modul motor 4 tak

Modul pemelajaran Engine otomotif

Motor Bakar By : @rief.spd 1/70

BAB I

PENDAHULUAN

A. DESKRIPSI

Materi pelajaran tentang prinsip dasar kerja mesin dan konstruksi mesin

baik mesin 4 tak maupun mesin 2 tak sangat penting di pahami oleh siswa pada

program keahlian teknik mekanik otomotif terutama siswa pada tingkat pertama,

karena materi pelajaran ini sebagai dasar untuk mempelajari kompetensi

pemeliharaan mesin selanjutnya.

Modul ini membantu anda memperoleh pengetahuan dan ketrampilan

dalam memahami prinsip kerja mesin dan konstruksi mesin 4 tak dan 2 tak

sehingga anda dapat melaksanakan kegiatan pemeliharaan mesin serta

komponen-komponennya sesuai dengan prosedur yang telah di tetapkan.

Melalui modul ini anda akan memperoleh ketrampilan dan pengetahuan

tentang :

Prinsip kerja mesin 4 tak dan 2 tak

Komponen utama mesin

Mesin bensin 4 tak dan 2 tak

Mesin diesel 4 tak dan 2 tak

B. PRASARAT

Untuk mempelajari modul ini siswa diprasaratkan untuk mempelajari dahulu

modul :

Mengikuti Prosedur Kesehatan dan Keselamatan Kerja

Penggunaan dan peme-liharaan peralatan dan perlengkapan tempat

kerja.

C. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

1. Petujuk Bagi Siswa

Untuk memperoleh hasil belajar secara optimal dalam menggunakan modul

ini, maka langkah-langkah yang perlu dilaksanakan antara lain :

a. Bacalah dan pahami dengan seksama uraian-uraian materi yang ada

pada masing-masing kegiatan belajar



b. Kerjakan setiap tugas formatif untuk mengetahui seberapa besar

pemahaman yang telah dimiliki terhadap materi-materi yang dibahas

dalam setiap kegiatan belajar

c. Untuk kegiatan belajar yang terdiri dari teori dan praktek perhatikan

petunjuk-petunjuk dan pahami setiap langkah kerja dengan baik

d. Jika belum menguasai level materi yang diharapkan, ulangi lagi pada

kegiatan belajar sebelumnya atau bertanya pada guru pembimbing.

e. Bila telah selesai dan telah merasa menguasai modul ini, silakan

berhubungan dengan instruktur yang bersangkutan untuk mendapatkan

pengujian atas kompetensi anda.

2. Petunjuk Bagi Guru

Dalam setiap kegiatan belajar guru berperan untuk :

a. Membantu siswa dalam merencanakan proses belajar

b. Membimbing siswa melalui tugas-tugas pelatihan yang dijelaskan dalam

tahap belajar

c. Membantu siswa dalam memahami konsep, pengetahuan baru, dan

menjawab pertanyaan siswa mengenai proses belajar siswa

d. Membantu siswa untuk menentukan dan mengakses sumber tambahan

lain yang perlu dipelajari

e. Mengorganisasikan kegiatan belajar kelompok.

f. Merencanakan proses penilaian dan menyiapkan perangkatnya.

g. Melaksanakan penilaian.

h. Menjelaskan pada siswa tentang Sikap, Pengetahuan dan Keterampilan

dari suatu kompetensi yang perlu dibenahi dan merundingkan rencana

pemelajaran selanjutnya.

i. Mencatat pencapaian kemajuan siswa.



D. TUJUAN AKHIR

Setelah mempelajari secara keseluruhan materi kegiatan belajar dalam

modul ini siswa diharapkan dapat :

Menjelaskan cara kerja mesin 2 tak dan mesin 4 tak

Mengidentifikasi seluruh komponen mesin 2 tak dan mesin 4 tak

Menjelaskan cara kerja komponen yang terdapat pada tipe mesin

pembakaran didalam.

Menjelaskan perbedaan antara mesin bensin dengan mesin diesel.

E. KOMPETENSI

Standar Kompetensi : Motor Bakar Torak.

KODE KOMPETENSI : N

ALOKASI WAKTU : 15 Jam @ 45 menit

KOMPETENS

I DASAR INDIKATOR

MATERI

PEMBELAJARAN

KEGIATAN

PEMBELAJARAN

1. Mengenal konstruksi, nomenklatur dan cara kerja motor bakar torak.

Konstruksi dan mekanisme torak engkol.

Mekanisme torak engkol.

Langkah-langkah pada motor bakar torak.

Fungsi setiap bagiannya.

Teliti dalam memahami cara kerja dan konstruksi motor bakar.

Mekanisme torak engkol.

Langkah-langkah motor bakar torak.

Mengenali langkah pada setiap posisi engkol.

2. Mengenal siklus motor 2 dan 4 langkah.

Siklus motor 2 dan 4 langkah.

Siklus udara ideal motor Otto dan Diesel 2 dan 4 langkah serta perbandingannya dengan siklus sebenarnya.

Teliti membedakan siklus ideal dengan siklus sesungguhnya.

Siklus ideal dan sebenar-nya motor 2 dan 4 langkah.

Membedakan siklus pada jenis motor bakar torak.



BAB II

PEMELAJARAN

A. RENCANA BELAJAR SISWA

Standar Kompetensi : Motor bakar Torak

Kode Kompetensi : N

Kompetensi Dasar : 1. Mengenal konstruksi, nomenklatur dan cara kerja

motor bakar torak

2. Mengenal siklus motor 2 dan 4 langkah.

JENIS KEGIATAN TANGGAL WAKTU TEMPAT

BELAJAR

ALASAN

PERUBAHAN

TT

GURU

Kegiatan Belajar 1

Kegiatan belajar 2

:

Kegiatan Belajar 3

Kegiatan Belajar 4

Kegiatan Belajar 5

Kegiatan belajar 6

:

Kegiatan Belajar 7

:



B. KEGIATAN BELAJAR

1. Kegiatan Belajar 1 : Cara Kerja dan Konstruksi Motor Bakar Torak

a. Tujuan Kegiatan Belajar 1

Setelah menyelesaikan kegiatan belajar 1 ini, siswa diharapkan mampu :

1) Memahami cara kerja motor bakar torak

2) Memahami konstruksi motor bakar torak

3) Menjelaskan fungsi komponen motor bakar torak

b. Uraian Materi 1 :

1) Mesin (Engine)

Mesin adalah kumpulan dari beberapa komponen yang merupakan sumber

tenaga kendaraan bermotor yang di hasilkan oleh perubahan energi kalor

menjadi energi mekanik. Energi kalor (panas) tersebut diperoleh dari hasil

pembakaran yang terjadi pada mesin itu sendiri. Tenaga mekanik yang

dihasilkan mesin adalah tenaga putar untuk meggerakan/ memutar roda

sehingga kendaraan bisa berjalan.

Mesin yang proses pembakaran bahan bakarnya terjadi didalam mesin itu sendiri

(dalam ruang bakar) di sebut dengan Mesin Pembakaran dalam (Internal

Combustion Engine). Dan mesin yang proses pembakarannya di luar mesin

seperti mesin uap, mesin turbin disebut dengan mesin pembakaran luar (External

combustion Engine).

Sebelum mempelajari prinsip kerja engine, mari kita lihat dulu komponen-

komponen apa saja yang mendukung sebuah kendaraan (mobil)?...

Ada 5 Komponen dasar (mekanisme) yang mendukung sebuah kendaraan

(mobil), yaitu

1) Mesin (engine).



Yaitu komponen yang berfungsi untuk menghasilkan tenaga pada kendaraan

yang didukung oleh sistem kelistrikan, sistem bahan bakar, sistem pelumasan

dan sistem pendinginan.

2) Rangka (frame)

Yaitu mekanisme yang mendukung mesin, roda , sistem kemudi, sistem rem

dan bodi kendaraan.

3) Pemindah Tenaga (Power Train)

Yaitu mekanisme yang berungsi untuk memindahkan tenaga putar yang

dihasilkan mesin ke roda-roda kendaraan ( komponen-komponennya adalah

kopling, tansmisi, poros propelar, differensial, poros roda belakang).

4) Bodi Kendaraan (Car Body)

5) Komponen tambahan Bodi Kendaraan (Body Car Accessories)

Yaitu yang mendukung system penerangan (lampu) dan wiring, wiper, system

pengaman, dll.

2) Prinsip Kerja Mesin (Engine)

Mesin adalah komponen yang menghasilkan tenaga putar pada kendaraan,

sehingga kendaraan dapat berjalan. Tenaga yang dihasilkan mesin berasal dari

hasil proses pembakaran bahan bakar dan udara didalam ruang silinder (ruang

bakar) yang telah di kompresikan oleh torak. Ruang bakar berhubungan

langsung dengan katup masuk, katup buang dan pemasangan busi. Untuk lebih

jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.



Gambar 1. Mesin pembakaran dengan busi

Proses yang terjadi pada mesin sehingga menghasilkan tenaga (usaha)

dimulai dari Proses Isap atau masuknya campuran bahan bakar dan udara

dalam bentuk gas kedalam ruang silinder pada saat torak bergerak dari Titik Mati

Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB) dan katup masuknya terbuka. Gas

didalam ruang silinder selanjutnya di kompresikan (Proses Kompresi )oleh torak

pada saat Torak bergerak dari TMB ke TMA dimana saat itu katup masuk dan

katup buang tertutup, sehingga tekanan didalam ruang bakar menjadi sangat

tinggi. Sebelum berakhirnya langkah kompresi yaitu saat beberapa derjad torak

mencapai TMB maka busi meloncatkan bunga api sehingga campuran gas

didalam ruang silinder terbakar. Proses pembakaran ini menghasilkan tenaga

panas yang menyebabkan terjadinya Tenaga (Proses Usaha) torak bergerak ke

TMB. Akibat gerakan turun naik torak ini maka poros engkol yang berhubungan

dengan torak akan berputar dan putaran ini akan diteruskan ke roda kendaraan.

Selanjutnya hasil proses pembakaran di dalam ruang silinder tadi yang berbentuk

asap dan gas bekas akan di keluarkan saat Proses Buang terjadi yaitu pada

saat torak bergerak lagi dari TMB ke TMA dan katup buang terbuka. Gas bekas

tersebut akan keluar ke knalpot melalui saluran buang. Selanjutnya terjadi lagi

proses isap-proses kompresi-proses usaha-proses buang, begitu seterusnya

selama mesin hidup.

Prinsip kerja mesin diatas disebut dengan prinsip kerja mesin 4 langkah

(Four Stroke Engine) atau mesin 4 tak, karena tiap satu siklusnya terdiri dari 4



langkah torak. Ada juga mesin yang tiap siklusnya terdiri dari 2 langkah torak,

yang disebut dengan mesin 2 langkah (Two-Stroke Engine) atau mesin 2 tak.

Proses menghisap campuran udara dan bensin ke dalam ruang silinder,

mengkompresikan, membakarnya dan menghasilkan tenaga serta mengeluarkan

gas bekas dari silinder disebut satu siklus.

SIKLUS MESIN

TMA (Titik Mati Atas) adalah posisi tertinggi yang dicapai oleh torak saat

torak bergerak ke atas, atau disebut juga Top Dead Center (TDC).

TMB (Titik Mati Bawah) adalah Posisi terendah yang dicapai oleh torak

bergerak ke bawah, atau disebut juga Bottom Dead Center (BTC)

Langkah Torak (stroke) adalah jarak bergeraknya torak antara TMA dan

TMB.

3) Prinsip Kerja Mesin 4 Langkah (mesin 4 tak) :

(1). Langkah Isap

Dalam langkah ini, campuran udara dan bensin di hisap kedalam silinder.

Katup masuk terbuka dan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak dari

TMA ke TMB ruang silinder menjadi vakum, masuknya campuran udara dan

bensin ke dalam silinder disebabkan adanya tekanan udara luar.

INTAKE

EXHAUST

COMBUSTION

COMPRESSION



(2). Langkah Kompresi

Dalam langkah ini, campuran udara dan bensin di kompresikan. Katup masuk

dan katup buang tertutup.Saat torak mulai naik dari TMB ke TMA campuran

yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya

menjadi naik, sehingga akan mudah terbakar. Poros engkol berputar satu kali,

ketika torak mencapai TMA.

(3). Langkah Usaha

Dalam langkah ini, mesin menghasilkan tenaga untuk menggerakkan

kendaraan. Sesaat sebelum torak mencapai TMA pada saat langkah

kompresi, busi memberikan loncatan bunga api pada campuran yang telah

dikompresikan. Dengan terjadinya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas

pembakaran yang tinggi mendorong torak kebawah. Usaha ini menjadi

tenaga mesin (engine power).

(4). Langkah Buang

Dalam langkah ini, gas yang terbakar dibuang dari dalam silinder. Katup

buang terbuka, torak bergerak dari TMB ke TMA, mendorong gas bekas

keluar dari silinder. Ketika torak mencapai TMA, akan mulai lagi untuk

persiapan berikutnya, yaitu langkah hisap.

Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam 1 siklus terdiri dari 4

langkah, yaitu Isap, kompresi, usaha, buang yang merupakan dasar kerja dari

pada mesin 4 langkah.

Gambar 2. Pinsip Kerja mesin 4 langkah



c. Tugas

Setelah anda mempelajari materi diatas, cobalah anda mengerjakan tugas

latihan dibawah ini. Dengan demikian anda akan dapat menjelaskan lebih jauh

dari materi ini.

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan mesin !

2. Jelaskan bagaimana proses kerja mesin sehingga menghasilkan tenaga!

3. Sebutkan komponen-komponen apa saja yang mendukung sebuah

kendaraan selain mesin!

4. Jelaskan langkah-langkah kerja yang terjadi pada mesin 4 langkah!

5. Jelaskan proses siklus kerja mesin !

Untuk memeriksa latihan anda, bagian ini tidak disediakan kunci jawaban. Hasil

latihan anda sebaiknya dibandingkan dengan hasil latihan siswa lain. Diskusikan

dalam kelompok.

d. Tes Formatif

Jawablah pertanyaan dibawah ini dengan singkat dan benar!

1. Tenaga yang dihasilkan sebuah mesin berasal dari proses........

2. Jelaskan apa yang dimaksud negan mesin pembakaran dalam dan mesin

pembakaran luar dan sebutkan contahnya!

3. Jelaskan bagaimana prinsip kerja sebuah mesin sehingga bisa

menghasilkan tenaga!

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan : TMA, TMB dan langkah torak !

5. Jelaskan proses terjadinya langkah Isap pada mesin 4 tak!

6. Jelaskan proses terjadinya langkah kompresi pada mesin 4 tak!

7. Jeaskan proses terjadinya langkah usaha pada mesin 4 tak !

8. Jelaskan proses terjadinya langkah buang pada mesin 4 tak !

9. Apa yang dimaksud dengan siklus mesin !

10. Gambarkan bagaimana proses siklus kerja mesin !



f. Kunci Jawaban Tes Formatif 1

1. Proses pembakaran campuran bahan bakar dan udara yang

menghasilkan tenaga panas (kalor) dan dirubah menjadi tenaga mekanis

(tenaga putar).

2. Mesin Pembakaran dalam (Internal Combustion Engine) adalah Mesin

yang proses pembakaran bahan bakarnya terjadi didalam mesin itu sendiri

(dalam ruang bakar), seperti mesin mobil (bensin atau diesel), sepeda

motor, dll.

Mesin pembakaran luar (External combustion Engine)adalah mesin yang

proses pembakarannya di luar mesin seperti mesin uap, mesin turbin.

3. Proses yang terjadi pada mesin sehingga menghasilkan tenaga (usaha)

dimulai dari Proses Isap atau masuknya campuran bahan bakar dan

udara dalam bentuk gas kedalam ruang silinder pada saat torak bergerak

dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB) dan katup masuknya

terbuka. Gas didalam ruang silinder selanjutnya di kompresikan (Proses

Kompresi )oleh torak pada saat Torak bergerak dari TMB ke TMA dimana

saat itu katup masuk dan katup buang tertutup, sehingga tekanan didalam

ruang bakar menjadi sangat tinggi. Sebelum berakhirnya langkah

kompresi yaitu saat beberapa derjad torak mencapai TMB maka busi

meloncatkan bunga api sehingga campuran gas didalam ruang silinder

terbakar. Proses pembakaran ini menghasilkan tenaga panas yang

menyebabkan terjadinya Tenaga (Proses Usaha) torak bergerak ke TMB.

Akibat gerakan turun naik torak ini maka poros engkol yang berhubungan

dengan torak akan berputar dan putaran ini akan diteruskan ke roda

kendaraan. Selanjutnya hasil proses pembakaran di dalam ruang silinder

tadi yang berbentuk asap dan gas bekas akan di keluarkan saat Proses

Buang terjadi yaitu pada saat torak bergerak lagi dari TMB ke TMA dan

katup buang terbuka. Gas bekas tersebut akan keluar ke knalpot melalui

saluran buang. Selanjutnya terjadi lagi proses isap-proses kompresi-

proses usaha-proses buang, begitu seterusnya selama mesin hidup.



4. TMA (Titik Mati Atas) adalah posisi tertinggi yang dicapai oleh torak saat

torak bergerak ke atas, atau disebut juga Top Dead Center (TDC).

TMB (Titik Mati Bawah) adalah Posisi terendah yang dicapai oleh torak

bergerak ke bawah, atau disebut juga Bottom Dead Center (BTC)

Langkah Torak (stroke) adalah jarak bergeraknya torak antara TMA dan

TMB.

5. Langkah Isap terjadi dimulai dari campuran udara dan bensin di hisap

kedalam silinder. Katup masuk terbuka dan katup buang tertutup. Waktu

torak bergerak dari TMA ke TMB ruang silinder menjadi vakum, masuknya

campuran udara dan bensin ke dalam silinder disebabkan adanya tekanan

udara luar.

6. Langkah Kompresi terjadi pada saat Katup masuk dan katup buang

tertutup.Saat torak mulai naik dari TMB ke TMA campuran yang dihisap

tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya menjadi naik,

sehingga akan mudah terbakar. Poros engkol berputar satu kali, ketika

torak mencapai TMA.

7. Langkah usaha terjadi pada saat mesin menghasilkan tenaga untuk

menggerakkan kendaraan. Sesaat sebelum torak mencapai TMA pada

saat langkah kompresi, busi memberikan loncatan bunga api pada

campuran yang telah dikompresikan. Dengan terjadinya pembakaran,

kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak

kebawah. Usaha ini menjadi tenaga mesin (engine power).

8. Langkah buang mulai terjadi saat gas yang terbakar dibuang dari dalam

silinder. Katup buang terbuka, torak bergerak dari TMB ke TMA,

mendorong gas bekas keluar dari silinder. Ketika torak mencapai TMA,

akan mulai lagi untuk persiapan berikutnya, yaitu langkah hisap



9. Proses menghisap campuran udara dan bensin ke dalam ruang silinder,

mengkompresikan, membakarnya dan menghasilkan tenaga serta

mengeluarkan gas bekas dari silinder.

10. Silkus Mesin

SIKLUS MESIN

INTAKE

EXHAUST

COMBUSTION

COMPRESSION



2. Kegiatan Belajar 2 : Komponen Utama Mesin

a. Tujuan Pembelajaran :

Setelah mempelajari materi pelajaran ini siswa diharapkan mampu :

Mengidentifikasi komponen utama mesin

Menjelaskan fungsi dan konstruksi komponen-komponen mesin

Menjelaskan cara kerja komponen-komponen mesin

b. Uraian Materi :

Komponen Utama Mesin

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



1. Blok Silinder (Cylinder Block)

Blok silinder merupakan komponen dengan konstruksi yang lebih besar dari

komponen lainnya yang terpasang pada mesin dan tempat tertumpunya

beberapa komponen mesin yang lain seperti silinder, kepala silinder, poros

engkol, piston, mekanisme katup, fly wheel, karter, busi, dan lain-lain.

Blok silinder disambungkan dengan kepala silinder dan didalam silinder terdapat

torak yang menyediakan ruangan untuk menahan tenaga panas selama proses

pembakaran yang akan dirubah menjadi tenaga mekanik.

Konstruksi blok silinder secara umum didesain dalam 2 kelompok, yaitu blok

yang terpisah-pisah untuk setiap silinder dan blok yang seluruh silinder menyatu.

Lihat gambar 1 yang memperlihatkan blok silinder.

Gbr. 2. Blok silinder

Bahan yang umumnya digunakan dalam konstruksi blok silinder adalah besi

tuang kelabu agar dapat memperpanjang masa penggunaannya. Beberapa

tabung silinder dilapisi dengan bahan chromium yang berfungsi untuk

mengurangi keausan.

Beberapa pabrik menggunakan aluminium dalam pembuatan blok engine tanpa

tabung silinder, hal ini adalah untuk produksi khusus karena membutuhkan

tingkat ketelitian yang tinggi dan membutuhkan biaya yang mahal.



Secara umum terdapat tiga tipe utama konstruksi silinder, yaitu :

a. Silinder Integral

Silinder integral adalah dimana silindernya dicetak menjadi satu unit

dengan blok engine, hal ini secara umum adalah blok engine yang terbuat

dari bahan besi tuang kelabu dan khusus untuk silindernya ditambah

dengan bahan lain agar kuat dan dapat dibentuk sesuai dengan ukuran

yang dikehendaki.

b.Tabung silinder Kering.

Tabung silinder kering digunakan pada blok silinder yang akan diperbaiki

karena rusak. Tabung juga digunakan pada blok engine yang bahannya

terbuat dari bahan yang lebih rendah kekuatannya dari besi tuang kelabu.

Tabung kering dalam pemasangannya pada blok engine mempunyai dua

metoda yaitu : pertama tabung dipasang dengan interferens. Kedua

adalah pada sisi bagian atas tabung terdapat flange yang menempatkan

tabung pada blok engine, selanjutnya tabung akan terjamin pada blok

engine dengan pemasangan cylinder head.

c.Tabung Silinder Basah atau Sisipan

Apabila menggunakan tabung basah maka blok engine dicor tanpa silinder

atau tabung sisipan, dan apabila tabung atau sisipan dipasangkan pada

blok engine maka tabung tersebut akan berhubungan langsung dengan

mantel air pendingin. Pada bagian atas dan bawah tabung diberikan seal

untuk mencegah kebocoran air pendingin. Contoh mobil yang

menggunakan tabung basah diantaranya Alfa Romeo, Peugeot dan

Lancia.



2. Kepala Silinder (Cylinder Head)

Kepala silinder adalah salah satu komponen utama mesin yang

ditempatkan diatas blok silinder. Kepala silinder berfungsi untuk :

Penutup blok silinder

Penempatan kelengkapan mesin, antara lain: katup, ruang bakar,

saluran masuk dan buang dan saluran pelumasan serta pendinginan.

Bahan yang digunakan pada kepala silinder kebanyakan adalah paduan

aluminium atau besi tuang kelabu karena konstruksi kepala silinder harus mampu

terhadap temperature dan dan tekanan yang tinggi selama mesin beroperasi.

Kepala Silinder ditempatkan pada bagian atas blok silinder dan terdapat saluran

pemasukan dan pembuangan, katup masuk dan katup buang, dudukan katup

penghantar katup, pegas katup retainer dan collets.

Ruang bakar yang terdapat pada kepala silinder berfungsi sebagai tempat

pembakaran campuran bensin dan udara yang telah di pampatkan

(dikompresikan) oleh torak didalam ruang 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



Bentuk ruang bakar umumnya ditentukan atau disesuaikan dengan kepala

silinder. Ruang bakar banyak bentuknya dalam fungsi spesifikasinya, dan yang

pasti ruang bakar yang bagus harus dapat :

a. Menyediakan perpusaran yang baik

b. Menyediakan efisiensi panas yang tinggi

c. Sebagai penyampur campuran bahan bakar dengan udara

Beberapa tipe ruang bakar secara umum diantaranya adalah :

1) Ruang Weslake

Pada tipe ini penempatan busi adalah pada puncak ruang bakar. Dinding

ruang bakar sebagian memisahkan katup masuk dan katup buang. Campuran

yang masuk dengan kecepatan tinggi langsung ke busi.

2) Ruang Wedge

Ruang bakar ditempatkan pada piston ataupun tanda silinder. Bentuk

permukaan cylinder head adalah rata, dan blok didesign dengan membentuk

sudut kurang lebih 10 derajat. Bentuk piston khusus digunakan

mengakibatkan kesamaan volume silinder yang lebih mudah diwadahi.

Perbedaan perbandingan kompresi dapat dicapai dengan perubahan tipe

piston.

3) Ruang Hemispherical

Ruang ini didesign setengah lingkaran, sebab itu disebut hemispherical.

Ruang pembakaran model ini bebas dari hambatan dan posisi katup

berlawanan antara satu dengan lainnya. Katup besar digunakan dan efek

aliran dapat dicapai. Ini adalah design kemampuan tinggi.

Terdapat 3 tipe kepala silinder yaitu :

Katup Sisi

Jenis ini tidak terdapat katup dan salurannya pada kepala silinder. Pada dasarnya

tersedia pada silinder.

Katup di kepala (OHP)

Model ini katup dan salurannya terdapat pada kepala silinder. Camshaft yang

menggerakkan katup ditempatkan pada blok silinder. Katup bekerja oleh

mekanisme camshaft, lifter, push rod, rocker arms dan katup



Camshaft Dikepala (OHC)

Sesuai dengan namanya camshaft ditempatkan di atas kepala silinder, untuk

mengeliminasi penggunaan lifter dan push rod, yang selanjutnya timing katup

untuk model ini akurasinya lebih tinggi.

Gbr. 3 Mesin model OHC

Pada kepala silinder terdapat rongga pengaliran pendingin yang

berhubungan dengan rongga di dalam blok silinder.

Hal ini untuk mengalirkan air pendingin untuk menyerap panas dari ruang

pembakaran dan komponen kepala silinder lainnya.

Gbr. 4.a Ruang Bakar Gbr. 4.b Ruang bakar Gbr.4.c Ruang bakar

Hemispherical bathup Wedge

Paking Kepala silinder (gasket)

Paking kepala silinder digunakan/dipasang diantara kepala silinder dengan

blok silinder sebagai perapat antara permukaan kepala silinder dengan

permukaan blok silinder untuk mencegah kebocoran gas ( pada langkah

kompresi maupun langkah usaha), minyak pelumas dan air pendingin.



Paking kepala silinder harus mampu terhadap tekanan, panas akibat

pembakaran, dan juga harus mencegah kebocoran oli dan air pendingin.

Pada pekerjaan servis kepala silinder, kepala silinder tersebut dilepas dari

blok mesin, sehingga paking kepala silinder harus diganti (tidak pernah paking

kepala silinder dipakai dua kali).Hal ini disebabkan elastisitas paking berkurang

apabila paking tersebut telah pernah dipakai, sehingga kemungkinan terjadi

kebocoran lebih besar.

Gbr. 5. Penempatan paking kepala silinder

3. Poros Engkol (Crankshaft)

Poros engkol adalah komponen yag besar dan kuat diantara komponen yang

bergerak yang terdapat pada engine pembakaran dalam. Poros engkol harus

mempunyai kekuatan yang cukup untuk menahan tekanan tenaga pembakaran

dan sanggup menahan dalam berbagai kondisi dan beban.

Poros Engkol berfungsi untuk merubah gerak translasi torak menjadi gerak putar

dengan perantaraan batang torak.

Gambar 6. Fungsi poros engkol



Poros engkol terbuat dari baja campuran yang dituang atau ditempa atau besi

nodular tuang, kemudian semua permukaan tempat pemasangannya dan

bantalan dibubut secara presisi.

Hal-hal berikut ini adalah persyaratan yang harus dimiliki poros engkol.

Kepadatan

Ringan

Mampu menahan temperatur yang berubah-ubah

Kemampuan yang baik menahan keausan.

Ketepatan desain

Kemampuan menahan kebengkokan dan beban

Konstruksi Poros Engkol

Pabrik secara umum menggunakan salah satu teknik berikut ini;

Casting

Forging

Billet machined

Composite

Casting adalah yang paling banyak digunakan, proses ini adalah yang

paling banyak dipilih oleh pabrik pembuat kenderaan.

Forging adalah proses pemanasan pada lempengan baja hingga pada

temperatur kerja selanjutnya ditempa atau dipres hingga mendapatkan

bentuk yang diinginkan. Proses ini memerlukan suatu tingkat

ketrampilan dan pengetahuan atau kemampuan yang sangat tinggi.

Billet adalah pekerjaan poros engkol dengan mengerjakannya dengan

mesin pada batang baja padu. Poros engkol dengan proses billet

adalah poros engkol dengan kemampuan tinggi dan umumnya

digunakan pada pesawat engine terbang.



Pada ujung bagian depan poros engkol dibuat sedemikian rupa sehingga dapat

dipasang roda gigi timing penggerak poros cam. Juga terpasang puli penggerak

pompa air dan alternator. Pada ujung belakang poros engkol dilengkapi dengan

untuk tempat pemasangan roda penerus.

Lihat gambar 7 yang menunjukkan sebuah poros engkol tipikal serta nama-nama

bagiannya.

Gambar 7. Nama-nama bagian poros engkol

Bobot pengimbang (Balance Weight), berfungsi untuk meredam getaran.

Jurnal Batang Torak (Conenting rod journal/ Crankpin)sebagai tempat

pemasangan batang torak.

Jurnal Utama (Main journal)/ bantalan utama, merupakan tumpuan seluruh

proses kerja dari poros engkol.

Pipi engkol (Crank cheek) dapat dikatakan sebagai penghubung antara

bantalan utama terhadap bantalan jalan.

Sudut-sudut Engkol pada Engine Bersilinder Banyak

Engine 4 langkah bersilinder banyak, terlepas dari bentuk konstruksi silinder-silindernya,

setiap piston menyelesaikan 4 langkah selama 720 derajat poros engkol berputar. Untuk

putaran engine yang lebih halus akan tergantung dari interval kerja setiap silinder,

sesuai dengan jumlah silindernya.

Dapat disimpulkan besarnya sudut antar engkol adalah = 720

jumlah silinder

Untuk engine 4 silinder 720 = 180 derajat

4




6


8

Konfigurasi atau Phasing Poros Engkol

Istilah phasing dalam hubungannya dengan bantalan ujung besar adalah posisi

sudut jurnal ujung besar relatif satu sama lain. Biasanya phasing disusun untuk

memperoleh impuls pengapian yang rata, sehingga membantu menghasilkan

operasi mesin yang halus. Susunan V-6 bisa berupa konfigurasi sudut 60o atau

90o. Pada pengaturan 60o dihasilkan keseimbangan primer dan sekunder,

sedangkan 120o akan menghasilkan pulsa pengapian yang rata. Sedangkan

layout 90o hanya akan menghasilkan pulsa pengapian yang rata jika pena engkol

membentuk sudut 30o dari kondisi nominal pen engkol. Ini menghasilkan

pengapian yang rata tetapi keseimbangan akan terpengaruh sehingga terjadi

uncouple primer.

Gambar 8. Phasing Poros Engkol

4. Bantalan

Ada dua jenis bantalan yang digunakan pada mesin yaitu:

1. Bantalan jenis rata/luncur/busing, yang dapat digunakan pada blok silinder

untuk mendukung poros bubungan, poros pengimbang atau pada pena

torak.



2. Bantalan jenis sisipan yang sangat persisi, yang digunakan sebagai

dudukan poros engkol pada blok silinder atau pada ujung besar batang

torak.

Bantalan pada mesin mempunyai beberapa karakteristik, yaitu :

Ketahanan terhadap kelelahan dan kemampuan lentur tanpa mengalami

pecah/retak

Mampu mengikuti dan mengimbangi distorsi yang tidak seimbang dan

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.

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.



Jurnal bantalan poros engkol

Jurnal bantalan poros utama ada pada garis tengah poros engkol . Jurnal-jurnal

harus dibubut dengan sangat tepat karena berat dan gerakan poros engkol akan

ditumpu oleh titik-titik ini. Jumlah bantalan poros utama bergantung desain

mesin. Pada umumnya mesin-mesin V-blok mempunyai bantalan utama yang

lebih sedikit daripada mesin in-line yang memiliki jumlah silinder yang sama,

karena mesin blok-V menggunakan poros engkol yang lebih sedikit.

Gambar 9. Jurnal bantalan poros utama

Jurnal bantalan poros penghubung/tangkai piston berada dengan posisi

offset/tidak pada garis pusat poros engkol. Besarnya offset dan jumlah jurnal

ditentukan oleh desain mesin. Mesin yang memiliki enam silinder in-line memiliki

enam buah jurnal poros penghubung; mesin V-8 hanya mempunyai empat jurnal

karena tiap jurnal akan dihubungkan dengan dua poros penghubung, satu dari

tiap sisi V. Jurnal poros penghubung juga disebut dengan pen engkol.

Gambar 10. Bantalan dan tutup poros engkol



Ujung-ujung poros diberi penyekat untuk mencegah kebocoran minyak dari

rumah engkol dan wadah oli/oil-pan. Ujung-ujung poros juga bisa diberi alur

helical atau oil slinger untuk membantu penyekatan pelumas.

Bagian belakang poros engkol berbentuk flens atau kerucut sebagai tempat

pemasangan roda gila. Pada flens bisa terdapat spigot atau dowel untuk

membantu roda gila agar berada pada posisi yang benar.

Biasanya bagian depan memiliki spigot yang terkunci untuk mengikat roda gigi

timing dan puli poros engkol atau peredam.

Lubang saluran pelumas dibor pada sayap poros engkol, dari jurnal bantalan

poros utama sampai jurnal bantalan ujung besar, untuk melumasi bantalan ujung

besar (Gambar 11).

Gambar 11. Lubang saluran pelumas yang dibor melalui sayap

5. Torak (Piston)

Torak diperlukan untuk melakukan beberapa fungsi penting, yaitu :

Sebagai tempat cincin torak yang sebagai pembatas dan perapat pada

dinding silinder

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.

Piston didesign untuk memiliki karakteristik berikut ini :

Dapat menghantarkan panas dengan baik

Kuat



Tahan terhadap gesekan

Ringan

Gambar 12. Torak dan bagian-bagiannya

Pada umumnya piston terbuat dari bahan paduan aluminium, namun

mempunyai nilai pemuaian yang tinggi oleh karena itu bentuk piston menjadi

komplek.

Pada mulanya piston di buat dari bahan Besi tuang kelabu karena sangat

baik terhadap gesekan dan nilai pemuaiannya rendah, namun kerugian utama

dengan bahan ini adalah piston menjadi lebih berat. Karena masalah ini maka

piston yang terbuat dari bahan besi tuang kelabu hanya cocok untuk engine

putaran lambat, dimana tenaga yang tersimpan pada piston di harapkan akan

berhenti diakhir setiap langkah, maka hal ini sulit bagi piston yang berbobot

berat.

Konstruksi Piston

Dengan mempelajari informasi-informasi yang relevan dan mempelajari

berbagai tipe piston anda akan mengenal berbagai desain yang berbeda dan

mengerti karakteristik apa yang harus dimiliki sebuah piston supaya dapat

beroperasi dengan baik.

Piston-piston diproduksi dalam empat macam tipe umum mahkota (sebagaimana

ditunjukkan oleh gambar 13).



Gambar 13. Bentuk-bentuk mahkota yang umum

1. Rata

2. Bentuk kubah

3. Bentuk berlubang cekung/konkav

4. Bentuk berlubang rata

Piston di buat dalam berbagai bentuk. Kepala piston secara dasar mempunyai 4

bentuk. Bentuk kepala piston akan disesuaikan dengan ruang bakarnya untuk

memaksimumkan efisiensi.

Piston yang terbuat dari bahan aluminium mempunyai tingkat pemuaian

yang cepat dan tidak dapat diprediksi. Piston dapat saja memuai secara

berlebihan pada sisi yang tidak tepat dan menggores dinding silinder. Untuk

menghindari hal ini pabrik telah mencari metoda untuk dapat mengontrol

pemuaian tersebut. Metode yang banyak digunakan adalah cam grinding, namun

metoda steel struthing dan barrel shape masih tetap digunakan.

Cam Grinding

Cam ground torak adalah diameter piston pada sisi kerja adalah lebih besar

dari diameter skrit pada garis yang sama dengan pena piston. Pada saat piston

masih dingin maka sisi piston yang ada panahnya akan berhubungan dengan

dinding silinder. Setelah piston menerima panas dan temperaturnya menjadi



naik, maka sisi skirt di sekitar boss pena piston mempunyai tingkat pemuaian

yang lebih besar dimana pada bagian terdapat banyak bahan metal.

Apabila piston telah mencapai temperatur kerja maka sisi skirt akan kontak

terhadap dinding silinder.

Keuntungan cam grinding dapat meminimumkan celah antara piston

dengan dinding silinder pada saat engine dingin maupun panas. Perhatikan

Gambar 13 dan 14 yang mengilustrasikan efek cam grinding.

Gambar 14. Cam Grinding

(Cam Ground piston semakin panas, pengembangan skirt akan memperbesar

sisi kontak truk terhadap dinding silinder).

Steel Strut Piston

Invar strut piston adalah yang luas digunakan. Dua atau empat nickel-baja strut

di cor secara menyatu dengan piston, menghubungkan sisi skirt ke boss pena

piston.

Invar strut mencegah pemuaian skirt yang tegak lurus terhadap pena piston.

Tujuan hal ini adalah untuk mengarahkan pemuaian piston segaris dengan pena

piston.

Gambar 15. Piston dengan baja struts



Barrel Shaped

Barrel akan membentuk piston sehingga bagian atas piston lebih kecil dari pada

bagian bawah. Apabila bagian atas piston menerima panas dan temperaturnya

naik, hal ini akan mengakibatkan nilai pemuaiannya akan menjadi besar, dan

bagian atas piston akan menjadi parallel dengan bagian bawah.

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.

Gambar 16. Offset pen piston

Offset pen piston tidak selalu mengarah ke sisi pendorong utama piston. (Ini

adalah sisi yang terdorong pada dinding silinder pada saat power stroke).



Adanya offset ini bertujuan untuk mengurangi slap piston yang bisa terjadi pada

piston ketika berganti arah pada gerakan ke bawah.

Besarnya offset sekitar 1,00 mm dan bisa diukur menggunakan vernier untuk

membandingkan pengukuran dari boss pen ke skirt pada kedua sisi piston.

Selisih yang diperoleh dari pengukuran adalah besarnya offset.

Dalam melaksanakan perakitan kembali perlu diingat bahwa offset selalu

terhadap sisi pendorong utama piston. Jika piston dirakit kembali secara keliru

gerakan mengganjal piston pada langkah usaha akan menjadi berlebihan

sehingga menyebabkan piston menampar dinding silinder.

5. 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 17. Penempatan cincin torak

Fungsi cincin torak adalah untuk mencegah kebocaran gas dari ruang bakar ke

ruang engkol. Pada umumnya terdapat dua buah cincin kompresi untuk setiap

torak.



Gambar 18. Cincin torak

Fungsi cincin oli adalah untuk mengontrol dan mengikis oli dari dinding silinder

dan selanjutnya oli tersebut jatuh kembali kedalam panic oli (karter). Untuk setiap

torak dipasangkan satu buah cincin oli. Lobang atau coakan yang terdapat

dibagian belakang cincin oli berguna untuk mempermudah pengaliran oli yang

dikikis cincin dari dinding silinder kembali ke panci oli.

Pada langkah usaha dan kompresi, 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.

6. Batang Torak (Connecting Rod)

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 19. 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 19) untuk menyemprotkan oli pelumas kedinding silinder.

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 di bawah ini memperlihatkan batang torak, pena torak dan pemasangan

torak.

Gambar 20. 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.

7. Poros Bubungan (Camshaft)

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. 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. 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. (Gambar. 21)

Gambar 21. Jenis Katup OHC

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 22. Timing Katup

Engine tipe OHC, tidak membutuhkan push rod. Cam bekerja langksung pada

cylinder headnya sendiri, kebanyakan pabrik melengkapi dengan rocker arms,

yang menerima tekanan dari cam dan langsung berhubungan dengan batang

katup.

Keuntungan engine tipe OHC, diantaranya dapat mengurangi komponen

penggerak lainnya, putaran engine dapat di design dengan RPM tinggi, dan

mengurangi kerugian tenaga penggerak mekanisme katup.

Camshaft untuk engine empat langkah memiliki putaran setengah putaran poros

engkol, sehingga dapat diperbandingkan bilamana poros engkol berputar dua

kali, maka camshaft akan berputar satu kali (2:1), dan jumlah gigi pada roda gigi

poros engkol berjumlah dua kali lebih banyak dibandingkan dengan jumlah gigi

pada roda gigi camshaft.

Apabila akan menentukan timing camshaft, pada umumnya silinder no. 1 dalam

hal ini piston pada silinder no. 1 berposisi pada akhir langkah kompresi (TMA)

dan katup masuk maupun katup buang dalam posisi kerja menutup.



Gambar 23. Tanda timing poros bubungan

Tanda timing akan selalu berganti dari setiap perusahaan, oleh karena itu

yakinkan pada buku manual yang sesuai.

B. Katup-Katup (Valve)

Fungsi katup masuk adalah untuk mengalirkan campuran udara dan bahan bakar

masuk ke ruang bakar. Setelah terjadi pembakaran, maka asap dari pembakaran

akan keluar dari ruang bakar melalui katup buang.

Katup-katup ini harus dapat sebagai penutup agar tidak terjadi kebocoran gas

pada saat langkah kompresi dan langkah usaha. Secara umum engine 4 langkah

mempunyai 2 katup untuk setiap silinder, namun perkembangannya ada juga

beberapa engine yang mempunyai 4 atau 5 katup untuk setiap silinder, misalnya,

Honda, Toyota dan Nissan umumnya ada yang mempunyai 4 katup untuk setiap

silinder, Audi menggunakan 5 katup untuk setiap silinder.

Gambar 24. konstruksi katup



Gambar 25. Fungsi Katup

Katup Masuk

Katup masuk kebanyakan terbuat dari paduan nickel. Bahan ini digunakan agar

katup dapat menghantarkan panas dengan nilai pemuaian yang rendah, tahan

terhadap keausan dan baik terhadap benturan.

Bahan untuk katup masuk di buat berbeda dari katup buang sebab katup buang

lebih terterpa dengan panas yang lebih besar.

Diameter katup masuk dapat berbeda dari diameter katup buang.

Katup Buang

Katup buang kebanyakan terbuat dari bahan paduan Chrome silicon (8%,

chromium dan 3% silicon). Kwalitas katup yang tinggi juga harus dipenuhi. Katup-

katup ini terbuat dari baja yang mengndung silicon dan nickel tambah chromium

yang mencapai di atas 20%. Katup ini dapat diidentifikasi dengan magnit, dimana

katup ini tidak aktif terhadap magnit.

Kepala katup dapat berbentuk datar ataupun cekung, namun tidaklah umum

ditemukan Kepala Katup buang berbentuk cekung.

Batang katup dan kepala katup harus dalam koncentris terhadap dudukan katup

agar tidak terjadi kebocoran, dan tidak menimbulkan suara yang berisik.



Katup dan Sudut Dudukan

Terdapat 2 sudut yang digunakan yaitu 30 dan 45 derajat. Sudut 30 derajat

kebanyakan digunakan Negara England dan Eropah, sementara sudut 45 derjat

kebanyakan digunakan Negara Amerika dan Jepang.

Beberapa perusahaan mengatakan sudut 45 derajat sangat baik untuk

mencegah kebocoran dan ujung lainnya mengatakan sudut 30 derajat sangat

baik untuk eficiensy volumetric. Perpaduan sudut 30 derajat bentuk katup masuk

dan sudut 45 derajat untuk katup buang juga digunakan beberapa pabrik.

Industri otomotif saat ini, sedang berkembang mendesaign Interferen sudut

dudukan katup. Sudut permukaan katup dibuat 0,5-1 derajat lebih kecil dari sudut

dudukan katup.

Gambar 26. Sudut Dudukan dan Permukaan Katup

Banyaknya katup yang dipasang pada mesin dapat saja bervariasi, tetapi

sekurang-kurangnya ada satu katup masuk dan satu katup buang, namun pada

beberapa pabrik otomotif memasang dua atau lebih untuk setiap jenis katup

tersebut.

Katup masuk pada umumnya dibuat lebih besar sebab katup ini berfungsi

sebagai saluran pemasukan udara/campuran bahan bakar kedalam silinder.



Katup terbuka akibat dari gerakan bubungan yang terdapat pada poros

bubungan yang langsung menekan ujung batang katup, atau melalui lengan

penekan maupun batang pendorong. Katup dilengkapi dengan pegas katup yang

berfungsi untuk membuat katup menutup kembali setelah katup membuka dan

bubungan berputar pada posisi tidak menekan lagi ujung batang katup, sehingga

tekanan pegas akan mengakibatkan katup kembali pada posisi dudukan

(menutup).

Gambar 27. Pemasangan katup

Untuk mencegah oli pelumas yang masuk melalui penghantar katup maka

dipasangkan oli sil, yang ditempatkan pada batang katup didepan baji pengunci,

selanjutnya akan mencegah oli dari lengan penekan masuk kedalam ruang

bakar.

Gambar 28. Oli Sil



Pada sebagian besar mesin, penyetelan dilakukan pada celah katup, tetapi untuk

jenis mesin yang menggunakan tappet hidrolik (celah katup otomatis) celah

tersebut tidak perlu distel, karena telah menyetel sendiri, namun untuk jenis

mesin yang celahnya harus distel adakalanya penyetelan dilakukan pada mur

penyetel atau dengan menggunakan sim.

Gambar 29 . Pengikut Bubungan

Hydraulic lash adjuster (Penyetelan katup otomatis)

Beberapa tahun yang lalu pabrik-pabrik mesin memperkenalkan pembaharuan

pada unit penyetel lash katup dengan memasukkan penyetel celah katup

otomatis yang disebut sebagai penyetel lash hidrolis. Alat ini pada dasarnya

merupakan unit sederhana yang menggunakan sifat fisis bahwa minyak pada

dasarnya tidak dpat dimampatkan.

Kelebihan prinsipil pada penyetel lash hidrolis ini adalah kemampuannya

mengatur dirinya sendiri secara otomatis untuk memperbaiki tiap kali keausan

yang terjadi pada rangkaian mekanisme katup dan mengompensasi perbedaan

ekspansi antara kepala silinder/massa blok dan rangkaian mekanisme katup

ketika mesin berada dalam periode pemanasan normalnya.

Tappet pada mesin yang dilengkapi penyetel lash hidrolis bekerja tanpa ada

celah. Hal ini menghasilkan kondisi kerja yang sangat tenang. Penyetel lash



hidrolis tidak lebih besar daripada rata-rata penyetel lash katup tipe barel, tetapi

meliputi sekitar delapan buah bagian terpisah, bergantung masing-masing unit.

Bodi penyetel lash hidrolis mempunyai sebuah sleeve internal atau plunger yang

terpasang secara akurat. Plunger mempunyai sebuah katup, baik berupa tipe

flap rata atau tipe bola, pada ujung bawahnya. Katup ini dibebani pegas ringan

pada dudukannya. Ujung atas plunger menopang dudukan batang penekan di

atasnya dengan sebuah klip yang dipasang untuk menahan semua bagian

penyetel lash katup agar berada pada posisinya.

Di bawah plunger terdapat pegas pengembali yang berfungsi untuk menjaga

agar plunger menyentuh batang penekan.

Tekanan minyak mesin diberikan langsung pada bodi unit yang dilewati minyak

melalui lubang-lubang pada bodi dan plunger untuk menekan bagian dalam

penyetel lash katup.

Dalam menjelaskan operasi penyetel lash hidrolis, perlu diutarakan bahwa pada

keadaan awal penyetel lash melakukan gerakan ke bawah serta bahwa terdapat

celah katup mesin yang besar.

Ketika penyetel lash kembali pada posisinya yang paling bawah, plunger,

batang penekan dan pengungkit akan menjadi stasioner saat katup mesin

menutup, sementara bodi penyetel lash terus bergerak akibat tekanan dari pegas

pengembali sampai mencapai akhir pergerakannya yang dibatasi oleh tumit

bubungan.

Pergerakan relatif antara plunger dan bodi menghasilkan terbentuknya tekanan

miyak yang rendah pada ruang dalam bodi di bawah katup plunger, sehingga

menciptakan beda tekanan antara ruang ini dengan ruang plunger. Maka

sejumlah minyak mesin terdesak oleh beda tekanan ini melewati katup plunger

menuju ruang bawah dan menyamakan tekanan pada kedua ruang tersebut.

Karena bubungan mulai mengangkat unit penyetel lash katup, maka katup

plunger, yang pada saat ini telah dikembalikan pada dudukannya oleh pegas

kecil katup, menjebak minyak pada ruang bawah sehingga penyetel lash katup



membuka katup mesin. Celah katup mesin yang sangat besar membuat minyak

mengalir memasuki ruang bawah.

Untuk menjamin bahwa penyetel lash hidrolis tidak membuat katup mesin

membuka terlalu besar serta untuk menjamin katup mesin kembali pada

dudukannya, sejumlah terukur minyak dialirkan antara plunger dan bodi penyetel

lash katup. Hal ini disebut sebagai kebocoran/leak down. Minyak yang keluar

digantikan oleh minyak baru yang memasuki ruang bawah sebagaimana

diuraikan di muka.

Gambar 30. Penyetel lash hidrolis

c. Tugas

Setelah anda mempelajari materi diatas, cobalah anda mengerjakan tugas

latihan dibawah ini. Dengan demikian anda akan dapat menjelaskan lebih jauh

dari materi ini.

1. Sebutkan minimal 5 komponen utama mesin yang bergerak !

2. Sebutkan minimal 5 komponen utama mesin yang tidak bergerak!

3. Jelaskan fungsi komponen-komponen mesin pada soal nomor 1 dan 2 !

4. Jelaskan mengapa pada poros engkol di pasang bantalan !

5. Jelaskan mekanisme kerja katup pada mesin 4 tak!

Untuk memeriksa latihan anda, bagian ini tidak disediakan kunci jawaban. Hasil

latihan anda sebaiknya dibandingkan dengan hasil latihan siswa lain. Diskusikan

dalam kelompok.



d. Tes Formatif

Jawablah pertanyaan dibawah ini dengan singkat dan benar

1. Tuliskan nama komponen mesin pada gambar dibawah ini !

2. Jelaskan Fungsi komponen-komponen diatas !

3. Sebutkan 2 keuntungan apabila menggunakan bahan besi tuang untuk

pembuatan blok silinder ?

4. Sebutkan tiga jenis tabung silinder

5. Ada beberapa cara dalam pembuatan poros engkol, sebutkan dua cara.

6. Fungsi poros engkol adalah untuk merobah gerakan lurus/naik turun torak

menjadi.

7. Berilah nama bagian-bagian poros engkol seperti terlihat pada gambar

berikut ini.



8. Bantalan poros engkol dan poros bubungan adalah terbuat dari perpaduan

beberapa bahan. Tuliskan empat bahan yang dibunakan pada bantalan

tersebut.

9. Apa tujuan atau fungsi torak dan batang torak ?

10. Sebutkan nama bagian dari torak seperti gambar berikut

11. Sebutkan dua jenis cincin torak secara umum dan jelaskan fungsi masing-

masingnya!

12. Mengapa bentuk batang torak dibuat seperti I atau H ?

13. Sebutkan nama bagian-bagian dari bubungan pada gambar berikut.

14. Dengan mempelajari diagram berikut ini tentukanlah kondisi katup sesuai

dengan angka-angka yang terdapat pada diagram.

15. Tuliskan tiga cara pemindahan putaran dari poros engkol ke poros

bubungan.



e. Kunci Jawaban

1. Jawaban

Nama komponen utama mesin :

2. Jawaban

Fungsi komponen mesin :

a. Piston berfungsi untuk Sebagai tempat cincin torak yang sebagai

pembatas dan perapat pada dinding silinder dan Menerima tenaga

pembakaran dan meneruskannya ke poros engkol melalui batang torak.

b. Kepala silinder berfungsi untuk Penutup blok silinder dan Penempatan

kelengkapan mesin, antara lain: katup, ruang bakar, saluran masuk dan

buang dan saluran pelumasan serta pendinginan.

c. Blok silinder berfungsi untuk tempat tertumpunya beberapa komponen

mesin yang lain seperti silinder, kepala silinder, poros engkol, piston,

mekanisme katup, fly wheel, karter, busi, dan lain-lain.

d. Cincin piston berfungsi menjadi perapat pada dinding silinder dan

mencegah kebocoran gas pada langkah kompresi dan langkah usaha

(cincin kompresi). Dan mengontrol oli pelumas pada dinding silinder dan

mencegah kelebihan oli masuk kedalam ruang bakar (cincin oli).

3. Jawaban

Ketahanannya terhadapkeausan sangat baik

Ongkos pembuatannya relatif lebih murah



4.Jawaban

Tabung kering.

Tabung kering pakai plens

Tabung basah.

5. Jawaban

Besi dicor.

Besi dipadu.

6. Jawaban : Gerak putar

7. Jawaban

(A) Slinger oli (B) Jurnal Utama

(C ) Jurnal batang torak (D) Pipi engkol

(E) Radius/fillet

8. Jawaban

Tembaga, Timah, Aluminium, Antimony, Lead dan Cadmium.

9. Jawaban

Menerima dan meneruskan tenaga dari proses pembakaran dari ruang bakar

(secara bolak balik) ke poros engkol (gerakan putar)

10. Jawaban

(A) Kepala torak (B) Alur cincin torak

(C) Land cincin torak (D) Skirt

(E) Boss pena torak

11. Jawaban

Cincin kompresi, fungsinya menjadi perapat pada dinding silinder

dan mencegah kebocoran gas pada langkah kompresi dan langkah

usaha.



Cincin oli mengontrol oli pelumas pada dinding silinder dan

mencegah kelebihan oli masuk kedalam ruang bakar.

12. Jawaban

Agar ringan dan kuat.

13. Jawaban

(A) Lingkaran Dasar (B) Landasan katup tertutup

(C) Puncak bubungan (D) Landasan katup terbuka

14. jawaban

(i) Overlap Katup 30 derajat

(ii) Katup buang lead 30 derajat

(iii) Katup masuk lag 30 derajat

15. Jawaban

Sabuk, Rantai, Rodagigi.



3. Kegiatan Belajar 3 : Prinsip kerja Mesin 4 tak dan 2 tak

a. Tujuan Pembelajaran :

Setelah mempelajari materi pelajaran ini siswa diharapkan mampu :

Menjelaskan prinsip kerja mesin 4 tak mesin bensin dan mesin diesel

Menjelaskan prinsip kerja mesin 2 tak

Memahami perbedaan antara mesin 4 tak dengan mesin 2 tak

1). Prinsip Kerja motor bensin 4 tak :

Gambar 31. Prinsip kerja mesin 4 tak

Langkah Pemasukan Kompresi Usaha Pembuangan

Arah gerakan torak

Kebawah Keatas Kebawah Keatas

Posisi katup buang

Menutup Menutup Menutup Membuka

Posisi katup masuk

Membuka Menutup Menutup Menutup

Muatan didalam silinder

Campuran bahan bakar dengan udara


Pembakaran gas

Gas bekas pembakaran



b. Prinsip Kerja mesin Disel 4 Langkah :

Motor diesel ditemukan oleh Rudolf Diesel pada tahun 1898. Mesin disel

berbeda dengan mesin bensin terutama pada proses pembakaran bahan

bakarnya. Jika pada mesin bensin langkah isap torak memasukan campuran

udara dan bensin, maka pada mesin disel padang langkah isap torak menghisap

udara murni saja. Artinya pada mesin disel bahan bakar dan udara bercampur

didalam ruang bakar. Mesin disel tidak menggunakan karburator tetapi memakai

injektor untuk menyemprotkan bahan bakar ke ruang bakar.

PERBEDAAN MOTOR BENSIN DENGAN MOTOR DIESEL

NO MOTOR BENSIN MOTOR DIESEL

1

2

3

4

5

Pada motor bensin langkah isap piston mengisap camputan udara dan bensin dalam bentuk gas

Pada motor bensin

menggunakan karburator untuk mencampurkan udara dan bahan bakar

Pada motor bensin system

penyalaan bahan bakarnya akibat percikan bunga api dari busi

Bahan bakar motor bensin

adalah premium (bensin) Pada motor bensin

menggunakan busi untuk meloncatkan bunga api

pada motor diesel pada langkah isap piston menghisap udara murni saja, proses pencampuran udara dan bahan bakar didalam silinder.

pada motor diesel menggunakan pompa

injeksi untuk menginjeksikan bahan bakar ke dalam ruang bakar.

pada motor diesel akibat suhu kompresi

yang sangat tinggi sehingga bahan bakar terbakar sendiri

motor disel bahan bakarnya Solar. Pada motor diesel tidak menggunakan

busi, tetapi menggunakan busi pijar (glow Flug) untuk memanaskan awal ruang bakar

Volume didalam silinder

Bertambah Berkurang Bertambah Berkurang

Temperatur di dalam silinder

Rendah Tinggi Sangat tinggi Tinggi

Tekanan didalam silinder

Dibawah atmospir

Diatas atmospir

Sangat tinggi tinggi



Cara Kerja motor diesel 4 Tak :

Katup masuk membuka. Torak bergetak dari ke TMB. Udara murni

terhisap ke ruang silinder.

Katup masuk dan katup buang menutup. Piston bergerak ke TMA. Udara

murni di dalam silinder di kompresikan. Tekanan udara naik dan suhu

udara menjadi tinggi. Menjelang akhir langkah kompresi bahan bakar di

semprotkan oleh nozel ke dalam silinder.

Oleh suhu udara yang sangat tinggi bahan bakar terbakar sendiri

sehingga terjadi ledakan. Torak bergerak turun ke TMB. Langkah ini

adalah langkah usaha.

Karena gaya lembam piston bergeak naik. Katup buang terbuka

sementara itu katup masuk masih menutup. Gas bekar pembakaran di

dorong torak ke luar melalui saluran buang.

Proses selanjutnya berulang terus selama mesin hidup.

Gambar 32. Mesin dengan pengapian kompresi (mesin disel)



c. Mesin 2 tak (mesin 2 langkah)

Gambar 35. Mesin 2 langkah

Mesin 2 tak disebut juga mesin 2 langkah. Mesin ini merupakan salah satu

jenis motor bakar yang prinsip kerjanya adalah : Untuk memperoleh 1 x usaha

membutuhkan 1 x putaran poros engkol dan 2 x langkah torak.

Langkah Pemasukan Kompresi Usaha Pembuangan

Arah gerakan torak

Keatas Kebawah Keatas Keatas

Posisi katup buang

Menutup Menutup Menutup Membuka

Posisi katup masuk

Membuka Menutup Menutup Menutup

Muatan didalam silinder



Pembakaran gas

Gas bekas pembakaran

Volume didalam silinder

Bertambah Berkurang Bertambah Berkurang

Temperatur di dalam silinder

Rendah Tinggi Sangat tinggi

Tinggi

Tekanan didalam silinder

Dibawah atmospir

Diatas atmospir Sangat tinggi

Tinggi



Proses untuk memperoleh tenega panas yang akan diubah menjadi tenaga

mekanik tidaklah berbeda dengan mesin 4 tak, perbedaannya pada mesin 2 tak

seluruh proses diselesaikan dalam 1 x putaran poros engkol atau 2 x langkah

torak, sedangkan pada mesin 4 tak seluruh proses diselesaikan dalam 2 x

putaran poros engkol atau 4 x langkah torak.

Perbedaan lain antara mesin 4 tak dengan 2 tak adalah :

NO MOTOR 2 TAK MOTOR 4 TAK

1 2 3 4 5

Proses kerja motor 2 tak 1 kali putaran poros engkol atau 2 kali langkah piston bergerak turun naik menghasilkan 1 kali usaha Menggunakan oli samping atau bahan bakar bercampur langsung dengan oli Piston tidak menggunakan ring oli Tidak menggunakan katup masuk dan katup buang Gas buang berwarna putih

Proses kerja motor 4 tak 2 kali putaran poros engkol atau 4 kali langkah piston bergerak turun naik menghasilkan 1 kali usaha. Tidak menggunakan oli samping atau bahan bakar tidak bercampur dengan oli Piston menggunakan ring oli Menggunakan katup masuk dan katup buang Gas buang

modul motor 4 tak

Documents