Piston adalah sumbat geser yang terpasang di dalam sebuah silinder mesin pembakaran dalam silinder hidrolik, pneumatik, dan silinder pompa.
Tujuan piston dalam silinder adalah:
* Mengubah volume dari isi silinder, perubahan volume bisa diakibatkan karena piston mendapat tekanan dari isi silinder atau sebaliknya piston menekan isi silinder. Piston yang menerima tekanan dari fluida dan akan mengubah tekanan tersebut menjadi gaya (linear).
* Membuka-tutup jalur aliran.
* Kombinasi dari hal di atas.
Dengan fungsi tersebut, maka piston harus terpasang dengan rapat dalam silinder. Satu atau beberapa ring (cincin) dipasang pada piston agar sangat rapat dengan silinder. Pada silinder dengan temperatur kerja menengah ke atas, bahan ring terbuat dari logam, disebut dengan ring piston (piston ring). Sedangkan pada silinder dengan temperatur kerja rendah, umumnya bahan ring terbuat dari karet, disebut dengan ring sil (seal ring).
Piston mesin
Piston pada mesin juga dikenal dengan istilah torak adalah bagian (parts) dari mesin pembakaran dalam yang berfungsi sebagai penekan udara masuk dan penerima tekanan hasil pembakaran pada ruang bakar. Piston terhubung ke poros engkol (crankshaft,) melalui setang piston (connecting rod). Material piston umumnya terbuat dari bahan yang ringan dan tahan tekanan, misal aluminium yang sudah dicampur bahan tertentu (aluminium alloy).
Ring piston
Ring piston memiliki dua tipe, ring kompresi dan ring oli. Ring kompresi berfungsi untuk pemampatan volume dalam silinder serta menghapus oli pada dinding silinder. Kemampuan kompresi ring piston yang sudah menurun mengakibatkan performa mesin menurun. Ring oli berfungsi untuk menampung dan membawa oli serta melumasi parts dalam ruang silinder. Ring oli hanya ada pada mesin empat tak karena pelumasan mesin dua tak menggunakan oli samping.
Selasa, 01 Februari 2011
PISTON
Antara SOHC dan DOHC
SOHC dengan DOHC memang memiliki perbedaan konsep yang besar. Kedua istilah tersebut berbicara mengenai mekanisme pergerakan katup. SOHC merupakan singkatan dari Single OverHead Camshaft, sedangkan DOHC adalah kepanjangan dari Double OverHead Camshaft. Terlihat dari dari kedua singkatan tersebut ada satu kata yang sama yaitu, camshaft atau noken as. Memang pada noken as inilah terletak perbedaan kedua teknologi tersebut.
Camshhaft atau noken as memiliki fungsi untuk membuka tutup katup isap dan katup buang. Katup isap bertugas untuk mengisap campuran bahan bakar udara ke dalam ruang bakar. Sebaliknya, katup buang memiliki tugas untuk menyalurkan sisa pembakaran ke knalpot.
Sebenarnya teknologi mekanisme katup tidak hanya SOHC dan DOHC, tetapi masih ada sistem lain yang disebut OHV (Over Head Valve). Mekanisme kerja katup ini sangat sederhana dan memiliki daya tahan tinggi. Penempatan camshaftnya berada pada blok silinder yang dibantu valve lifter dan push rod diantara rocker arm.
Mekanisme OHV banyak dipakai oleh mesin diesel truk yang hanya membutuhkan torsi. Karena pengembangan teknologinya terbatas, sistem OHV sudah jarang digunakan lagi pada mesin bensin.
Para ahli otomotif terus berpikir untuk menciptakan sistem mekanisme katup baru. Mereka pun beralih ke model OverHead Camshaft (OHC) yang menempatkan noken as di atas kepala silinder. Noken as langsung menggerakkan rocker arm tanpa melalui lifter dan push rod. Camshaft digerakkan oleh poros engkol melalui rantai atau tali penggerak.
Tipe ini sedikit lebih rumit dibandingkan dengan OHV. Karena tidak menggunakan lifter dan push rod, bobot bagian yang bergerak menjadi berkurang. Ini membuat kemampuan mesin pada kecepatan tinggi cukup baik karena katup mampu membuka dan menutup lebih presisi pada kecepatan tinggi. OHC yang memakai noken as tunggal sebagai tempat penyimpanan katup isap dan buang sering disebut sebagai SOHC. Setiap noken as untuk setiap silinder hanya mampu menampung 2 katup, 1 isap, dan 1 buang. Oleh karena itu, mesin yang memiliki 4 silinder pasti hanya bisa memakai 8 katup.
Keinginan untuk membuat mesin yang lebih bertenaga dibandingkan model SOHC, mendorong lahirnya teknologi DOHC. Mesin DOHC mempunyai suara yang lebih halus dan performa mesin yang lebih baik dari pada SOHC karena masing-masing poros pada mesin DOHC memiliki fungsi berbeda untuk mengatur klep masuk dan buang. Sementara itu, pada mesin SOHC, satu poros sekaligus bertugas mengatur buka/tutup klep masuk/buang sehingga pembakaran yang terjadi pada mesin DOHC lebih maksimal dan akselerasi mobil bermesin DOHC menjadi lebih baik.
DOHC memakai dua noken as yang ditempatkan pada kepala silinder. Satu untuk menggerakkan katup isap dan satu lagi untuk menjalankan katup buang. Sistem buka tutup ini tidak memerlukan rocker arm sehingga proses kerja menjadi lebih presisi lagi pada putaran tinggi.
Konstruksi tipe ini sangat rumit dan memiliki kemampuan yang sangat tinggi dibandingkan dua teknologi lainnya. Mekanisme katup DOHC bisa dibagi menjadi dua model, yaitu single drive belt directly dan noken as intake (isap) yang digerakkan roda gigi.
Pada teknologi pertama, dua noken as digerakkan langsung dengan sebuah sabuk. Sedangkan pada model kedua, hanya salah satu noken as yang disambungkan dengan sabuk. Umumnya ada lah bagian roda gigi katup intake. Antara roda gigi intake disambungkan dengan roda gigi exhaust (buang), sehingga katup exhaust akan turut bergerak pula.
Adanya dua batang noken as memungkinkan pabrikan untuk memasangkan teknologi multikatup dan katup variabel pada mesin DOHC. Dalam satu silinder bisa dipasang lebih dari satu katup. Saat ini umumnya pabrikan menggunakan model 2 katup isap dan 2 katup buang, sehingga mesin DOHC yang memiliki 4 silinder bisa memasang 16 katup sekaligus.
Sebenarnya mesin 4 langkah mempunyai 4 proses kerja, yaitu langkah isap, kompresi, usaha, dan buang. Tetapi bekerjanya katup hanya membutuhkan katup isap dan buang, karena sisa proses lainnya terjadi di ruang bakar. Mekanime pergerakan katup diatur sedemikian rupa sehingga noken as berputar satu kali untuk menggerakkan katup isap. Sedangkan untuk katup buang sebanyak 2 kali berputarnya poros engkol.
Gerakan NOKEN AS
Noken as membuka dan menutup katup sesuai timing yang telah diprogram. Noken as digerakkan oleh poros engkol dengan beberapa metode, yaitu timing gear, timing chain, dan timing belt. Metode timing gear digunakan pada mekanisme katup jenis mesin OHV yang letak sumbunya di dalam blok silinder. Timing gear umumnya menimbulkan bunyi yang besar dibandingkan model rantai (timing chain), sehingga mesin bensin OHV menjadi kurang populer dibandingkan model lainnya.
Model timing chain dipakai untuk mesin SOHC dan DOHC. Noken as digerakkan oleh rantai (timing chain) dan roda gigi sprocket sebagai ganti dari timing gear. Timing chain dan roda gigi sprocket dilumasi dengan oli.
Tegangan rantai diatur oleh chain tensioner. Vibrasi getaran rantai dicegah oleh chain vibration damper. Noken as yang digerakkan rantai hanya sedikit menimbulkan bunyi dibandingkan dengan timing gear, sehingga banyak diadopsi pabrikan.
Teknologi timing belt lahir dari kebutuhan akan mesin yang bersuara senyap. Model sabuk ini tidak menimbulkan bunyi kalau dibandingkan dengan rantai. Selain itu tidak memerlukan pelumasan dan penyetelan tegangan. Kelebihan lainnya adalah belt lebih ringan dibandingkan rantai. Belt penggerak dibuat dari fiberglass yang diperkuat karet sehingga memiliki daya regang yang baik. Belt juga tidak mudah meregang bila terjadi panas. Oleh karena itu, model belt kini banyak dipasang pada mesin modern.
Motor 2-Tak
Komponen Motor Bakar 2- tak.
Bentuk Dasar motor 2 Tak.
Langkah Kerja Motor Bensin 2 tak .
Dalam motor bensin 2 tak, piston melakukan 2 kali langkah kerja dalam 1 kali langkah usaha antara lain :
1. Langkah kompresi dan langkah hisap.
pada langkah ini dalam motor 2 tak terjadi 2 aksi berbeda yang terjadi secara bersamaan yaitu aksi kompresi yang terjadi pada ruang silinder atau pada bagian atas dari piston dan aksi hisap yang terjadi pada ruang engkol atau pada bagian bawah piston.
Sedangkan yang terjadi dalam langkah ini adalah :
#
Torak bergerak dari TMB (titik mati bawah) ke TMA (titik mati atas).
#
Pada saat saluran pembiasan tertutup mulai dilakukan langkah kompresi pada ruang silinder.
#
Pada saat saluran hisap membuka maka campuran udara dan bensin akan masuk ke dalam ruang engkol.
2. Langkah usaha dan buang.
Dan pada langkah ini terjadi langkah usaha dan buang yang terjadi pada saat yang tidak bersamaan, jadi langkah usaha dahulu barulah setelah saluran pembiasan dan saluran buang terbuka terjadi langkah buang.
Yang terjadi dalam langkah ini adalah :
Sebelum piston mencapai TMA (titik mati atas), busi akan memercikan bunga api listrik sehingga campuran udara dan bahan bakar akar terbakar dan menyebabkan timbulnya daya
dorong terhadap piston, sehingga piston akan bergerak dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah).
sesaat setelah saluran hisap tertutup dan saluran bias serta saluram buang membuka maka campuran udara dan bahan bakar yamg berada diruang engkol akan mendorong gas sisa hasil pembakaran melalui saluran bias ke saluran.
Proses pembuangan sisa-sisa gas bahan bakar
Mesin Diesel
Mesin diesel adalah motor yang menggunakan bahan bakar solar.sistem pembakaran pada motor diesel tidak menggunakan listrik.sistem pembakaran pada motor diesel:Udara yang ada di ruang bakar dimampatkan,sehingga timbul suhu yang sangat panas dan apabila pada saat tersebut disemprotkan bahan bakar solar akan terjadi pembakaran dan timbul tekanan yang mendorong torak sehingga mesin bekerja.
Komponen-komponen pada motor diesel:
- Nozzle (pengabut)
- pompa bahan bakar
- pompa injeksi
- governor (regulator)
- saringan bahan bakar
a.Nozzle
Nozzle berguna sebagai jalan bahan bakar yang disemprotkan oleh pompa injeksi ke ruang bakar.Karena bahan bakar melewati nozzle yang sangat kecil dan mendapatkan tekanan yang kuat dari pompa bahan bakar,maka bahan bakar yang masuk ke ruang bakar berbentuk kabut sehingga sangat mudah terbakar apabila bercampur dengan udara panas yang sudah dimampatkan di ruang bakar.
Kerusakan pada nozzle:
-ujung nozzle tersumbat
-batang jarum macet
-dudukan jarum sudah cacat
b.Pompa injeksi
Pompa injeksi berguna untuk menyemprotkan bahan bakar dan membagi dengan komposisi yang tepat ke ruang bakar.
Kerusakan pada pompa injeksi:
-saat injeksi tidak tepat
-masuk angin
-pegas lemah
c.Governor
Governor berguna sebagai pengatur otomatis pemberian bahan bakar menurut beban kerja mesin.berdasarkan sistem kerjanya governor dibedakan menjadi 2:jenis sentrifugal & pneumatik.
Diposkan oleh belahmesin di 07:57
Busi Dingin Dan Busi Panas
Busi merupakan suatu sarana atau alat bagian dari sebuah sistem pengapian pada motor bakar yang digunakan untuk menghasilkan energi percikan bunga api dan kemudian percikan ini digunakan untuk membakar campuran bahan bakar dan udara di dalam silinder pada akhir langkah kompresi pada sebuah siklus mesin 4 langkah.
Pemakaian busi yang tepat pada mesin akan memberikan performa mesin yang lebih baik, namun dalam pemakaiannya, kita harus memperhatikan beberapa faktor di bawah ini :
1. Suhu lingkungan tempat mesin itu berada. Sepeda motor dalam iklim panas dan dingin memberikan radiasi panas berbeda kepada mesin.
2. Besarnya kapasitas silinder mesin. Mesin dengan kapasitas silinder besar akan memberikan panas berlebih dari pada mesin CC kecil.
3. Besarnya perbandingan kompresi serta tekanan kompresi mesin. Semakin besar rasio kompresi atau perbandingan kompresi mesin akan memberikan panas lebih banyak dari pada mesin dengan rasio kompresi rendah. (Standar rasio kompresi motor masal adalah 9 : 1 )
Berikut akan dibahas terlebih dahulu definisi dari busi panas dan busi dingin.
Busi Panas
•busi panas adalah busi yang memiliki kemampuan menyerap serta melepas panas kepada sistem pendinginan lebih lambat dari busi standarnya.
•busi panas ini tidak diharapkan bekerja pada temperatur ruang bakar tinggi, bila temperatur ruang bakar mencapai sekitar 850 derajad celcius, maka akan terjadi proses "pre ignition", dimana bahan bakar akan menyala dengan sendirinya sebelum busi memercikkan bunga api.
•"pre ignition" ini adalah proses yang tidak diharapkan dalam siklus pembakaran motor 4 langkah tipe "spark engine" atau mesin dengan penyalaan busi.
•kondisi terjadinya pre ignition ini bisa dikatakan "over heating" (pemanasan extrem).
•terjadinya pre ignition ini dapat merusak kinerja dari piston, valve, connecting rod, bahkan crankshaft atau poros engkol.
•warna yang tampak pada busi bila terjadi pre ignition adalah putih pucat, bahkan dalam kondisi terburuk busi bisa meleleh.
Busi Dingin
•busi dingin adalah busi yang memiliki kemampuan menyerap serta melepas panas kepada sistem pendingin lebih baik atau lebih cepat daripada busi standarnya.
•busi dingin ini tidak diharapkan bekerja pada temperatur ruang bakar yang rendah. Jika temperatur ruang bakar terlalu rendah hingga dibawah 400 derajad celcius, maka akan terjadi proses "carbon fouling", dimana bahan bakar tidak mampu terbakar habis bahkan gagal pembakaran sehingga bahan bakar tadi akan menumpuk pada busi.
•apabila suhu ruang bakar semakin rendah, maka terjadi "miss fire" atau ketidakmampuan busi membakar bahan bakar akibat suhu mesin tidak ideal.
•penumpukan endapan karbon ini semakin semakin lama akan menyebabkna tumpukan kerak karbon yang lama kelamaan menjadi keras dan akibatnya menjadi sumber panas kedua (arang) setelah busi dan hal inilah juga yang menyebabkan gejala "detonasi" atau "knocking" atau ledakan kedua setelah busi memercikkan bunga api.
•gejala "detonasi" ini adalah proses pembakaran yang tidak diharapkan untuk mesin "spark engine". Detonasi ini dapat menyebabkan kerusakan pada piston.
•terjadinya "carbon fouling" ini dapat mempercepat umur pakai busi.
•warna yang tampak pada busi bila terjadi "carbon fouling" adalah hitam kering.
Oleh sebab masalah-masalah yang timbul diatas, maka perlunya memilih tingkat panas busi yang sesuai dengan kebutuhan sepeda motor kita.
Memilih tingkat panas busi dipengaruhi oleh beberapa faktor, beberapa faktor yang paling dominan dalam memilih tingkat panas busi adalah
1. Suhu lingkungan tempat mesin atau sepeda motor anda berada.
Untuk daerah dengan cuaca iklim yang lebih dingin, seperti daerah pegunungan, dataran tinggi. Maka direkomendasikan memakai tingkat panas busi yang lebih panas.
Pemakaian busi dingin akan menyebabkan terjadinya "carbon fouling" (penumpukan carbon). Mesin akan susah hidup.
Untuk daerah dengan cuaca iklim lebih panas, seperti dataran rendah, perkotaan dengan tingkat populasi tinggi, maka direkomendasikan menggunakan tingkat panas busi yang lebih dingin. Memakai busi panas pada kondisi ini dapat menyebabkan terjadinya "pre ignition" (pembakaran dini) dapat menyebabkan part mesin jadi cepat aus.
2. Besarnya kapasitas silinder (CC)
Untuk mesin dengan kapasitas silinder besar (>160), direkomendasikan menggunakan busi dingin. (Standar 22 denso dan 7 ngk) (pembacaan kode busi ada di materi bawah).
3. Besarnya rasio kompresi dan tekanan kompresi
Mesin high performance dengan rasio kompresi tinggi (diatas 10:1) dan tekanan kompresi tinggi (>1500kPa) direkomendasikan menggunakan busi type dingin.
4. Desain high performance & high speed engine
Mesin yang dirancang untuk kebutuhan balap, kompetisi sangat direkomendasikan memakai busi dingin. Pemakaian busi panas akan menyebabkan pre ignition, detonasi berat yang dapat menyebabkan kerusakan serius pada katub, piston, connecting rod dan crankshaft.
Contoh motor Honda CS1 type busi dingin U24ESR9, bila motor di bore up hingga 150cc type race maka di ganti busi yg lebih dingin U27ESR9.
EGR (Exhaust Gas Resirculation)
Kendaraan menghasilkan dua macam bentuk racun, yang terlihat oleh mata dan yang tak terlihat oleh mata. Yang terlihat oleh mata adalah PM (particulate matter) yaitu jelaga, asap hitam, tar, dan hidrokarbon yang tidak terbakar. Sedang untuk yang tak terlihat oleh mata adalah NOx, CO dan hidrokarbon, walaupun tak terlihat biasanya indera kita bisa merasakan kalau kadar nya terlalu tinggi yaitu mata perih dan menjadi berlinang air mata. Lalu kenapa sih kok bisa seperti itu? Mesin dapat menghasilkan tenaga dari hasil pembakaran bahan bakar,
Siklus mesin diesel 4 tak.
1. Intake valve membuka, piston akan bergerak turun maka udara akan masuk ke silinder
2. 2. Piston naik udara dalam silinder akan tertekan
3. 3. Ketika solar disemprot dari nozzle, pada waktu yang bersamaan dengan piston mencapai puncak dan udara hamper terkompresi, solar akan sendirinya meletup oleh panas (500 sampai 700 derajat Celcius)
4. 4. Ketika exhaust valve membuka dan piston naik, gas dalam silinder akan keluar sebagai hasil pembuangan.
Jika suhu dalam ruang bakar terlalu rendah maka jumlah PM nya akan meningkat dan jika suhu terlalu tinggi maka NOx nya yang akan meningkat. Dalam mesin diesel, formasi unsur NOx sangat dipengaruhi oleh peningkatan suhu dalam ruang bakar. Maka daripada itu, penting dilakukan menjaga tingkat temperature ruang bakar pada posisi tertentu. Cara mudah untuk mengurangi kadar NOx adalah memperlambat timing semprotan bahan bakar, akan tetapi hal tersebut malah mengakibatkan borosnya bahan bakar sebesar 10-15%. Lalu bagaimana caranya supaya PM nya rendah dan NOx nya juga rendah dengan tidak mengorbankan kemampuan mesin, lebih ekonomis bahan bakar dan lebih ramah kepada lingkungan? Beberapa cara untuk meningkatkan kemampuan efisiensi pembakaran banyak macamnya yaitu dengan menggunakan bantuan computer, mengatur kesesuaian semprotan bahan bakar dan udara, menggunakan teknologi common rail dimana menggunakan tekanan yang sangat tinggi dan kesesuaian timing injeksi pada setiap putaran mesin, kepala silinder bermulti-klep dan lain-lain.
Untuk memenuhi standar gas buang euro2, saat ini di Indonesia banyak kendaraan komersil yang menggunakan teknologi turbo-intercooler dan dilengkapi catalyst. Lalu apa hubungannya?
Turbo
Turbo bekerja pada rpm tinggi. Pada mesin normally aspirated keadaan ini dimana silinder mebutuhkan udara yang banyak sehingga bahan bakar juga semakin boros dan menhasilkan NOx yang tinggi. Pada mesin turbo, saat piston bergerak cepat menghasilkan gas exhaust bertekanan. Tekanan tersebut dimanfaatkan untuk memutar turbin pada rumah turbo dan menghisap udara masuk ke ruang silinder menjadi lebih efisien sehingga bahan bakar menjadi lebih efisien dengan peningkatan tenaga yang cukup signifikan.
Intercooler
udara tekanan tinggi dari turbo masuk ke dalam intercooler untuk diturunkan temperaturnya, baru kemudian masuk kedalam ruang bakar. Udara dingin dengan densitas lebih tinggi akan meningkatkan efisensi pembakaran dan mengurangi kadar NOx.
Oxydation Catalyst
Alat ini berfungsi mereduksi jumlah PM yang keluar dari silinder dengan merubah zat beracun menjadi zat tidak beracun dengan mengubahnya secara kimia oleh katalis yang terinstall dalam knalpot sebelum dibuang / dilepas ke udara.
EGR dan SCR
untuk mendapatkan nilai efisiensi yang maksimum dari mesin diesel dan pemenuhan standar euro 4 dan 5 beberapa alat tambahan yang biasa dipakai adalah SCR dan EGR, SCR (Selective Catalytic Reduction) biasanya dipakai pada kendaraan keluaran Mercedes-Benz dan Volvo. Dengan cara ini NOx yang berbahaya diubah menjadi Nitrogen biasa dan air. Beberapa komponen pendukung system SCR adalah mesin yang lebih canggih dan bertenaga, catalytic converter dan Adblue.
Beberapa keuntungan bluetec:
- 1. Standar emisi Euro5 dapat dicapai
- 2. Efisien, pembakaran yang lebih bersih pada mesin
- 3. Interval perawatan yang sama dengan mesin Euro3
- 4. Perawatan yang sama dengan mesin Euro3
- 5. Dapat menggunakan solar bersulfur
- 6. Lebih irit 5% (dengan menggunakan mesin V8)
Kekurangan
- Harus menambahkan cairan tambahan seperti AdBlue
EGR (Exhaust Gas Resirculation)
EGR adalah alternative lain daripada SCR untuk memenuhi standar emisi gas buang Euro4. Dalam gas bung terdapat CO2, NOx dan uap air. NOx dikurangi dalam ruang bakar dengan menyuntik kembali gas buang yang telah didinginkan melalui heat exchanger. Udara yang dimasukkan kembali ke dalam silinder ini mengurangi konsentrasi O2 dan suhu pembakaran sehingga nilai NOx nya pun turun. Namun bahan bahan bakar dan PM akan bertambah karena pembakaran menjadi tidak optimal. PM ini harus dikurangi dengan cara memodifikasi injector bahan bakar, memodifikasi catalyst atau filter.
Temperatur spesifik EGR lebih tinggi daripada udara bebas, oleh karena itu EGR meningkatkan suhu intake lalu pada waktu yang bersamaan menurunkannya pada ruang bakar.
%EGR= [volume EGR/jumlah udara masuk ke silinder]x100%, atau
EGR rasio= [CO2 intake – CO2 ambient]/[CO2 exhaust – CO2 ambient], (Baerta et al 1999)
Pada pembebanan yang tinggi, sangat sulit EGR bekerja mendinginkan pembakaran dan malah akan menyebabkan timbulnya banyak asap dan PM. Pada pembebanan ringan, hidrokarbon yang tidak terbakar dalam EGR akan terbakar kembali dalam campuran berikutnya, meningkatkan bahan bakar yang tidak terbakar pada exhaust dan meningkatkan effisiensi penhentian thermal. Selain itu juga, EGR panas akan meningkatkan suhu intake, yang akan mempengaruhi pembakaran dan emisi pembuangan. Dengan menggunakan EGR, terdapat timbale balik antara pengurangan kadar NOx dengan peningkatan jelaga dan hidrokarbon yang tidak terbakar. Beberapa penelitian telah membuktikan hal ini dan mengindikasikan bahwa lebih dari 50% EGR , PM meningkat sangat tajam dan sangat dianjurkan menggunakan filter atau catalyst.
Efek EGR pada tingkat pembebanan (Mehta et al, 1994)
Ketika komponen mesin bersentuhan langsung dengan PM, abrasi akan mungkin terjadi. Asam sulfur dan air kondensasi dari EGR akan menyebabkan korosi. Beberapa penelitian menemukan kerusakan pada dinding silinder karena pengurangan kapasitas oli pelumasan, untuk mencegah tercampurnya jelaga campuran yang terbawa oleh resirkulasi gas buang (Mehta et al 1994).
Penelitian juga menyebutkan EGR yang dihubungkan dengan filter atau catalyst, menurunkan kadar PM. Filter akan cepat tersumbat oleh PM dan akan menyebabkan meningkatnya tekanan balik pada exhaust mesin yang juga akan mengurangi performa mesin. Filter ini harus diperbarui agar tidak cepat tersumbat yaitu dengan menggunakan teknik aerodinamika, atau teknik regenerasi elektrostatik. Cara lainnya adalah menggunakan cairan additive berbahan dasar cerium atau besi and continous regeneration trap (CRT) menggunakan bahan bakar solar bebas sulfur. (zalenka et al 1998)
Klasifikasi EGR
1. Berdasarkan temperature
a. EGR panas = udara buang diresirkulasi tanpa didinginkan, menyebabkan peningkatan suhu intake
b. EGR sangat dingin = udara buang didinginkan menggunakan heat exchanger, kondensasi air akan menyebabkan tetesan air yang akan berefek buruk dalam ruang silinder.
c. EGR dingin sebagian = untuk menghindari kondensasi, temperature dijaga sesuai dengan yang diinginkan.
2. Berdasarkan konfigurasi
a. Sistem Long Route (LR) = dalam system LR, tekanan akan turun sepanjang udara masuk dan tekanan akan tetap pada sisi exhaust.
b. Sistem Short Route (SR) = system ini berbeda dengan system lain yang bermetode perbedaan tekanan postif sepanjang rangkaian EGR. Cara lain mengendalikan nilai EGR adalah dengan menggunakan Variable Nozzle Turbine (VNT) . kebanyakan system VNT menggunakan masukan tunggal, dimana mengurangi efisiensi system oleh pemisahan denyut exhaust. EGR yang telah didinginkan haruslah dimasukkan secara efektif.
3. Berdasarkan tekanan
a. Sistem tekanan rendah = lintasan EGR berlanjut dari hili turbin menuju bagian hulu kompresor. Hal ini ditemukan dalam menggunakan metode rute tekanan rendah dimana EGR akan naik dengan pengurangan nilai NOx. Akan tetapi berefek mempengaruhi ketahanan mesin, pembatasan peningkatan suhu outlet kompresor dan penyumbatan intercooler.
b. Sistem tekanan tinggi = lintasan EGR berlanjut dari hulu ke hilir kompresor, walaupun EGR akan bekerja di beban berat, perbandingan udara akan meningkat dan konsumsi bbm menjadi boros.
POMPA INJEKSI MOTOR DIESEL
Dalam perkembangan teknologi otomotif tidak hanya tertuju pada perkembangan desain dan karakteristik mesin khususnya pada mesin mobil saja , akan tetapi juga terhadap pengembangan tentang sistem penyaluran bahan bakar dan udara . Dimana telah diterapkan pada sistem saluran bahan bakar dan aliran udara dengan menggunakan sistem pompa injeksi pada motor diesel yang mempunyai keuntungan dan kehandalan lebih dibandingkan dengan sistem karburator yang pada umumnya dipakai pada motor bensin .
Perancancangan sistem injeksi bahan bakar dan aliran udara pada motor diesel ini berdasarkan pada banyaknya jenis mobil ini digunakan oleh masyarakat , dimana pada perkembangan teknologi otomotif ( mobil ) saat ini mengarah pada penggunaan sistem injeksi untuk penyaluran atau distribusi bahan bakar dan udara.
Motor Diesel tidak menggunakan pengapian . Prinsip kerjanya menggunakan efek pemompaan udara, bila udara dimampatkan maka suhu dan tekananya menjadi naik , setelah itu barulah disemburkan bahan bakar sehingga terjadilah pembakaran . Dengan demikian untuk menyemprotkan bahan bakar ke ruang bahan bakar diperlukan tekanan yang tinggi agar bahan bakar bisa dikabutkan dengan baik , hal ini menyebabkan sistem pasokan bahan bakarnya lebih rumit dibandingkan dengan motor bensin.
Adapun penyebab motor diesel lebih banyak dipergunakan karena :
· Hemat dan murah dalam pemakaian bahan bakar .
· Tingkat polusi yang diakibatkan oleh gas buang terhadap udara lebih rendah .
· Bahan bakar diesel mengandung lebih banyak energi panas dan menghasilkan tenaga lebih besar .
· Untuk menghasilkan daya yang besar, dimensi lebih kecil jika dibandingkan dengan karburator engine .
· Sistem kelistrikan sederhana .
· Kemungkinan terjadi bahaya kebakaran lebih kecil .
· Kemampuan tinggi untuk bertahan tetap hidup , waktu beroperasi pada putaran rendah dengan beban berat .
MACAM-MACAM MESIN DIESEL
Mesin diesel, jika dilihat dari bentuk ruang bakarnya terdiri atas dua bagian, yaitu mesin dengan ruang bakar langsung dan ruang bakar tambahan. Ruang bakar langsung (direct injection) terdiri atas tiga tipe yaitu multi spherical, hemispherical dan spherical.
Sedangkan ruang bakar tambahan terdapat dua bagian yaitu tipe ruang bakar kamar dalam (pre-combustion chamber) dan tipe ruang bakar kamar pusar (swirl chamber). Pada ruang bakar langsung (direct injection), injection nozzle akan menyemprotkan bahan bakar langsung ke ruang bakar utama (main combustion) yang terdapat pada piston dan cylinder head.
Keuntungan yang didapatkan dari bentuk ruang bakar ini adalah efisiensi panas tinggi, konstruksi cylinder head sederhana dan perbandingan kompresi dapat diturunkan. ''Sedangkan kerugiannya, pompa injeksi harus menghasilkan tekanan yang tinggi, suara lebih berisik dan bakar bakar yang digunanakn harus bermutu tinggi,'' ungkap Erens Jafet, Training Head, Services Department PT Pantja Motor.
Sebaliknya, pada ruang bakar tambahan (pre-combustion chamber type), bahan bakar akan disemprotkan oleh injection nozzle ke pre-combustion chamber. Dan sebagian akan terbakar di tempat dan sisanya yang tidak terbakar akan dibakar habis di ruang utama (main combustion chamber).
Keuntungannya, papar Erens, asap hitam lebih sedikit, suara mesin lebih halus, dan tidak terlalu peka terhadap perubahan timing injeksi. Sedangkan kerugiannya, cylinder head lebih rumit, efisiensi panas lebih rendah, diperlukan glow plug, dan pemakaian bahan bakar lebih boros. Adapun pada indirect injection (swirl chamber type), kamar pusar mempunyai bentuk spherical. Udara yang dikompresikan piston memasuki kamar pusar dan membentuk turbulensi. Sebagian akan terbakar di tempat dan sisanya yang tidak terbakar akan dibakar habis diruang bakar utama.
Keuntungannya, kecepatan mesin lebih tinggi, gangguan pada nozzle lebih kecil (tipe pin) dan suara mesin lebih halus. Kerugiannya, ungkap Erens, cylinder head lebih rumit, efisiensi panas lebih rendah, diperlukan glow plug, dan detonasi lebih mudah terjadi.
VVT-i
VVT-i atau Variable Valve Timing intelligent adalah pengaturan bukaan katup variabel yang dikembangkan oleh Toyota.
VVT-i yang diperkenalkan pada tahun 1996 menggantikan VVT yang sebelumnya telah diperkenalkan pada tahun 1991.
Pada VVT-i ini bagian yang divariasikan adalah timing (waktu buka-tutup) intake valve dengan merubah atau menggeser posisi intake camshaft terhadap puli camshaft drive. Fluida yang digunakan sebagai aktuator untuk menggeser posisi camshaft adalah oli mesin yang diberikan tekanan. Jadi disini maksudnya puli pada intake camshaft adalah fleksibel, camshaftnya bisa diputar maju atau mundur.
Apa untungnya dengan memutar camshaft maju atau mundur ?
Sepertinya terlalu panjang kalau dijelaskan pakai kata-kata, pake tabel sama gambar saja ya. Jadi begini:
Yang gambar diatas, timing intake valve digeser maju atau mundur terhadap puli penggeraknya. Gambar dibawah menjelaskan fungsi atau tujuan ketika timing digeser maju atau mundur.
Intinya bukaan intake valve maju atau mundurnya disesuaikan dengan kebutuhan, mau power besar, putaran langsam, atau yang irit bbm bisa diatur.
Terus, yang bikin camshaft geser maju atau mundur apa?
Yang pasti ada yang menggerakkan, ga bisa gerak sendiri, yang mistis aja perlu jin kok. Sebelumnya liat dulu ilustrasi diatas, disitu terlihat adanya bagian yang bergerak didalam puli karena adanya dorongan dari tekanan oli. Yang memberikan tekanan pada oli adalah pompa oli.
Apa yang mengatur pompa oli? Yang mengatur adalah ECU dengan masukan dari beberapa sensor, diantaranya : kecepatan putaran mesin, volume udara masuk, posisi throttle dan sensor posisi camshaft itu sendiri sebagai respon balik.
Dalam perkembangannya, pada tahun 1998 Toyota mengembangkan lagi VVT-i ini tidak hanya untuk intake valve saja, tapi juga pada exhaust valve, yang kemudian diberi nama Dual VVT-i. Kalau yang dijual TAM di Indonesia ada Camry yang sudah menggunakan teknologi ini.
Nah, dari semua paparan diatas tujuannya cuman satu, yaitu mendapatkan power dan torsi yang optimal di semua kondisi dan beban kerja dengan tetap irit bahan bakar.
i-VTEC
Untuk mengenal i-VTEC lebih dalam, harus dipahami cara kerja VTEC. Teknologi ini dilahirkan Honda untuk memperoleh mesin yang mampu bekerja sip pada putaran bawah (rendah) dan oke pada putaran atas (tinggi). Dengan cara ini karakter mesin konvensional yang “kaku” bisa diatasi.
Sebelum generasi VTEC diciptakan Honda, sebuah mesin hanya bagus pada kondisi tertentu. Misalnya, mesin sangat responsif pada putaran tinggi, namun pada putaran putaran rendah, dipastikan payah. Saat diajak jalan santai, mesin “mbrebet”.
Komponen yang sangat menentukan karaktetristik mesin adalah katup. Utamanya pada mesin 4-tak (langkah) dengan piston bergerak bolak-balik. Rangkaian kerja dari keempat langkah itu adalah, isap, kompresi, usaha dan buang. Untuk mengatur siklus kerja tersebut, mesin harus dilengkapi dengan komponen yang disebut klep atau katup. Pada setiap silinder digunakan dua klep dengan tugas berbeda, yaitu klep isap dan buang.
Klep isap, bertugas mengatur masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder atau ruang bakar. Sedangkan klep buang, mengatur aliran sisa pembakaran keluar dari mesin atau ke knalpot. Cara klep mengatur aliran tersebut adalah dengan bergerak atau naik dari dudukannya.
Saat naik atau terangkat, terbentuk celah yang digunakan campuran udara dan bahan bakar masuk ke dalam silinder atau ruang bakar. Campuran tersebut masuk karena diisap oleh komponen bernama piston. Sedangkan untuk katup buang, celah tersebut digunakan oleh gas buang ke luar dari silinder atau menuju ke ruang bebas karena didorong oleh piston.
Waktu buka katup harus diatur sesuai dengan kondisi kerja mesin. Pastinya, katup isap mulai membuka saat mesin akan melakukan langkah isap. Begitu juga dengan langkah buang. Katup akan menutup menjelang akhir dari masing-masing langkah kerja. Lama katup membuka dan ketinggian terangkat dari dudukannya, sangat menentukan efisiensi dan performa mesin.
Pengerak Katup
Untuk mengaktifkan katup yang bergerak maju mundur, digunakan mekanisme yang disebut “kem” (cam). Nama lain dari komponen ini adalah “nok” atau bubungan. Bentuknya, bila dilihat dari sisi penampang, bulat dengan bagian tertentu menonjol, mencuat atau membentuk cuping. Bagian yang mencuat inilah sangat penting. Bentuk atau profilnya sangat menentukan tinggi angkat katup dan lamanya membuka katup. Di samping itu, profil kem juga menimbulkan efek fisika saat campuran udara dan bakar mengalir ke dalam mesin. Misalnya karena tiba-tiba kem mengangkat katup, maka campuran udara dah bakar yang mengalir ke dalam ruang bakar menimbulkan efek pusaran.
Kendati kem yang menentukan gerakan katup, namun kedua komponen tersebut tidak bisa berhubungan secara langsung. Masih ada mekanisme lain yang digunakan. Saat ini yang paling banyak adalah pelatuk katup yang disebut juga “rocker arm” dan mangkok (bucket). Khusus untuk mesin VTEC kebanyakan menggunakan mekanisme pelatuk. Hanya pada sepeda motor, Honda memasangkan VTEC dengan sistem bucket tappet.
Pelatuklah yang disodok oleh kem. Setelah itu baru diteruskan ke katup. Semua kem yang digunakan untuk menggerakkan katup berada dalam satu unit dan barisan yang disebut “camshaft”, nokken as atau poros bubungan. Pada masa kini, setiap mesin bisa saja menggunakan dua poros kem yang disebut DOHC (double overhead camshaft) dan satu saja, SOHC (single overhead camshaft).
Dasar VTEC adalah mesin yang menggunakan tiga kem dan tiga pelatuk katup untuk setiap silindern. Dua kem bagian luar digunakan pada putaran rendah. Begitu juga pelatuk, bagian tengah digunakan bekerja untuk putaran tinggi.
Saat bekerja pada putaran rendah, mesin VTEC menggunakan kem dengan angkatan kecil. Ketika mesin bekerja antara 4.000 – 6.000 rpm (tergantung model), kontrol elektronik mengaktifkan sistem hidraulik VTEC. Kem tengah bekerja dengan mendorong pelatuk tengah yang menyatu dengan dua pelatuk lainnya. Karena cuping kem tengah lebih tinggi dan sudutnya juga besar, katup dibuka lebih awal da menutup lebih lama. Di samping itu, dengan cuping yang tinggi, dorongannya terhadap pelatuk katup dan seterusnya katup, juga lebih besar. Hasilnya, jumlah campuran udara dan bensin yang sampai ke ruang bakar lebih banyak. Hasilnya, tenaga yang dihasil besar dan akan mendorong piston bergerak lebih cepat pula.
Mekanis dasar VTEC lain yang tidak kalah penting keberadaan dan fungsinya adalah pin yang digerakkan secara hidraulik. Pin ini berada di dalam pelatuk. Ketika didorong, pin menyebabkan pelatuk katup bekerja dengan gerakan yang sama. Bila pin bebas, pelatuk bergerak sendiri-sendiri.
Cara Kerja
Ketika mobil melaju pada putaran mesin tinggi, komputer mesin mengaktifkan solenoid untuk VTEC. Selanjutnya, oli mesin yang bertekanan tinggi mengalir ke sistem hidraulik pin pada pelatuk katup isap. Akibat dari pergeseran pin tersebut, ketiga pelatuk bekerja sebagai satu unit. Pada saat ini, pelatuk digerakkan oleh kem dengan cuping tinggi. Hasilnya mesin bekerja untuk menghasilkan tenaga yang lebih besar pada putaran tinggi.
Ketika putaran mesin turun di bawah batas kerja VTEC, solenoid menutup aliran hidraulik atau oli yang menuju ke pin. Karena tidak ada tekanan, pin kembali ke posisi bebas semula. Pelatuk kembali bekerja secara sendiri-sendiri.
Untuk mengatur kerja VTEC, digunakan parameter, yaitu suhu mesin, tekanan oli dan kecepatan kendaraan. Dengan cara seperti itu, saat mobil diam namun gas digeber, VTEC tidak bekerja.
Sistem juga dilengkapi dengan pemantau. Fungsinya, bila terjadi gangguan, Engine Control Module (ECM) membuat kode dan menghidupkan lampu “check engine”.
Karena menggunakan oli, kerja VTEC bisa terganggu karena oli mesin kurang, kotor atau tekanan oli rendah karena adanya kebocoran pada sistem, misalnya O-ring yang rusak
Tahapan kerja VTEC
Mekanisme utama VTEC: pin pelatuk dan kem untuk putaran rendah dan tinggi
Sistem hidraulis dan kontrol VTEC
Posisi pin pengatur kerja i-VTEC saat putaran rendah. Satu katup tidak aktif
Kalau VTEC bekerja secara bertahap pada putaran mesin yang telah ditentukan. Untuk i-VTEC, pengaturan “timing” dan tinggi angkat katup berubah secara terus menerus atau mengarah ke perubahan progresif. Jadi, bila putaran mesin berubah, waktu buka dan tutup katup isap dan buang juga berganti.
Kondisi kerja seperti itulah yang membuat mesin bekerja lebih efisien. Mampu menghasilkan tenaga dan torsi dalam rentang lebih lebar.
Untuk i-VTEC, saat mobil melaju pada kecepatan lebih cepat, tinggi angkat katup juga semakin besar. Waktu buka lebih cepat dan menutup lebih lambat. Sebaliknya, bila mobil berjalan lambat, tinggi angkat katup mengecil. Waktu membukanya lebih lambat dan waktu menutup lebih cepat.
Malah pada putaran rendah, salah satu pelatuk katup di-non aktifkan. Dengan cara ini, jumlah bahan bakar yang dipasok ke ruang bakar bisa di kurangi atau menggunakan campuran kurus. Hasilnya, selain menurunkan emisi gas buang, juga mengirit konsumsi bahan bakar. Jadi, cara kerjanya beda-beda tipis dengan abangnya Si- VTEC!
Sangat menguntungkan, namun mekanisme mesin jadi tambah rumit!
i-VTEC makin banyak diaplikasi Honda pada mobil produk terakhir
Cara kerja i-VTEC: tinggi angkat katup bervariasai sesuai dengan putaran mesin
Posisi pin pada pelatuk katup saat mesin bekerja pada putaran tinggi