LAPORAN MESIN THERMAL
BASIC ENGINE
Disusun untuk memenuhi salah satu laporan mata kuliah Mesin Thermal
Oleh :
KELOMPOK 1
KELAS 2A
Angga Pratama (121711004)
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KONVERSI ENERGI
JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2014
Berikut ini merupakan hasil praktikum Basic Engine pada Mata Kuliah Mesin Thermal, saya jadikan per-point setiap bagian penjelesan bagian-bagian pada mesin diesel di Lab. Energi Bawah.
A. Komponen – Komponen Utama Mesin
Gambar 1. Mesin
Mesin / engine diklasifikasikan dalam 3 bagian pokok yaitu ;
bagian atas = kepala silinder (head/kop silinder),
bagian tengah = blok silinder dan
bagian bawah = carter.
Komponen-komponen tersebut antara lain:
I. Bagian atas / kepala silinder
1. Tutup oli mesin
2. Tutup kepala silinder
3. Pelatuk (timlar/ rocker arm) dan perlengkapan
4. Katup / klep (valve) dan perlengkapan
5. - Mesin OHV : push rod / pasak, lifter / skep
- Mesin OHC : poros nok / noken as (cam shaft)
6. Ruang bakar
7. Busi
8. Intake manifold
9. Exhaust manifold
II. Bagian tengah / blok silinder
1. Ruang silinder
2. Piston
3. Pena / Pen piston
4. Batang /stang piston
5. metal
6. Poros engkol / crank shaft
7. Roda beban/gila ( fly wheel)
8. Mesin OHV : poros nok / noken as (cam shaft)
III. Bagian bawah / carter
1. Tempat tampungan oli mesin / Bak engkol
2. Saringan oli (oil filter)
3. Pompa oli (oil pump)
B. Prinsip Kerja Mesin
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 ruang bakar (internal combustion chamber) , dan motor pembakaran luar (eksternal combustion chamber ).
Mekanisme kerja mesin bensin bergerak dimulai putaran motor starter yang memutar fly wheel , dengan bergeraknya piston dari TMA ke TMB maka bahan bakar masuk ke dalam silinder melalui karburator unutk dicampur dengan udara, campuran bahan bakar dan udara tersebut di kompresi / dimampatkan ke ruang bakar, pada saat piston berada di puncak ruang bakar, busi memercikan api sehingga terjadi pembakaran gas dengan tekanan tinggi (expansi) sehingga menekan piston yang diteruskan ke poros engkol menjadi gerak putaran, putaran poros engkol diteruskan ke kopling, sistem transmisi, gardan / propeller dan terakhir memutar roda kendaraaan.
Mekanisme kerja mesin diesel tak berbeda jauh dengan prinsip kerja pada mesin bensin, namun yang berbeda adalah masuknya udara pada saat langkah hisap dan masuknya bahan bakar yang dikabutkan oleh nozzle pada tekanan tinggi diakhir langkah kompresi sebuah silinder. Ini dimaksudkan agar bahan bakar tepat terbakar pada saat akhir langkah kompresi. Dan pada mesin diesel tidak digunakan sebuah busi elektrik (yang menyebabkan loncatan api), melainkan menggunakan busi pemanas sebagai alat pembantu untuk membakar bahan bakar yang ada.
Perbedaan mesin bensin dengan diesel:
Item Motor Diesel Motor Bensin
Mesin dilihat dari mekanisme langkah piston dibedakan menjadi 2 :
1. Mesin 2 Tak / 2 langkah
Mesin 2 langkah merupakan mesin yang bekerja dengan 2 langkah piston menghasilkan 1 langkah kerja/usaha
Gambar 3. Langkah mesin 2 tak
2. Mesin 4 Tak / 4 langkah
Mesin 4 langkah merupakan mesin yang bekerja dengan 4 langkah piston
menghasilkan 1 langkah kerja/usaha.
Gambar 4. Langkah mesin 4 tak
C. Fungsi Komponen Mesin
1. Spark plug (Busi), glow plug (busi pijar) : untuk meloncatkan api tegangan tinggi.
2. Adjusting shim: penyetel celah katup
3. Valve lifter: Sebagai pengangkat katup
4. Exaust valve: untuk membuka dan menutup saluran buang
5. Valve guide: Untuk penghantar gerakan katup
6. Gasket: sebagai perapat
7. Water jacket: untuk saluran air pendingin
8. Cylinder block: untuk tempat pembakaran/tempat bergeraknya piston
9. Piston : untuk merubah tenaga panas menjadi tenaga mekanik.
10. Batang piston berfungsi untuk meneruskan gerak piston ke poros engkol.
11. Small end : untuk menempatkan pena piston
12. Big end : untuk pemegang pin journal pada poros engkol
13. Conecting rod bearings : sebagai bantalan
14. Oil hole : untuk menyalurkan oli pendingin menuju piston
15. Conecting rod cap : sebagai penahan connecting rod dengan pin
16. Combustion chamber/ ruang bakar : untuk tempat pembakaran
17. Valve seat/skep : sebagai tempat dudukan kepala katup
18. Oil seal : Sebagai perapat oli agar tidak masuk ke ruang bakar
19. Intake valve: untuk membuka dan menutup saluran pemasukan
20. Valve keepers/pin katup: sebagai pengunci antara katup dengan pegas
21. To exhaust manifold : disambung dengan manifold buang
22. To intake manifold : disambung dengan manifold masuk
23. Poros engkol : sebagai pengubah gerak bolak-balik piston menjadi gerak putaran yang diteruskan putaran ke system kopling system transmisi, putaran diteruskan ke garden/ propeller dan ke roda.
24. Oil hole: Untuk saluran pelumasan
25. Crank pin: untuk tempat tumpuan big end batang piston
26. Crank journal: sebagai titik tumpu pada blok motor
27. Counter balance weight: sebagai bobot penyeimbang putaran
28. Fly wheel / roda gila : sebagai peringan putaran pada poros engkol dan sebagai starter mesin.
29. Poros nok (Cam shaft) : sebagai penggerak mekanik katup
30. Journal: sebagai titik tumpu putaran poros
31. Cam shaft drive gear: sebagai gigi pemutar
32. Cam shaft driven gear: sebagai gigi yang diputarkan
33. Intake cam shaft: penggerak mekanik katup masuk
34. Exhaust cam shaft: penggerak mekanik katup buang
35. Cam shaft timing pulley: untuk menepatkan posisi katup dengan piston
36. Cut-out groove: untuk menggerakkan didtributor
37. Karburator : sebagai pencampur udara dengan bensin.
38. Nozzle (injector): untuk menyemprotkan bahan bakar ke ruang baker (mesin diesel)
39. Pengendap air (Water cendimeter): Untuk mengendapkan air yang ada pada bahan baker.
40. Timing gear, timing belt, timing chain/ kamrat : untuk penghubung putaran poros engkol dengan poros nok, sekaligus menepatkan posisi katup dengan piston.
41. Bak engkol : sebagai tempat penampung oli mesin.
42. Radiator: menampung air pendingin untuk didinginkan.
43. Slang bawah radiator: Untuk mengalirkan air ke engine
44. Slang atas radiator: Untuk mengalirkan air panas dari engine
45. Thermostaat: Sebagai pengontrol suhu kerja engine
46. Pompa air/Water pump: untuk mensirkulasikan air
47. Tali kipas/Fan belt: Untuk menggerakkan kipas pendingin
48. Tangki (Fuel tank): sebagai penampung bahan baker
49. Pompa (Fuel pump): Menyuplai bahan bakar dari tangki ke karburator
50. Baterai: sebagai penyimpan arus listrik.
51. Kontak (Switch): Untuk memutus dan menghubungkan
52. Koil: Merubah arus masuk primer menjadi arus keluar sekunder bertegangan tinggi
53. Distributor: Mendistribusikan/membagi arus tegangan tinggi ke tiap busi
54. Kondensator: Menyimpan arus primer saat platina menutup, dan menyalurkan kembali saat platina membuka.
55. Busi: Meloncatkan api bertegangan tinggi ke dalam ruang bakar untuk pembakaran.
D. Jenis-jenis Mesin
1. Mesin ditinjau dari jumlah silinder
Mesin ditinjau dari jumlah silinder antara lain; mesin 2 silinder, 4 silinder, 6
silinder, 8 silinder,dll.
2. Mesin ditinjau dari susunan silinder
Mesin ditinjau dari bentuk silinder antara lain; tipe in line, horizontal, tipe
v, radial, dll.
3. Mesin ditinjau dari penempatan mekanisme katup
Mesin ditinjau dari tempat katup, mesin OHV (Over Head Vcalve), OHC
(Over Head Camshaft) dan DOHC (Double Over Head Camshaft)
4. Mesin bila ditinjau dari penggerak mekanik katup
Mesin ditinjau dari mekanisme pengerak katup antara lain; roda gigi,
timing chain /kamrat dan timing belt.
5. Mesin bila ditinjau dari penggunaan bahan baker
Mesin ditinjau dari penggunaan bahan bakar antara lain; Engine gasoline
(motor bensin), engine diesel, engine cerosine (motor minyak tanah) dan engine
LPG.
E. Cara Memasang Piston
1. Atur cylinder block sehingga permukaan pemasangan head menghadap tegak lurus.
CATATAN: Jika block yang di-set miring atau menceng, ketika memasukkan piston akan menyebabkan connecting rod merusak dindingdalam cylinder.
CATATAN: Jika connecting rod memiliki bautbaut, tutup setiap baut tersebut dengan selang plastik agar bagian dalam dinding silinder tidak rusak.
2.Pasang bearing connecting rod dan bearing cap pada connecting rod.
3. Lapisi permukaan bearing dengan oli mesin.
CATATAN:
Jangan memberikan oli ke bagian belakang bearing Panas yang dihasilkan oleh bearing diteruskan ke connecting rod melalui bagian belakang bearing. Jika oli diberikan ke bagian belakang bearing, oli akan menghalangi hubungan antara komponen tersebut yang menyebabkan efek pemindahan panas berkurang.
4. Tutup piston ring hanya dengan piston ring compressor.
PERHATIAN:
Jika piston diputar di dalam piston ring compressor, posisi piston ring dapat berubah dan/atau piston akan rusak.
PETUNJUK:
Jika piston ring compressor yang diberikan ke bawah skirt dari piston, ini akan menjadi sulit untuk mengatur piston dalam cylinder.
Lapisi permukaan dalam piston ring compressor dengan oli agar tidak merusak piston dan piston ring.
5. Ketuk dengan tangkai palu untuk memasukkan piston dari atas cylinder dengan tanda depan piston menghadap ke depan mesin.
6. Pasang connecting rod bearing cap dan kencangkan baut-bautnya.
7. Setiap kali merakit piston, putar crankshaft dan kemudian periksa bahwa crankshaft berputar dengan lembut, rakit piston.
F. Firing Order Dan Diagram Kerja Motor Pada Kendaraan
Firing order dan diagram kerja motor biasanya berfungsi untuk mengetahui bagaimana tiap silinder harus melakukan langkah isap-kompresi-usaha-buang secara urut dan tetap.untuk mencapai proses pembakaran pada tiap-tiap silinder tidak dibuat serentak melainkan dibuat bergantian.Urutan dari proses kerja tiap silinder ini disebut firing order.Firing order ini akan mempengaruhi bentuk poros engkol,poros cam dan pompa injeksi,Misalnya diketahui suatu kendaraan mempunyai firing order 1-3-4-2,pengertiannya adalah setelah silinder 1 melakukan langkah kompresi maka selanjutnya akan disusul langkah kompresi pada silinde 3,kemudian silinder 4 dan kemudian silinder 2. Firing order biasanya ditentukan dengan mempertimbangkan jumlah silinder dan getaran yang mungkin timbul. Firing order tiap-tiap mesin berbeda tergantung dari masing-masing produsen mesin.Firing order ini tidak perlu dirubah-rubah firin order yang umum digunakan adalah sebagai berikut
Jumlah Silinder
Firing Order
3
1-3-2 dan 1-2-3
4
1-3-4-2 dan 1-2-4-3
6
1-4-2-6-3-5-6 dan 1-5-3-6-2-4
8
1-8-4-3-6-5-7-2
Diagram kerja motor adalah penggambaran kerja langkah-langkah motor secara keseluruhan yang ditampilkan dalam satu diagram. Semua kerja motor digambarkandalam satu garis tegak lurus. Sumbu mendatar menggambarkan kerja dari silinder sedangkan sumbu tegak menggambarkan masing-masing silindernya.karena dalam dalam satu proses kerja motor 4 tak memerlukan 2 kali putaran poros engkol atau 720' poros engkol,maka panjang diagaram adalah 720',sedangkan tinggi diagram tergantung dari jumlah silindernya . Faktor lain yang mempengaruhi diagram kerja adalah firing order,karena itu motor yang jumlah silindernya sama tetapi firing ordernya lain maka diagram kerjanya pun akan lain. Dibawah ini ditunjukakan contoh gambar daigram kerja motor 4 tak 4 siinder dengan fo 1-3-4-2. karena proses kerja motor 4 tak adalah 2 kali peros enkol,maka jarak pengapian tiap silindernya adalah 720:4= 180 artinya kompresi antara silinder satu dengan urutan berikutnya adalah 180' dan juga dengan silinder seterusnya
Silinder
Posisi Piston
1
2
3
4
0' (TMA)
ISAP
KOMPRESI
BUANG
USAHA
180'
KOMPRESI
USAHA
ISAP
BUANG
360'
USAHA
BUANG
KOMPRESI
ISAP
720'
BUANG
ISAP
USAHA
KOMPRESI
Dari diagaram diatas dapat dilihat bahwa saat silinder 1 pada langkah kompresi ,silinder 2 sedang langkah usaha, silinder 3 sedang langkah hisap, silinder 4 sedang langkah buang.
G. Cara Kerja Sebuah Nozzle
Bagian - bagian Nozzle
Injection nozzle terdiri nozzle body dan needle dan berfungsi untuk mengabutkan bahan bakar. Antara nozzle body dan needle dikerjakan dengan presisi dengan toleransi 1/1000 mm karena itu kedua komponen itu apabila perlu diganti harus diganti secara bersamaan.
Tipe Injection Nozzle
Nozzle dapat diklasifikasikan :
- Hole type :
Single hole
Multiple hole
- Pin type :
1. Throttle
2. Pintle
Pada direct injection digunakan injektor tipe multiple hole. Pada precombustion chamber dan swirl chamber digunakan tipe pintle.
Kebutuhan untuk Menyetel Tekanan Injeksi Nozzle
Tekanan injektor yang tidak tepat akan mengganggu saat injeksi dan volume injeksi.
Cara Kerja Injektor Nozzle
1. Sebelum Penginjeksian
Bahan bakar yang bertekanan tinggi mengalir dari pompa injeksi melalui oil passage menuju oil pool pada bagian bawah nozzle body.
Penginjeksian Bahan Bakar
Bila tekanan pada oil pool naik, ini akan menekan permukaan nozzle needle. Bila tekanan ini melebihi tegangan pegas, maka nozzle needle terdorong ke atas dan menyebabkan nozzle menyemprotkan bahan bakar.
3. Akhir Penginjeksian
Bila pompa injeksi berhenti mengalirkan bahan bakar, tekanan bahan bakar turun, dan pressure spring mengembalikan nozzle needle ke posisi semula (menutup saluran bahan bakar). Sebagian bahan bakar yang tersisa antara nozzle needle dan nozzle body, melumasi semua komponen dan kembali ke over flow pipe.
H. Transmisi
Salah satu komponen mesin yang befungsi untuk memindahkan daya dan kerja dari satu tempat/poros ke tempat/poros yang lain.
b. Secara umum transmisi mesin terbagi menjadi 2 yaitu:
Transmisi Langsung
Sistem ini disebut juga dengan transmisi roda gigi, karena cara kerjanya yang berkontak secara langsung antara elemen poros penggerak dengan yang digerakan.
Kelebihan :
- tidak terjadi slip
- dapat memindahkan daya yang besar
- dapat digunakan untuk putaran tinggi dan tepat
- ringkas tidak memerlukan tempat yang luas
- dapat memindahkan daya dengan putaran stabil
Kekurangan :
- perlu ketelitian tinggi dalam perencanaan dan perawatannya.
- biaya pembuatan yang cukup mahal.
- tak bisa digunakan untuk transmisi jarak yang jauh
Transmisi Tidak Langsung
Pada transmisi ini tidak terjadi kontak elemen poros dengan poros yang digerakkan melainkan melalui elemen suatu transmisi yang menghubungkan kedua poros. Transmisi ini digunakan jika kedua poros letaknya saling berjauhan.
kelebihan
- dapat meneruskan daya antara poros yang berjauhan
- tidak perlu ketelitian yang tinggi dalam perencanaan
- biaya pembuatan dan perewatannya cukup murah
Kekurangan
- memerlukan tempat yang lebih luas
- lebih sering terjadi slip
- tidak dapat digunakan dengan putaran tinggi
Contoh elemen transmisi tidak langsung adalah:
Pully + Belt
Bentuk V : digunakan pada kompressor
Bentuk pipih : digunakan pada penggiling padi, kemungkinan terjadi slip tinggi
Bentuk gerigi : digunakan pada motor matic
Bentuk bulat : digunakan pada mesin jahit, slip paling besar dibanding jenis lainnya.
Gear + Rantai = diantara elemen transmisi tidak langsung lainnya slip pada gear dan rantai termasuk kecil, tapi biaya perawatan termasuk tinggi dan berisik. Aplikasi pada sepeda motor.
I. Kesimpulan
Mesin adalah alat mekanik atau elektrik yang mengirim atau mengubah energi untuk melakukan atau membantu pelaksanaan tugas manusia. Biasanya membutuhkan sebuah masukan sebagai pelatuk, mengirim energi yang telah diubah menjadi sebuah keluaran berupa gerak. Dengan berbagai macam komponen-komponen yang ada didalamnya berkaitan satu sama lain dengan fungsinya masing-masing. Firing Order dibutuhkan karena apabila 2 atau lebih piston bersmaan dalam bekerja, keluaran tenaga maupun energi tak akan efisien sebesar yang diberikan oleh bahan bakar. Transmisi pun sangat dibutuhkan untuk memindahkan kerja dari satu titik ke titik lain sehingga, keluaran kerja terdistribusi dengan baik.
