PEMELIHARAAN/SERVIS ENGINE DAN KOMPONEN-KOMPONENNYA

Mesin merupakan alat yang merubah sumber tenaga ( panas, listrik, air, angin, tenaga atom dan sumber tenaga lainnya ) menjadi tenaga mekanik. Mesin yang merubah tenaga panas menjadi tenaga mekanik disebut motor bakar.

Motor bakar ada dua jenis :

1.      Motor pembakaran dalam ( ICE : Internal Combustion Engine )

Mesin dimana tenaga / energi yang diperoleh berasal dari pembakaran di dalam mesin itu sendiri. Contoh : mesin bensin, mesin diesel, turbin dll.

2.      Motor pembakaran luar ( ECE : External Combustion Engine )

Mesin dimana tenaga / energi yang diperoleh berasal dari pembakaran di luar mesin itu sendiri. Contoh : Mesin uap, mesin turbin uap, mesin nuklir dll.

Karakteristik mesin bensin dan mesin diesel adalah sebagai berikut :

1.      Mesin bensin

§ Kecepatannya tinggi dan tenaganya besar.

§ Mudah pengoperasiannya.

§ Pembakarannya sempurna.

§ Umumnya digunakan untuk mobil penumpang dan kendaraan truk yang kecil.

2.      Mesin diesel

§ Efisiensi panasnya tinggi

§ Bahan bakarnya hemat.

§ Kecepatannya lebih rendah dibandingkan dengan motor bensin.

§ Getarannya besar

§ Harganya lebih mahal.

Umumnya digunakan untuk kendaraan jarak jauh dan truk besar

     Prinsip Kerja Mesin Empat Langkah

Torak akan bergerak naik turun dengan bebas di dalam silinder. Posisi tertinggi yang dicapai oleh torak di dalam silinder disebut Titik Mati Atas ( TMA ) dan posisi terendah yang dicapai oleh torak di dalam silinder disebut Titik Mati Bawah ( TMB ). Jarak bergeraknya torak antara Titik Mati Atas ( TMA ) dan Titik Mati Bawah ( TMB ) disebut langkah torak ( stroke ).

Ø  Langkah hisap

§  Torak bergerak dari Titik Mati Atas ( TMA ) ke Titik Mati Bawah ( TMB ), menyebabkan ruang silinder menjadi vakum, masuknya campuran udara dan bahan bakar ( bensin ) disebabkan adanya tekanan dari udara luar ( atmospheric pressure ).

§  Katup hisap terbuka dan katup buang tertutup.

Ø  Langkah kompresi

§  Torak bergerak dari Titik Mati Bawah ( TMB ) ke Titik Mati Atas ( TMA ), campuran udara dan bahan bakar ( bensin ) dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperatur menjadi naik, sehingga akan mudah terbakar.

§  Katup hisap dan katup buang tertutup.

§  Poros engkol berputar satu kali, ketika torak mencapai Titik Mati Atas ( TMA ).

Ø  Langkah usaha

§  Sesaat sebelum torak mencapai Titik Mati Atas ( TMA ) pada saat lengkah kompresi, busi memberikan loncatan bunga api pada campuran udara dan bahan bakar ( bensin ).

§  Katup hisap dan katup buang tertutup.

§  Torak bergerak dari Titik Mati Atas ( TMA ) ke Titik Mati Bawah ( TMB ) disebabkan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi.

§  Usaha ini yang menjadi tenaga mesin ( engine power ).

Ø  Langkah buang

§  Torak bergerak dari Titik Mati Bawah ( TMB ) ke Titik Mati Atas ( TMA ) mendorong gas bekas keluar dari silinder.

§  Katup buang terbuka dan katup hisap tertutup.

§  Ketika torak mencapai Titik Mati Atas ( TMA ), akan mulai bergerak lagi untuk persiapan berikutnya, yaitu langkah hisap.

§  Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam 1 siklus terdiri dari 4 langkah yaitu hisap, kompresi, usaha dan buang.

B. Konstruksi Mesin Bensin

Konsstruksi mesin bensin terdiri dari blok silinder, kepala silinder, torak, poros engkol dan mekanisme ktup. Sedangkan alat Bantu lainnya pada konstruksi mesin bensin antara lain : pelumasan, pendinginan, pemasukan dan pembuangan ( intake and exhaust ), bahan bakar dan sistem kelistrikan.

    Komponen Mesin Bensin

1.      Blok silinder

2.      Kepala silinder

3.      Gasket kepala silinder

4.      Bak oli ( oil pan )

5.      Torak

6.      Batang torak

7.      Poros engkol

8.      Roda penerus

9.      Bantalan poros engkol

10.  Mekanisme katup

Keterangan   

1.      Blok silinder

a.  Konstruksi

§ Blok silinder merupakan inti dari mesin terbuat dari besi tuang dan ada blok silinder yang terbuat dari paduan aluminium.

§ Blok silinder terdiri dari beberapa lubang tabung silinder yang didalamnya terdapat torak yang bergerak naik – turun.

§ Silinder-silinder ditutup pada bagian atasnya oleh kepala silinder yang yang disekat oleh gasket kepala silinder.

§ Crankase terpasang di bagian bawah blok silinder dan poros engkol, dan bak oli termasuk di dalam crankcase.

§ Poros nok juga diletakan di dalam silinder hanya pada tipe OHV ( Over Head Valve ).

§ Silinder-silinder dikelilingi oleh mantel pendingin ( water jacket ) untuk membantu pendinginan.

Perlengkapan lainnya seperti stater, alternator, pompa bensin, distributor dipasangkan pada bagian samping blok silinder.

b.  Silinder

§ Tenaga panas ( thermal energy ) yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar                     ( bensin ) dirubah menjadi tenaga mekanik oleh torak yang bergerak naik turun di dalam tiap-tiap silinder.

§ Untuk merubah tenaga panas menjadi tenaga mekanik yang efisien, maka harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

-    Tidak boleh terdapat kebocoran campuran bahan bakar ( bensin ) dan udara pada saat berlangsungnya kompresi atau kebocoran gas pembakaran antara silinder dan torak.

-    Tahanan gesek antara torak dan silinder harus sekecil mungkin.

2.      Kepala silinder ( Cylinder Head )

a.  Konstruksi

§ Kepala silinder ditempatkan dibagian atas blok silinder.

§ Pada bagian bawah kepala silinder terdapat ruang bakar dan katup-katup.

§ Kepala silinder harus tahan terhadap temperatur dan tekanan yang tinggi, oleh sebab itu umumnya kepala silinder dibuat dari besi tuang. Namun ada juga kepala silinder yang terbuat dari paduan aluminium.

Pada kepala silinder dilengkapi daengan mantel pendingin yang dialiri air pendingin yang datang dari blok silinder untuk mendinginkan katup-katup dan busi

b.  Ruang bakar

Jenis ruang bakar yang umum digunakan antara lain :

1).    Ruang bakar model setengah bulat ( Hemispherical Combustion Chamber )

Ruang bakar model setengah bulat ( Hemispherical Combustion Chamber ) mempunyai permukaan yang kecil dibandingkan dengan jenis ruang bakar lain yang kapasitasnya sama. Efisiensi panas, efisiensi saat pemasukan dan pembuangan ( intake and exhaust ) tinggi.

2).    Ruang bakar model baji ( wedge type combustion chamber )

Ruang bakar model baji ( wedge type combustion chamber ) mempunyai konstruksi mekanisme katup lebih sederhana dibandingkan dengan ruang bakar model setengah bulat  ( hemispherical type combustion chamber ).

3).    Ruang bakar model bak mandi ( bathtup type combustion chamber )

Ruang bakar model bak mandi ( bathtup type combustion chamber ) konstruksinya sederhana dan biaya pembuatannya lebih rendah. Diameter katupnya lebih kecil sehingga pada saat pengisapan ( intake ) dan pembuangan ( exhaust ) kurang sempurna bila dibandingkan dengan jenis ruang bakar model setengah  bulat.

4).    Ruang bakar model pent roof

Ruang bakar modeal pent roof umumnya digunakan pada mesin yang mempunyai jumlah katup hisap dan katup buang lebih dari 2 dalam tiap-tiap silinder. Disebut model pent roof dkarenakan ruang bakar ini membentuk segi empat baik tegak maupun mendatar.

3.      Gasket kepala silinder

§ Gasket kepala silinder ( cylinder head gasket ) letaknya antara blok silinder dan kepala silinder.

§ Gasket kepala silinder berfungsi untuk mencegah kebocoran gas pembakaran, air pendinginan dan oli.

§ Gasket kepala silinder harus tahan panas dan tekanan dalam setiap perubahan temperatur.

§ Umumnya gasket dibuat dari bahan gabungan antara carbon dengan lempengan baja                   ( carbonclad sheet steel ).

4.      Bak oli ( oil pan )

§ Bagian bawah dari blok silinder disebut bak engkol ( crank-case ) dan bak oli ( oil pan ) dibaut pada bak engkol dengan diberi paking seal atau gasket.

§ Bak oli dibuat dari bahan baja yang dicetak dan dilengkapi dengan penyekat ( separator ) yaitu untuk menjaga agar permukaan oli tetap rata ketika kendaraan pada posisi miring.

§ Penyumbat oli ( drain plug ) letaknya dibagian bawah bak oli dan fungsinya untuk mengeluarkan oli mesin bekas.

a.  Konstruksi

§ Fungsi utama torak untuk menerima tekanan pembakaran dan meneruskan tekanan untuk memutar poros engkol melalui batang torak ( connecting rod ).

§ Torak bergerak naik turun di dalam silinder untuk melakukan langkah hisap, kompresi, pembakaran dan pembuangan.

§ Torak terbuat dari bahan aluminium karena lebih ringan dan radiasi panasnya lebih efisien dibandingkan dengan material linnya.

b.  Celah torak ( celah antara torak dengan silinder )

§ Pada saat torak menjadi panas akan terjadi sedikit pemuaian dan mengakibatkan diameternya akan bertambah.

§ Untuk mencegah hal ini pada mesin harus ada semacam celah yaitu jarak yang disediakan untuk temperatur ruang kurang lebih 25 ^oC antara torak dan silinder. Jarak ini disebut dengan celah torak ( piston clearance ).

§ Umumnya celah torak berkisar antara 0,02 – 0,12 mm.

§ Bila celah terlalu kecil hal ini akan menyebabkan torak menekan dinding silinder sehingga akan merusak mesin.

§ Bila celah torak berlebihan, tekanan kompresi dan tekanan gas pembakarannya akan menjadi rendah dan akan menurunkan kemampuan mesin.

c.  Pegas torak

§ Pegas torak ( piston ring ) dipasang dalam alur ring ( ring groove ) pada torak.

§ Pegas torak terbuat dari bahan yang dapat bertahan lama umunya dari bahan baja tuang special.

§ Jumlah pegas torak bermacam-macam tergantung jenis mesin dan umumnya 3 sampai 4 pegas torak untuk setiap toraknya.

§ Pegas torak mempunyai 3 peranan penting :

1).    Mencegah kebocoran campuran udara dan bahan bakar ( bensin ) dan gas pembakaran.

2).    Mencegah oli yang melumasi torak dan silinder masuk ke raung bakar.

3).    Memindahkan panas dari torak ke dinding silinder untuk membantu mendinginkan torak.

§ Pegas torak terdiri dari :

1).    Pegas kompresi

-    Pegas kompresi ( compression ring ) berfungsi untuk mencegah kebocoran campuran udara  dan bahan bakar ( bensin ) dan gas pembakaran dari ruang bakar ke bak engkol selama langkah kompresi dan usaha.

-    Umumnya pada masing-masing torak terpasang 2 pegas kompresi, pegas kompresi ini disebut “ top compression ring “ dan “ second compression ring “.

-    Pegas torak mempunyai tanda “ 1 “ dan “ 2 “. Tanda “ 1 “ dipasang pada bagian atas pegas ( top ring ) dan tanda “ 2 “ dipasang pada ring kedua.

1).    Pegas pengontrol oli

-    Pegas pengontrol oli ( oil control ring ) diperlukan untuk membentuk lapisan oli       ( oil film ) antara torak dan silinder, selain itu juga untuk mengikis kelebihan oli untuk mencegah masuknya oli ke dalam ruang bakar.

Pegas pengontrol oli disebut pegas ketiga ( third ring ).

-    Ada 2 tipe pegas pengontrol oli :

a).    Tipe integral

Tipe integral ( integral type ) dilengkapi dengan beberapa lubang untuk pengembalian oli ( oil return ).

a).    Tipe three-piece

Tipe three-piece ini terdiri dari side rail yang fungsinya untuk mengikis kelebihan oli dan expander yang fungsinya mendorong side rail dan menekan pada dinding silinder.

a.  Celah ujung pegas

§ Umumnya celah ujung pegas berkisar antara 0,2 – 0,5 mm pada temperature ruangan.

a.  Pena torak

§ Pena torak ( piston pin ) berfungsi untuk menghubungkan torak dengan bagian ujung yang kecil ( small end ) pada batang torak, dan meneruskan tekanan pembakaran yang berlaku pada torak ke batang torak.

§ Pada kedua ujung pena torak ditahan oleh 2 buah pegas pengunci ( snap ring ).

§ Beberapa model dari pena torak antara lain :

1).    Tipe fixed

2).    Tipe full-floating

3).    Tipe semi floating

6.      Batang torak

§ Batang torak ( connecting rod ) berfungsi untuk menghubungkan torak ke poros engkol dan selanjutnya meneruskan tenaga yang dihasilkan oleh torak ke poros engkol.

§ Bagian ujung batang torak yang berhubungan dengan pena torak disebut small end dan bagian yang berhubungan dengan poros engkol disebut big end.

7.      Poros engkol

§ Tenaga ( torque ) yang digunakan untuk menggerakan roda kendaraan dihasilkan oleh gerakan batang torak dan dirubah menjadi gerak putaran pada poros engkol. Poros engkol menerima beban yang besar dari torak dan batang torak serta berputar pada kecepatan tinggi. Oleh sebab itu, poros engkol umumnya dibuat dari bahan baja carbon.

§ Poros engkol dilengkapi dengan lubang oli untuk menyalurkan oli pelumasan pada crank journal, bantalan batang torak, pena torak dll.

8.      Roda penerus

§ Roda penerus ( fly wheel ) dibuat dari bahan baja tuang.

§ Roda penerus ( fly wheel ) menyimpan tenaga putar ( inertia ) selama proses langkah kecuali langkah usaha, oleh sebab itu poros engkol berputar secara terus menerus. Hal ini menyebabkan mesin berputar dengan lembut yang diakibatkan getaran tenaga yang dihasilkan.

§ Roda penerus dilengkapi dengan ring gear yang dipasang dibagian luar yang fungsinya untuk perkaitan dengan gigi pinion dari motor starter.

§ Pada kendaraan yang menggunakan transmisi otomatis, sebagai pengganti fly wheel digunakan torque converter.

9.      Bantalan poros engkol

§ Crankpin dan journal poros engkol menerima beban yang besar ( dari tekanan gas pembakaran ) dari torak dan berputar pada putaran yang tinggi. Oleh karena itu digunakan bantalan-bantalan antara pin dan journal yang dilumasi dengan oli untuk mencegah keausan serta mengurangi gesekan.

a.  Macam – macam bantalan

§ Bantalan tipe sisipan ( insert type bearing ) mempunyai daya tahan serta kemampuan mencegah keausan yang baik.

§ Tipe bantalan sisipan terdiri dari lapisan baja ( steel sheel ) dan lapisan metal di dalamnya.

§ Bantalan ini berhubungan langsung dengan crankpin atau journal.

§ Umumnya bantalan model sisipan dibuat dari metal ( logam ) putih, kelmet metal atau aluminium.

Keterangan

Ø Logam putih ( white metal )

Logam putih ( white metal ) adalah lapisan baja yang dilapisi dengan timah ( tin ), timah hitam ( lead ), seng dan campuran lainnya.

Ø Logam kelmet

-    Logam kelmet ( kelmet metal ) adalah lapisan baja yang dilapisi dengan tembaga     ( copper ) dan paduan timah hitam ( lead alloy ).

-    Logam kelmet lebih keras dan daya tahannya lebih besar disbanding dengan logam putih.

Ø Logam aluminium

-    Lapisan aluminium ( aluminium metal ) adalah lapisan baja yang mengandung aluminium dan campuran timah yang dilebur menjadi satu.

-    Aluminium metal mempunyai daya tahan dan radiasi panas yang lebih baik dibandingkan dengan logam putih dan logam kelmet.

a.  Celah oli bantalan

§ Celah oli banatalan adalah celah yang terletak antara bantalan dan poros engkol untuk membentuk lapisan oli ( oil film ) yang fungsinya mencegah kontak langsung logam dengan logam antara fixed bearing dan poros engkol selama berputar pada bantalan.

Ukuran dari celah oli bantalan berkisar antara 0,02 – 0,06 mm

10.      Mekanisme katup

a.  Konstruksi

§ Puli timing crankshaft dipasang pada ujung poros engkol ( crankshaft ) dan puli timing camshaft dipasang pada ujung exhaust camshaft.

§ Exhaust camshaft digerakan oleh poros engkol melalui timing belt.

§ Intake camshaft digerakan oleh gigi-gigi yang berkaitan pada intake dan exhaust camshaft.

§ Jumlah dari gigi camshaft timing pulley dua kali dari gigi crankshaft timing pulley yang mana sumbu nok hanya berputar satu kali untuk setiap 2 kali putaran poros engkol.

b.  Cara kerja katup

§ Bila poros engkol berputar, menyebabkan exhaust camshaft juga berputar melalui timing belt. Sedangkan intake camshaft diputarkan oleh exhaust camshaft melalui roda-roda gigi.

§ Bila sumbu nok ( camshaft ) berputar, nok akan menekan ke bawah pada valve lifter dan membuka katup.

§ Bila sumbu nok terus berputar, maka katup akan menutup dengan adanya tekanan pegas.

§ Setiap sumbu nok berputar satu kali, maka akan membuka dan menutup katup hisap dan katup buang satu kali pada setiap putaran poros engkol.

b.  Metode menggerakan katup

§ Sumbu nok digerakan oleh poros engkol dengan beberapa metode antara lain : model timing gear, model timing chain dan model timing belt.

Keterangan :

1).    Model timing gear

Model timing gear digunakan pada mekanisme katup jenis OHV ( Over Head  Valve ) yang letak sumbu noknya di dalam blok silinder.

1).    Model timing chain

-    Model timing chain digunakan pada mesin OHC ( Over Head Camshaft ) dan DOHC ( Dual Over Head Camshaft ) yang mana sumbu noknya terletak di atas kepala silinder.

-    Sumbu nok digerakan oleh rantai ( timing chain ) dan roda gigi sprocket sebagai timing gear.

1).    Model timing belt

-    Sumbu nok ( camshaft ) digerakan oleh sabuk yang bergigi sebagai pengganti timing chain.

-    Sabuk ( belt ) penggerak sumbu nok ini dibuat dari fiberglass yang diperkuat dengan karet sehingga mempunyai daya regang yang baik dan hanya penguluran yang kecil bila terjadi panas.

a.  Sumbu nok

§ Sumbu nok ( camshaft ) dilengkapi dengan sejumlah nok yang sama yaitu untuk katup hisap dan katup buang. Dan nok ini membuka dan menutup katup sesuai dengan timing       ( saat ).

§ Gigi penggerak distributor ( distributor drive gear ) dan nok penggerak pompa bensin ( fuel pump drive cam ) juga dihubungkan dengan sumbu nok.

a.  Pengangkat katup

§ Pengangkat katup ( valve lifter ) adalah komponen yang berbentuk silinder pada mesin OHV, masing-masing dihubungkan dengan nok yang berhubungan dengan katup melalui batang penekan ( push rod ).

§ Pengangkat katup bergerak naik dan turun pada pengantarnya yang terdapat di dalam blok silinder saat sumbu nok berputar dan juga membuka dan menutup katup.

a.  Batang penekan

§ Batang penekan ( push rod ) berbentuk batang yang kecil masing-masing dihubungkan pada pengangkat katup ( valve lifter ) dan rocker arm pada mesin OHV.

§ Batang katup meneruskan gerakan dari pengangkat katup ke rocker arm.

a.  Rocker arm dan shaft

§ Rocker arm dipasang pada rocker arm shaft.

§ Bila rocker arm ditekan ke atas oleh batng penekan ( push rod ), katup akan tertekan dan terbuka.

§ Rocker arm dilengkapi dengan sekrup dan mur pengunci ( lock nut ) untuk penyetelan celah katup.

§ Rocker arm yang menggunakan pengangkat katup hidraulis tidak dilengkapi dengan sekrup dan mur penyetel.