PERAWATAN SISTEM UTAMA ENGINE DAN MEKANISME KATUP

 TUJUAN PEMBELAJARAN: Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta didik memiliki kompetensi untuk melaksanakan pemeliharaan, perawatan atau servis berkala mesin kendaraan ringan, yang meliputi :

1. Menjelaskan pengertian, tujuan, ruang lingkup dan pekerjaan yang dilakukan dalam pemeliharaan berkala mesin kendaraan ringan.
2. Melaksanakan pemeliharaan berkala komponen-komponen utama pada engine dan mekanisme katup.
3. Melaksanakan pemeliharaan berkala pada mekanisme katup
4. Mengangkat kendaraan dengan aman.
5. Membersihkan kendaraan termasuk ruang mesin.

Untuk memungkinkan sebuah kendaraan bisa bergerak dan melaju di jalan, roda pada kendaraan tersebut harus mempunyai daya sebagai penggerak utama untuk mengendalikannya, melalui suatu mekanisme rangkaian mesin. Mesin berfungsi sebagai Alat yang merubah energi panas menjadi energi mekanik atau energi gerak. Tenaga panas yang dihasilkan di rubah menjadi sebuah gaya gerak putar yang mampu merotasi roda kendaraan sehingga kendaraan dapat berjalan dalam berbagai kondisi medan yang di lalui-nya.

Tenaga tersebut di hasilkan dari adanya tenaga panas pembakaran, tekanan tenaga di hasilkan dari tiga usur utama yaitu udara, bahan bakar dan sumber api yang di padukan dalam sebuah mekanisme mesin pembakaran dalam (internal combustion) tenaga tersebut kemudian di pindahkan menjadi gerak naik turunnya piston lalu poros engkol (crank shaft) merubah gerak naik turunnya piston menjadi sebuah tenaga putar yang kemudian di teruskan ke fly wheel .

Gambar 1.1 Engine : Sumber : https://insidemazda.mazdausa.com

A. Pengertian Mesin

Mesin merupakan alat mekanik atau elektrik yang mengubah energi untuk membantu pekerjaan mausia. Istilah pada mesin biasanya menunjuk kepada bagian yang bekerja bersama untuk menghasilkan suatu pekerjaan/tenaga. Pada mesin bensin tenaga yang dihasilkan diakibatkan adanya proses pembakaran campuran udara dan bahan bakar (bensin) dalam ruang silinder yang di kompresikan melalui sebuah langkah torak kemudian di bakar/ledakan melalui percikan bunga api pada busi.

Dalam proses yang menghasilkan tenaga engine ini terdapat beberapa langkah dalam melakukan siklus kerjanya tergantung berdasarkan jenis pembakarannya. Prinsip kerja motor bakar dalam melakukan siklus kerjanya dibagi menjadi dua jenis, yaitu motor bakar 4 tak/langkah dan motor bakar 2 tak/langkah. Dalam mesin bensin 4 tak/langkah piston bekerja secara berulang-ulang untuk menghasilkan sebuah tenaga/energi, yaitu : langkah hisap, langkah kompresi, langkah usaha dan langkah buang. Prinsip kerja motor bakar 4 tak/langkah dalam setiap empat kali gerakan naik turun piston atau dua kali putaran poros engkol menghasilkan satu kali langkah usaha/tenaga.

Gambar 1.2 Siklus kerja pada motor bakar 4 langkah

1. Langkah Hisap (intake stroke)

Pada langkah ini katup buang tertutup dan katup hisap terbuka, piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB), yang terjadi kevakuman pada ruang silinder, sehingga campuran udara dan bahan bakar terhisap kedalam ruang silinder melalui saluran katup hisap yang terbuka.

2. Langkah Kompresi (compression stroke)

Katup buang dengan katup hisap tertutup, piston bergerak dari TMB ke TMA dan menyebabkan campuran udara dan bahan bakar terdorong keatas dan terpampatkan, pada langkah ini temperatur dan tekanan didalam ruang bakar akan meningkat karena proses kompresi udara dan bahan bakar.

3. Langkah Tenaga/Usaha (combustion stroke)

Katup buang dengan katup hisap masih dalam kondisi tertutup dan saat piston hampir sampai pada TMA busi memercikan bunga api, sehingga terjadi proses pembakaran campuran udara dan bahan bakar yang telah di pampatkan tadi. Pembakaran tersebut mengakibatkan terjadinya ledakan yang mendorong pistonbergerak dari TMA ke TMB dan menyebab kan poros engkol bergerak merubah gerak turun piston menjadi putaran , kondisi ini adalah kondisi usaha/tenaga engine.

4. Langkah Buang (exhause stroke)

Katup buang terbuka dan katup hisap tertutup, piston bergerak dari TMB ke TMA, kemudian gas buang yang dihasilkan dari proses pembakaran terdorong piston dan dibuang ke luar silinder melalui saluran katup buang yang terbuka. Pada akhir langkah buang dan awal langkah hisap, kedua katup akan membuka sedikit (valve over lap) yang berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara dan bahan bakar baru mendorong gas hasil sisa pembakaran.

Selanjutnya pada mesin bensin 2 tak/langkah piston bekerja dengan proses 2 langkah kerja untuk menghasilkan sebuah tenaga/energi, yaitu : langkah 1 (langkah hisap dan kompresi), langkah 2 (langkah usaha dan buang). Prinsip kerja motor bakar 2 tak/langkah dalam setiap dua kali gerakan naik turun piston atau satu kali putaran poros engkol menghasilkan satu kali langkah usaha/tenaga.

Suatu mekanisme Engine yang sudah dioperasikan secara terus menerus akan mengalami perubahan fisik pada komponen- komponennya seperti pada blok silinder, kepala silinder, mekanisme katup, poros engkol, kelengkapan piston, poros nok dan yang lainnya. Hal ini tentunya akan mempengaruhi kerja dari mesin itu sendiri. Bagian-bagian mesin yang saling bergesekan secara terus menerus dan menyebabkan pengikisan atau perubahan bentuk. Ini tentunya akan menyebabkan hasil tenaga mesin berkurang maka dari itu perlu adanya perawatan berkala pada sebuah mekanisme engine agar tetap menghasilkan kerja yang stabil.

B. Perawatan Sistem Utama Pada Engine

Perawatan pada mekanisme engine itu meliputi beberapa system utama dan bagian komponen-komponen utama diantaranya :

1. Kepala Silinder

a. Pengertian Kepala Silinder

Gambar 1.3 Kepala SIlinder

Kepala silinder adalah bagian mesin yang terletak di bagian paling atas mekanisme engine . Fungsi kepala silinder, antara lain sebagai tempat dudukan mekanisme katup, ruang bakar dan juga sebagai tutup silinder (ruang bakar) pada blok silinder. Salah satu syarat utama kepala silinder ialah harus tahan terhadap tekanan dan temperatur yang tinggi selama mesin bekerja, oleh sebab itu umum-nya kepala silinder terbuat dari bahan besi tuang (besi cor), namun akhir-akhir ini benyak kepala silinder terbuat dari paduan aluminium. Bahan ini memiliki kemampuan pendinginan lebih besar dibandingkan dengan yang terbuat dari besi tuang.

Pada kepala silinder terdapat saluran campuran bahan bakar dan udara atau katup masuk , saluran buang gas sisa pembakaran atau katup buang, lengan pengungkit dan porosnya dan juga terdapat lubang/dudukan tempat busi (pada engine bensin). Bersama ruang silinder pada blok silinder, kepala silinder membentuk ruang bakar/kompresi (combustion chamber) yang sangat mempengaruhi hasil kerja mesin.

Pada kepala silinder juga dilengkapi dengan mantel pendingin yang di aliri air pendingin (water jacket), mantel pendingin tersebut berfungsi sebagai media pembuang panas berlebih pada elemen engine agar kerja engine tetap pada keadaan optimal.

Kontruksi kepala silinder dapat dibedakan berdasarkan dari jenis penggunaan-nya, langkah kerja, bentuk ruang bakar, penempatan katup, dari tipe/jenis pendingin yang digunakan dan faktor lain-nya.

1) Penggunaan kepala silinder pada mesin 2 langkah (mesin 2 tak)

Pada mesin 2 tak dengan tipe pendingin udara, digunakan sirip-sirip dibagian luar yang berfungsi menyerap panas mesin dan membuangnya ke udara bebas. Kontruksi ini paling sederhana karena didalam engine 2 tak, tidak terdapat mekanisme katup.

Gambar 1.4 Kontruksi kepala silinder 2 tak dengan sirip

2) Penggunaan kepala silinder pada mesin 4 langkah (mesin 4 tak)

Pada mesin 4 tak terdapat ekternal intake manifold dan exhause manifold, mekanisme katub (valve mekanisme), dudukan busi dan lainnya. Dengan pendingin Air (water coolant) terdapat saluran air pendirngin (water jacket) sebagai lahan bersirkulasinya air pendingan yang menyerap panas dari kerja engine. Disamping itu terdapat tutup kepala silinder yang berfungsi sebagai pelindung mekanisme katup agar mudah dalam proses penyetelan celah katup.

Gambar 1.5 Kontruksi kepala silinder 4 langkah dengan sirip

b. Bentuk-Bentuk Ruang Bakar Pada Kepala Silinder

Bentuk ruang bakar sangat mempengaruhi penempatan komponen busi dan dua jenis katup (katup hisap dan buang), beberapa macam ruang bakar yang umum digunakan, diantaranya :

1) Ruang bakar model setengah bulat (hemispherical combustion chamber.

Ruang bakar model ini mempunyai permukaan yang kecil dibandingkan jenis ruang bakar yang lainnya yang berkapasitas sama. Artinya panas yang hilang lebih sedikit (efisien panas tinggi). Ruang bakar model ini konstruksinya lebih sempurna, tapi penempatan mekanis katupnya menjadi rumit.

Gambar 1.6 Ruang bakar model setengah bulat

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

Ruang bakar model baji (wedge type combustion chamber) ini kehilangan panasnya juga kecil, konstruksi mekanisme katupnya lebih sederhana bila dibandingkan dengan ruang bakar model setengah bulat (hemispherical type).

Gambar 1.7 Ruang bakar model baji

3) Ruang bakar model bak mandi (bathub tipe combustion chamber).

Ruang bakar model bak mandi (Bathtup type combustion chamber) konstruksinya sederhana, dan biaya produksinya lebih rendah. Hal ini disebabkan diameter katupnya lebih kecil, tetapi saat pengisapan (intake) atau pembuangan (exhaust) kurang sempurna dibanding dengan jenis ruang bakar model setengah bulat.

Gambar 1.8 Ruang bakar model bak mandi

4) Ruang bakar model pent roop

Model ini umumnya digunakan pada mesin yang mempunyai jumlah katup hisap atau katup buang lebih dari 2 dalam tiap-tiap silinder, yang disusun sedemikian rupa antara katup dan poros noknya.

Disebut model pent roof sebab membentuk segi empat, baik tegak atau mendatar. Bila dihubungkan ke titik pusat akan menyerupai atap suatu bangunan. Model ini seiain memberikan efek semburan yang baik dan lebih cepat terbakar, juga penempatan businya di tengahtengah ruang bakar.

Gambar 1.9 Ruang bakar model pent roop

2. Blok silinder

Gambar 1.10 Block Silinder

Block silinder merupakan inti dari mesin yang berfungsi sebagai tempat untuk menghasilkan energi panas dari proses pembakaran. Blok silinder terbuat dari besi tuang. Namun, ada beberapa blok silinder yang terbuat dari paduan aluminium. Dengan bahan aluminium lebih ringan dan meradiasikan panas lebih efisien dibandingkan dengan dengan besi tuang.

Blok silinder tersebut dilengkapi dengan rangka pada bagian dinding luar untuk memberikan kekuatan pada mesin dan membantu meradiasikan panas, bagian-bagian lain dari motor dipasangkan di dalam atau pada blok silinder, sehingga terbentuk susunan motor yang lengkap. Pada blok silinder terdapat lubang silinder yang berdinding halus, dimana torak bergerak bolak-balik dan pada bagian sisi-sisi blok silinder dibuatkan sirip-sirip maupun lubang-lubang mantel air pendingin yang digunakan untuk pendinginan motor. Silinder bersama-sama dengan kepala silinder membentuk ruang bakar, yaitu tempat melaksanakan pembakaran bahan bakar. Oleh sebab itu, persyaratan suatu silinder adalah tidak boleh ada kebocoran campuran bahan bakar dan udara atau gas pembakaran pada saat berlangsungnya kompresi antara silinder dan piston, serta tahanan geseknya pun harus kecil.

Didalam sebuah blok silinder terdapat beberapa tabung silinder yang didalam nya terjadi proses turun naik nya piston, poros engkol terpasang dibagian bawah blok silinder untuk mekanisme katup jenis OHV poros nok juga diletakan didalam blok silinder.

Blok silinder dan ruang engkol dapat di tuang menjadi satu bagian atau berpisah satu sama lain, kemudian disatukan dengan baut-baut. Variasi lain dalam konstruksi blok silinder, yaitu dengan pemasangan tabung silinder ke dalam blok silinder. Tabung ini terbuat dari besi tuang atau baja tuang. Fungsi dari blok silinder,yaitu sebagai dudukan kepala silinder,dudukan silinder linier, dan dudukan mekanisme poros engkol. Sedangkan fungsi silinder, berfungsi sebagai suatu langkah bakar torak.

a. Persyaratan Block Silinder

Blok silinder harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

1. Kaku, pembebanan tekan tidak boleh mengakibatkan perubahan elastisitas pada bentuk.
2. Ringan dan kuat.
3. Konstruksi memungkinkan pendinginan yang rata.
4. Pemuaian panah harus sesuai dengan bagian-bagian yang terpasang pada bok tersebut.

b. Persyaratan silinder

Persyaratan silinder yang layak di gunakan sebagai berikut :

1. Memiliki sifat luncur yang baik, sehingga dapat menahan aus.
2. Tidak mudah berubah bentuk.
3. Kuat terhadap baerbagai tekanan.
4. Mudah di perbaiki.

Faktor-faktor bentuk dan kontruksi blok silinder antara lain jumlah silinder, susunan silinder, diameter silinder, langkah torak, volume langkah, perbandingan kompresi,susunan katup, cara pendinginan silindir,bahan yang di gunakan,bentuk tuanagn,cara penuangan,dan penyelesaian benda tuang. Jenis konstruksi berdasarkan susunan silinder sebagai berikut.

c. Jenis-jenis kontruksi silinder berdasarkan susunan silinder.

Berikut ini jenis-jenis kontruksi silinder jika didasarkan pada susunan silinder :

1) Tipe In-Line / Sebaris

Pada engine pada tipe ini, silinder-silindernya disusun dalam satu baris (sejajar). Kontruksi ini banyak digunakan karena kontruksinya yang sederhana, getaran yang ditimbulkan kecil, dan perawatannya mudah. namun tipe In-line ini memiliki kekurangan yaitu kontruksi engine nya akan menjadi lebih panjang jika jumlah silinder nya lebih dari empat.

Gambar 1.11 Silinder tipe in-line

2) Susunan silinder Tipe – V

Pada engine tipe ini , susunan silindernya berbentuk V. kelebihan dari kontruksi engine dengan susunan silinder tipe V adalabh memungkinkan tinggi dan panjang engine dapat berkurang serta kontruksi poros engkol lebih sederhana karena dua batang torak berada pada satu pena poros engkol. Kekurangan dari susunan silinder tipe V ini, antara lain memerlukan 2 kolektor untuk gas buangnya dan keseimbagan getarannya kurang baik dibandingkan dengan susunan silinder tipe in-line.

Gambar 1.12 Silinder tipe – V

3) Susunan silinder tipe horinzontal berlawanan atau boxer

Pada engine dengan tipe ini, silinder-silindernya disusun berbentuk horizontal atau pada posisi tidur dan saling berlawanan sehingga gerakan toraknya bergerak secara horizontal.

Gambar 1.13 Silinder tipe Horizontal berlawanan

Keuntungan dari kontruksi engine dengan susunan silinder tipe ini adalah kontruksinya lebih pendek dan rendah serta memiliki keseimbangan getaran yang lebih baik. Namun, susunan silinder tipe ini juga memiliki kekurangan, yakni memerlukan 2 kolektor untuk gas buangnya. Selain itu, saluran isap atau intake manifold-nya panjang jika kendaraan memakai karburator dan jumlah karburatornya hanya 1.

d. Cara mengetahui keausan block silinder

Pelumasan pada beberapa komponen silinder yang dibilang cukup, tetap tidak dapat menghindari keausan pada silinder sehingga hal ini dapat merubah bentuk silinder tersebut. Hal ini sebabkan karena penggunaan dalam jangka yang relatif lama dan beban mesin yang berubah-ubah.

Keausan pada silinder bisa saja terjadi dalam keadaan yang tidak merata hal tersebut tentu akan mempengaruhi pada bentuk silinder. Oleh karena itu kerusakan dari masing-masing silinder harus di ketahu, hal itu dilakukan untuk menentukan langkah perbaikan bagi mesin. Berikut langkah-langkah untuk mengukur keausan pada blok silinder.

1) Melepas blok silinder dan piston.

2) Melakukan pengukuran diameter silinder menggunakan alat ukur jangka sorong (vernier caliver. Dan pengukuran besaran lubang silinder menggunakan alat ukur dial indikator, Bagian yang diukur adalah bagian atas, tengah da bawah pada lubang silinder. Pengukuran ini dilakukan dengan posisi menyilang (yaitu sumbu x dan sumbu y). 

3) Lakukan perhitungan tentang besaran keovalan dan ketirusan, selanjutnya membuat perbandingan dengan menentukan ketentuan yang ada pada buku manual servis. Jika besaran oval dan ketirusan sudah melebihi limit pada lubang silinder, maka harus dilakukan oversize. Tahapan oversize dapat dilakukan dengan tahapan pertama 0.25 mm dengan keausan dibawah 0.25 mm dan tahapan selanjutnya 0.50 mm, 0.75 mm, dan 100 mm. apabila silinder tidak memungkinkan untuk dilakukan oversize, silinder harus diganti beserta pelapisnya.

C. Tabung Silinder

Tabung silinder merupakan suatu bagian yang berfungsi untuk memindahkan tenaga panas menjadi tenaga mekanik dan sebagai lintasan gerak naik-turunnya torak. Agar memiliki tenaga yang maksimal, tabung silinder harus memenuhi berbagai persyaratan berikut .

1. Memiliki sifat yang luncur dengan baik (gesekan kecil).
2. Kedap terhadap keausan.
3. Kedap dan kuat pada tekanan dan temperature yang tinggi.
4. Kontruksi harus memperoleh pendinginan yang merata.
5. Tidak mengalami perubahan bentuk yang diakibatkan oleh pemakaian lama.
6. Mampu untuk diperbaiki atau diganti.

Guna untuk memenuhi silinder, tabung silinder harus diberi suatu lapisan yang disebut dengan silinder linier ( pelapis silinder) yang biasanya terbuat dari bahan krom, nikel, silium,atau campuran nikel dengan silisium.

D. Gasket Kepala silinder

Gasket kepala silinder adalah komponen yang berfungsi sebagai perapat antara kepala silinder dengan blok silinder. Gasket kepala silinder digunakan untuk mencegah terjadinya kebocoran gas pembakaran, air pendingin, dan oli. Syarat suatu gasket kepala silinder adalah harus tahan terhadap panas dan tekanan tinggi dalam setiap perubahan temperatur. Oleh sebab itu, gasket umumnya terbuat dari carbon clad sheet steel.

Gambar 1.14 Gasket kepala silinder

E. Piston dan Batang Piston (connecting rod)

Fungsi utama piston yaitu untuk membentuk ruang bakar bersama-sama dengan kepala silinder dan blok silinder. dan juga melakukan siklus kerja mesin melalui gerak naik turunya piston, gerakan piston ini sebagai hasil dari tekanan yang di bangkitkan oleh pembakaran campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan dalam ruang bakar, kemudian gerak naik turun piston ini di teruskan ke poros engkol melalui batang piston/connecting rod untuk kemudian di rubah menjadi gerak putar.

Salah satu yang membedakan jenis motor bakar 2 tak/langkah dengan motor bakar 4 tak/langkah yaitu dari kontruksi piston-nya, dimana piston jenis motor bakar 2 langkah memiliki 2 ring utama (compression ring & oil ring). Dan untuk jenis motor bakar empat langkah memiliki 3 ring ( 2 compresion ring & 1 oil ring)

Gambar 1.15 Kelengkapan Piston

Komponen yang terdapat pada piston yaitu :

1. Piston
2. Ring piston
3. Piston pin
4. Snap ring
5. Connecting rod

F. Poros Engkol (Crank Shaft)

Poros engkol berfungsi untuk merubah gerak naik – turun piston menjadi gerak putar dengan bantuan conekting rod, sekaligus menjaga pergerakan piston didalam langkah selanjutnya. Pada bagian ujung belakang poros engkol dipasang roda gila (flywheel) untuk menghubungkan putaran ke bagian kopling dan transmisi dan bagian ujung depan di pasang puli (pulley) untuk memutarkan water pump atau kompinen lainnya yang memerlukan tenaga penggerak seperti komponen Alternator, kompresor A/C dan lain-lain.

Persyaratan yang harus di penuhi dari poros engkol ini adalah harus tahan terhadap puntiran dan kebengkokan serta harus mempunyai sifat luncur yang baik. Salah satu bagian poros engkol adalah crank journal yang ditumpu pada crang case dengan bantalan, dan merupakan pusat tumpuan dan putaran.

Gambar 1.16 Poros engkol

Kontruksi poros engkol di pengaruhi oleh :

1. Jumlah silinder
2. Crank journal (banyaknya bearing yang digunakan)
3. Kontruksi blok silinder
4. Urutan pengapian

Berikut adalah macam-macam bentuk dari poros engkol :

1. Poros Engkol dengan Bantalan Gelinding

Poros engkol dengan bantalan gelinding adalah poros engkol yang dapat dibelah atau terbagi sehingga proses pemasangan bantalan dapat dilakukan dengan mudah. Poros engkol dengan bantalan gelinding umumnya digunakan pada motor 2 langkah yang menggunakan pelumasan campur sehingga pelmasan bantalan akan lebih baik.

Gambar 1.17 Poros engkol dengan bantalan gelinding

Keterangan :

1. Poros engkol 4. Batang torak
2. Jurnal engkol 5. Bantalan jarum
3. Bantalan gelinding

2. Poros Engkol dengan jumlah jurnal n + 1

Poros engkol dengan jumlah jurnal n + 1 biasanya menggunakan jurnal utama dengan jumlah silinder dutambah 1 (n + 1). Poros engkol ini memiliki keseimbangan yang baik dan mampu menghasilkan getaran yang kecil sehingga banyak digunakan pada mesin mobil di era modern.

Gambar 1.18 Poros engkol dengan jurnal n+1

Keterangan :

1. Pena engkol
2. Jurnal engkol
3. Bobot penyeimbang
4. Lubang oli pelumas

3. Poros engkol dengan jumlah jurnal 1/2 n + 1

Jenis poros engkol ini mempunyai gesekan jurnal yang lebih kecil. Hal tersebut dikarenakan kontak poros yang bergesekan juga lebih sedikit dan getaran yang dihasilkan tidak terlalu besar. Jenis poros ini biasanya digunakan pada mesin seperti mitsubishi colt T 120.

Gambar 1.19 Poros engkol dengan 1/2 n+1

Keterangan :

1. Pena engkol
2. Jurnal engkol
3. Bobot penyeimbang
4. Lubang oli pelumas

G. Roda Gila (Flywheel)

Gambar 1.20 Flywhell

Flywhell adalah piringan yang terbuat dari balutan besi dan terpasang pada bagian ujung belakang pada poros engkol, berfungsi untuk merotasi tenaga yang dihasilkan dari putaran poros engkol agar tetap terjadi kerja piston. Selain itu juga melalui flywhell tenaga dari engine dihubung dan dilepaskan ke bagian transmisi melalui kerja kopling.

H. Perawatan Mekanisme Katup pada Kepala Silinder

Didalam kepala silinder terdapat sebuah mekanisme katup yang berfungsi sebagai rangkaian mekanis yang sistematis untuk membuka saluran intake pada kondisi langkah hisap (udara dan bahan bakar) membuka saluran buang exhause pada kondisi langkah buang (gas sisa pembakaran) dan menutup kedua saluran pada kondisi langkah kompresi dan langkah usaha (langkah kerja). Penggunaan mekanisme katup hanya terdapat pada tipe engine empat langkah sedangkan pada tipe engine dua langkah umumnya tidak terdapat sebuah mekanisme katup.

Tugas utama katup ialah untuk membuka dan menutup ruang bakar, memutuskan dan menghubungkan ruang silinder dalam silinder blok dengan udara luar pada saat yang di butuhkan. Karena proses pembakaran gas dalam silinder mesin harus berlangsung dalam ruang bakar yang tertutup rapat. Jika sampai terjadi kebocoran, maka proses pembakaran akan terganggu. Oleh karenanya katup-katup harus tertutup rapat pada saat pembakaran gas berlangsung. Setiap silinder dilengkapi dengan dua jenis katup (katup hisap dan buang).

Pembukaan katup hisap dan katup buang tersebut diatur dengan sebuah poros yang disebut poros nok (cham shaft) yang menerima putaran sesuai dengan timming/waktu langkah kerja engine itu sendiri, semakin putaran engine berputar dengan cepat maka poros nok pun akan mengatur pembukaan dan penutupan katup tersebut dengan cepat, hal ini menyebabkan kerja engine akan stabil masuknya udara dan bahan bakar melalui lubang hisap akan sesuai dengan jumlah kompresi yang di butuhkan pada sebuah langkah kerjanya.

Poros nok di putar oleh poros engkol melalui sebuah transmisi roda gigi, rantai atau van Belt. Poros nok berputar dengan kecepatan setengah putaran poros engkol. Jadi, diameter roda gigi pada poros cam adalah dua kali diameter roda gigi pada poros engkol.moleh sebab itu lintasan pena engkol setengah kali lintasan poros cam.

1. Bagian-bagian mekanisme katup

Mekanisme katup yang terdapat pada kepala silinder berfungsi untuk mengatur pemasukan gas baru (udara dan bahan bakar) ke dalam ruang silinder dan mengatur pembuangan gas sisa pembakaran ke udara melui saluran buang luar dengan tepat.

Gambar 1.21 Mekanisme katup

a. Katup

Katup hanya terdapat pada motor empat langkah, sedangkan motor dua langkah umumnya tidak memakai katup. Katup pada motor empat langkah terpasang pada kepala silinder. Tugas katup untuk membuka dan menutup ruang bakar. Setiap silinder dilengkapi dengan dua jenis katup (isap dan buang) Pembukaan dan penutupan kedua katup ini diatur dengan sebuah poros yang disebut poros cam (camshaft).

Sehingga silinder motor empat langkah memerlukan dua cam, yaitu cam katup masuk dan cam katup buang. Poros cam diputar oleh poros engkol melalui transmisi roda gigi atau rantai. Poros cam berputar dengan kecepatan setengah putaran poros engkol. Jadi, diameter roda gigi pada poros cam adalah dua kali diameter roda gigi pada poros engkol. Sebab itu lintasan pena engkol setengah kali lintasan poros cam.

Katup dibuat dari bahan yang keras dan mudah menghantarkan panas. Katup menerima panas dan tekanan yang tinggi dan selalu bergerak naik dan turun, sehingga memerlukan kekuatan yang tinggi. Selain itu hendaknya katup tahan terhadap panas dan gesekan.

Fungsi katup sebenarnya untuk memutuskan dan menghubungkan ruang silinder di atas piston dengan udara luar pada saat yang dibutuhkan. Karena proses pembakaran gas dalam silinder mesin harus berlangsung dalam ruang bakar yang tertutup rapat. Jika sampai terjadi kebocoran gas meski sedikit, maka proses pembakaran akan terganggu. Oleh karenanya katup-katup harus tertutup rapat pada saat pembakaran gas berlangsung.

b. Pegas katup (valve spring)

Berfungsi sebagai penahan katup agar tetap pada posisi tertutup rapat pada lubang saluran hisap dan saluran buang. Spring mendapatkan tekanan yang berulang-ulang sehingga seperti halnya katup, pegas katup pun memiliki limit kebengkokan yang di izinkan sesuai dengan standar pabrik.

c. Tuas katup (rocker arm)

Rocker arm berfungsi untuk membuka dan menutup katup, baik katup hisap dan katup buang. Ketika katup hisap tertekan oleh rocker arm maka campuran udara dan bahan bakar dapat masuk ke dalam ruang bakar, sedangkan ketika katup buang tertekan oleh rocker arm maka gas hasil pembakaran dapat keluar melalui katup buang. Rocker arm ini terpasang pada bagian rocker arm shaft atau poros rocker arm.

Pada kendaraan dengan mekanisme katup tipe OHV (Over Head Valve), rocker arm ini dihubungkan dengan poros pendorong (push rod). Bila poros nok (cam shaft) berputar dan poros nok menekan pengangkat katup (valve lifter) maka akan mendorong batang pendorong sehingga batang mendorong akan menekan rocker arm dan akhirnya rocker arm akan menekan katup agar katup membuka.

Pada mesin dengan mekanisme katup tipe SOHC (Single Over Head Cam shaft), rocker arm terhubung langsung dengan poros nok sehingga ketika poros nok berputar dan bagian tonjolan poros nok menekan rocker arm maka tekanan tersebut akan diteruskan oleh rocker arm untuk menekan katup.

Pada rocker arm dilengkapi dengan sekrup penyetel dan mur pengunci. Sekrup penyetel dan mur pengunci ini digunakan untuk menyetel celah katup. Celah katup harus disetel celahnya agar sesuai dengan nilai spesifikasinya, bila nilai celah katup tidak sesuai spesifikasinya misalnya lebih besar atau lebih kecil maka akan menimbulkan dampak yang tidak baik pada kinerja mesin maupun pada komponen rocker arm atau katupnya sendiri.

Pada tipe mesin yang tidak perlu melakukan penyetelan celah katup secara manual karena celah katup ini sudah dilakukan secara otomatis yaitu pada mesin yang menggunakan pengangkat katup tipe hidrolis (mekanisme katup tipe OHV) atau menggunakan katup last adjuster (pada mekanisme katup tipe OHC).

d. Batang penumbuk katup (pushrod)

Berfungsi sebagai batang penghubung daya yang dihasilkan oleh poros knok menuju rocker arm, biasanya batang penumbuk ini terdapat hanya pada mekanisme katup jenis OHV.

e. Poros nok (chamshaft)

Fungsi utama camshaft atau poros nok ada 3 (tiga) yaitu :

1. Untuk membuka dan menutup katup sesuai dengan urutan timing pengapian atau FO
2. Untuk menggerakkan fuel pump atau pompa bensin
3. Untuk memutar poros distributor karena pada camshaft terdapat gigi penggerak distributor atau (Distributor drive gear).

2. Jenis-jenis mekanisme katup

Jenis mekanisme katup pada engine motor bakar dapat dibedakan dari jenis kepala silinder yang digunakan, hal ini dilakukan untuk mengantisipasi terjadi nya lonjatan kecepatan tinggi dan penambahan tenaga output. Berikut ini jenis jenis mekanisme katup berdasarkan dudukan pada kepala silindernya :

a. Over Head Valve (OHV)

Pada jenis ini, katup di gerakan oleh sebuah tuas pengungkit (rocker arm) yang mendapar dorongan dari batang penumbuk (pushrod) karena hasil dari sundulan cham pada poros nok (chamshaft). 1.22 OHV (Over Head Chamshaft)

Gambar 1.22 OHV (Over Head Chamshaft)

b. Over Head Chamshaft (OHC)

Pada jenis ini batang penekan (pushrod) telah dihilangkan, dan diganti oleh sebuah belt atau rantai sebagai penggerak poros nok (chamshaft), posisi chamshaft berada di bagian atas kepala silinder, sehingga pembukaan dan penutupan katup di gerakan langsung oleh chamshaft, dibeberapa jenis engine ada yang menggunakan tuas pengungkit (rocker arm) sehingga katup masih di gerakan oleh tocker arm yang di ungkit oleh chamshaft.

Gambar 1.23 OHC (Over Head Chamshaft)

Putaran chamshaft dihasilkan dari putaran poros engkol (crankshaft) yang dihubungkan melalui timing chain (rantai), setelah itu barulah chamshaft menekan rocker arm kemudian rocker arm yang akan menekan batang katup. Jenis ini sudah umum digunakan oleh kendaraan masa kini karena kondisi part yang sederhana sehingga memudahkan dalam perawatan. c. Doble Over Head Chamshaft (DOHC) DOHC merupakan suatu system poros ganda yang berada di kepala silinder, jenis ini memiliki fungsi yang sama dengan jenis OHC hanya perbedaanya adalah dari jumlah poros cham nya, DOHC memiliki dua poros nok (chamshaft) sedangkan OHC hanya memiliki satu poros cham.

Pada jenis DOHC ada yang menggunakan rocker arm dan ada juga yang tidak menggunakan rocker arm dalam penumbukan katupnya, hal ini di sebabkan apabila menggunakan rocker arm maka akan memudahkan dalam penyetela celahnya hanya saja jenis yang menggunakan rocker arm mempunyai kontruksi yang rumit, biaya pembuatan yang tinggi dan memiliki mesin yang berat, jenis ini biasanya digunakan pada jenis motor spot yang membutuhkan kecepatan tinggi.

Gambar 1.24 DOHC (Doble Over Head Chamshaft)

1. Metode penggerak katup

Sumbu nok digerakkan oleh poros engkol dengan berapa metode, termasuk timing gear, timing chain dan timing belt. Sebagian besar mesin bensin menggunakan camshaft yang digerakan oleh belt dan ada beberapa camshaft yang digerakkan oleh rantai. Ini memungkinkan pergerakan katup akan lebih mudah dan ringan dibandingkan menggunakan timing gear.

2. Model Timing gear

Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis mesin OHV (over head valve), yang letak sumbu nok-nya di dalam blok silinder. Timing gear biasanya menimbulkankan bunyi yang besar dibanding dengan rantai (timing chain}, sehingga mesin bensin model penggerak katup ini menjadi kurang populer pada mesin bensin jaman modern ini. 

Gambar 1.25 timing gear

3. Model Timing chain

Model ini digunakan pada mesin OHC (over head camshaft) dan DOHC (dual overhead camshaft) sumbu noknya terletak di atas kepala silinder. Sumbu nok digerakkan oleh rantai (timing chain) dan roda gigi sprocket sebagai pengganti timing gear. Timing chain dan roda gigi sprocket dilumasi dengan oli. Tegangan rantai (chain tension) diatur oteh chain tensioner. Chain vibration (getaran rantai) dicegah oleh chain vibration damper. Sumbu nok yang digerakan oleh rantai hanya sedikit menimbulkan bunyi dibanding dengan roda gigi (gear driven) dan jenis ini amat populer.

Gambar 1.26 timing chain

4. Model Timing Belt

Sumbu nok (camshaft) digerakkan olsb sabuk yang bergigi sebagai pengganti timing chain. Sabuk (belt) selain tidak menimbulkan bunyi dibanding dengan rantai (chain), juga tidak diperlukan pelumasan serta penyetelan tegangan. Kelebihan lainnya, belt lebih ringan dibanding dengan model lainnya.

Oleh karena itu model ini banyak digunakan pada mesin. Belt penggerak sumbu nok ini dibuat dari fiberglass yang diperkuat dengan karet sehingga mempunyai daya regang yang baik clan hanya mempunyai penguluran yang kecil bila terjadi panas.

Gambar 1.27 timing belt

J. Pemeriksaan dan Penyetelan Mekanisme Katup pada Kepala SIlinder

Berikut ini adalah beberapa pengaruh celah katup terhadap kinerja mesin :

1. Celah katup terlalu besar

• Penggerak katup berisik (terdengar suara-suara pukulan logam)
• Bagian penggerak katup bisa patah (menerima pukulan dan kejutan terlalu tinggi)
• Waktu pembukaan katup lebih sedikit dari waktu semestinya.
• Tenaga mesin berkurang

2. Celah katup terlalu kecil

• Waktu pembukaan waktu lebih lama dari waktu semestinya.
• Gerak gunting juga lebih lama, ketugian gas baru yang keluar bersama gas buang besar. Akibatnya : putaran idle kurang stabil (motor bergerak)

3. Tidak memiliki celah katup

• Katup tidak tertutupdengan smepurna
• Ada ketugian gas baru yang keluar bersama gas buang
• Pembakaran dapat merambat ke karburator
• Katup-katup dapat terbakar karena pemindahan panas pada daun katup tidak sempurna.

Adapun secara umum cara penyetelan katup sebagai berikut :

1. Panaskan mesin, kemudian setelah suhu engine bertambah matikan.
2. Buka tutup kepala silinder.
3. Setel silinder no.1 pada posisi TMA kompresi.

a. Putar poros engkol sampai tanda TMA tepat pada garis nol.

Tanda TMA terletak pada puli poros engkol sedangkan garis nol terletak pada body mesin (block silinder), atau bisa juga kita tentukan dengan melihat tanda T pada fly wheel tepat dengan garis lurus pada rumah transmisi. Pada kondisi ini ada dua kemungkinan proses/langkah yang terjadi, yaitu akhir langkah kompresi atau akhir langkah buang/awal langkah hisap (katup posisi overlapping).

b. Tanda TOP kompresi silinder satu yaitu :

• 1) Rotor yang berada pada distributor menunjukan ke arah kabel busi silinder no.1
• 2) Push rod pada silinder no. 1 longgar atau kedua katup (katup hisap dan katup buang) pada silinder satu longgar/mempunyai celah.

4. Lakukan pemeriksaan dan penyetelan celah katup

Katup-katup yang dapat di periksa/disetel pada saat top kompresi no. 1 yaitu : katup buang dan katup masuk pada silinder no. 1, katup masuk pada silinder no. 2 dan katup buang pada silinder no. 3.

H = Katup Hisap

B = Katup Buang

X = Katup yang dapat di stel

1…4 = Nomor urut silinder

Gambar 1.28 Katup yang dapat di setel

Catatan : Celah pada katup hisap 0,20 mm dan celah katup buang 0,30 mm

• Menggunakan Obeng min, kunci ring 12 dan alat ukur filler gauge, lakukan penyetelan secara berurutan.
• Untuk penyetelan katup yang tidak di tandai X adalah setelah kita putar puli pada posisi top kompresi no. 4, yaitu dengan cara memutar puli 360o . sehingga tanda garis puli menunjukan pada nol di body mesin tetapi rotor pada distributor menunjukan kabel busi no. 4.
• Pasang kembali tutup kepala silinder.

RANGKUMAN

Mesin merupakan alat mekanik atau elektrik yang mengubah energi untuk membantu pekerjaan mausia. Istilah pada mesin biasanya menunjuk kepada bagian yang bekerja bersama untuk menghasilkan suatu pekerjaan/tenaga. Kontruksi silinder jika ditinjau berdasarkan susunan silindernya terdiri atas tiga tipe, yaitu : tipe in-line (sebaris), tipe V dan tipe horizontal berlawanan.

Penempatan busi dan dua buah katup pada jenis mesin empat tak sangat berpengaruh kepada bentuk ruang bakar, diantara bentuk-bentuk ruang bakar nya itu yaitu, ruang bakar setengah bulat (hemispherical combustion chamber), ruang bakar model baji (wedge type combustion chamber), ruang bakar model bak mandi (bathtub type combustion chamber), ruang bakar model peen troop.

Didalam kepala silinder terdapat sebuah mekanisme katup yang berfungsi sebagai rangkaian mekanis yang sistematis untuk membuka saluran intake pada kondisi langkah hisap (udara dan bahan bakar) membuka saluran buang exhause pada kondisi langkah buang (gas sisa pembakaran) dan menutup kedua saluran pada kondisi langkah kompresi dan langkah usaha (langkah kerja). Penggunaan mekanisme katup hanya terdapat pada tipe engine empat langkah sedangkan pada tipe engine dua langkah umumnya tidak terdapat sebuah mekanisme katup.

Tugas utama katup ialah untuk membuka dan menutup ruang bakar, memutuskan dan menghubungkan ruang silinder dalam silinder blok dengan udara luar pada saat yang di butuhkan. Berbagai bentuk penempatan katup secara umum terdiri dari, OHV (Over Head Valve), OHC (Over Head Chamshaf), DOHC (Doble Over Head Chamshaft)

JOBSHEET

PERAWATAN SISTEM UTAMA ENGINE DAN MEKANISME KATUP

1. Tujuan Pembelajaran

• Peserta didik dapat memahami dan menjelaskan perawatan komponenkomponen utama pada engine.
• Peserta didik mampu mendiagnosa kerusakan yang terjadi pada kepala silinder dan blok silinder dan kelengkapanya.
• Peserta didik dapat menganalisis kerusakan dan dampak dari kerusakan piston dan kelengkapannya.
• Peserta didik dapat membedakan jenis-jenis mekanisme katup dan cara kerjanya.
• Peserta didik dapat memeriksa dan menyetel celah katup dengan teliti dan sesuai dengan standar service manual kendaraan.

2. Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3)

• Perhatikan perintah-perintah guru pembimbing.
• Gunakan pakaian kerja dan alat keselamatan kerja yang telah ditentukan
• Gunakan buku manual kendaraan (manual book).
• Bekerja berdasarkan SOP (Standar Operating Prosedure) dan kaidah K3.
• Gunakan alat tangan dan alat ukur sesuai dengan fungsinya.
• Tanyakan kepada guru pembimbing apabila mendapati kesulitan dalam pengerjaan praktek.

3. Alat, Bahan dan Media

• Alat
• Kunci T 12 atau 14
• Kunci ring 12
• Obeng +/-
• Kunci Ring 17 & 19
• Feeler gauge
• Lap majun
• b. Bahan
• Bensin
• c. Media
• Unit Mobil/Standd engine/engine strainer
• Jenis/tipe/kode mesin : …………………
• Tipe mekanisme katup :………………….

4. Langkah kerja pemeriksaan celah katup.

• Penaskan mesin, kemudian matikan
• Buka tutup kepala silinder menggunakan kunco shock atau kunci T ukuran 12 atau 14.
• Stel silinder no. 1 pada posisi top /TMA kompresi, pastikan tanda pada puli pada posisi 0 di body mesin, dan rotor pada distributor menunjukan arah kabel tegangan tinggi.
• Lakukan pemeriksaan pada tiap tiap katup yang sesuai urutan pada posisi TOP kompresi silinder no. 1, dengan cara masukan feeler gauge yang disimpan diantara rocker arm dengan ujung batang katup.
• Tuliskan hasil pengukuran seperti table berikut

Tuliskan hasil pengukuran seperti table berikut

5. Langkah penyetelan, bagi celah katup yang tidak sesuai dengan standar ukuran

• Longgarkan mur pengunci dengan di putar berlawanan arah jarum jam menggunakan kunci ring 12 atau 14 (disesuaikan jenis)
• Longgarkan baut penyetel menggunakan obeng +/-
• Masukan feeler gauge diantara rocker arm dan ujung batang katup sesuai standar (katup hisap :0,20 mm dan katup buang: 0,30 mm)
• Stel celah aktup dengan mengencangkan baut penguncisecara perlahan, sambil feeler gauge di tarik ulur sanpai terasa seretan atau agak berat.

6. Periksa celah katup pada posisi TOP kompresi silinder no. 4, dengan cara memutar puli poros engkol 360o, dan lakukan pemeriksaan pada tiap-tiap katup yang sesuai.

7. Tuliskan hasil pengukuran pada table.

Tuliskan hasil pengukuran pada table.

Lakukan kembali penyetelan bagi katup yang tidak sesuai standar, seperti langkah ada saat TOP kompresi silinder no. 1.