2. teknik diesel

PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL

DAFTAR ISI

Daftar Isi 0

Pendahuluan 1

I. Prinsip Kerja Mesin Diesel

I.1 Proses Kerja Mesin Diesel 2

I.2 Proses Kerja Mesin 4 langkah 3

I.3 Tabel Proses Kerja Mesin Diesel 4 Langkah 9

I.4 Diagram P-V Mesin 4 Langkah 15

I.5 Batasan Ukuran. 26

I.6 Proses Pembakaran. 28

I.7 Derajat Pengabutan 31

I.8 Urutan Penyalaan (Firing Order). 32

I.9 Matrik F.O. 34

I.10 Neraca Kalor. 35

I.11 Perpindahan Panas 37

II. Bagian-bagian Mesin Diesel 40

II.1Kepala Silinder 41

II.2Torak dan Batang Torak 45

II.3Silinder dan Rangka Mesin 48

II.4Crank Shaft 50

II.5Cam Shaft 51

II.6Transmission Gear 52


PENDAHULUAN

Mesin Diesel pada saat ini sudah banyak mengalami perkembangan dalam

pemakaian untuk angkutan darat dan laut, kemudian pembangkitan dalam daya kecil

dan menengah bahkan sampai daya besar sudah banyak menggunakan Mesin

Diesel.

Untuk mempermudah dalam melakukan pemeliharaan Mesin Diesel para

teknisi harus mempunyai dasar-dasar pengetahuan mengenai Mesin Diesel yang

baik, agar setiap melakukan pemeliharaan para teknisi dapat memperlakukan setiap

komponen yang berada dalam mesin, sesuai dengan konstruksinya.

Selain pemahaman tentang konstruksi mesin, dasar pengenalan mesin

maka pengetahuan tentang prinsip kerja Mesin Diesel harus dikuasai dengan baik.

Dasar pengetahuan akan memudahkan dalam mengikuti perkembangan

tentang mesin yang semakin lama semakin kompleks dan dituntut lebih baik lagi

kinerjanya, kemudian dari segi pemakaian bahan bakar, dimensi mesin, tingkat

polusi dan konstruksinya yang semakin kompak dan bobotnya ringan.

Untuk memudahkan mendeteksi / mengatasi gangguan kerja mesin

dibutuhkan pengetahuan serta pengalaman yang proses kerjanya disesuaikan

dengan petunjuk pabrik pembuat mesin, akan membuat kinerja mesin akan tetap

terjaga dengan baik.


I. PRINSIP KERJA MESIN DIESEL

I.1 Proses Kerja Mesin Diesel

Proses kerja Mesin Diesel 4 langkah, dan 2 langkah, mempunyai proses

kerja yang merupakan 1 (satu) siklus kerja Mesin Diesel yaitu :

Langkah Pengisian.

Langkah Kompressi.

Proses Pengabutan Bahan Bakar.

Langkah Usaha.

Proses Pembilasan.

Langkah Pembuangan.

Pada mesin 4 langkah, kerja Pengisian, Kompressi, Usaha dan Pembuangan

masing-masing mempunyai langkah.

Kemudian proses Injeksi bahan bakar terjadi saat piston sebelum mencapai

TMA pada langkah Kompresi dan proses Pembilasan terjadi saat piston

sebelum mencapai TMA pada langkah Pembuangan.

Untuk mesin 2 langkah, kerja Pengisian dan Kompressi terjadi pada satu

langkah, dan kerja Usaha dan Pembuangan terjadi pada satu langkah.

Kemudian proses Injeksi bahan bakar terjadi pada piston sebelum mencapai

TMA kemudian proses Pembilasan terjadi saat piston sebelum mencapai TMB

pada langkah Usaha.

Dari penjelasan di atas untuk menghasilkan Usaha diperlukan bahan bakar

yang dikabutkan pada DERAJAT tertentu dalam ruang bakar sebelum torak

mencapai TMA agar bahan bakar terbakar seluruhnya dan mendapatkan

tekanan pembakaran tinggi.


Dan proses Pembilasan terjadi perbedaan antara Mesin 4 (empat) langkah

dengan Mesin 2 (dua) langkah.

Mesin 4 (empat) langkah, PEMBILASAN terjadi beberapa DERAJAT sebelum

torak mencapai TMA pada AKHIR langkah Pembuangan dan AWAL langkah

Pengisian.

Mesin 2 (dua) langkah, PEMBILASAN terjadi beberapa DERAJAT sebelum

torak mencapai TMB pada PERTENGAHAN langkah Usaha dan AWAL

langkah Pengisian.

I.2 Proses Kerja Mesin 4 langkah

Mesin Diesel merupakan mesin yang proses penyalaan bahan bakarnya

terbakar sendiri tanpa bantuan alat untuk penyalaan.

Proses ini terjadi akibat tekanan kompresi yang tinggi, sehingga temperatur

dalam ruang bakar naik, kemudian bahan bakar dikabutkan, dan bahan bakar

mudah menyala dengan sendirinya.

Mesin Diesel disebut

Compression Ignition Engine.

( Motor dengan bahan bakar penyalaan sendiri ).

Pada Mesin Diesel 4 langkah dengan jumlah silinder lebih dari 1 ( satu ),

proses kerja yang terjadi pada silinder nomor 1 ( satu ) dengan silinder yang

lainnya mempunyai urutan proses kerja yang sama seperti silinder nomor 1

( satu ) tetapi mempunyai urutan waktu proses kerja yang terjadi berbeda

sesuai dengan urutan yang telah ditentukan oleh pabrik pembuat mesin

tersebut


Proses kerja mesin Diesel 4 langkah adalah proses kerja mesin untuk

menghasilkan 1 (satu) kali pembakaran (Kerja / Usaha) torak bergerak 4

(empat) kali.

Gerakan torak dalam mesin dinamakan langkah torak yang mempunyai titik

berhenti torak bawah dan titik berhenti torak atas gerakan torak tersebut,

secara umum disebut Titik Mati Bawah (TMB) dan Titik Mati Atas (TMA).


Gerakan torak untuk menghasilkan Kerja atau Usaha berlangsung secara

berurutan maka proses kerja gerakan torak untuk menghasilkan 1 (satu) kali

Kerja/Usaha disebut 1 (satu) Siklus.

Untuk menyalurkan tenaga hasil pembakaran di atas permukaan torak maka

torak yang mempunyai gerakan lurus diubah menjadi gerakan putar dengan

menggunakan poros engkol

Dari penjelasan diatas dapat diuraikan sebagai berikut :

1 (satu) siklus kerja mesin Diesel 4 langkah mempunyai 4 (empat) kali gerakan

torak dihubungkan dengan gerakan poros engkol .terdiri dari :

T.M.B. - T.M.A. poros engkol berputar 180 0

T.M.A.- T.M.B. poros engkol berputar 180 0

T.M.B.- T.M.A. poros engkol berputar 180 0

T.M.A.- T.M.B. poros engkol berputar 180 0

Urutan langkah proses kerja torak adalah :

1. Langkah Pengisian (Langkah Isap)

2. Langkah Kompresi (Langkah Pemampatan)

3. Langkah Kerja (Langkah Usaha)

4. Langkah Pembuangan (Langkah Buang)


Proses kerja yang terjadi pada tiap silinder untuk mesin 4 langkah dijelaskan

pada gambar dibawah ini

Gambar Proses kerja mesin 4 langkah

Langkah Pengisian

Katup Isap membuka Katup Buang menutupTorak bergerak dari TMA – TMB

Langkah Kompresi

Katup Isap menutup Katup Buang menutupTorak bergerak dari TMB – TMA

Langkah Usaha

Katup Isap menutup Katup Buang menutupTorak bergerak dari TMA – TMB

langkah Pembuangan

Katup Isap menutupKatup Buang membukaTorak bergerak dari TMB– TMA


Banyaknya jumlah silinder pada Mesin Diesel, proses kerja yang terjadi tetap

sama untuk masing-masing silinder, tetapi waktu prosesnya diatur agar terjadi

keseimbangan beban yang diterima poros engkol setiap 2 ( dua ) kali putaran

poros engkol atau poros engkol berputar 720 0.

Saat poros engkol berputar 2 (dua ) kali proses

pembakaran yang terjadi sebanyak jumlah silinder

yang terdapat pada Mesin Diesel tersebut, dan

proses kerjanya terjadi secara bergantian sesuai

dengan urutan yang telah ditentukan ( Firing

Order ).

Banyaknya jumlah silinder pada sebuah Mesin Diesel, proses pembakaran

yang terjadi akan saling berdekatan saat poros engkol berputar 2 ( dua ) kali.

Jumlah silinder dan volume silinder akan membuat daya mesin bertambah,

walaupun putaran mesin yang dipakai tetap sama jika dibandingkan dengan

mesin yang jumlah dan volume silinder lebih kecil.

Contoh ;

Mesin Diesel 4 langkah 6 silinder, saat poros engkol berputar 2 (dua ) kali

terjadi 1 (satu) kali proses pembakaran pada ke 6 ( enam ) silinder tersebut.

Proses pembakaran ini terjadi 1 ( satu ) kali untuk

masing-masing silinder selama poros engkol

berputar 2 (dua ) kali atau seluruh silinder

mendapatkan proses kerja sebanyak 1 (satu )

pada saat poros engkol berputar 2 ( dua ) kali.


Jadi :

720 0 putaran poros engkol = 6 (enam) kali pembakaran pada masing-

masing silinder terjadi 1 (satu) kali

pembakaran.

Selisih waktu terjadinya pembakaran ( IP) adalah :

720 0 IP =

z

Pengaturan masuk udara dan keluarnya gas bekas diatur oleh katup, yang

disesuaikan dengan putaran poros engkol dan langkah torak.

Jumlah dan diameter katup pada tiap mesin didesain oleh pabrik pembuat

mesin sesuai dengan kontruksi kepala silinder untuk memperbaiki kinerja

mesin, hal ini dapat terlihat pada mesin dengan jumlah silinder dan kapasitas

silinder yang sama tetapi ada yang menggunakan 2 (dua) buah katup dan ada

yang menggunakan 3 (tiga) atau 4 (empat) buah katup pada tiap silinder.

Nama katup tidak tergantung dari jumlah katup

yang terdapat pada tiap silinder berapapun

jumlahnya katup tetap terdiri dari :

a. Katup Isap ( Intake Valve )

b. Katup Buang ( Exhaust Valve )

Penambahan jumlah katup pada tiap silinder memberikan pengaruh terhadap

kapasitas aliran udara masuk maupun gas buang.

Yang dimaksud kapasitas aliran udara masuk maupun gas buang adalah

volume udara masuk maupun gas buang menjadi lebih besar jika dibandingkan

dengan yang menggunakan 1 ( satu ) katup, sehingga proses pembakaran

menjadi lebih sempurna.


Dari penjelasan diatas disimpulkan sebagai berikut :

Untuk menghasilkan proses pembakaran yang lebih

sempurna kebutuhan udara saat langkah pengisian

harus sesuai dengan perbandingan bahan bakar

yang masuk dalam ruang bakar, dan sisa-sisa

pembakaran dapat terbuang seluruhnya.

I.3 Tabel Proses Kerja Mesin Diesel 4 Langkah

Blok diagram proses kerja mesin 4 langkah yang dilengkapi dengan arah

gerakan torak, putaran poros engkol dan posisi katup :

No.Proses yang

terjadiArah gerakan

torakDerajat putaran poros engkol

Posisi Katup

Isap Buang

1 Pengisian TMA - TMB 180 0 Buka Tutup

2 Kompresi TMB - TMA 180 0 Tutup Tutup

-Pengabutan bahan bakar

Terjadi sebelum TMA

Sesuai dengan spesifikasi mesin

Tutup Tutup

3 Usaha TMA - TMB 180 0 Tutup Tutup

4 Pembuangan TMB - TMA 180 0 Tutup Buka

-Pembilasan ruang bakar

Terjadi sebelum TMA

Sesuai dengan spesifikasi mesin

Buka Buka

Dari proses kerja Mesin Diesel 4 langkah, terlihat KESELARASAN GERAK

PISTON dengan GERAK MEMBUKA DAN METUTUP KATUP ISAP DAN

KATUP BUANG,

Keselarasan gerakan katup dengan torak mempunyai besaran yang telah

ditentukan oleh pabrik pembuat mesin.

Perbaikan keselarasan gerakan katup dengan torak harus mengikuti buku

petunjuk pembuat mesin tersebut.


Mekanisme Hubungan Gerakan Piston dan Katup


Gerakan lurus torak diteruskan oleh batang torak untuk memutar poros engkol

yang dipasang roda gigi yang saling bersinggungan dengan roda gigi poros nok

yang menggerakan katup atau batang penggerak katup (Push Rod) untuk

mengatur pembukaan katup.

Selain mengatur pergerakan katup, roda gigi poros engkol dihubungkan dengan

roda gigi Pompa Injeksi.

Putaran poros engkol dan putaran poros nok serta putaran poros pompa injeksi

mempunyai perbandingan yang telah ditetapkan sesuai dengan proses kerja

yang terjadi mesin tersebut.

Mekanisme Hubungan Gerakan Piston, Katup dan Pompa Injeksi


Pengaturan Injection Timing dan Valve Timing

Pengaturan roda gigi katup dan pompa injeksi telah ditentukan oleh pabrik

pembuat mesin dan diberi tanda pada masing-masing roda gigi untuk

mencegah kesalahan pemasangan.

Keterangan gambar:

A. Roda Gigi Poros Engkol (Crankshaft drive wheel).

B. Roda Gigi Penerus (Intermediate gear wheel).

C. Roda Gigi Poros Nok (Camshaft gear wheel).

D. Roda Gigi Pompa Injeksi (Injection Pump Gear Wheel.).


Gambar potongan melintang dari suatu Mesin Diesel

Pada gambar potongan melintang dapat terlihat mekanisme dari susunan mesin

tipe In Line.


Gambar potongan memanjang dari suatu Mesin Diesel

Pada gambar potongan memanjang dapat terlihat mekanisme dari susunan

mesin dengan jumlah silinder lebih dari 1 (satu) silinder .


I.4 Diagram P-V Mesin 4 Langkah

Perubahan tekanan dan volume dalam silinder pada Mesin Diesel 4 langkah,

dijelaskan pada 2 (dua) diagram P-V dibawah ini.

a. Diagram P-V - Ideal ( Teoritis ).

b. Diagram P-V - Indikator ( Aktual ).

a. Diagram P-V - Ideal ( Teoritis ).

Diagram P-V Ideal (Teoritis) menjelaskan proses kerja mesin diesel 4 langkah

secara ideal dan digunakan pada perhitungan Thermodinamika untuk

menentukan besarnya daya mesin

Diagram P-V Ideal (Teoritis).


Uraian proses kerja Mesin Diesel 4 langkah tersebut dapat kita jelaskan pada

penjelasan dibawah ini.

Langkah 1 - 2 - Pengisian.

Yaitu udara luar masuk ke dalam silinder akibat pergerakan

torak dari TMA ke TMB sehingga ruang di dalam silinder

menjadi vakum.

Langkah 2 - 3 - Kompresi.

Udara di dalam silinder dimampatkan sehingga tekanan udara

dan temperatur naik.

Proses 3 - 4 - Penyalaan Bahan Bakar.

Pada akhir Langkah kompressi, bahan bakar disemprotkan ke

dalam silinder melalui injektor dalam bentuk kabut agar mudah

terbakar, maka di dalam silinder terjadi pembakaran dengan

tekanan dan temperatur tinggi

Langkah 4 - 5 - Usaha.

Gas pembakaran dengan tekanan dan temperatur yang tinggi,

akan mendorong torak ke bawah dan menghasilkan tenaga

putar pada poros engkol.

Langkah 5 - 6 - Pembuangan.

Gas sisa pembakaran atau disebut gas buang di dorong oleh

torak keluar silinder.

Proses 6 – 1 - Pembilasan.

Terjadi saat katup isap mulai terbuka dan katup buang masih

terbuka, udara masuk terhisap ke dalam silinder akibat

kecepatan


b. Diagram P-V - Indikator ( Aktual ).

Diagram P-V Indikator (Aktual) merupakan diagram yang didapat dengan

melakukan pengukuran proses kerja ruang bakar pada saat mesin tersebut

beroperasi.

Pengukuran proses kerja ruang bakar dapat mengetahui besamya tekanan

udara masuk, tekanan kompresi, saat pengabutan, saat penyalaan bahan

bakar, tekanan pembakaran dan saat pembuangan di dalam ruang bakar.

Dari hasil pengukuran tersebut daya yang terjadi diruang bakar dapat diketahui

setelah data pengukuran dimasukan dalam perhitungan.

Diagram P-V Indikator (Aktual).


I.5 Diagram Katup Mesin 4 Langkah

Diagram katup adalah grafik yang menjelaskan waktu membuka dan

menutupnya katup masuk maupun katup buang yang berpedoman pada

gerakan putar poros engkol.

Katup digerakkan oleh poros bubungan (nok) dan perputarannya

disesuaikan dengan perputaran poros engkol dimana waktu membuka dan

menutup katup mengacu pada putaran poros engkol.

Besaran membuka dan menutup katup tiap mesin berbeda-beda, sesuai desain

dan perencanaan pabrik pembuat mesin untuk mendapatkan tekanan

pembakaran yang maksimal.

- Mekanisme pergerakan Katup.

Mekanisme yang menggerakkan

katup terdiri dari :

a. Cam Shaft.

b. Push Rod.

c. Rocker Arm.

Untuk merapatkan dan mengatur

kecepatan gerak menutup katup

adalah :

a. Valve Seat.

b. Spring Valve.


- Penetapan pengaturan waktu membuka dan menutup Katup.

Penetapan pengaturan waktu membuka

dan menutup katup berdasarkan dari

putaran poros engkol (Crank Shaft)

dengan mereduksi putaran poros engkol

ke putaran poros nok (Crank Shaft).

Untuk mesin 4 langkah putaran poros

engkol berputar 2 (dua) kali dan

putaran poros nok 1 (satu) kali.


- Bentuk Bubungan ( Nok ).

- Bubungan Katup Masuk & Katup Buang.

Keterangan gambar :

1. Open Period = Waktu terbuka.

2. Rest Period = Waktu tertutup.

3. Lift = Lebar membuka.

4. Opening Face = Mulai Membuka.

5. Closing Face = Mulai Menutup.

6. Nose = Tinggi Nok.

Keterangan gambar :

1. Clearance = Kelonggaran.

2. Acceleration = Percepatan.

3. Loading Flank = Gerak Membuka.

4. Nose = Tinggi Nok.

5. Deceleration = Perlambatan.

6. Trailing Flank = Gerak Menutup.

7. Base Circle = Daerah Bebas Gerak

8. Centre Line Over Lap = Titik Tengah Over Lap


- Bentuk Diagram Katup.

Sebagai contoh diambil dari

Deutz Diesel F 6 L-912 W

Mesin 4 langkah 6 silinder 12 katup.

- Pembukaan Katup

a. Katup Isap membuka 32 0 Sebelum TMA.

( BTDC => Before Top Dead Center )

b. Katup Isap menutup 60 0 Sesudah TMB.

( ABDC => After Bottom Dead Center )

c. Katup Buang membuka 70 0 Sebelum TMB.

( BBDC Before Bottom Dead Center )

d. Katup Buang menutup 32 0 Sesudah TMA.

( ATDC => After Top Dead Center )

- Kelonggaran Katup

>. Katup Isap 0,15 mm

>. Katup Buang 0,15 mm

- Diagram Katup Isap - Diagram Katup Buang


Diagram Katup Isap & Katup Buang

Keterangan :

1. Katup Isap Membuka 32 0 + 180 0 + 60 0 = 272 0

Pututaran Poros Engkol.

2. Katup Buang Membuka 32 0 + 180 0 + 70 0 = 282 0

Putaran Poros Engkol.

3. Pada saat torak berada di TMA Katup Isap sudah membuka 32 0

Putaran Poros Engkol.

4. Pada saat torak berada di TMA Katup Buang masih terbuka 70 0

Putaran Poros Engkol sebelum menutup.


- Over – Lap ( Balance ).

Over lap (Balance) istilah yang dipakai pada suatu kondisi pergerakkan katup

isap dan katup buang dimana torak bergerak mendekati TMA saat akhir langkah

buang.

Yang dimaksud dengan Over – Lap adalah :

Kondisi dimana torak bergerak mendekati TMA pada akhir langkah buang dan

katup buang yang sudah hampir menutup, tetapi katup isap mulai membuka

dan saat torak berada di TMA (akhir langkah buang dan awal langkah isap)

kedua katup dalam keadaan terbuka.

Saat torak bergerak ke TMB (langkah Isap) katup isap mulai membuka penuh

dan katup buang mulai menutup. (Waktu buka katup isap dan menutup katup

buang tiap-tiap mesin tidak sama)_

Fungsi Over – Lap :

Untuk pembilasan ruang bakar dari sisa-sisa pembakaran.

Over Lap

Katup Isap membuka

Katup Buang membuka

Torak mendekati TMA


I.6 Batasan Ukuran

Batasan ukuran merupakan kondisi dimana suatu mesin dirancang dengan

dasar kondisi hasil pembakaran maksimum dan jika kondisi terebut dilakukan

terus menerus maka pada proses pembakaran yang tinggi akan menghasilkan

tekanan dan temperatur yang tinggi dalam ruang bakar sehingga.

mempengaruhi umur pemakaian komponen serta konstruksi mesin tersebut.

Hasil pembakaran bahan bakar disebut Tekanan Pembakaran atau

Tekanan Indikator.yang berada didalam ruang bakar

Tekanan Indikator dibatasi oleh ;

Jumlah bahan bakar yang disemprotkan kedalam ruang bakar

Sedangkan Jumlah bahan bakar yang disemprotkan dalam ruang bakar

dibatasi oleh :

1. Tekanan maksimum yang dapat diterima oleh kepala silinder

dan torak.

2. Temperatur maksimum yang mampu diterima oleh kepala

silinder dan torak.

3. Jumlah udara yang masuk dalam silinder.

4. Volume ruang bakar yang ada dalam mesin.


Dari hasil uraian diatas maka ;

Untuk menjaga operasi mesin tetap terjaga keandalannya dilakukan

pembatasan pada variable yang terbaca pada mesin antara lain :

1. Tekanan Pembakaran. 7. Tekanan Minyak Pelumas.

2. Temperatur Udara Masuk. 8. Temperatur.Air Pendingin.

3. Temperatur Bearing. 9. Temperatur Minyak Pelumas.

4. Temperatur Inter Cooler. 10.Temperatur Gas Buang.

5. Temperatur Gas Buang. 11.Temperatur Udara Masuk.

6. Tekanan Air Pendingin 12 Temperatur Bearing.

Tekanan Indikator

Dibatasi oleh

Jumlah Udara dalam silinder

Tekanan & Temperatur yang diijinkan

Jumlah bahan bakar yang dikabutkan

Volume ruang bakar

Dibatasi oleh


I.7 Proses Pembakaran.

Proses pembakaran merupakan proses perubahan bahan bakar dari

keadaan unsur padat maupun cair yang kemudian dimasukkan dalam ruang

bakar agar terbakar untuk menghasilkan panas yang akan dirubah pada proses

akhir menjadi gaya gerak (daya), kemudian dimanfaatkan sebagai tenaga

pembangkit.

Proses pembakaran pada Mesin Diesel yaitu

Bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder dan

berbentuk butir-butir cairan yang sangat halus (Kabut).

Karena udara di dalam silinder pada saat tersebut sudah

ber temperatur dan ber tekanan tinggi maka butir-butir

tersebut akan menguap kemudian terbakar dengan

sendirinya.

Penguapan butir bahan bakar itu dimulai dari bagian luar

butir –butir bahan bakar, yang merupakan bagian

terpanas.

Proses pembakaran yang terjadi dalam ruang bakar pada Mesin Diesel,

terjadi secara bertahap dan berlangsung secara terus menerus sampai bahan

bakar terbakar seluruhnya dalam waktu yang singkat.

Akibat pembakaran yang terjadi dalam ruang bakar, maka temperatur dan

tekanan dalam ruang bakar naik lagi yang kemudian digunakan untuk

mendorong torak kemudian menggerakkan poros engkol.

Semakin halus butir-butir bahan bakar yang dikabutkan dalam ruang

bakar, proses penyalaan bahan bakar akan semakin lebih baik dan terjadi pada

waktu yang lebih singkat.


Akibatnya tidak ada bahan bakar yang tersisa pada saat torak bergerak jauh

dari TMA ke TMB.

Proses penyalaan bahan bakar dapat dipercepat, dengan jalan

memusarkan udara yang masuk dalam ruang bakar untuk mempercepat dan

memperbaiki proses pencampuran bahan bakar dengan udara.

Sehingga bahan bakar motor Diesel mudah terbakar di dalam silinder hal

ini terjadi jika perbandingan campuran udara dan bahan bakar mencapai

campuran yang sebaik –baiknya untukterbakar.

Akibat proses penyalaan bahan bakar yang berlangsung

secara bertahap dalam waktu yang lambat maka Mesin

Diesel sering disebut Motor Bakar Tekanan Merata

Proses pembakaran berlangsung seperti yang diterangkan diatas, tetapi

jika butir-butir bahan bakar yang terjadi pada waktu pengabutan terlalu besar

atau bakar bakar mengabutnya berkumpul menjadi satu.

Pengumpulan bahan bakar akan menjadi karbon-karbon yang bertumpuk

menjadi padat dalam ruang bakar, hal ini terjadi karena penguapan dan

pencampuran udara dengan bahan bakar yang ada didalam silinder tidak

berlangsung sempurna.

Kondisi seperti ini dapat juga terjadi apabila bahan bakar yang dikabutkan

terlalu banyak, yaitu pada waktu daya mesin akan diperbesar.

Terjadinya pengendapan arang (deposit) dalam ruang bakar tidak dapat

dihindari, karena mesin selalu mengalami perubahan daya selama

dioperasikan.

Perubahan daya tersebut terjadi jika beban yang dipikul berubah-ubah setiap

saat dan akan lebih memperbanyak lagi deposit dalam ruang bakar.


Penumpukan arang (deposit) akan mempengaruhi daya mesin dan dapat

mengakibatkan detonasi yang lebih besar pada kondisi pembebanan normal.

Dampaknya dapat memperpendek usia pemeliharaan mesin, dan jika hal itu

berlangsung terus pada waktu yang lama akan memperbanyak kerusakan

bagian-bagian mesin yang lainnya.

Secara teoritis proses pembakaran dapat terjadi bila ada :

a. Udara (oxygen) yang membakar

b. Bahan bakar (carbon, hidrogen) yang dibakar

c. Kompressi (panas) sebagai katalisator

Tekanan pembakaran di dalam silinder sangat tergantung pada :

a. Injection Timing (Waktu Pengabutan)

b. Cetane Number (Kualitas Bahan Bakar)

c. Tekanan Kompresi.

d. Kehalusan Butir pengabutan.

e. Perbandingan Udara dan Bahan Bakar.


I.8 Derajat Pengabutan.

Derajat Pengabutan adalah saat dilakukannya pengabutan bahan bakar

dalam ruang bakar yang terjadi pada Langkah Kompresi sebelum torak

mencapai Titik Mati Atas.

Besarnya Derajat Pengabutan untuk bermacam-macam Merek dan Tipe Mesin

Diesel tidak akan sama, sehingga untuk melakukan penyetelan saat

pengabutan harus berpedoman pada Buku Petunjuk Mesin tersebut.

Tujuan Pengabutan bahan bakar terjadi beberapa derajat sebelum torak

mencapai Titik Mati Atas adalah agar pada saat torak berada di Titik Mati Atas

bahan bakar terbakar seluruhnya dan menghasilkan tekanan yang maksimal.

Pembakaran yang sempurna akan menghasilkan daya dorong yang

maksimal, sehingga daya maksimal mesin dapat tercapai dengan pemakaian

bahan bakar minimal.

Kondisi hasil derajat pengabutan terlihat pada grafik :

Keterangan Gambar:

Ic = Pengabutan terlalu cepat => Tekanan pembakaran rendah

I = Pengabutan normal => Tekanan pembakaran tinggi

le = Pengabutan terlambat => Tekanan pembakaran rendah


I.9 Urutan Penyalaan (F.O).

Pada mesin yang mempunyai lebih dari 1 (satu) silinder penyalaan bahan

bakar dalam silinder dibuat secara bergantian, hal ini dimaksudkan agar

distribusi beban akibat tekanan tinggi pada proses pembakaran diatas

permukaan torak dapat diteruskan secara merata pada poros engkol

Pengaturan urutan penyalaan bahan bakar untuk mesin yang berselinder

banyak dimaksudkan agar terjadi keseimbangan beban yang dipikul poros

engkol juga merupakan dasar untuk menentukan susunan silinder dan bentuk

poros engkol.

Contoh bentuk poros engkol untuk mesin Diesel 4 langkah 8 silinder yang

mempunyai beberapa bentuk poros engkol seperti gambar dibawah ini.

Bentuk poros engkol mesin Diesel 4 langkah 8 silinder.

Gambar PE 1


Gambar PE 2

Terlihat pada gambar PE 1 dan PE 2 untuk mesin Diesel 4 langkah 8 silinder

susunan poros engkol yang berbeda, perbedaan ini turut menentukan

perbedaan Urutan Penyalaan bahan bakar (Firing Order) , tetapi Interval

penyalaan bahan bakar tetap sama.

Interval Pembakaran untuk mesin 4 langkah, dengan jumlah silinder lebih

dari satu,berarti semua silinder terjadi penyalaan bahan bakar secara

bergantian pada waktu poros engkol berputar 2 (dua) kali atau poros engkol

berputar 720 O .

Interval Pembakaran (I.P) Mesin 4 Langkah :

Merupakan perbedaan derajat putaran poros engkol untuk melakukan proses

pembakaran pada masing-masin silinder.

Dengan mengetahui Interval Pembakaran yang terjadi pada suatu Mesin,

kita dapat dengan mudah mendapatkan proses kerja yang terjadi pada masing-

masing silinder ketika poros engkol berputar 2 (dua) kali, dengan menentukan

lebih dahulu posisii proses kerja pada salah satu silinder.


I.10 Matrik F.O.

Matrik F.O menjelaskan posisi proses kerja yang terjadi di masing-masing

silinder pada 1 (satu) putaran poros engkol.

Proses tersebut dapat dilihat pada contoh Matrik F.O dibawah ini.

Matrik F.O. untuk Mesin Diesel 4 Langkah

Jumlah silinder : 8 silinder

F.O. => 1 – 4 – 6 – 2 – 8 – 5 – 3 – 7

Dengan mengambil contoh :

Torak nomor 1 bergerak dari TMA ke TMB melakukan Langkah

Isap pada putaran Poros Engkol dari 0 o s/d 180 o.


I.11 Neraca Panas.

Pada motor bakar hasil pembakarannya dirubah menjadi gerak mekanik,

proses pembakaran tersebut tidak seluruhnya dapat dirubah menjadi kerja

mekanik.

Sebagian panas yang dihasilkan dari proses pembakaran hilang terserap :

a. Air pendingin.

b. Terbuang ke udara luar (gas buang).

c. Mengatasi gaya gesekan.

Energi panas yang terbuang disebut Kerugian Panas.

Hasil Pembakaran dalam ruang bakar disebut Nilai Kalor Pembakaran.

Daya hasil proses pembakaran bahan bakar disebut Daya Indikator

atau

(Kerja Indikator).

Kerja Indikator digunakan untuk menggerakkan seluruh bagian – bagian

mesin, tetapi bagian – bagian mesin yang bergerak saling bergesekan sehingga

menimbulkan kerugian yang mengurangi Kerja Indikator.

Kerugian akibat bagian – bagian mesin yang bergesekan

disebut Kerugian Mekanis.

Daya Efektif = Daya yang langsung digunakan dan terdapat pada roda gila.

Dari hasil uraian diatas, kerja dan kerugian yang terjadi merupakan bagian-

bagian dari “ Neraca Panas “ yang dibuat menjadi “ Diagram Neraca Panas “.


Maka :

DAYA INDIKATOR = NILAI KALORI BAHAN BAKAR – (KERUGIAN

PENDINGINAN + KRUGIAN PEMBUANGAN).

DAYA EFEKTIF = KERJA INDIKATOR - KERUGIAN MEKANIS.

NERACA KALOR PADA DAYA MAKSIMUM.

NERACA KALOR ( % )

Kerja Efektif 30 ~ 45

Kerugian Mekanis 11 ~ 4

Kerugian Pendingin 25 ~ 11

Kerugian Pembuangan 34 ~ 40

Jumlah Kalor 100 ~ 100

DIAGRAM NERACA KALOR PADA DAYA MAKSIMUM.


I.12 Perpindahan Panas.

Perpindahan Panas yaitu perpindahan panas suatu benda atau fluida atau

udara yang mempunyai temperature yang lebih tinggi ke benda atau fluida atau

udara yang temperaturnya lebih rendah.

Bila dalam suatu sistem terdapat perbedaan suhu, atau bila suatu sistem

yang berbeda disinggungkan, maka akan terjadi perpindahan energi.

Proses dengan nama transport energi itu

berlangsung, disebut Perpindahan Panas.

Perpindahan Panas juga dikatakan sebagai Perpindahan Kalor.

Apa yang ada dalam Perpindahan, yang disebut Panas, tidak dapat diukur

atau diamati langsung, tetapi pengaruhnya dapt diamati dan diukur.

Proses Perpindahan Panas harus memperhatikan mekanisme aliran panas

dan waktu yang diperlukan untuk pemindahan panas tersebut.

Pengenalan tentang proses Perpindahan Panas digunakan dalam

merancang bagian-bagian mesin yang beroperasi pada suhu tinggi, untuk

mendapatkan Batas Proporsional ( Proportional Limit ) atau Kuat-Lelah

( Flatique Strength ) suatu bahan atau material mesin.

Sifat-siat fisik seperti Konduktivitas Thermal atau viskositas berubah

sesuai dengan perubahan suhu, untuk menjamin pengoperasian suatu

mesin pada jangka waktu yang lama, maka harus diterapkan Faktor

Keamanan ( Safety Factor ) untuk mengatasi kemungkinan kerusakan

bagian-bagian mesin lebih cepat.


Proses Perpindahan Panas berlangsung dalam 3 (tiga ) cara :

a. Rambatan (Conduction).

b. Aliran (Convection).

c. Pancaran (Radiation).

A. Rambatan (Conduction).

Konduksi adalah proses dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu

tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah dai dalam satu medium (padat,

cair atau gas) atau antara medium-medium berlainan yang bersinggungan

secara langsung.

B. Aliran (Convection).

Konveksi adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari

konduksi panas, penyimpangan energi dan gerakan mencampur.

Konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi antara

permukaan benda padat dan cairan atau gas.

Cara perpindahan panas konveksi merupakan proses perpindahan panas

yang didukung olehi dua proses yaitu :

1. Proses Konduksi.

2. Proses Perpindahan Massa.

Konveksi diklasifikasikan 2 (dua) bagian berdasarkan pergerakkan aliran :

1. Konveksi Alamiah (bebas).

Gerakan pencampurannya berlangsung akibat perbedaan kerapatan

yang disebabkan oleh gradien suhu.

2. Konveksi Paksa.

Gerakan pencampurannya disebabkan oleh suatu alat dari luar, seperti

pompa, kipas.


C. Pancaran (Radiation).

Radiasi adalah proses dimana panas mengalir dari benda yang bersuhu

tinggi ke benda yang bersuhu rendah tetapi benda-benda itu terpisah di dalam

satu ruang, bahkan bisa terdapat ruang hampa di antara benda-benda tersebut.

Perpindahan panas tersebut terjadinya adalah akibat gelombang

elektromagnetis.

Perpindahan panas ini tidak diperlukan zat perantara.

Contoh :

Pancaran panas sinar matahari melewati ruang kosong dan diterima di bumi.


I.13 Pendingin Mesin.

Untuk mesin yang menggunakan Energi Thermal panas akibat hasil

pembakaran harus dipertahankan pada temperatur tertentu untuk

memperpanjamg umur komponen mesin.

Dari satu sisi penurunan temperatur merupakan suatu kerugian thermal,

tetapi kondisi ini tidak dapat dihindari mengingat keterbatasan kekuatan

komponen yang mendapat perlakuan panas terus-menerus.

Untuk mempertahankan agar temperatur mesin tetap pada batas yang di

ijinkan sesuai batas aman suatu komponen atau meterial mesin maka dibuatlah

peralatan dan saluran untuk mendinginkan bagian-bagian yang perlu

pendinginan.

Proses Pendinginan Mesin terdiri dari 2 (dua) macam :

A. Mesin berpendingin air.

B. Mesin berpendingin udara.

Komponen utama yang memerlukan pendinginan adalah :

1. Cylinder Head.

2. Liner.

3. Piston.

Peralatan bantu pendinginan yang lain adalah :

1. Air Cooler (Inter Cooler).

2. Oil Cooler.

3. Water Cooler.


A. Mesin berpendingin air.

Komponen yang diperlukan pada mesin berpendingin air adalah :

a. Radiator.

b. Kipas Udara (Fan).

c. Pompa Sirkulasi air (Water Pump).

d. Thermostat.

e. Air tawar bersih.

a. Radiator.

Fungsi :

Mengeluarkan panas yang terserap oleh air pendingin mesin yang

bersirkulasi dalam mesin.



Fungsi :

Mengalirkan udara ke Radiator untuk mendinginkan air pendingin

mesin yang berada dalam pipa radiator.

c. Pompa Sirkulasi air (Water Pump).

Fungsi :

Mengalirkan air pendingin mesin ke seluruh bagian mesin yang perlu

didinginkan dan air pendingin kembali ke Radiator untuk didinginkan.

d. Thermostat.

Fungsi :

Mengatur arah aliran air pendingin mesin pada saat temperatur air

pendingin masih rendah agar tidak bersirkulasi ke Radiator, sehingga

mempercepat mesin mencapai temperatur kerja (untuk mempercepat

pemanasan mesin).


e. Air Tawar.

Fungsi :

Menyerap panas yang dihasilkan dari proses pembakaran agar panas

tidak melebihi batas kekuatan material dan meredam suara ledakan

pada ruang bakar, sehingga suara mesin menjadi lebih rendah.

Kualitas air pendingin mesin akan menentukan umur kemampuan

menyerap panas pembakaran (kapasitas pendinginan).

Air yang keruh akan membuat dinding-dinding yang dialiri oleh air

pendingin mesin akan cepat terlapisi kerak sehingga kemampuan

pendinginan akan berkurang.

Air laut (asin) akan mempercepat korosi bagian-bagian mesin,

sehingga mempercepat kerusakan komponen mesin yang dilalui air

pendingin.


B. Mesin berpendingin udara.

Komponen yang diperlukan pada mesin berpendingin udara adalah :

a. Sirip-sirip pendingin.


c. Oil Cooler.

a. Sirip-sirip pendingin.

Fungsi :

Memperluas permukaan yang akan didinginkan agar panas akibat

pembakaran lebih cepat didinginkan.



Fungsi :

Mengalirkan udara ke sirip-sirip pendingin untuk mengeluarkan panas.

c. Oil Cooler.

Fungsi :

Mendinginkan minyak pelumas mesin yang secara tidak langsung

selain sebagai pelumas mesin juga berfungsi sebagai media pendingin

mesin.


II. BAGIAN – BAGIAN UTAMA MESIN DIESEL

1. Piston & Connecting Rod Assy.

2. Cylinder Liner & Engine Block.

3. Crank Shaft.

4. Cam Shaft.

5. Transmission Gear.


CYLINDER HEAD

( KEPALA SILINDER )

JENIS KEPALA SILINDER.

KEPALA SILINDER TUNGGAL

A

B


Fungsi Kepala Silinder:

1. Penutup Silinder.

2. Menempatkan Katup.

3. Menempatkan Rocker Arm.

4. Menempatkan Injector.

5. Menempatkan Valve Starting ( Katup Start ).

6. Tempat Saluran Udara Masuk & Gas Buang.

KEPALA SILINDER MAJEMUK


KOMPONEN YANG TERDAPAT PADA KEPALA SILINDER

1. INJECTOR (PENGABUT ):

KONDISI KERJA YANG DIBATASI.

1. Tekanan pengabutan.2. Besar butir bahan bakar yang

dikabutkan.3. Arah pengabutan.


2. ROCKER ARM ( PELATUK ).


1. Kerapatan dengan katup.2. Keausan lubang dengan poros.3. Kelonggaran arah aksial.


3. INTAKE VALVE & EXHAUST VALVE ( KATUP MASUK & KATUP BUANG

).


1. Kerapatan Rocker Arm dengan katup.2. Keausan lubang dengan poros.3. Kelonggaran arah aksial.4. Bidang Kontak Katup.5. Kelonggaran Bushing.


4. STARTING VALVE & MOTOR STATER.


1. Kerapatan dudukan katup dengan katup.

2. Kekerasan pegas penekan katup.3. Keausan bidang kontak.


PISTON & CONNECTING ROD

( TORAK & BATANG TORAK )

TORAK & RING.


1. Kerapatan torak dengan liner.2. Elastisitas ring.3. Penempatan & kelonggaran Gap.

Fungsi :

1. Merapatkan Ruang Bakar.

2. Menerima Tekanan Pembakaran.

3. Menyerap Panas Hasil Pembakaran.

4. Meneruskan tekanan hasil pembakaran.

5. Meneruskan panas pembakaran ke liner.


BATANG TORAK

Fungsi :

1. Meneruskan tekanan torak ke poros engkol..

2. Meneruskan putaran poros engkol ke torak.


1. Ketirusan batang torak.2. Kelonggaran pena torak.3. Kelonggaran poros dengan

bantalan.


CYLINDER LINER & ENGINE BLOCK

( SILINDER & RANGKA MESIN )

CYLINDER LINER.

Fungsi :

1. Tempat pergerakkan torak.

2. Menampung udara bersih dan gas buang.

3. Menyerap panas hasil pembakaran.


1. Kelonggaran dengan torak.2. Permukaan bagian dalam liner.3. Korosi akibat air pendingin.


ENGINE BLOCK.

Fungsi :

1. Tempat kedudukan liner& poros engkol.

2. Tempat komponen disatukan.


1. Keretakan pada lubang kedudukan liner.

2. Korosi pada saluran pendingin liner.3. Perubahan bentuk akibat panas

tinggi.


CRANK SHAFT

( POROS ENGKOL )

Fungsi :

1. Merubah gerak lurus menjadi gerak bolak-balik atau sebaliknya.

2. Tempat bertumpunya poros engkol.


1. Kelurusan poros engkol.2. Kehalusan permukaan poros .3. Diameter poros.


CAM SHAFT

( POROS BUBUNGAN )

Fungsi :

1. Merubah gerak putar menjadi gerak lurus.

2. Mengatur buka & tutup katup.


1. Tinggi puncak bubungan.2. Kehalusan permukaan poros .3. Tinggi puncak merata.


TRANSMISION GEAR

( RODA GIGI PENGATUR )

Fungsi :

1. Mengatur saat membuka & menutup katup.

2. Mengatur waktu pengabutan bahan bakar.

3. Mengatur langkah torak.


1. Keausan gigi-gigi penerus.2. Kehalusan permukaan gigi-gigi .3. Perubahan waktu / timing.

2. teknik diesel

Documents