111

5.0 ENJIN

5.1 Fungsi bahagian-bahagian enjin

5.1.1 Piston

Piston terletak di dalam lubang silinder enjin. Piston diperbuat daripada aloi

alumunium atau besi tuangan. Fungsi piston adalah untuk memampatkan campuran

udara dengan bahan api dan menerima kuasa hasil dan memindahkan daya ini ke aci

engkol. Pada bahagian dinding piston terdapat tiga jenis gelang iaitu:

(i) Gelang mampatan - terletak di bahagian atas sekali, berfungsi untuk

menghalang kebocoran gas.

Gambarajah 5.1.1: Gelang mampatan

(ii) Gelang pengikis - terletak di bawah gelang mampatan, berfungsi untuk

mengikis minyak yang berlebihan pada dinding lubang silinder.

Gambarajah 5.1.2: Gelang pengikis

(iii) Gelang minyak - terletak dibawah sekali, berfungsi untuk mengedarkan

aliran minyak pada dinding silinder.

112

Gambarajah 5.1.3: Gelang minyak

Piston disambungkan pada rod penghubung.

Alur Gelang

Gambarajah 5.1.4: Bahagian-bahagian piston

5.1.2 Rod penghubung

Rod penghubung menghubungkan piston dengan aci engkol. Rod ini diperbuat

daripada alumunium tuangan. Fungsi rod penghubung adalah untuk menukarkan

salingan piston ke gerakan putaran aci engkol.

Terdapat dua bahagian rod penghubung iaitu:

(i) Bahagian hujung kecil - disambungkan ke piston.

Kepala piston

Lubang cemat piston

113

(ii) Bahagian hujung besar - disambungkan ke aci engkol.

Pada hujung besar terdapat pengaut yang menyimbah minyak pelincir ke dinding

silinder.

Gambarajah 5.1.5: Bahagian-

bahagian rod penghubung

5.1.3 Aci engkol

(a)

(b)

Gambarajah 5.1.6: Aci engkol

Aci engkol dipasang di dalam bongkah enjin. Pada aci engkol terdapat pengimbang

tara berat yang mengimbang dan melicinkan pergerakan putaran enjin. Satu hujung

aci engkol disambungkan dengan roda tenaga. Manakala satu hujung lagi ialah aci

penghantar kuasa yang menukar pergerakan salingan omboh kepada pergerakan

pusingan untuk memusing roda tenaga. Engkol merupakan komponen lengan yang

terpasang pada aci berputar secara sudut tegak, di mana gerakan salingan

114

disampaikan kepada aci atau diterima dari aci. Engkol digunakan untuk menukar

gerakan membulat menjadi gerakan salingan, atau sebaliknya. Lengan engkol boleh

dijadikan sebahagian aci itu ataupun komponen berasingan yang terpasang pada aci.

Pada hujung engkol sebelum pangsi terpasangnya rod penyambung. Hujung rod itu

yang bersambung dengan engkol bergerak secara membulat, manakala hujung yang

satu lagi biasanya terkekang supaya bergerak gelangsar keluar masuk secara linear.

5.1.4 Aci Sesondol

Gambarajah 5.1.7: Aci sesondol

Aci sesondol merupakan peralatan yang digunakan pada enjin omboh untuk

membuka dan menutup injap. Ia terdiri daripada rod silinder yang merentasi enjin

dengan beberapa sesondol berbentuk lonjong, satu untuk setiap injap. Sesondol

membuka injap dengan menolaknya ataupun menggunakan mekanisme perantaraan,

sambil ia berputar. Hubungan antara putaran aci sesondol dengan putaran aci engkol

adalah sangat penting. Memandangkan injap mengawal aliran campuran udara-bahan

api masukan serta gas ekzos, injap mesti dibuka dan ditutup pada masa yang tepat

mengikut lejang enjin. Oleh sebab itu, aci sesondol dihubungkan dengan aci engkol

sama ada secara terus melalui mekanisme gear, atau secara tidak terus melalui tali

sawat pemasaan ataupun rantai pemasaan. Dalam beberapa reka bentuk, aci sesondol

juga menggerakkan pengagih serta pam minyak pelincir dan pam bahan api. Juga

dalam reka bentuk sistem suntikan bahan api terawal, aci sesondol turut

mengendalikan pemancit bahan api.

Dalam enjin dua lejang yang menggunakan aci sesondol seperti enjin diesel

dua lejang, injap dibuka sekali pada setiap putaran aci engkol, manakala pada enjin

empat lejang pula aci sesondol berputar pada kadar separuh daripada putaran aci

engkol. Bergantung kepada kedudukan aci sesondol, sesondol membuka injap secara

115

terus ataupun melalui pautan rod penolak dan lengan jumpelang. Pengendalian terus

melibatkan mekanisme yang lebih mudah serta dengan kadar kegagalan yang rendah,

tetapi memerlukan aci sesondol untuk ditempatkan pada bahagian atas silinder.

Walau bagaimanapun, pada zaman dahulu di mana enjin tidaklah secekap sekarang,

faktor tersebut tidak begitu dipedulikan, tetapi kini rekaan aci sesondol atas adalah

lazim. Sesetengah enjin menggunakan dua aci sesondol di mana masing-masing

mengawal injap-injap masukan dan keluaran secara berasingan, dikenali sebagai

sesondol atas berkembar (DOHC), maka enjin V6 DOHC pula mempunyai empat aci

sesondol.

5.1.5 Tapet

Gambarajah 5.1.8: Tapet

Tapet terletak di antara sesondol dan batang injap. Sesondol akan menggerakkan

tapet bagi membuka dan menutup injap.

5.1.6 Injap

Injap terletak pada rongga masukan dan rongga ekzos. Injap digunakan untuk

membuka dan menutup lubang pada rongga masukan dan rongga ekzos. Injap

berfungsi mengawal kemasukan campuran udara bahan api dan pengaliran keluar gas

eksoz. Terdapat 4 bahagian utama yang terdapat pada injap iaitu alur, batang, muka

dan kepala seperti yang ditunjukkan pada Gambarajah 5.1.9.

Alur

Batang

Muka

Kepala

Injap ekzos

Rongga ekzosRongga masukan

masukan

Injap masukan

116

Terdapat dua jenis injap iaitu injap masukan dan injap ekzos. Injap masukan

terletak berhampiran dengan rongga masukan. Injap masukan diperbuat daripada

logam nikel dan kromium. Injap masukan mempunyai saiz lebih besar daripada injap

ekzos kerana kemasukan campuran udara dan bahan api ke dalam lubang silinder

adalah lebih banyak berbanding dengan pengaliran keluar gas ekzos. Injap masukan

juga berfungsi untuk mengawal kemasukan campuran udara bahan api ke dalam

lubang silinder. Injap ekzos terletak berhampiran dengan rongga ekzos. Injap ekzos

diperbuat daripada kromium dan silikon. Injap ekzos mempunyai saiz kecil

berbanding injap masukan. Injap ekzos berfungsi untuk membebaskan gas ekzos.

Gambarajah 5.1.10 menunjukkan kedudukan injap masukan dan injap ekzos.

Gambarajah 5.1.9: Bahagian-bahagian yang terdapat pada injap

Gambarajah 5.1.10: Kedudukan injap masukan dan injap ekzos

5.1.7 Rongga masukan

Rongga masukan ialah rongga yang berbentuk paip dan terletak di dalam bongkah

enjin iaitu antara karburetor dengan ruang pembakaran. Rongga masukan berfungsi

117

untuk menyalurkan campuran udara dengan bahan api dari karburetor ke dalam

lubang silinder.

Gambarajah 5.1.11: Rongga masukan

5.1.8 Lubang silinder

Lubang silinder terletak di dalam bongkah enjin. Bongkah enjin merupakan bahagian

utama enjin dan merupakan komponen luar enjin. Bahagian bongkah enjin diperbuat

daripada besi tuangan. Namun pada masa sekarang, bongkah enjin banyak diperbuat

daripada aluminium tuangan. Ini kerana aluminuim tuangan merupakan bahan ringan

dan mampu untuk menyebarkan haba dengan lebih efektif berbanding besi tuangan.

Lubang silinder merupakan ruang untuk omboh bergerak. Omboh yang terletak

dalam lubang silinder ini bergerak ke atas dan ke bawah. Pergerakan omboh ini

dikenali sebagai gerakan salingan omboh. Selain daripada gerakan salingan omboh,

gerakan putaran juga berlaku di dalam lubang silinder ini. Gerakan putaran ialah

gerakan omboh dari arah kiri ke kanan. Lubang silinder diberi suatu lapisan khas

iaitu “cylinder liner” untuk mengurangi kehausan silinder yang berlaku akibat

pergerakan geseran omboh.

Gambarajah 5.1.12: Lubang silinder

118

5.2 Enjin 4 Lejang

Enjin empat lejang yang juga dikenali sebagai enjin kitar Otto mula dipatenkan oleh

Eric B. Davidson dan Felice Matteucci pada 1854 diikuti dengan prototaip pertama

pada tahun 1860. Ia juga dikonsepkan oleh jurutera Perancis, Alphonse Beau de

Rochas pada tahun 1862 dan secara bebas, oleh jurutera Jerman, Nicholas Otto pada

tahun 1876. Kitaran kuasa terdiri daripada mampatan adiabatik, penambahan haba

seisipadu, pengembangan adiabatik serta penyingkiran haba seisipadu, diwakili

dengan perwatakan empat lejang atau gerakan naik-turun omboh di dalam silinder.

Jadual 5.2.1 menunjukkan definisi-definisi dalam lejang.

Takat Terakhir Atas

(TTA)

Takat yang paling tinggi dapat dicapai oleh piston

apabila bergerak ke atas.

Takat Terakhir Bawah

(TTB)

Takat yang paling rendah yang dicapai oleh piston

apabila bergerak ke bawah.

LejangPergerakan piston untuk mencapai TTA ke TTB

dan dari TTB ke TTA.

Lubang silinder Diameter bahagian dalam silinder.

Jadual 5.2.1: Definisi-definisi dalam lejang

INJAP

EKZOS

INJAP

MASUKA

N

TAKAT

TERAKHIR ATAS (TTA)

TAKAT TERAK

HIR BAWAH (TTB)

LEJANG

LUBANGSILINDER

PISTON

PALAM

PENCUCUH

ACI ENGKOL

ROD

PENGHUBUNG

119

Gambarajah 5.2.1: Bahagian-bahagian dalam lejang

Gambarajah 5.2.2: Sistem enjin empat lejang

Hari ini, jenis enjin pembakaran dalam yang paling lazim digunakan pada

kenderaan seperti kereta, bas, dan lori adalah jenis enjin empat lejang sama ada enjin

petrol ataupun diesel. Enjin empat lejang mendapat namanya daripada empat proses

(lejang) yang masing-masing mempunyai tugas khas iaitu masukan, mampatan,

perolehan kuasa dan ekzos.

5.2.1 Lejang masukan

Dalam lejang masukan, omboh akan bergerak dari TTA ke TTB. Injap masukan akan

terbuka dan injap ekzos tertutup. Semasa piston mula bergerak ke bawah, akan

berlaku keadaan vakum. Ini akan menyebabkan campuran bahan api dan udara akan

mengalir masuk ke dalam lubang silinder melalui injap masukan. Dalam lejang

masukan, aci engkol berputar separuh pusingan iaitu pada darjah pusingan 180o.

120

Gambarajah 5.2.3 menunjukkan kedudukan injap masukan, injap ekzos, omboh dan

aci engkol semasa lejang masukan.

Gambarajah 5.2.3: Lejang masukan

5.2.2 Lejang mampatan

Semasa lejang mampatan pula, omboh bergerak dari TTB ke TTA. Pada masa ini,

kedua-dua injap masukan dan injap ekzos tertutup. Campuran bahan api dan udara

dimampatkan hingga ke ruang pembakaran. Aci engkol berputar lengkap satu

pusingan iaitu pada darjah pusingan 360o. Gambarajah 5.2.4 menunjukkan

kedudukan injap masukan, injap ekzos, omboh dan aci engkol semasa lejang

mampatan.

121

Gambarajah 5.2.4: Lejang mampatan

5.2.3 LejangKuasa

Gambarajah 5.2.5: Lejang kuasa

Pada akhir proses lejang mampatan, omboh telah menghampiri takat terakhir atas

(TTA). Oleh kerana terdapat mampatan bahan bakar dan udara dalam ruang

pembakaran menyebabkan palam pencucuh mengeluarkan percikan api. Campuran

bahan api dan udara tersebut bertindak balas dengan percikan api lalu menyebabkan

berlakunya pembakaran di ruang pembakaran. Pembakaran yang berlaku

menyebabkan tekanan dalam ruang pembakaran tinggi sehingga omboh di tolak ke

takat terakhir bawah (TTB). Dalam proses lejang kuasa aci engkol akan berputar

sebanyak satu separuh pusingan iaitu 540°.

122

5.2.4 Lejang ekzos

Gambarajah 5.2.6: Lejang ekzos

Dalam satu kitaran empat lejang, lejang ekzos adalah kitaran yang terakhir. Dalam

proses akhir lejang kuasa, omboh akan sampai ke takat terakhir bawah (TTB) dan

menyebabkan injap ekzos terbuka. Dalam lejang ekzos berlakunya pergerakan

omboh dari takat terakhir bawah (TTB) ke takat akhir atas (TTA) yang menyebabkan

gas yang terbakar diruang pembakaran ditolak keluar melalui injap ekzos. Dalam

lejang ekzos ini, aci engkol berputar sebanyak dua pusingan iaitu 720°.

123

Perbezaan keadaan yang berlaku dalam setiap kitaran empat lejang

merangkumi keadaan injap masukan dan injap ekzos, gerakan omboh serta tindak

balas yang berlaku dalam silinder dapat dilihat melalui Jadual 5.2.2 dibawah.

LEJANG INJAP

MASUKAN

INJAP

EKZOS

GERAKAN

OMBOH

TINDAK BALAS DALAM

SILINDER

Lejang

masukanTerbuka Tetutup

Bergerak ke

bawah dari

TTA ke TTB

Campuran udara bahan api

memasuki silinder.

Lejang

mampatanTertutup Tertutup

Bergerak ke

atas dari TTB

ke TTA

Omboh memampatkan campuran

bahan api.

Lejang kuasa Tertutup Tertutup

Bergerak ke

bawah dari

TTA ke TTB

Percikan api terhasil dan membakar

campuran udara dan bahan api lalu

menghasilkan tenaga dan haba.

Lejang gekzos Tertutup Terbuka

Bergerak ke

atas dari TTB

ke TTA

Gas ekzos keluar melalui injap

ekzos.

Jadual 5.2.2: Perbezaan keadaan dalam kitaran empat lejang

124

5.3 Kesukaran dan miskonsepsi fungsi bahagian-bahagian utama dan

pergerakan enjin

Dalam bab ini, pelajar akan didedahkan mengenai kesukaran dan miskonsepsi untuk

mempelajari bahagian-bahagian utama enijin dan proses yang berlaku dalam enjin

empat lejang. Bahagian-bahagian utama enjin terdiri daripada piston, rod

penghubung, aci engkol, aci sesondol, tapet, injap, rongga masukan dan juga lubang

silinder. Dalam topik ini, pelajar harus mengingati bentuk setiap bahagian utama

enjin dan memahami fungsi bagi setiap bahagian utama enjin tersebut. Tetapi

terdapat beberapa bahagian utama enjin yang boleh menimbulkan kekeliruan pada

pelajar antaranya seperti aci sesondol dan aci engkol, takat terakhir atas (TTA) dan

takat terakhir bawah (TTB) dan lain-lain bahagian enjin lagi. Pelajar juga selalu

mengalami salah konsep atau miskonsepsi dan sukar untuk mengingati proses yang

berlaku dalam sistem pergerakan enjin empat lejang di dalam topik ini. Di sini,

pelatih akan cuba mengatasi kesukaran dan miskonsepsi tersebut dengan mengajar

cara atau kaedah yang lebih mudah untuk meningkatkan kefahaman dan ingatan

pelajar terhadap topik ini.

5.3.1 Perbezaan antara aci sesondol dan aci engkol.

Bagi memudahkan pelajar untuk memahami perbezaan antara aci sesondol dan aci

engkol, huruf ‘S’ pada sesondol boleh disamakan dengan ‘suis’ di mana fungsi untuk

aci sesondol boleh diibaratkan sebagai ‘suis’ iaitu pergerakan aci sesondol akan

menyebabkan injap terbuka atau tertutup. Injap digunakan untuk membuka dan

menutup lubang pada rongga masukan dan rongga ekzos. Injap juga berfungsi

mengawal kemasukan campuran udara bahan api dan pengaliran keluar gas ekzos.

Manakala fungsi bagi aci engkol pula ialah menghasilkan gerakan putaran

daripada gerakan salingan piston. Daripada gerakan putaran ini, aci penghantar kuasa

dapat menjalankan pelbagai kerja mekanikal untuk pergerakan enjin.

125

Gambarajah 5.3.1: Aci Sesondol

Gambarajah 5.3.2: Aci Engkol

5.3.2 Takat terakhir atas (TTA) dan Takat terakhir bawah (TTB)

Takat Terakhir Atas (TTA) adalah aras yang paling tinggi dapat dicapai oleh piston

di dalam silinder manakala Takat Terakhir Bawah (TTB) adalah aras yang paling

bawah dapat dicapai oleh piston di dalam silinder. Silinder pula merupakan tempat di

mana piston bergerak ke atas dan ke bawah. Manakala jarak antara piston bergerak

dari TTA ke TTB dinamakan lejang. Untuk meningkatkan kefahaman pelajar, TTA

dan TTB dapat ditunjukkan dalam Gambarajah 5.3.3 di bawah.

126

Gambarajah 5.3.3: Aras TTA dan TTB Dalam Lejang Enjin

5.3.3 Pergerakan Enjin Empat Lejang

Bagi memudahkan pelajar memahami dan mengingati proses pergerakan enjin empat

lejang ini, pelatih menggunakan kaedah pembinaan jadual mnemonik di mana pelajar

perlu mengingati huruf-huruf awal bagi setiap tajuk penting yang terdapat di dalam

jadual. Pelatih akan memberikan jadual kosong (7 kotak x 6 kotak) dan pelajar perlu

mengisi jadual tersebut berpandukan arahan yang diberikan oleh pelatih. Pelajar

perlu mengingati ayat “Liyana Minta Emak Goreng Pisang Dan Tempe” yang mana

setiap huruf awalannya ianya merujuk kepada tajuk-tajuk (item-item) bagi setiap

kumpulan di dalam jadual. Huruf ‘L’ bagi Liyana merujuk kepada Lejang, M = injap

Masukan, E = injap Ekzos, G = Gerakan piston, P = Pusingan aci engkol, D = Darjah

pusingan dan T = Tindak balas dalam silinder. Bagi kumpulan ‘Lejang’, pelajar perlu

Aras paling tinggi yang dapat dicapai oleh piston.

Aras paling bawah yang dapat dicapai oleh piston.

127

mengingati ayat “Mastura Makan Kek Epal” dimana M = Masukan, M = Mampatan,

K = kuasa dan E = ekzos. Setelah itu, untuk kumpulan ‘Injap Masukan’ pelajar perlu

mengingati hanya ruang ‘Lejang Masukan’ sahaja yang diisi dengan perkataan

‘terbuka’ manakala ruang lejang yang lain ditulis dengan perkataan ‘tertutup’. Bagi

‘Injap Ekzos’ pula, hanya ruang ‘Lejang Ekzos’ sahaja yang diisi dengan ‘terbuka’

manakala ruang yang lain diisi dengan ‘tertutup’.

Bagi kumpulan ‘Gerakan Piston’, gerakan pistonnya bermula dari atas ke

bawah (TTA-TTB) bagi lejang masukan dan sebaliknya bagi lejang-lejang

seterusnya. Bagi kumpulan ‘Pusingan Aci Engkol’ pula, pelajar perlu diingatkan aci

engkol hanya bergerak ½ pusingan bagi setiap lejang. Maka ia akan ditulis bermula

dengan ‘½ pusingan’ bagi ‘lejang masukan’ dan ditambah ½ pusingan lagi bagi

lejang berikutnya. Darjah pusingan bagi aci engkol pula adalah 180˚ bagi setiap ½

pusingan. Maka pelajar harus mengisi 180˚ bagi ‘Lejang masukan’ dan pelajar

ingatkan untuk menambah 180˚ bagi setiap lejang yang berikutnya.

Bagi kumpulan yang akhir sekali iaitu kumpulan ‘Tindak Balas Dalam

Silinder’, pelajar harus mengingati urutan peristiwa yang berlaku dalam setiap

lejang. Mungkin akan berlaku sedikit kesukaran, tetapi pelatih juga perlu kreatif iaitu

dengan menggunakan kaedah gambarajah supaya pelajar lebih mudah mengingati

dan memahami peristiwa yang berlaku dalam setiap lejang. Jadual 3 dibawah

menunjukkan bagaimana kaedah jadual mnemonik dapat diinterpretasikan. Pelajar

perlu diingatkan supaya penerangan mengenai sistem edaran enjin empat lejang ini

tidak diterangkan mengikut urutan kumpulan dari kiri ke kanan, tetapi ianya harus

diterangkan mengikut lejang-lejang iaitu bermula daripada lejang masukan,

mampatan, kuasa dan juga ekzos.

128

LIYANA MINTA EMAK GORENG PISANG DAN TEMPE

LEJANG INJAP

MASUKAN

INJAP

EKZOS

GERAKAN

PISTON

PUSINGAN

ACI

ENGKOL

DARJAH

PUSINGAN

TINDAK BALAS

DALAM SILINDER

MASUKAN TERBUKA TERTUTUP KE BAWAH

TTA-TTB

½

PUSINGAN

180˚

Campuran udara bahan

api memasuki silinder.

MAMPATAN TERTUTUP TERTUTUP KE ATAS TTB-

TTA

1 PUSINGAN (+180˚)

360˚

Piston memampatkan

campuran udara bahan

api.

KUASA TERTUTUP TERTUTUP KE BAWAH

TTA-TTB

1½

PUSINGAN

(+180˚)

540˚

Percikan api terhasil &

membakar campuran-

menghasilkan tenaga &

haba.

EKZOS TERTUTUP TERBUKA KE ATAS

TTA-TTB

2 PUSINGAN (+180˚)

720˚

Gas ekzos keluar

melalui injap ekzos.

Jadual 5.3.1: Edaran Enjin Empat Lejang