah merupakan alat yang dapat merobah suatu bentuk tenaga menjadi tenaga mekanis atau tenaga gerak, misalnya:
a.        Tenaga Panas
b.        Tenaga Listrik
c.        Tenaga Angin
d.        Tenaga Air
 

Tenaga Mekanis

 
 





Mesin yang dapat merubah tenaga panas pembakaran menjadi tenaga mekanis disebut dengan Motor Bakar.
Sesuai dengan letak proses pembakaranya,Motor Bakar dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu:
  1. Motor Bakar Dalam  (Internal Combustion Engine)
  2. Motor Bakar Luar  (External Combustion Engine)
Motor Bakar Dalam melaksanakan proses pembakaran didalam mesin itu sendiri,seperti:
  1. Motor Bakar Torak / Mesin Bensin dan Mesin Diesel,
  2. Mesin Wankel
  3. Populsi Panser Gas
  4. Turbin Gas.
Sedangkan Motor Bakar Luar melaksanakan proses pembakaran diluar mesin itu sendiri, seperti Mesin Uap,Turbin Uap dan lain-lain.

Mesin yang digunakan sebagai penggerak pada kendaraan otomotif haruslah kompak ,ringan dan mudah ditempatkan pada ruangan yang terbatas. Selain itu mesinya harus dapat menghasilkan kecepatan tinggi,tenaga yang besar dan mudah dioperasikan serta sedikit menimbulkan bunyi.
Dengan alasan itulah mesin bensin dan mesin diesel paling umum digunakan sebagai penggerak pada kendaraan otomotif.


Prinsip Kerja mesin
Mesin (engine) memperoleh tenaga panas dari proses pembakaran dan selanjutnya dirobah menjadi tenaga mekanis dalam bentuk putar. Faktor yang menimbulkan terjadinya pembakaran adalah karena adanya bahan bakar, oksigen dari udara dan temperatur.

Apabila campuran udara dan bahan bakar terbakar oleh percikan bunga api listrik dari busi, maka akan menimbulkan tekanan yang sangat tinggi di dalam silinder. Akibat tekanan pembakaran tersebut, piston terdorong turun kebawah dan memutarkan poros engkol dengan adanya batang torak.
Gerakan putar inilah yang merupakan tenaga pada mesin (engine).

      
 
 


















Tenaga yang terus menerus dapat dihasilkan, bila mesin melaksanakan proses berikut ini dengan berulang-ulang :


*     
KOMPRESI
 
Pengisapan campuran udara dan bahan bakar kedalam silinder ( ISAP )
*      Pengompresian campuran udara dan bahan bakar agar mudah terbakar ( KOMPRESI )
*     
ISAP
 
USAHA
 
Pembakaran campuran udara dan bahan bakar yang akan menghasilkan tenaga ( USAHA )
*     
BUANG
 
Pembuangan sisa gas pembakaran agar pemasukan campuran gas baru dapat dilaksanakan kembali. ( BUANG )




Untuk keperluan proses pemasukan dan pembuangan, bagian atas silinder dilengkapi dengan lobang-lobang saluran yang dapat dibuka dan ditutup, sedangkan untuk penyalaan dipasang sebuah busi pemercik api.

Proses isap, kompresi, usaha dan buang dilakukan dengan adanya gerakan piston naik turun didalam silinder dan proses inilah yang disebut dengan  siklus kerja mesin.

Titik terjauh yang yang dapat ditempuh piston pada saat naik disebut dengan Titik Mati Atas (TMA). Sedangkan titik terjauh yang dapat ditempuh piston pada saat turun disebut dengan Titik Mati Bawah (TMB).
Gerakan piston dari TMA ke TMB adalah satu kali langkah piston.
Apabila piston bergerak satu langkah maka poros engkol juga ikut berputar  ½  putaran.  

  
 
 






















Mesin dapat digolongkan menjadi 2 jenis sesuai dengan jumlah langkah piston dalam menyelesaikan satu siklus kerja atau menghasilkan satu kali pembakaran yaitu:
  1. Mesin 4 Tak atau Mesin 4 langkah ( Four Stroke Engine)
  2. Mesin 2 Tak atau Mesin 2 langkah ( Two Stroke Engine)

Mesin 4 Tak adalah: Mesin yang menghasilkan satu kali pembakaran, membutuhkan 4 kali gerakan piston naik turun dan 2 kali putaran poros engkol
Mesin 2 Tak adalah: Mesin yang menghasilkan satu kali pembakaran, membutuhkan hanya 2 kali gerakan piston naik turun dan 1 kali putaran poros engkol



Prinsip Kerja Mesin 4 Tak
              
 
 











                                                                             


 
Langkah isap
Piston turun dari TMA ke TMB, katup masuk terbuka dan katup buang tertutup.
Turunya piston menyebabkan  campuran udara dan bensin terisap kedalam silinder.
Pada langkah ini poros engkol berputar  ½ putara pertama .

 
Langkah Kompresi
Piston naik dari TMB ke TMA, katup masuk dan katup buang  tertutup. Waktu piston naik dari TMA ke TMB campuran udara dan bensin dikompresikan, sehingga tekanan dan temperaturnya menjadi naik.
Pada langkah ini poros engkol berputar  ½ putaran ketiga


 
Langkah Usaha
Kedua katup masih dalam keadaan menutup.
Sesaat sebelum piston mencapai TMA  ahir langkah kompresi, busi memercikkan bunga api listrik, sehingga terjadilah pembakaran yang mengakibatkan bertambahnya tekanan secara mendadak di ruang bakar. Tekanan gas pembakaran ini mendorong piston turun dari TMA ke TMB.
Pada langkah ini poros engkol berputar ½ putaran ketiga

 
Langkah Buang  
Piston naik dari TMB ke TMA , katup masuk tertutup dan katup buang terbuka.
Naikya piston menyebabkan sisa gas pembakaran terdorong keluar dari dalam silinder.
Pada langkah ini poros engkol berputar ½ putaran keempat.

Prinsip Kerja Mesin 2 Tak

Pada bagian awal dijelaskan bahwa mesin dua langkah hanya memerlukan satu kali putaran poros engkol untuk menyelesaikan satu siklus kerja di dalam silinder. Usaha (langkah tenaga) dihasilkan pada setiap putaran poros engkol.
Mesin 2 Tak tidak memiliki katup-katup seperti halnya pada mesin 4 Tak, yang ada hanyalah lobang isap, lobang buang dan lobang bilas/transper. Sedangkan yang menutup dan membuka lobang tersebut ialah piston mesin itu sendiri.

  LANGKAH TURUN
 

Proses diatas Piston
Akibat tekanan pembakaran piston terdorong turun dari TMA ke TMB. Sebelum mencapai TMB piston sudah membuka lubang buang disusul kemudian  lubang pembilasan. Akibatnya sisa gas yang masih bertekanan langsung keluar melalui lubang buang, disusul kemudian dengan pemasukan gas baru  dari lubang bilas sambil mendorong sisa gas pembakaran keluar dari dalam silinder

Proses dibawah piston
Pada saat piston turun, bagian bawah piston menutup lubang isap kemudian menekan Gas baru dari ruang engkol ke ruang silinder setalah lubang bilas terbuka oleh bagian atas piston


   LANGKAH NAIK
Text Box:

Proses diatas Piston
Piston naik dari TMB ke TMA sabil menutup lubang bilas dan lubang buang.
Setelah piston menutup lubang buang, terjadilah pengompresian campuran gas baru, kemudian disusul dengan pemercikan bunga api sesaat sebelum piston mencapai TMA  dan terjadi pembakaran yang menimbulkan naiknya tekanan secara mendadak diruang bakar

Proses dibawah piston
Pada saat naik,  piston menutup lubang bilas, kemudian disusul dengan terbukanya lubang isap, sehingga campuran gas baru terisap dari karburator ke ruang engkol





perbedaan mesin 4 tak dengan mesin 2 tak

no
mesin 4 tak
mesin 2 tak
1
bahan bakar bensin murni
bahan bakar minyak campur (bensin + oli )
2
knalpot tidak mengeluakan asap
knalpot mengeluarkan asap
3
untuk menghasilkan 1 X pembakaran piston bergerak
4x  naik turun dan poros engkol beputar 2 x putaran
untuk menghasilkan 1x pembakaran piston bergerak 2x  naik turun dan poros engkol berputar 1x put
4
menggunakan katup masuk dan katup buang
tidak menggunakan katup-katup
5
tidak terdapat lobang pada silinder mesin
terdapat lobang pada silinder mesin
6
memiliki ring kompresi dan ring oli
hanya memiliki ring kompresi dan tidak memiliki ring oli





















konstruksi  &
komponen-komponen mesin


Tujuan pembelajaran
  1. Menjelaskan konstruksi mesin.
  2. Mengidentifikasi koponen-komponen mesin


































Konstruksi Mesin

Mesin (engine) terdiri dari mesin itu sendiri dan kelengkapan-kelengkapanya. Mesin itu sendiri terdiri dari blok silinder, kepala silinder, piston, porosengkol dan mekanisme katup.
Sedangkan kelengkapan mesin terdiri dari system pelumasan, system pendinginan, system pemasukan dan pembuangan, system bahan bakar dan system kelistrikan mesin.          
                 

     
 
Komponen-Mesin

1.      Blok silinder

Konstruksi
Blok silinder (Cylinder block) merupakan inti dari mesin yang terbuat dari bahan besi tuang atau dari paduan aluminium.Untuk memberi kekuatan pada mesin, blok silinder dilengkapi dengan rangka pada bagian dinding luar blok dan sekaligus membantu meradiasikan panas.
Pada blok silinder terdapat  beberapa lubang silinder yang didalamnya torak bergerak naik turun dan silinder-silinder ini dikelilingi oleh mantel-mantel pendingin sebagai saluran air pendingin.
Bagian atas silinder ditutup oleh kepala silinder dan dijamin oleh gasket/ paking yang letaknya antara blok silinder dan kepala silinder. Ruang engkol (Crankcase) terpasang pada bagian bawah blok sebagai tempat pemasangan poros engkol.. Khusus mesin jenis OHV poros noknya diletakkan didalam blok silnder. Perlengkapan lainya juga terpasang pada bagian sisi luar blok seperti: stater,alternator,pompa bensin,dan distributor. 


Silinder
Silinder(Cylinder) berfungsi sebagai tempat piston bergerak naik turun untuk merobah tenaga panas yang dihasilkan oleh pembakaran menjadi tenaga mekanis.
Silinder yang digunakan pada mesin ada yang menyatu/ padu dengan blok dan ada juga jenis tabung yang disisip masuk pada blok.
Apabila silinder yang menyatu dengan blok mengalami keausan atau terdapat goresan, dapat diperbaiki dengan cara “Over Size” dengan tahapan: 0.25 mm, 0.50 mm, 0.75 mm dan 1.00 mm atau dengan memasang tabung silinder ukuran standar.
Tabung silinder yang disisip pada blok dibedakan atas 2 jenis yaitu tabung silinder basah dan tabung silinder kering. Tabung silinder basah bersentuhan langsung dengan air pendingin, sedangkan tabung silinder kering tidak bersentuhan dengan air pendingin mesin.
 
 











2.  Kepala silinder

Kepala silinder (Cylinder Head) terpasang pada bagian atas blok silinder  yang terbuat dari bahan besi tuang atau paduan aluminium. Pada bagian bawah kepala silinder terdapat ruang bakar dan  katup-katup serta lobang busi, sedangkan pada bagian sisinya terpasang intake manifold dan exhaust manifold. Mantel pendingin juga dilengkapi untuk mendinginkan katup-katup dan busi.
 
 












Me



Ruang bakar
Ruang bakar (Combustion Chamber) berfungsi sebagai tempat pembakaran campuran udara dan bahan bakar yang telah dikompresikan oleh piston.
 
 

Jenis-jens ruang bakar:
  1. Ruang bakar model setengah bulat (Hemispherical)
  2. Ruang bakar model baji ( Wedge)
  3. Ruang bakar model kamar mandi (Bathtup)
  4. Ruang bakar model atap (Pent Rooft)



Gasket kepala silinder
 
Gasket atau paking kepala silinder yang terpasang diantara blok dengan kepala silinder berfungsi untuk mencegah kebocoran gas pembakaran , air pendingin dan juga oli mesin. Gasket ini terbuat dari bahan asbes yang dijepit dengan plat tembaga atau plat baja.



3.Piston dan kelengkapanya

Konstruksi Piston
Piston bergerak naik turun didalam silinder untuk melakukan langkah isap, kompresi, usaha dan buang. Fungsi utama piston adalah untuk menerima tekanan pembakaran dan meneruskan tekanan tersebut untuk memutar poros engkol melalui batang torak.
Pada umumya piston dibuat dari bahan paduan aluminium.
Nama-nama bagian piston adalah seperti diperlihatkan pada gambar berikut:
Celah Piston
Celah piston adalah celah yang tersedia antara piston dengan dinding silinder pada temperature ruangan kurang lebih 250 C. Celah ini harus ada karena piston akan mengalami sedikit pemuaian yang mengakibatkan diameternya bertambah bila piston menjadi panas.
Celah piston bervariasi tergantung dari model mesinya,umumya antara 0,02-0,12 mm.
Bentuk piston sebenarnya agak tirus,diameter bagian atas lebih kecil dibandingkan diameter bagian bawah sehingga celah piston bagian atas lebih besar dari bagian bawah.
 
 










Jenis-jenis Piston
Jenis-jenis piston yang banyak digunakan adalah sebagai berikut.
  1. Split piston
Bagian sisi kerja piston dilengkapi dengan alur berbentuk “T” atau ‘U” untuk memudahkan pemuaian piston saat panas.
  2. Slipper piston
Bagian bawah piston model ini dipotong untuk memperingan piston dan memperpendek batang torak.
 3. Autotermis piston
Pada bagian dalam atas piston dipasang ring baja dengan angka pemuaian yang kecil, untuk mencegah pemuaian yang berlebihan pada kepala piston saat panas.
 4. Oval piston
Diameter piston pada bagian sisi pena piston dibuat lebih kecil dari diameter sisi kerjanya sehingga piston kelihatan berbentuk oval. Apabila telah panas maka diameternya akan sama pada setiap sisinya.

Ring Piston
Ring piston terpasang pada alur ring piston yang berfungsi sebagai berikut:
1.      Mencegah kebocoran kompresi dan gas pembakaran melalui celah antara piston dengan dinding silinder.
2.      Mencegah oli yang melumasi piston dan dinding silinder masuk ke ruang baker.
3.      Memindahkan panas dari piston ke silinder untuk membantu mendinginkan piston.
Ring piston memiliki sifat elastis yang mengembang sehingga menutup rapat terhadap dinding silinder.Umumnya ring piston dibuat dari bahan baja tuang special yang tiak merusak pada dinding silinder.
Pada setiap piston umumya terpasang 3 buah ring yang terdiri dari: Ring kompresi 1,ring kompresi 2 dan ring oli.        
 
 
 











Celah Ujung Ring Piston
Celah ujung ring piston harus disediakan karena ring piston akan mengembang bila dipanaskan.
Celah ujung ring umumnya antara 0,2 – 0,5 mm pada temperature ruangan





Pena Piston
Pena piston berfungsi untuk menghubungkan piston dengan ujung kecil batang torak.

 
 















Jenis-jenis  pengikatan pada pena piston:
1.      Tipe Fixed
Pada type ini pena piston diikat pada bushing piston dengan menggunakan baut  , sedangkan antara pena piston dengan batang torak dapat bergerak bebas.
2.      Tipe Bolted
Jenis ini pena piston terikat pada batang torak dengan menggunakan baut, sedangkan antara pena piston dengan piston dapat bergerak bebas.
3.      Tipe Press Fit
Pena piston terikat pada batang torak dengan cara dipress dan pena piston dapat bergerak bebas terhadap piston.
4.      Tipe Full floating
Pada tipe ini pena piston tidak terikat pada piston ataupun pada batang torak sehingga dapat bergerka bebas secara penuh. Sedangkan pada kedua pena  ditahan oleh 2 buah pegas pengunci (snap ring)

                               

Batang Torak
 
Batang torak berfungsi untuk menghubungkan piston ke poros engkol yang selanjutnya meneruskan tenaga yang diterima piston ke poros engkol.
Ujung batang torak yang berhubungan dengan pena piston disebut ujung kecil, sedangkan ujung lain yang berhubungan dengan poros engkol disebut dengan ujung besar.
Diantara ujung besar batang torak dengan pena engkol disisipkan sebuah bantalan yang disebut dengan metalan raun dan berfungsi untuk mencegah keausan dan mengurangi gesekan. Bantalan batang torak dilumasi dengan oli dan sebagian dari oli ini dipercikkan kebagian bawah piston melalui lobang oli.


4. Poros Engkol dan Kelengkapanya.

Poros engkol (Crank shaht) berfungsi untuk merubah gerak naik turun piston menjadi gerak putar.
Bagian belakang poros engkol terpasang roda penerus, sedangkan pada bagian depan dipasang fulley. Agar tahan terhadap beban besar dan dapat berputar pada kecepatan tinggi, poros engkol dibuat dari bahan baja karbon yang mempunyai daya tahan tinggi. Poros engkol juga ditopang oleh bantalan pada ruang engkol. Sedangkan sebagai saluran oli pelumasan ke sumbu utama dan pena engkol, pada poros engkol dilengkapi dengan lobang oli.
Poros engkol terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut ;
  1. Sumbu engkol ( Crank Jurnal ) terikat pada ruang engkol.
  2. Pena engkol ( Crank Pin ) tempat pemasangan ujung besar batang torak.
  3. Lengan engkol ( Crank Arm ) Sebagai penghubung crank jurnal dengan crank pin.
  4. Bobot pengimbang ( Blance weight ) untuk keseimbangan putaran.
Roda Penerus
 
Pada mesin 4 tak, dalam satu siklus kerja dengan dua putaran poros engkol hanya ada satu langkah yang menghasilkan tenaga putar yaitu langkah usaha, sedangkan untuk langkah lain memerlukan tenaga. Agar dapat bekerja untuk langkah lainnya, poros engkol dilengkapi dengan roda penerus    yang akan menyimpan energi dari langkah tenaga.
Jadi roda penerus ( fly wheel ) berfungsi untuk meneruskan tenaga putar agar piston tidak langsung berhenti pada TMA atau TMB.
Roda penerus dibuat dari bahan  baja tuang yang berbentuk piringan dan dipasang pada ujung poros engkol serta dilengkapi dengan ring gear yang akan dihubungkan dengan gigi pinion starter.

Bantalan Poros engkol
Bantalan (bearing) atau sering juga disebut dengan metalan dipasang pada sumbu engkol dan pena engkol  yang berfungsi untuk mencegah keausan dan mengurangi gesekan sehingga poros engkol dapat menerima beban yang besar dari piston serta dapat berputar pada putaran tinggi.
Bantalan (bearing) sumbu engkol disebut dengan metalan duduk, sedangkan bantalan untuk pena engkol disebut dengan metalan raund.
Pada umumya  bantalan ini dibuat dari bahan metal putih, kelmet metal atau aluminium.
Antara bantalan dengan poros engkol diperlukan adanya celah untuk membentuk lapisan oli(oil film) dengan tujuan mencegah kontak langsung antara logam dengan logam. Celah ini disebut dengan celah oli ( oil clearance ) dan ukuranya tergantung dari jenis mesinya, tetapi pada umumnya antara 0,02-0,06 mm.     

 
Thrust bearing ( Bantalan Aksial)
Selain berputar, crankshaft juga cenderung bergerak ke belakang dan ke depan.
Untuk membatasi gerakan akhir, thrust bearing dipasang pada salah satu sumbu engkol sehingga poros engkol tidak bergerak maju mundur. Thrust bearing bagian atas dan bawah dilengkapi dengan alur oli yang menjadi jalan aliran oli di sekeliling jurnal.
5. Mekanisme Katup

Mekanisme katup adalah suatu mekanisme pada mesin 4 tak yang berfungsi untuk membuka dan menutup katup-katup.
Bagian-bagian mekanisme katup terdiri dari:
  1. Katup (Valve) yang berfungsi untuk membuka dan menutup saluran masuk dan buang.
  2. Dudukan katup (Valve Seating ) berfungsi sebagai dudukan katup saat menutup
  3. Pegas katup ( Valve spring) yang berfungsi untuk mengembalikan katup pada dudukanya setelah membuka.
  4. Pengangkat katup (Valve Lifter) yang berfungsi memindahkan gerakan nok ke rocker arm melalui push rod.
  5. Batang penumbuk ( Push rod ) berfungsi untuk meneruskan gerakan valve lifter ke ujung rocker arm.
  6. Lengan penumbuk (rocker arm) berfungsi menekan batang katup sehingga katup dapat membuka.
  7. Poros nok ( Cam saft ) berfungsi untuk mengatur waktu membuka dan menutupnya katup-katup.

Ketika mesin dihidupkan, poros engkol akan menggerakkan poros nok dengan perantaraan roda gigi timing.
Saat cam pada posisi mengakat, maka valve lifter akan terangkat dan menekan salah satu ujung roker arm melalui push rod , sedangkan ujung yang lain akan menekan batang katup sehingga katup membuka.
Saat cam posisi tidak mengangkat, katup akan kembali menutup dengan adanya tegangan pegas katup.

                                      



Katup dengan Perlengkapannya
Poros nok
Poros nok ( Cam shaft ) terdiri dari beberapa nok ( cam) yang akan membuka dan menutup katup pada saat yang tepat. Selain itu poros nok juga dilengkapi dengan roda gigi penggerak distributor dan cam penggerak pompa bensin. Roda gigi timing dipasang pada bagian depan poros nok dan digerakkan oleh poros engkol.
Metode menggerakkan katup
Camshaft digerakkan oleh poros engkol dengan beberapa metode yang terdiri dari :
  1. Model Timing Gear ( Roda Gigi Timing)
  2. Model Timing Chain ( Rantai Timing)
  3. Model Timing Belt ( Sabuk Timing)
Jenis-jenis Mekanisme Katup
  1. Jenis Side Valve
Katup-katup ditempatkan ditempatkan disamping blok silinder dan poros nok juga terpasang di blok silinder
  1. Jenis Over Head Valve (OHV)
Katup-katup pada jenis ini ditempatjan di kepala silinder, sedangkan poros nok berada di blok silinder
  1. Jenis Over Head Cam Shaft (OHC)
Pada jenis ini poros nok dan katup-katup ditempatkan di kepala silinder.
·         Single over head cam shaft ( SOHC )
Jenis ini hanya satu poros nok di kepala silinder yang menggerakkan katup masuk dan katup buang.
·         Double over head cam shaft ( DOHC )
Jenis ini terdapat 2 buah poros nok di kepala silinder yang akan menggerakkan katup-katup, yaitu satu untuk katup masuk dan satu lagi untuk katup buang.
















 
 

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar