DASAR-DASAR MESIN
MOBIL
1. Prinsip Kerja
Engine
Motor/engine /mesin
adalah suatu alat yang merubah tenaga panas, listrik, air dan sebagainya
menjadi tenaga mekanik. Sedang motor yang merubah tenaga panas menjadi tenaga
mekanik disebut motor bakar. Motor bakar dibagi menjadi motor pembakaran dalam
(internal combustion chamber) dan motor pembakaran luar (eksternal combustion
chamber). Sedang motor bensin dan disel termasuk motor pembakaran dalam karena
tenaga panas dihasilkan di dalam motor itu sendiri. Bila ditinjau dari langkah
(Stroke) pada proses pembakarannya, motor yang berkembang saat ini ada motor 2
langkah dan motor 4 langkah. Dan yang dimaksud langkah (Stroke) adalah seperti
berikut ini :
TDC = Top Death Center atau Titik Mati Atas (TMA)
BDC = Bottom Death Centre atau Titik Mati Bawah (TMB)
Titik mati atas adalah batasan maksimal gerakan piston
ke atas, sedang titik mati bawah adalah batasan maksimal gerakan piston ke
bawah.
a) Prinsip
Kerja motor bensin 2 langkah
Langkah kompresi,buang dan penghisapan:
Pada langkah ini piston 6 bergerak dari TMB ke TMA, di
atas piston terjadi tekanan sehingga ketika piston belum menutup saluran buang
2, gas sisa pembakaran akan mengalir ke saluran buang dan ketika piston menutup
saluran buang, di dalam ruang bakar 5 terjadi kompresi. di bawah piston terjadi
melalui saluran pemasukan 1 .
b) Prinsip
kerja motor bensin 4 langkah
Langkah hisap:
Piston bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk membuka,
campuran bahan bakar dan udara masuk ke ruang bakar, katup buang menutup.
Langkah kompresi:
Piston bergerak dari TMB ke TMA, katup masuk dan katup
buang tertutup, campuran bahan bakar dan udara dikompresikan dengan tekanan
antara 9 Kg/cm2 -12
Kg/cm2.
Langkah usaha:
Beberapa derajad sebelum TMA busi meloncatkan api akan
terjadilah pembakaran. Tenaga pembakaran kan mendorong piston dari TMA ke TMB,
tenaga tersebut akan dikirim oleh connecting rod menjadi tenaga putar pada
crank shaft.dan pada saat ini kedua katup dalam keadaan tertutup.
Langkah buang:
Piston bergerak dari TMB ke TMA, katup masuk menutup
dan katup buang membuka, gas sisa pembakaran akan terdorong keluar melalui
saluran buang.
c) Prinsip
kerja motor disel 2 langkah
Langkah usaha dan pemasukan:
Pada saat tejadi pembakaran di ruang bakar,tenaga
panas akan mendorong piston dari TMA ke TMB, tenaga tersebut oleh connecting
rod dikirim ke crank shaft menjadi tenaga putar. Pada saat ini saluran buang
tertutup (A). Pada saat piston melewati lubang-lubang pemasukan pada didnding
silinder, maka terjadilah pemasukan udara murni ke dalam silinder, saluran
buang terbuka (B).
Langkah buang dan kompresi:
Piston bergerak dari TMB ke TMA. Karena saluran buang
terbuka, maka udara murni akan mendorong gas bekas keluar dari silinder menuju
saluran buang selama saluran buang membuka (B). Pada saat saluran buang mulai
menutup terjadilah pengkompresian udara murni di atas piston dengan tekanan
antara 16 Kg/cm2 –
22 Kg/cm2, dan beberapa derajad sebelum
piston mencapai TMA, bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder sehingga
terjadilah pembakaran (C).
d) Prinsip
kerja motor disel 4 langkah
Langkah hisap:
Piston bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk membuka
dan katup buang menutup, udara murni masuk ke ruang bakar (A).
Langkah kompresi:
Piston bergerak dari TMB ke TMA, katup masuk dan buang
menutup, udara murni di ruang bakar terkompresikan (B).
Langkah usaha:
Beberapa derajad sebelum TMA, bahan bakar disemprotkan
ke ruang bakar, sehingga terjadi pembakaran.Tenaga pembakaran akan mendorong
piston dari TMA ke TMB, dan melalui connecting rod tenaga tersebut dirubah
menjadi tenaga putar pada crank shaft (C).
Langkah buang:
Piston bergerak dari TMB ke TMA, katup masuk tertutup dan katup buang membuka.
Pada saat ini gas sisa pembakaran akan terdorong keluar dari silinder ke
saluran pembuangaN
e. perbedaan antara motor bensin dan disel
Dari prinsip kerja engine dapat dilihihat perbedaan
antara engine bensin dengan disel. Secara garis besar komponen – komponen
engine bensin dan disel hampir sama, yang membedakan antara keduanya adalah
seperti pada tabel berikut berikut:
Item
|
Motor Diesel
|
Motor Bensin
|
Siklus Pembakaran
|
Siklus Sabathe
|
Siklus Otto
|
Tekanan kompresi
|
16-22 Kg/cm2
|
9-12 Kg/cm2
|
Ruang bakar
|
Rumit
|
Sederhana
|
Percampuran bahan bakar
|
Diinjeksikan pada akhir
|
Dicampur dalam
|
Item
|
Motor Diesel
|
Motor Bensin
|
|
langkah
|
karburator
|
Metode penyalaan
|
Terbakar sendiri
|
Percikan busi
|
Bahan bakar
|
Solar
|
Bensin
|
Getaran suara
|
Besar
|
Kecil
|
Efisiensi panas (%)
|
30-40
|
22-30
|
2.Jenis-jenis engine
a) Engine
ditinjau dari jumlah silindernya
Bila ditinjau dari jumlah silindernya ada engine
dengan silinder satu, dua, tiga, empat, enam, delapan dan seterusnya.
b) Engine
ditinjau dari susunan silindernya
Bila ditinjau dari susunan silindernya engine terbagi
menjadi beberapa Tipe yaitu: tipe in-line, tipe V dan tipe horizontal
berlawanan.
c) Engine
ditinjau dari penempatan mekanisme katupnya
Bila ditinjau dari mekanisme katupnya engine dibagi
menjadi: tipe Over Head Valve (OHV),
tipe Over Head Cam shaft (OHC)
dan tipe Double Over Head Cam shaft (DOHC).
d) Engine
bila ditinjau dari penggerak mekanik katupnya
Bila ditinjau dari penggerak mekanik katupnya: dengan
penggerak roda gigi, timing chain dan timing belt. Perhatikan gambar-gambar
berikut:
e) Engine
bila ditinjau dari penggunaan bahan bakarnya
Bila ditinjau dari penggunaan bahan bakarnya engine
dibagi: Engine gasoline (motor
bensin), engine diesel, engine
cerosine (motor minyak tanah) dan engine LPG. Untuk
keperluan kendaraan motor bensin dan disel relatif lebih banyak digunakan.
3. Komponen-komponen
Engine
Engine terdiri dari komponen-komponen engine dan
bagian-bagian pendukung kerja engine. Yang dimaksud komponen-komponen engine
meliputi: Blok silinder, kepala silinder, mekanik katup, kelengkapan piston,
poros engkol, poros nok dan roda penerus. Sedang bagianbagian penunjang kerja
engine meliputi: Sistem pendinginan, system pelumasan, sistem bahan bakar dan
sistem pengapian.
a) Blok
silinder (cylinder block)
Pada bagian linernya sebagai tempat terjadinya proses
pembakaran. Selain itu juga sebagai tempat kerjanya komponen-komponen yang lain
seperti piston, poros engkol, poros nok. Pada bagian atas bloksilinder dipasang
kepala silinder dan pada bagian bawah dipasang panci oli
b) Kepala
silinder (Cylinder Head)
Membentuk ruang bakar atau tempat ruang bakar
tambahan. Pada kepala silinder juga digunakan untuk menempatkan kelengkapan
mekanik katup, saluran pemasukan dan juga saluran pembuangan.
Keterangan gambar kepala silinder:
Ø Spark plug (Busi):
untuk meloncatkan api tegangan tinggi.
Ø Adjusting shim:
penyetel celah katup
Ø Valve lifter:
Sebagai pengangkat katup
Ø Exaust valve:
untuk membuka dan menutup saluran buang
Ø Valve guide:
Untuk penghantar gerakan katup
Ø Gasket:
sebagai perapat
Ø Water jacket:
untuk saluran air pendingin
Ø Cylinder block:
untuk tempat pembakaran/tempat bekerjanya Piston.
Ø Piston : untuk merubah tenaga
panas menjadi tenaga mekanik.
Ø Combustion chamber : untuk tempat
pembakaran
Ø Valve seat : sebagai tempat
dudukan kepala katup
Ø Oil seal : Sebagai perapat
oli agar tidak masuk ke ruang bakar
Ø Intake valve:
untuk membuka dan menutup saluran pemasukan.
Ø Valve keepers:
sebagai pengunci antara katup dengan pegas katup.
Ø To exhaust manifold : disambung dengan
manifold buang
Ø To intake manifold : disambung dengan
manifold masuk
Pada kepala silinder juga diletakkan atau dibentuk
ruang bakar (Combustion Chamber). Ada beberapa jenis ruang bakar untuk motor
bensin yaitu jenis: setengah bulat, baji, bak mandi dan pent roof.
Sedangkan jenis ruang bakar untuk motor disel Injeksi
langsung (Direct Injection) ada: Multi
Spherical, Hemispherical dan Spherical
Ruang bakar untuk motor disel injeksi tidak langsung
(indirect injection) ada: ruang bakar kamar depan (Pre combustion chamber,
ruang bakar kamar pusar (Swirl chamber) dan model sel udara (Air cell)
Keterangan gambar
ruang bakar:
Ø Nozzle (injector): untuk menyemprotkan bahan bakar
ke ruang Bakar.
Ø Pre combustion
chamber :
untuk tempat pembakaran awal
Ø Glow plug (Busi
pijar) :
untuk pemanas ruang bakar
Ø Combustion chamber : untuk tempat
pembakaran utama
c) Mekanik
katup (valve mekanism)
Katup pada umumnya diletakkan pada kepala silinder.
Metode penggerak mekanik katup menggunakan: timing gear, timing chain atau
dengan timing belt. Adapun fungsi katup untuk membuka dan menutup ruang bakar
sesuai proses yang terjadi di dalam silinder.
Model timing gear digunakan pada motor jenis OHV (Over
Head Valve)dan menggunakan lifter serta push rod.
Timing gear :
untuk penghubung putaran poros engkol dengan poros
nok, sekaligus menepatkan posisi katup dengan piston.
Model timing chain digunakan pada motor jenis OHC (Over
Head Cam shaft) atau
DOHC (Double Over Head Cam shaft). Poros Noknya terletak pada kepala
silinder, digerakkan oleh rantai, serta Roda
gigi sprocketsebagai pengganti timing
gear. Tegangan rantai diatur
oleh tensioner dan
getarannya diredam oleh Vibration damper.
Pada model timing belt, poros nok digerakkan oleh
sabuk yang Bergigi sebagai pengganti rantai. Jenis ini tidak memerlukan
tensioner dan pelumasan. Cam shaft dan crank
shaft timing pulley: untuk menepatkan posisi katup dengan piston.
d) Kelengkapan
Piston (Piston Assy)
Piston berfungsi menghisap dan mengkompresi campuran
bahan bakar dan udara pada motor bensin atau udara murni pada motor disel, juga
sebagai pembentuk ruang bakar. Selain itu piston juga meneruskan tenaga panas
hasil pembakaran menjadi tenaga mekanik pada poros engkol melalui batang
piston. Kelengkapan piston terdiri dari: Piston, ring piston, pena piston dan
batang piston.
Keterangan gambar konstruksi piston:
Ø Compression ring grooves: untuk
menempatkan ring kompresi
Ø Oil ring grooves: untuk menempatkan ring oli
Ø Piston pin boss: untuk bantalan dudukan pena
piston
Ø Piston pin hole: untuk menempatkan pena piston
Ø Lands: sebagai pembatas ring piston
Ø Skirt: sebagai penyerap panas.
Ring piston terdiri dari ring kompresi (compression
ring) dan ring
Oli (oil ring). Ring
kompresi sebagai perapat kompresi sekaligus Perapat agar pembakaran tidak merambat ke
bawah piston. Sedang ring oli
untuk menyapu oli pelumas pada dinding silinder agar kembali ke panci oli. Untuk motor dua
langkah tidak menggunakan ring oli karena
panci oli terpisah dengan ruang engkol.
Pena piston berfungsi
menyambung piston dengan batang piston agar dapat bergerak sesuai fungsinya
masing-masing. Oleh sebab itu penyambungan pena piston ada beberapa tipe,
antara lain: tipe Fixed, full
floating dan semi
floating
Batang piston berfungsi
untuk merubah gerak lurus pada piston
menjadi gerak putar pada poros engkol.
Small end :
untuk menempatkan pena piston
Big end :
untuk pemegang pin journal pada poros engkol
Conecting rod bearings : sebagai bantalan
Oil hole :
untuk menyalurkan oli pendingin menuju piston
Conecting rod cap :
sebagai penahan connecting rod dengan pin
Journal.
e) Poros
engkol (Crank shaft)
Poros engkol menerima beban dari piston dan batang
piston, akibat tenaga hasil pembakaran. Poros ini berfungsi untuk meneruskan
tenaga/putaran ke roda penerus.
Keterangan gambar konstruksi piston:
Ø Oil hole:
Untuk saluran pelumasan
Ø Crank pin:
untuk tempat tumpuan big end batang piston
Ø Crank journal:
sebagai titik tumpu pada blok motor
Ø Counter balance
weight: sebagai bobot penyeimbang putaran
f) Poros
nok (Cam shaft)
Poros nok adalah sebuah poros yang dilengkapi dengan
nok-nok sebagai penggerak mekanik katup. Poros nok sebagai penggerak mekanik
katup ada yang hanya untuk katup buang atau katup masuk saja, ada pula yang
sekaligus menggerakkan katup masuk dan buang.
Keterangan gambar Camshaft:
Ø Journal:
sebagai titik tumpu putaran poros
Ø Cam shaft drive
gear: sebagai gigi pemutar
Ø Cam shaft driven
gear: sebagai gigi yang diputarkan
Ø Intake cam shaft:
penggerak mekanik katup masuk
Ø Exhaust cam shaft:
penggerak mekanik katup buang
Ø Cam shaft timing
pulley: untuk menepatkan posisi katup dengan piston.
Ø Cut-out groove:
untuk menggerakkan didtributor
g) Roda
penerus (Fly wheel)
Roda penerus dipasang pada out put poros engkol dan
berfungsi sebagai penerus putaran/tenaga dari mesin ke sistem pemindah tenaga
kendaraan (Power train). Kecual i itu roda penerus juga untuk meneruskan
putaran dari motor starter ke poros engkol agar mesin dapat distart.
h) Panci
oli (Oil punch)
Panci oli dipasang pada blok motor paling bawah dan
berfungsi sebagai penampung oli motor.
i) Sistem
pendinginan (Cooling System)
Secara umum sistem pendinginan engine bensin dan disel
sama. Sedangkan fungsi utama sistem pendinginan adalah untuk mengontrol suhu
kerja engine. Untuk dapat melaksanakan fungsinya, sistem pendinginan dilengkapi
dengan komponenkomponen berikut:
Radiator: menampung
air pendingin untuk didinginkan.
Slang bawah radiator: Untuk
mengalirkan air ke engine.
Slang atas radiator: Untuk
mengalirkan air panas dari engine.
Thermostaat: Sebagai
pengontrol suhu kerja engine.
Pompa air/Water pump: untuk
mensirkulasikan air.
Tali kipas/Fan belt: Untuk
menggerakkan kipas pendingin.