Prosedur
Pembongkaran Engine
Pembongkaran Engine
Melepas komponen-komponen mesin adalah
disebabkan banyak factor. Kurang tenaga, asap
terbal dari knalpot, panas yang berlebihan, oli bocor dan suara yang
abnormal saat operasi mesin hal-hal ini
merupakan kebanyakan alasan untuk melakukan overhoul/reparasi mesin. Tingkat
waktu yang membuat komponen-komponen mesin dilepas adalah tergantung dari
keluhan dan waktu operasi mesin atau lama pemakaian mesin itu sendiri.
Kadang-kadang
keluhan dapat diatasi tanpa melepas keseluruhan komponen, tetapi hanya melepas
komponen tertentu saja atau kelengkapan yang terpasang pada mesin. Hal ini bias
saja bahan bakar, pendinginan, pelumasan, kelistrikan, sistim pembuangan yang
mungkin saja merupakan sumber dari gangguan mesin.
Gangguan lain dapat
saja hanya diperlukan melepas kepala silinder atau panci oli, yang mana
gangguan tersebut dapat diatasi tanpa harus melepas mesin dari kenderaan.
Prosedur ini dapat dikatakan semi overhoul/reparasi, tetapi untuk pekerjaan
overhoul/reparasi total maka mesin harus dilepas dari kenderaan.
Untuk
mencegah pelaksanaan pekerjaan yang tidak perlu maka sangatlah penting
dilakukan diagnosa dan pemeriksaan agar diketahui tingkat gangguan yang terjadi
Pada mesin yang akan
diperbaiki. Mengetahui tentang gangguan yang sebenarnya juga akan membantu
dalam biaya dan ketepatan perbaikannya sehingga tidak memalukan karena gangguan
masih tetap ada dan membuat pekerjaan berulang. Hal ini dapat dihindarkan
dengan mengikuti prosedur pemecahan masalah yang tepat.
Buku
Pedoman Reparasi
Seharusnya didalam
pekerjaan overhoul/reparasi mesin , hal-hal yang penting diketahui dan diikuti
diantaranya ketepatan toleransi, prosedur dan metoda. Pada buku teks merupakan
sumber yang dibuat secara umum. Untuk informasi yang lebih spesifik maka
dibutuhkan buku pedoman reparasi sesuai dengan mesin yang sedang anda kerjakan.
Pengetahuan umum
mengenai konstruksi dan cara kerja mesin dan kelengkapannya juga apesifik
servis dan prosedur reparasi pada mesin yang akan anda kerjakan adalah
merupakan sesuatu yang akan membuat anda sukses didalam pekerjaan tersebut.
Sebelum dikatakan
sebelumnya, bahwa buku pedoman reparasi diperlukan untuk mengetahui toleransi
yang tepat, penyetelan dan prosedur overhoul/reparasi pada mesin yang akan anda
kerjakan. Buku pedoman reparasi tidak semua mengemukakan dalam hal yang sama,
maupun selalu menyediakan semua informasi yang dibutuhkan. Anda mungkin tidak
dapat menemukan semua spesifikasi pada satu bagian atau tidak ditulis secara
keseluruhan.
Buku
pedoman reparasi yang lain dapat memuat banyak dengan model yang berbeda-beda
oleh karena itu ketelitian anda akan membantu menemukan spesifikasi dan
prosedur pada mesin yang anda kerjakan. Hal ini dapat dicapai dengan melihat
model atau nomor mesin yang anda kerjakan, dan sesuaikan dengan buku pedoman
reparasi yang tersedia.
Membersihkan
  |
| Add caption |
Pembersihan
komponen mesin adalah sangat perlu untuk lebih meyakinkan adanya gangguan pada
komponen saat dilakukan pemeriksaan. Hal ini juga akan menghindarkan kotoran
yang dapat membuat keausan pada komponen bilamana telah dipasang kembali.
Cara membersihkan
komponen mesin ada dengan tangan, semprotan dengan udara tekan, merendam dengan
air dingin, Tangki air panas dan mekanik. Biasanya kombinasi dari cara membersihkan
ini selalu digunakan, dan masing-masing cara memiliki keuntungan dan kerugian.
Jangan membersihkan
komponen apapun hingga anda memeriksakannya pada Guru/pembimbing.
Komponen-Komponen Mesin
Identifikasi yang
cepat dan tepat terhadap bagian yang akan dipasang dan juga terhadap komponen –
komponen mesin akan sangat membantu untuk informasi bagi penyedia komponen,
pemilik dan petugas dari industri.
Istilah industri
dapat sedikit berbeda antara pabrik-pabrik atau apa yang biasa digunakan
didalam lingkungan hidup tempat kerja.
Gambar berikut akan
memperlihatkan bagian yang akan dipasang dan komponen-komponen mesin.
Pelajarilah gambar tersebut dan berilah catatan khusus tentang nama komponen
dan lokasi pemasangan. Lokasi pemasangan komponen akan sangat tergantung dari
dari desain mesin itu sendiri (misalnya mesin 4 langkah model bubungan dikepala
(OHC) atau mesin 4 langkah katup dikepala (OHV) ).
Gambar
1 adalah mesin 4 silinder, 4 langkah, model bubungan dikepala (OHC).
Gambar
1. Mesin dengan komponen-komponen
1.
Lengan penekan 11. Panci oli
2.
Tutup katup/tutup
tappet/tutup 12. Gigi penggerak pompa oli
penekan/tutup kepala silinder 13.
Sabuk pemutar
3.
Distributor 14. Puly poros engkol
4.
Katup buang 15. Alternator/generator
5.
Torak
16. Rantai timing
6.
Silinder
17. Kepala silinder
7.
Roda penerus 18. Poros bubungan/bubungan
8.
Batang torak 19. Karburator
9.
Poros engkol 20. Saringan udara
10.
Blok silinder
Membongkar
Mesin.
Sebelum
memulai membongkar komponen mesin adalah sangat baik apabila anda melakukan
pemeriksaan secara penglihatan kemungkinan ada kerusakan pada bagian luar
mesin. Apabila pada hal itu tidak terlihat dengan jelas adanya kerusakan
gangguan lain seperti kebocoran oli, air pendingin, atau gas bekas dapat
diamati dan menjadi catatan dan merupakan bagian analisis gangguan pada mesin.
Kondisi dari oli
pelumas dan air pendingin juga sangat penting untuk dianalisis yang menjadi
bagian dari mesin itu sendiri . oli pelumas dan air pendingin dapat diuji
dengan alat uji yang sesuai atau mengirim contoh dari oli maupun air pendingin
tersebut ke laboratorium untuk mendapat hasil yang lebih teliti.
Mesin dibuat dalam
bermacam-macam model dan desain. Oleh sebab itu sangatlah tidak mungkin untuk
menulis prosedur yang tepat untuk semua mesin tersebut. Membongkar komponen
mesin jenis katup dikepala (OHV) dapat saja berbeda dengan mesin jenis poros
bubungan dikepala (OHC), sebab poros bubungannya merupakan bagian dari kepala
silinder dan terletak diatas katup, sementara untuk jenis katup dikepala (OHV)
poros bubungannya merupakan bagian dari blok silinder dan terletak pada bagian
bawah katup. Gambar 2 adalah kepala silinder dengan kelengkapannya untuk jenis
mesin 4 langkah, 4 silinder jenis mesin poros bubungan dikepala (OHC).
Gambar 2. Kepala
silinder
1.
Lengan penekan dengan
kelengkapannya
2.
Bantalan poros
bubungan
3.
Saluran keluar air
pendingin
4.
Katup masuk
5.
Katup buang
6.
Sil batang katup
7.
Dudukan katup
8.
Pegas katup
9.
Dudukan pegas katup
10. Baji
katup
11. Busi
12. Kepala
silinder
13. Sil
14. Poros
bubungan
15. Sproket
penggerak poros bubungan
16. Paking
17. Tutup
katup/tutup tappet/tutuplengan penekan/Tutup kepala silinder
Faktor-faktor
lain yang mempengaruhi prosedur melepas komponen mesin adalah bentuk dari blok
silinder, jumlah silinder dan kelengkapan-kelengkapan yang dipasangkan pada
mesin tersebut. Untuk hal ini buku pedoman atau petunjuk reparasi harus
digunakan.
Mesin otomotif modern
saat ini semakin ruwet karena banyak hal seperti pipa-pipa,tabung, selang,
kabel, sensor, katup dan kelengkapan lainnya yang telah berkembang. Hal ini
menuntut suatu praktek yang baik,dimana sambyngan-sanbungan membutuhkan
pemberian label ataupun tanda untuk komponen yang akan dilepas. Menempatkan
posisi torak/mesin pada titik mati atas (TMA) dan mengamati akan menjadi suatu
referensi yang baik didalam memasang kembali komponen mesin tersebut. Pada saat
melepas komponen-komponen seperti, batang pendorong, tappet/lifter, tutup
bantalan, mur dan baur, bantalan dan busing harus ditempatkan pada tempat yang
benar dan tidak boleh saling tertukar agar pada saat pemasangan tidak salah.
Hal ini akan menjamin pelaksanaan pemasangan kembali akan lebih mudah karena
setiap komponen mempunyai karakter yang berbeda juga tingkat keausannya, oleh
sebab itu penyetelan akan sesuai dengan tingkat keausan tersebut.
Bilamana prosedur
melepas komponen pada mesin ditemukan perbedaan karena pembuatan maupun
modelnya maka amatilah serta pelajari secara cermat komponen-komponen yang akan
dilepas dan juga selama proses membersihkan adakanlah penilaian kondisi dari
komponen tersebut. Tentukanlah apa masalahnya dan pilihlah cara yang tepat
untuk megoverhoul/reparasi.
Blok Silinder
Blok
silinder didesain dalam bentuk satu baris ataupun bentuk – V. Komponen ini
adalah yang terbesar pada mesin dan dibuat kuat agar tahan terhadap tekanan,
getaran dan panas yang diproduksi dari operasi mesin.
Salah
satu bentuk konstruksi blok silinder adalah menyatu (integral), dimana silinder
dibuat menjadi satu dengan ruang engkol, atau gabungan, dimana silinder dapat
dilepas dari ruang engkol.
Gambar 3 adalah blok
dengan 4 silinder beserta kelengkapannya.
Gambar 3. Blok
Silinder.
1.
Cincin torak (dua
cincin kompresi 7. Busing/bantalan
dan satu cincin oli) 8. Bantalan spigot
2.
Torak
9. Bantalan utama
3.
Pena torak
10. Tutup bantalan
4.
Batang torak 11.
Baut tutup bantalan
5.
Bantalan batang
torak/bantalan 12. Bantalan
sisipan.
Ujung besar (big end)
6. Tutup bantalan
Pada umumnya blok
silinder terbuat dari bahan besi tuang kelabu. Hal ini relatif lebih murah,
mudah dibentuk, Tidak mudah aus dan tahan terhadap pengaruh panas. Bahan dari
perpaduan aluminium juga digunakan hal ini memiliki keuntungan penghantaran
panas yang baik dan ringan dari segi konstruksi.
Untuk mengatasi
keausan, maka pada blok silinder yang terbuat dari aluminium dipasangkan tabung
silinder. Tabung silinder juga ada yang dipasang pada blok silinder yang
terbuat dari besi tuang kelabu karena didesain dalam perbaikan selanjutnya.
ambar
4 memperlihatkan variasi dari tabung silinder.
Gambar 4. Tabung
Silinder
Tabung Silinder Basah
Blok
dicor tanpa tabung silinder dan saat tabung silinder dipasang, bagian luar dari
tabung silinder tersebut berhubungan langsung dengan mantel air. Sil khusus
dipasang pada bagian bawah dan atas tabung silinder untuk mencegah kebocoran
air pendingin maupun oli pelumas. Tabung silinder basah pada umumnya telah
difinising dan mampu menghantarkan panas pembakaran secara cepat. Kelemahan
dari tabung basah ini adalah kebocoran dan karat.
Tabung Silinder Kering
Tabung
silinder kering adalah yang utama digunakan pada blok mesin, yang ketahanannya
dibawah besi tuang blok mesin itu sendiri. Tabung kering dijamin pemasangannya
pada blok dengan interferense atau dibuat plens pada bagian atas tabung
tersebut dan tertekan oleh kepala silinder. Tabung kering lebih sulit memasang
maupun melepas, dan kadang-kadang membutuhkan pekerjaan honing setelah tabung
tersebut dipasang.
Poros Engkol
Poros
engkol bekerja secara berputar dibagian bawah blok silinder dan dihubungkan
dengan torak melalui batang torak. Gerakan naik turun torak dipindahkan ke
poros engkol melalui batang torak yang dipasang pada bantalan jalan poros
engkol. Hal ini adalah suatu cara kerja gabungan batang torak dengan poros
engkol sehingga gerakan naik turun torak dapat dirobah menjadi gerak putar pada
poros engkol.
Gambar 5
memperlihatkan poros engkol untuk mesin 4 silinder. Poros engkol ini mempunyai
5 buah bantalan utama (1-5) dan 4 buah bantalan jalan (6-9). Bobot pengimbang
(10,11 dan 12) dibuat berlawanan pada setiap
bantalan jalan dan mengimbangi gaya
centrifugal yang dihasilkan putaran bantalan jalan.
Bobot pengimbang
dapat juga dipasang dengan membautkannya pada poros engkol. Aksi yang
berlawanan ini juga akan meredam getaran mesin.
Gambar
5. Poros engkol
Poros
engkol dipasang pada blok dengan jaminan tutup bantalan utama dan berputar
didalam bantalan sisipan yang dipasang pada bantalan utama maupun pada
tutupnya. Diperbandingkan dengan gambar 3. Pelumasan pada bantalan poros engkol
adalah dari tekanan pelumasan dari sistem pelumasan mesin. Salah satu ujung
dari poros engkol dipasangkan roda penerus dan ujung lainnya dipasang roda gigi
penggerak poros bubungan.
Pada
umumnya pabrik pembuat memproduksi poros engkol dengan menggunakan salah satu
dari teknik berikut ini, Casting, Forging atau Billet machine. Cara casting
adalah yang paling banyak digunakan pabrik pembuat kenderaan. Cara forging
adalah memberi panas pada bagian dari baja, dikerjakan dengan temperatur dan
pengerasan atau dipres pada poros dalam bentuk yang diinginkan. Proses ini
utamanya digunakan pada kemampuan dan kekuatan yang tinggi. Poros engkol billet
dibuat dengan proses machining pada billet baja yang padat. Desain ini untuk
kebutuhan poros engkol yang sangat kuat.
Gambar 6
memperlihatkan bagaimana fillet / radius terbentuk pada jurnal poros engkol.
Gambar
6. Fillet / Radius
Pabrik
pembuat poros engkol mengerjakan bantalan utama maupun bantalan jalan dengan
ketelitian yang tinggi. Bantalan-bantalan di finishing dengan alat penghalus
yang sangat halus. Finishing penghalusan permukaan sangat dibutuhkan untuk
menjamin agar dapat mengurangi gesekan antara bantalan yang bergesekan (bering
dan jurnal). Fillet atau radius dibuat pada seluruh sisi bantalan duduk maupun
bantalan jalan untuk membuat poros engkol lebih kuat dan mencegah keretakan.
Antara bantalan duduk
dan bantalan jalan dibuat berhimpitan yang tujuannya juga untuk membuat poros
engkol lebih kuat.
Gambar 7
memperlihatkan bagaimana bantalan duduk dan bantalan jalan berhimpitan.
Gambar 7.
Bantalan duduk dan bantalan jalan berhimpitan
Pada
mesin 4 langkah dengan jumlah silinder banyak, terlepas dari berapa banyak
silinder yang ada, masing-masing torak akan menyelesaikan secara utuh 4 kali
langkah dalam 720 derajat poros engkol berputar. Untuk operasional mesin yang
lebih halus adalah tergantung dari interval derajat kerja dari setiap torak
pada poros engkol.
Oleh karena itu,
derajat kerja pada poros engkol seperti diterangkan diatas adalah 720 derajat
dibagi dengan jumlah silinder.
Untuk mesin dengan
jumlah silinder 4 maka derajat kerjanya adalah 720 derajat dibagi 4 = 180
derajat diantara bantalan jalan poros engkol.
Untuk mesin dengan
jumlah silinder 6 maka derajat kerjanya adalah 720 derajat dibagi 6 = 120
derajat diantara bantalan jalan poros engkol.
Untuk mesin dengan jumlah
silinder 8 maka derajat kerjanya adalah 720 derajat dibagi 8 = 90 derajat
diantara bantalan jalan poros engkol.
Roda Penerus
Roda penerus yang
bobotnya cukup berat dipasang pada salah satu ujung poros engkol. Roda penerus
menyimpan energi dari langkah usaha torak dan mengeluarkan energi ini pada
langkah lainnya agar operasional mesin dapat terjaga menjadi halus dan berputar
pada putaran yang stabil. Kecepatan mesin yang kadang-kadang tinggi dan
kemudian rendah akan menimbulkan gaya
puntir pada poros engkol,sehingga dibutuhkan seperti torsional vibration.
Roda
penerus juga dibuat besar, halus dan permukaannya rata untuk tempat memasang
kopling atau torque converter.
Roda gigi juga
dipasangkan mengelilingi sisiluar roda penerus. Pinion motor starter akan
berkaitan dengan gigi pada roda penerus sehingga mesin berputar selama mesin
akan dihidupkan untuk saat permulaan.
Damper Getaran Torsi
Damper getaran torsi dipasang pada poros
engkol untuk menghaluskan tenaga yang keluar dari poros engkol. Perputaran
poros engkol akan menjadi naik pda saat langkah usaha dan menjadi turun pada
langkah lainnya terutama pada langkah kompresi. Fluktuasi dari putaran ini akan
menimbulkan puntiran pada poros engkol dan hal ini hendaknya dapat diatasi atau
poros engkol dapat menjadi rusak.
Gambar 8
memperlihatkan karet dipasangkan pada damper getaran torsi dimana hal ini
banyak digunakan pada mesin kenderaan penumpang.
Gambar 8. Damper
getaran
Damper
getaran torsi meredam kenaikan kecepatan putaran (energi) akibat dari langkah
usaha dan mepepaskan energi yang tersimpan pada langkah lainnya. Damper getaran
torsi terdiri dari bagian ring luar (ring enersia) karet dipasang pada hub. Hub
dipasangkan pada bagian depan poros engkol.
Pada langkah usaha
kecepatan poros engkol akan menjadi naik dan ring enersia yang terpasang pada
karet, membuat perlawanan pada kecepatan yang naik tersebut. Bilamana poros
engkol cenderung turun kecepatannya pada langkah lainnya maka ring enersia
mencoba memelihara poros engkol berputar pada kecepatan yang sama.
Beberapa mesin
menggonakan damper getaran torsi viscous. Walaupun konstruksinya berbeda namun
fungsinya tetap sama
Damper getaran torsi
lebih sering menjadi kelengkapan pada sabuk penggerak komponen kelengkapan
lainnya (pompa air/alternator).
Poros Pengimbang
Beberapa pabrik pembuat mesin menggunakan
poros pengimbang untuk meredam getaran yang naik turun pada mesin yang
diakibatkan oleh enersia torak dan batang torak pada saat mencapai titik mati
atas (TMA) dan titik mati bawah (TMB). Poros pengimbang dipasang pada blok
silinder,secara parallel dengan poros engkol dan berputar pada bantalan/busing.
Poros pengimbang diputar oleh poros engkol pada kecepatan yang sama atau
duakali putaran mesin. Dengan dukali kecepatan mesin akan meningkatkan
efektipitas kerja poros.
Gambar 9
memperlihatkan poros pengimbang dihubungkan dengan poros engkol.
Gambar 9. Poros
Pengimbang
Beberapa
mesin mempunyai dua buah poros pengimbang. Apabila dua buah poros pengimbang
dipakai maka putaran kedua poros tersebut adalah berlawanan arah. Semua poros pengimbang selalu digerakkan oleh poros
engkol mesin agar dapat meredam getaran-getaran yang terjadi.
Bantalan
Ada dua jenis
bantalan yang digunakan pada mesin yaitu:
- Bantalan jenis rata/luncur/busing, yang dapat digunakan pada blok silinder untuk mendukung poros bubungan, poros pengimbang atau pada pena torak.
- Bantalan jenis sisipan yang sangat persisi, yang digunakan sebagai dudukan poros engkol pada blok silinder atau pada ujung besar batang torak.
Bantalan
mempunyai baja pada bagian belakang yang merupakan lembaran tipis dari bahan
pembuatan bantalan (babbit atau metal putih) dibuat menjadi satu. Perbedaan
bahan bantalan diduat sesuai pemakaiannya pada beban-beban yang berbeda maupun
karakter desain. Perpaduan timah, tembaga dan aluminium digunakan dan
dikomdinasikan agar sesuai dengan fungsi atau perputaran pada bagian permukaan
bantalan.
Ketahanan terhadap
kelelahan adalah jangka pemakaian yang tergambar pada kekuatan bantalan didalam
hubungannya dengan kekuatan terhadap beban yang berulang-ulang, dan kemampuan
lentur tanpa mengalami pecah/retak.
Memberikan kemampuan
menyesuaikan diri pada bahan bantalan, adalah agar mampu mengikuti dan
mengimbangi distorsi yang tidak seimbang. Bahan bantalan dibuat dengan halus
dan berbentuk sama dengan bentuk jurnal agar dapat bekerja dengan tepat. Hal
ini memberikan bantalan mampu terhadap beban yang diterimanya.
Kemampuan menyimpan
adalah hal lain yang menjadi syarat bahan bantalan sisipan yang mana kotoran
atau partikel dapat dibenamkan pada bantalan tersebut sehingga tidak merusak
permukaan poros engkol.
Tahan terhadap karat
agar tidak merusak bantalan yang diakibatkan pembentukan
Pengasaman
dari proses pembakaran dan kondensasi.
Mampu terhadap panas,
agar bantalan mampu menumpu bebannya pada saat temperatur tinggi.
Kemampuan
menghantarkan panas juga merupakan suatu hal penting pada bantalan dimana panas
yang diterima dapat disalurkan pada dudukan atau tutup bantalan.
Gambar 10
memperlihatkan bentangan/lenturan dan crush/nip bantalan.
Gambar 10.
Bentangan dan crush
Bentangan
bantalan adalah suatu proses dimana diameter bantalan lebih besar dari
dudukannya hal ini agar saat bantalan dipasang pada dudukannya akan benar-benar
tercengkram.
Crush bantalan adalah
untuk menjamin bantalan akan duduk dengan kuat pada rumah bantalan itu sendiri.
Pabrik membuat bantalan lebih besar sedikit dari lobang dudukan, hal ini dibuat
agar menghindari kerusakan pada bantalan maupun pada jurnal poros engkol.
Tutup
bantalan utama maupun pada bantalan jalan dibuat tanda atau nomor, hal ini
dibuat agar dapat terpasang sesuai pada pasangannya masing-masing. Penomoran
ini penting agar setelah pemasangan kembali, karena tingkat keausan pada
masing-masing tidaklah sama dan apabila hal ini saling tertukar akan dapat
mengakibatkan kerusakan atau ketidak seimbangan.
Torak
Torak
diperlukan untuk melakukan beberapa fungsi penting, yaitu sebagai tempat cincin
torak yang sebagai pembatas dan perapat pada dinding silinder dan menerima
tenaga pembakaran dan meneruskannya ke poros engkol melalui batang torak.
Tekanan dan panas akibat pembakaran mengharuskan konstruksi torak dibuat harus
kuat, ringan, tahan gesekan dan mampu menghantarkan panas.
Pada
mulanya torak dibuat dari bahan besi tuang kelabu yang mana hal ini sangat baik
dan tahan terhadap gesekan dan tahan terhadap pemuaian. Kerugian torak yang
terbuat dari bahan ini adalah mempunyai bobot yang berat, jenis ini akan lebih
sesuai dipakai pada mesin putaran rendah. Energi pada torak saat berhenti pada
akhir setiap langkah, adalah sangat besar untuk jenis mesin kecepatan tinggi.
Pada umumnya torak
dibuat dari bahan paduan aluminium, karena bahan ini hampir memenuhi semua
persyaratan/karakteristik yang dibutuhkan. Namun aluminium sangat mudah dipengaruhi
panas dan pemuaian maka dalam pembuatan torak yang terbuat dari aluminium lebih
rumit.
Gambar 11
memperlihatkan torak dengan bagiannya.
Gambar 11. Torak
Konstruksi
torak dibuat dalam banyak bentuk dan model. Kepala torak didesain secara tepat
agar mampu membuat pusaran pada campuran bahan bakar-udara dan efisien terhadap
pembuangan gas bekas. Permukaan torak ada yang rata, concave, domed atau
kombinasi dari bentuk tersebut. Hal ini akan dipilih sesuai dengan bentuk ruang
bakar agar tercapai efisiensi maksimum.
Slipper skirt torak
dibuat agar mesin lebih tepat dalam desainnya. Ini membuat torak akan lebih
ringan kerjanya pada batang torak dan blok silinder. Karakteristik desain
termasuk memperpanjang skirt pada satu sisi agar lebih mudah pada putaran poros
engkol.
Offset pena torak
dibuat sedikit offset kearah sisi kerja torak. Hal ini untuk membantu agar
torak dapat bekerja dengan baik pada langkah kompresi maupun langkah usaha.
Offset tersebut adalah sudut antara torak,batang torak dan bantalan jalan poros
engkol. Terutama hal ini akan memperlancar kerja torak saat pergantian dari
langkah kompresi ke langkah usaha.
Cincin Torak
Pada torak dipasang cincin kompresi dan
cincin oli. Cincin kompresi berfungsi untuk mencegah kebocoran gas didalam silinder
sementara cincin oli mengontrol oli yang berlebihan pada dinding silinder
sebagai pelumas dan sebagai perapat untuk cincin kompresi.
Gambar 12.
memperlihatkan posisi cincin kompresi dan cincin oli.
Gambar 12. Cincin
Torak
Tekanan kompresi dan tekanan pembakaran akan
menekan cincin kompresi kearah bawah alur cincin tersebut, dalam hal ini cincin
kompresi harus mampu mencegah kebocoran gas dari daerah alur tersebut sebaik
cincin kompresi mencegah kebocoran pada dinding silinder. Apabila cincin kompresi
lebih dari satu maka apabila ada kebocoran pada cincin kompresi pertama maka
akan dicegah oleh cincin kompresi yang kedua.
Gambar
13. memperlihatkan bagaimana cincin kompresi mencegah kebocoran gas.
Gambar 13. Cincin
kompresi mencegah kebocoran.
Cincin
torak model datar mempunyai permukaan persegi yang berhubungan dengan dinding
silinder dan cincin tersebut biasanya berbentuk empat persegi panjang.
Cincin torak model
diruncingkan mempunyai permukaan yang diruncingkan pada arah depan bagian bawah
cincin seperti pada gambar 14. Keruncingan tersebut kira-kira 1 derajat, dan
normalnya dipasang setelah cicin kompresi pertama. Sisi luar bagian bawah yang
sudutnya tajam adalah sangat baik untuk mengikis oli dari dinding silinder pada
saat torak bergerak kearah bawah, tetapi juga akan mengikis sisa lapisan oli
pada saat torak bergerak kearah atas.
Permukaan
cincin model ini akan mengakibatkan kontak permukaan cincin dengan dinding
silinder kurang baik tetapi sangatlah baik dalam pengontrolan sisa oli pelumas
yang terdapat pada dinding silinder.
Gambar 14.
memperlihatkan jenis desain cincin kompresi.
Gambar 14. Jenis
cincin kompresi
Cincin
kompresi torsional twist mempunyai sudut diatas bagian dalam atau sudut dibawah
bagian luar. Permukaan yang diruncingkan dan cincin kompresi torsional twist
adalah berhubungan dengan arah sehingga saat memasang jangan sampai
terbalik/salah.
Pada langkah usaha,
tekanan pembakaran akan menekan cincin kompresi kesisi bawah alur cincin dan
juga kearah dinding silinder sehingga cincin kompresi dapat mencegah terjadinya
kebocoran (lihat gambar 15).
Cincin kompresi
torsional twist tidak hanya mempunyai keuntungan seperti cincin kompresi
permukaan diruncingkan tetapi juga dapat mencegah kebocoran dengan baik. Sejak
cincin memuntir atau tidak memuntir didalam alur, cincin juga seperti empat
persegi panjang atau seperti permukaan diruncingkan.
Gambar
15. memperlihatkan kerja dari cincin torsional twist pada saat langkah
pemasukan dan langkah usaha.
Gambar 15. Cincin
torsional
Bahan untuk membuat cincin torak haruslah
tidak mudah aus, mempunyai elastisitas yang baik dan kuat terhadap panas dan
tekanan. Besi tuang adalah lebih murah dan memenuhi syarat tersebut diatas.
Kelemahan dari besi
tuang adalah terlalu rapuh. Hati-hati saat melepas atau memasang cincin torak
jangan sampai mnembang berlebihan karena akn mengakibatkan patah.
Cincin kompresi
bagian atas secara khusus harus mampu terhadap panas, pelumasan sedikit,
kejutan beban bilamana tekanan pembakaran naik secara tiba-tiba, tahan terhadap
gesekan dan tahan lama.
Permukaan cincin
torak yang terbuat dari bahan besi tuang diperkeras dengan chromium dan
molybdenum.
Pengerasan dengan
chromium akan membuat tahan terhadap gesekan dan tahan lama.
Pengerasan permukaan
cincin torak dengan molybdenum adalah agar cincin tahan dan kuat terhadap
temperatur yang tinggi.
Besi
tuang juga digunakan untuk bahan cincin oli, pada bagian ujung rel diperkeras
dengan chrom, atau stainless steel, bahan ini digunakan pada cincin oli model
lembaran/terpisah. Model rel terpisah mempunyai keuntungan lebih kuat,
pleksibel, tidak terlalu tebal dan ringan.
Cincin oli dengan
konstruksi lembaran adalah yang paling banyak digunakan pada mesin kenderaan
karena mempunyai keuntungan seperti berikut. Mempunyai pleksibel yang tinggi,
selalu siap dengan posisi yang berubah-ubah dan permukaannya dengan permukaan
dinding silinder dapat selalu kontak dengan baik. Tidak mudah terpengaruh
dengan kotoran karbon hal ini dibandingkan dengan cincin oli model satu
bagian/tunggal.
Sisa oli yang tidak
terkikis oleh cincin oli akan masuk kedalam ruang bakar dan terbakar. Hal ini
akan menyebabkan tenaga mesin berkurang dan tumpukan karbon akan terjadi pada
katup, busi dan ruang bakar.
Batang Torak
Batang
torak adalah salah satu komponen mesin yang menerima tekanan tinggi. Batang
torak berfungsi merubah gerak lurus dari torak menjadi gerak putar pada poros
engkol. Oleh karena itu batang torak harus kuat terhadap regangan dan kaku.
Pada saat yang sama batang torak juga harus seringan mungkin agar tidak
membutuhkan tenaga gerak yang besar.
Pada umumnya batang
torak dibuat berbentuk H atau I, agar lebih kuat dalam bobot yang lebih ringan.
Bagian ujung kecil batang torak dihubungkan dengan torak dengan jaminan pena
torak, dan ujung yang lain dari batang torak yaitu ujung besar dihubungkan
dengan bantalan jalan poros engkol.
Bagian
ujung besar batang torak dibuat dua bagian agar dapat terpasang pada bantalan
poros engkol dan dilengkapi dengan baut/mur sebagai pengikat, hal ini agar
ujung besar dan kelengkapannya dapat terpasang terutama crush bantalan sisipan
benar-benar pada posisi bulat dan sesuai dengan bantalan jalan poros engkol.
Untuk menjamin kondisi ini maka tanda yang terdapat pada batang torak harus
tepat pada saat akan memasang.
Gambar 16.
memperlihatkan batang torak dalam keadaan terpasang.
Gambar 16. Batang
Torak
Beberapa
batang torak ada yang dibuat lobang dari bawah keatas sebagai saluran oli yang
akan melumasi pena torak, dan pada sisi lain dibuat lobang ( lihat gambar 16)
untuk menyemprotkan oli pelumas kedinding silinder.
Kebanyakan
batang torak diproduksi dengan tutupnya pada posisi rata, tetapi ada juga yang
dibuat tidak rata. Model batang torak yang tutupnya dibuat terpisah memiliki
keuntungan dimana bagian batang torak bersama torak dapat dilepas kebagian atas
silinder. Kelemahannya adalah kemungkinan tegangan yang terjadi pada baut/mur
pengikat.
Pada
bagian ujung besar batang torak dipasangkan metal sisipan, seperti yang
digunakan pada bantalan utama poros engkol. Pada metal sisipan dibuat pengunci
agar metal sisipan tersebut terpasang dengan kuat dan tetap dalam bentuk bulat.
Dalam hal ini termasuk baut, dowel, serration dan lain sebagainya.
Metoda
pemasangan torak terhadap batang torak ada yang mengikat pena dengan
menggunakan baut/mur, interference antara batang torak dengan pena torak atau
dengan menggunakan circlip untuk memegang pena didalam torak.
Gambar 17.
memperlihatkan batang torak, pena torak dan pemasangan torak.
Gambar 17. Pena
Torak
Metoda yang
menggunakan circlip biasanya pena torak pada posisi full floating dan banyak
digunakan pada mesin disel. Metoda diikat dengan baut/mur dan dengan
interference atau dipress disebut semi floating, metoda ini kebanyakan
digunakan mesin-mesin bensin modern.
Melepas
dan memasang circlip yang menahan pena torak harus dilakukan dengan hati-hati.
Dengan melepas circlip maka pena torak dapat dilepas dari posisinya dengan cara
mendorong, apabila pena torak sulit dikeluarkan maka sebaiknya dipanasi didalam
air atau oli, ini akan mengakibatkan torak memuai sehingga pena torak mudah
dilepaskan. Apabila hendak memasang maka panaskan terlebih dahulu torak, dan
yakinkan bahwa torak sudah pada posisi yang benar, gunakan circlip yang baru
dan arahkan ujung dari circlip mengarah pada bagian bawah torak.
Untuk melepas pena
torak yang diikat dengan metoda press atau interference disediakan alat khusus,
dimana alat tersebut ada sebagai landasan dan ada sebagai penekan agar
kerusakan dapat dihindari. Pena torak dipress dalam kondisi dingin namun pada
saat memasang hendaknya ujung kecil batang torak dipanasi terlebih dahulu dan
lakukanlah dengan hati-hati dan batang torak sudah pada posisi yang benar.
Gambar
18. memperlihatkan pemakaian alat yang benar untuk melepas pena torak dengan
model pengikatan press dan interference.
Gambar 18. Alat
Penekan
Poros Bubungan
Fungsi utama poros bubungan adalah untuk
menggerakkan katup masuk dan katup buang. Poros bubungan dibuat dari bahan
perpaduan baja tuang atau baja padu, atau dari besi tuang yang berkemampuan
tinggi. Dalam operasinya permukaan bubungan menerima beban yang besar oleh
karena itu diperlukan pengerasan pada permukaan tersebut.
Fungsi
lain dari poros bubungan adalah untuk menggerakkan distributor atau pompa bahan
bakar. Distributor digerakkan oleh gigi yang terdapat pada poros bubungan
sementara untuk menggerakkan pompa bahan bakar adalah dengan bubungan ecentrik
yang terdapat pada poros bubungan tersebut.
Gambar 19
memperlihatkan poros bubungan dikepala (OHC) bersama sabuk dan puly.
Gambar 19. Poros
Bubungan
Poros bubungan ditempatkan pada ruang engkol
blok mesin dan menggunakan sistem batang pendorong hal ini adalah untuk jenis
katup dikepala (OHV), untuk jenis lain poros bubungan ditempatkan pada kepala silinder
(OHC). Poros bubungan pada umumnya disanggah pada bantalan utama yang terdapat
pada poros bubungan, yang dibuat setelah bubungan setiap silinder hal ini untuk
menghindarkan kebengkokan.
Poros bubungan yang ditempatkan pada ruang
engkol, berputar pada bantalan busing, sementara untuk jenis poros bubungan
yang ditempatkan dikepala (OHC) menggunakan metal sisipan. Untuk jenis lifter
mekanik celah katupnya dapat distel pada rangkaian lengan penekan, dan untuk
jenis lifter hidrolik tidak membutuhkan penyetelan celah katup.
Poros bubungan digerakkan oleh poros engkol
melalui perantara roda gigi, sabuk bergigi ataupun rantai. Poros bubungan harus
bekerja dalam waktu yang tepat terhadap poros engkol, agar katup masuk maupun
katup buang dapat membuka dan menutup pada waktu yang tepat dihubungkan dengan
langkah torak didalam silinder. Hal ini disebut timing katup.
Apabila poros bubungan bekerja dalam waktu
yang tepat terhadap poros engkol maka bentuk bubungan dapat mengontrol secara
tepat bilamana katup membuka, kecepatan katup membuka, lamanya katup membuka,
bagaimana kecepatan katup menutup dan bilamana katup menutup.
Gambar 20. memperlihatkan bentuk bubungan.
Gambar 20.
Bentuk Bubungan
Untuk jenis mesin poros bubungan diatas
(OHC) maka bubungan akan langsung berhubungan dengan katup atau pada lengan
penekan katup. Hal ini akan membuat
timing katup lebih tepat dan kehilangan tenaga untuk menggerakkan
mekanisme penggerak katup dapat diperkecil.
Pada jenis mesin dengan katup dikepala
(OHV), gerakan bubungan disalurkan melalui lifter/tappet, batang pendorong,
lengan penekan dan selanjutnya ke katup. Hal ini akan menyebabkan timing katup
tidak dapat dicapai setepat mungkin dan juga membutuhkan tenaga untuk
menggerakkan mekanisme ini terutama pada kondisi mesin dalam putaran tinggi.
Pada mesin 4 langkah, poros bubungan akan
berputar setengah putaran poros engkol. Hal ini yang menyebabkan katup hanya
akan membuka satu kali dalam 720 derajat atau satu kali dalam dua kali putaran
poros engkol. Perbandingan putaran ini dapat dicapai dari perbandingan jumlah
gigi penggerak antara poros bubungan dengan poros engkol.
Katup akan mengontrol pergerakan gas kedalam
maupun keluar silinder. Lamanya katup bekerja tergantung pada jarak waktu dalam
derajat katup membuka. Overlap katup adalah jumlah derajat putaran poros
engkol, dimana kedua katup yaitu katup masuk dan katup buang sama-sama terbuka
pada waktu yang bersamaan. Lead adalah masa yang diberikan pada katup membuka
sebelum titik mati atas (TMA) atau sebelum titik mati bawah (TMB). Lag adalah
katup tertutup setelah titik mati atas (TMA) atau katup menutup setelah titik
mati bawah (TMB).
Gambar 21. memperlihatkan diagram timing
katup untuk mesin 4 langkah.
Gambar 21.
Timing Katup
Cara yang paling sederhana dalam memutarkan
poros bubungan adalah dengan roda gigi. Cara ini adalah yang selalu digunakan
pada poros bubungan yang ditempatkan diruang engkol blok. Posisi rodagigi
tidaklah terlalu rumit dan menggunakan semprotan oli untuk melumasi agar dapat
dicegah keausan pada rodagigi. Pembuatan rodagigi dengan menggunakan bahan dari
non metal (phenolic resin) atau paduan aluminium akan dapat mencegah suara yang
berisik.
Gambar 22. memperlihatkan rodagigi timing
dengan tanda penyesuai untuk mesin 4 langkah.
Gambar 22. Rodagigi
Timing
Sehubungan dengan desain dari mesin dengan
poros bubungan dikepala (OHC) maka diperlukan penggerak poros bubungan seperti
rantai atau sabuk. Apabila jarak dari penggerak cukup jauh yaitu jarak dari
poros bubungan ke poros engkol maka umumnya, rantai atau sabuk pemutar akan
dibagi dalam dua bagian.
Pelumasan Mesin
Fungsi sistem pelumasan adalah
mendistribusikan oli ke semua komponen yang membutuhkan pelumasan. Hal ini akan
membantu mendinginkan dan membersihkan selama pembilasan berlangsung;
mengurangi gesekan dan hentakan beban; sebagai perapat; memperkecil keausan dan
suara.
Gambar 23. adalah sistem pelumasan untuk
mesin 4 langkah, 4 silinder jenis mesin poros bubungan dikepala (OHC).
Gambar 23.
Sistem Pelumasan
1.
Poros lengan penekan 9. Strainer
2.
Lengan penekan 10. Pipa pengisapan
3.
Poros
bubungan/bubungan 11. Pompa oli
4.
Saluran oli 12. Katup pengontrol tekanan oli
5.
Saringan oli 13. Idler
6.
Rongga utama oli 14. Penegang sabuk timing
7.
Jurnal bantalan utama 15. Rodagigi poros bubungan
8.
Jurnal bantalan jalan 16. Sabuk timing
Komponen mesin modern menggunakan oli
pelumas bertekanan. Pompa oli membuat pengaliran dan tahanan terhadap aliran
ini akan membuat tekanan oli menjadi naik didalam sistem pelumasan. Tahanan
untuk mengalir diperoleh dari celah yang kecil pada komponen yang dilumasi.
Celah yang besar pada komponen akan membutuhkan aliran oli yang besar pula
tetapi hal ini akan menimbulkan tekanan oli menjadi turun didalam sisitem
pelumasan.
Kebanyakan mesin memasang saringan oli
aliran penuh (full flow) dan menggabungkan katup by pass. Model saringan oli
aliran penuh adalah menyaring oli yang disalurkan pompa sebelum dipakai ke
komponen-komponen. Sementara model penyaringan by pass adalah oli yang
disalurkan pompa dipakai langsung melumasi komponen dan sementara itu
sebahagian mengalir kesaringan dan selanjutnya kembali kedalam panci oli.
Katup by pass pada saringan oli dibuat
apabila ada gangguan pengaliran melalui saringan apakah itu karena kotoran pada
saringan ataupun mungkin oli terlalu kental maka akibatnya tekanan pada daerah
tersebut akan naik dan katup by pass akan membuka sehingga oli akan langsung
digunakan tanpa disaring hal ini adalah menjaga jangan sampai komponen tidak
mendapat pelumasan karena saringan
tersumbat karena lebih berbahaya tidak mendapat pelumasan dibandingkan
memakai oli pelumas tanpa disaring.
Tekanan oli pada sistem pelumasan dijaga
oleh katup pengembali tekanan. Katup ini akan membuka apabila tekanan oli naik
melebihi spesifikasi sehingga oli akan
mengalir melalui katup ini kembali kedalam panci oli.
Gambar 24. memperlihatkan model saringan
bypass disebelah kiri dan model saringan aliran penuh (full flow) disebelah
kanan.
Gambar 24.
Saringan oli
Pompa oli yang digunakan pada mesin
kenderaan biasanya adalah model pompa positif dan digerakkan oleh poros
bubungan atau poros engkol. Ada
tiga jenis pompa yang digunakan yaitu, jenis rodagigi, rotor, dan
baling-baling. Jenis rodagigi dan rotor adalah yang paling banyak digunakan
karena biaya lebih murah dan kemampuannya lebih baik.
