Tentang Mesin Diesel

MESIN DIESEL

S

ekalipun mesin diesel memiliki kekurangan dalam hal kebisingan dibandingkan mesin bensin. Mesin diesel karena keunggulan effisiensi bahan bakar menjadi pilihan banyak pengguna motor bakar untuk kendaraannya. Sebagai efek dari semakin ketatnya peraturan terhadap pencemaran lingkungan hidup, mesin diesel menjadi salah satu pilihan dalam pemakaian sistem internal-combustion engine.Internal-combustion engine ini kita temui dalam sistem mobil, kapal, alat pembangkit listrik portable, bus, traktor dsb. Salah satu keunggulan mesin diesel adalah sistem pembakarannya menggunakan Compression-ignition ( pembakaran-tekan), yang tidak memerlukan busi.

Applikasi dari sistem pembakaran diesel ini bisa ditemui di dunia automotive untuk angkutan berat, tractor, bulldozer, pembangkit listrik di desa-desa, generator listrik darurat di rumah-sakit, hotel dsb. Namun disamping keunggulan yang dimiliki, diesel sistem juga memiliki problem khusus yang berhubungan dengan pencemaran lingkungan adalah smoke/asap serta gas buang khususnya Nitrogen Oxide (NOx).

Kedua pollutant ini saling bertolak belakang dalam pemunculannya. Smoke/soot/asap terbentuk ketika bahan bakar tidak mampu tercampur dengan baik dengan ogsigen sehingga reaksi pembakaran tidak sempurna, dalam kondisi seperti ini suhu pembakaran tidak terlalu tinggi ( < 1800 °C ) NOx atau Nitrogen Oxide tidak banyak terbentuk.

Namun ketika pencampuran bahan bakar dan udara terjadi dengan baik sehingga pembakaran sempurna tercapai, maka suhu pembakaran tinggi ( > 1800 °C ), hal ini mengakibatkan terjadinya reaksi antara gas N2 yang ada di udara dengan oksigen membentuk senyawa Nitrogen Oxide, sekalipun produksi smoke/soot/asap akan mengecil.

Untuk mengatasi dilema diatas, berbagai penelitian telah dilakukan khususnya untuk memungkinkan reduksi antara smoke/soot/asap dan Nitrogen Oxide secara bersama-sama.

 

DASAR TEORI

 

Dasar Mesin Diesel

Mesin diesel adalah jenis mesin pembakaran dalam (internalcombustion engine), dimana sistem penyalaan bahan bakar dengan cara menyemprotkan bahan bakar dengan pompa bertekanan kedalam silinder yang berisi udara terkompresi. Dengan tekanan dan temperatur udara didalam silinder yang tinggi dimana melebihi temperatur nyala bahan bakar maka bahan bakar akan terbakar bersamaan dengan udara bertekanan kemudian akan menghasilkan suatu kerja. Hal tersebut yang menyebabkan banyak menyebut mesin diesel disebut juga mesin pengapian kompresi (compreeion ignition engine). Secara umum, komponen mesin diesel memiliki banyak persamaan dengan mesin bensin.

Siklus Dasar Mesin Diesel

Sebuah mesin diesel adalah jenis mesin termal yang menggunakan proses pembakaran internal (internal combustion engine) untuk mengubah energi yang tersimpan dalam ikatan kimia dari bahan bakar menjadi energi mekanik berdaya guna. Ini terjadi dalam dua langkah : Pertama, bahan bakar akan bereaksi secara kimia atau pembakaran dan melepaskan energi dalam bentuk panas. Kedua panas menyebabkan gas yang terperangkap dalam silinder memuai dan pemuaian gas dibatasi oleh silinder menyebabkan piston bergerak memperluas ruang silinder. Gerakan bolak-balik (reciprocating) piston ini kemudian diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaf). Untuk mengkonversi energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berdaya guna semua pembakaran internal mesin harus melalui empat kegiatan: isap, kompresi, usaha dan buang. Semua mesin diesel masuk ke dalam salah satu dari dua kategori, mesin siklus dua langkah atau 2 tak atau mesin siklus empat langka atau 4 tak. Siklus mengacu pada setiap operasi atau rangkaian kejadian yang berulang. Dalam kasus mesin 4 langkah, mesin memerlukan empat langkah piston (isap, kompresi, usaha dan buang) untuk menyelesaikan satu siklus penuh. Oleh karena itu, diperlukan dua putaran dari poros engkol atau 720° dari rotasi poros engkol (360° x 2) untuk menyelesaikan satu siklus. Dalam mesin 2 langkah peristiwa isap, kompresi, usaha dan buang terjadi dalam satu putaran poros engkol atau 360°.

. Siklus Mesin Empat Langkah(ATAS ) Siklus Mesin dua langkah (BAWAH)

Proses Pembakaran

Proses pembakaran adalah suatu proses reaksi kimia antara bahan bakar hidrokarbon dan oksigen yang berakibat terjadi pelepasan energi yang terdapat pada bahan bakar. Biasanya oksigen untuk proses pembakaran ini diambil dari udara sekitar (ambient). Proses pembakaran tergantung pada tekanan, temperatur, pusaran udara dan jenis bahan bakar yang digunakan. Gambar 4 menunjukkan hasil eksperimen, tentang penyemprotan bahan bakar ringan kedalam arus udara bertekanan tinggi yang bergerak pada kecepatan 1,2 m /detik. Dari gambar 4 tersebut, ternyata bahwa makin tinggi tekanan dan makin tinggi temperatur udara tersebut, makin cepat pula terjadinya reaksi temperatur tinggi (Arismunandar, 1993, p.14). Gambar 5 menunjukkan diagram indikator hipotetik yang dimaksudkan untuk menggambarkan proses pembakaran pada mesin diesel. Dalam keadaan sebenarnya, diskontinuitas pada titik C dan D tidak ada, sehingga grafik tersebut terlihat kontinu. Periode 1 menunjukkan periode persiapan pembakaran atau kelambatan penyalaan, yaitu setelah bahan bakar mulai disemprotkan pada titik A. Pada titik B bahan bakar mulai terbakar dengan cepat sehingga tekanan naik pula dengan cepat oleh karena sementara itu torak juga masih bergerak menuju TMA.  Selain itu semakin banyak pula bahan bakar yang terbakar, sehingga meskipun torak sudah mulai bergerak kembali ke TMB tekanannya masih naik sampai ke titik C. Periode 2, yaitu periode antara B dan C, dinamai peride pembakaran cepat. Setelah itu laju kenaikan tekananya berkurang, oleh karena itu meskipun bahan bakar yang disemprotkan selama C – D lebih cepat terbakar, namun jumlah bahan bakar yang ada tidak banyak lagi dan proses pembakaran tersebut berlangsung dalam volume ruang bakar yang bertambah besar. Hal tersebut terakhir disebabkan karena pada waktu itu torak bergerak menuju TMB. Periode 3, yaitu periode antara C dan D, dinamai peride pembakaran terkendali. Dalam periode 4, yaitu periode antara D dan E, pembakaran masih berlangsung karena adanya sisa bahan bakar yang belum terbakar dalam peride sebelumnya. Periode 4 dinamai periode pembakaran sisa. Pada Gambar 5 tersebut, ditunjukkan adanya garis patah – patah. Garis tersebut menyatakan garis tekanan yang terjadi dalam keadaan diam tidak ada bahan bakar yang disemprotkan, yaitu diperoleh apabila mesin diesel diputar oleh sebuah mesin penggerak. Grafik tersebut diatas dinamai “grafik mesin putar”.

PENGETAHUAN DASAR GAS BUANG MESIN DIESEL

Komposisi Udara Kita

Atmosfir bumi yang biasa kita sebut “udara” utamanya terdiri dari : Oksigen (O2) = 21% volume, dan Nitrogen (N2) = 78% volume. Sisanya 1% volume terdiri dari bermacam-macam gas diantaranya : Argon (Ar) = 0,94% Volume, dan Karbondioksida (CO2). Gas O2 (oksigen) sangat bermanfaat bagi kelangsungan makhluk hidup dimuka bumi ini untuk semua kegiatannya. Namun dengan adnya aktivitas manusia maka atmosfir bumi kita mulai tercemar dan rusak.

Bahan Bakar

Komposisi solar

Solar terdiri dari dua elemen pokok yaitu:

1. Normal cetane (C16H34)

2. Alpha - methylnaptalene (C16H7CH3)

Ditambah dengan unsur lain:

3. Sulfur (belerang) 1% lebih besar daripada bensin

4. Unsur dasar lain sama dengan bensin

Sifat Utama Solar

1. Tidak berwarna atau berwarna kuning muda dan berbau

2. Tidak mudah menguap pada temperatur normal

3. Minimum mulai terbakar bila dekat api pada temperatur 40-1000oC

4. Titik nyala sendiri (flash point) pada temperatur 3500oC

5. Berat Jenis kira-kira 0,82-0,86

6. Tenaga panas/kalori pada setiap kilogramnya adalah 10500 Kcal (10500Kcal/Kg)

Angka Cetane

  Pada motor bensin dikenal dengan istilah bilangan atau angka oktane, namun pada diesel digunakan istilah bilangan atau angka cetane. Cetane number atau bilangan cetane adalah sebuah angka yang menetukan titik bakar dari bahan bakar. Angaka ini diperlukan sbagai batasan pemakaaian bahan bakar terhadap mesin. Apabila angka cetane yang dipergunakan tidak sesuai dengan rancangan mesin, maka akan timbul masalah-masalah sebagai berikut:

1. Bila terlalau tinggi; akan timbul efek panas yang berlebihan terhadap mesin sehingga komponen mesin cepat rusak.

2. Bila terlalu rendah; akan mengakibatkan timbulnya gejala ngelitik/Knocking , sehingga opasitas gas buang akan berlebihan karena pembakaran mesin tidak terjadi dengan sempurna, sehingga asap gas buangan mesin menjadi hitam pekat.

Proses Pembakaran Diesel

Prinsip kerja Mesin diesel 4 langkah

Mesin diesel 4 langkah siklus kerjanya sama dengan mesin bensin 4 langkah, disebut siklus tertutup karena prosesnya merupakan rangkaian ulangan tetap 4 langkah terdiri dari:

1. Langkah hisap/pemasukan

2. Langkah kompresi

3. Langkah usaha/tenaga/Pembakaran

4. Langkah buang

Kesimpulan:

1. Pada mesin diesel pembakaran terjadi karena solar diinjeksikan/dikabutkan didalam ruang bakar yang telah berisi udara panas akibat kompresi, sehingga bahan bakar akan terbakar dengan sendirinya.

2. Tenaga pada mesin diesel dikontrol oleh banyaknya solar yang diinjeksikan kedalam ruang bakar

3.. Perhatian utama dalam perawatan mesin diesel adalah tekanan kompresi yang cukup.

Hal utama dalam proses pembakaran mesin diesel

Tekanan Kompresi

Perlu diingat bahwa kunci utama untuk menghasilkan pembakaran sempurna dalam mesin diesel adalah tekanan kompresi. Udara dalam silinder dikompreikan oleh gerakan piston ke TMA, hal tersebut mengakibatkan temperatur udara dalam silinder meningkat. Semakin tinggi panas yang dihasilkan maka pembakaran akan terjadi makin baik.

Perhatikan grafik hubungan antara tekanan, perbandingan kompresi dan panas disamping ini, diasumsikan bahwa tidak ada kebocoran antara piston dan silinder serta tidak ada kehilangan panas selama kompresi. Pada perbandingan kompresi 16, maka tekanan maksimal bisa didapatkan 50 kg/cm2 dan temperatur bisa mencapai maksimal 560oC.

Jumlah udara yang masuk kedalam silinder akan mempengaruhi titik penyalaan sendiri (self-ignition point). Maka dari itu, sistim pemasukan udara menjadi hal yang sangat penting pada mesin diesel.

Bahan Bakar

Bahan bakar solar yang digunakan mesin diesel juga memerlukan perhatian, karena solar tersebut harus bisa terbakar dengan sendirinya ketika diinjeksikan didalam udara tinggi. Makin rendah titik nyala sendiri dari solar maka akan menghasilkan peningkatan kinerja pembakaran bahan bakar yang berarti meningkatkan kinerja mesin. Di dalam mengukur kemampuan solar untuk menyala dengan sendirinya digunakan angka cetane number , rata-rata mesin diesel membutuhkan solar dengan bilangan cetane antara 40 hingga 45.

Tahapan pembakaran dalam mesin diesel

1. Tahap pertama: pembakaran tertunda , tahap ini adalat persiapan pembakaran dimana solar yang dikabutkan ke uadara panas dalam ruang bakar dapat bercampur dengan dengan udara panas sehingga menjadi campuran yang mudah terbakar. Peningkatan tekanan terjadi secara konstan seiring dengan sudut engkol.

2. Tahap kedua: perambatan api , campuaran yang mudah terbakar telah terbentuk merata diseluruh bagian dalam silinder, pembakaran mulai terjadi dibeberapa bagian dalam silinder, pembakaran ini berlangsung sangat cepat sehingga campuran terjadi secara mendadak dan terjadilah letupan (explosive). Letupan ini berakibat tekanan dalam silinder meningkat dengan cepat. Akhir tahap ini disebut tahap pembakaran letupan.

3. Tahap ketiga: pembakaran langsung , injeksi bahan-bakar masih belangsung, karena tekanan dan suhu yang tinggi didalam silinder maka solar yang dinjeksi langsung terbakar oleh api dalam silinder, pembakaran dikontrol oleh jumlah bahan bakar yang diinjeksikan, sehingga tahap ini disebut juga tahap pengontrolan pembakaran.

4. Tahap keempat: pembakaran lanjutan , pada titik D injeksi bahan bakar berhenti, namun solar masih ada yang belum terbakar, maka pada Bahan Bakar

Bahan bakar solar yang digunakan mesin diesel juga memerlukan perhatian, karena solar tersebut harus bisa terbakar dengan sendirinya ketika diinjeksikan didalam udara tinggi. Makin rendah titik nyala sendiri dari solar maka akan menghasilkan peningkatan kinerja pembakaran bahan bakar yang berarti meningkatkan kinerja mesin. Di dalam mengukur kemampuan solar untuk menyala dengan sendirinya digunakan angka cetane number , rata-rata mesin diesel membutuhkan solar dengan bilangan cetane antara 40 hingga 45.

Knocking pada diesel

Ketika pembakaran tertunda terjadi lebih panjang, disebabkan oleh terlalu banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan pada tahapan pembakaran tertunda, akan menyebabkan terlalu banyak bahan bakar yang terbakar pada tahapan kedua dan mengakibatkan tekanan dalam silinder meningkat dengan tajam dan menghasilkan getaran dan suara, inilah yang disebut diesel knock.

Untuk mencegah diesel knock, maka harus dihindari terjadinya peningkatan tekanan secara mendadak dengan cara membuat campuran yang mudah terbakar pada temperatur rendah atau mengurangi jumlah bahan bakar yang diinjeksikan ketika tahapan penundaan penyalaan.

Metode Khusus berikut ini digunakan untuk menghilangkan diesel knock:

1. Menggunkan bahan bakar dengan angka cetane lebih tinggi

2. Menaikkan temperatur udara dan tekanannya saat mulai injeksi

3. Mengurangi volume injeksi saat mulai menginjeksikan bahan bakar

4. Menaikkan temperatur ruang bakar, khususnya daerah dekat titik bahan bakar diinjeksikan.

komposisi gas buang diesel

Gas buang mesin diesel sangat banyak mengandung partikulat karena banyak dipengaruhi oleh faktor dari bahan bakar yang tidak bersih. Apabila dikelompokkan secara keseluruhan makagas buangan mesin diesel memiliki komposisi seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut ini.

Faktor lain yang sangat dominan dalam memberikan sumbangan zat cemaran keudara adalah faktor Campuran udara kompresi dengan bahan bakar yang disemprotkan. Pencampuran yang tidak sebanding (terlalu banyak bahan)akan menghasilkan gas buangan yang mengandung partikulat berlebihan. Grafik dibawah ini menunjukkan dimana pada kondisi pencampuran yang sangat kaya (lambda mendekati nol) maka partikulat akan meningkat dengan tajam.

Pelumas tidak terbakar

Komponen ini menempati penyumbang terbesar dalam gas buang, yaitu 40%, berasal dari minyak pelumas dalam silinder yang tidak terbakar selama proses pembakaran, komponen ini menyumbangkan asap berwarna yang keputih-putihan. Semakin banyak minyak pelumas yang ikut dalam proses pembakaran maka akan semakin banyak warna putih dalam gas buang.

Minyak pelumas yang tidak terbakar tersebut mengandung susunan karbon (C dan H)

residu / Kotoran

Partikulat pada gas buang mesin diesel berasal dari partikel susunan bahan bakar yang masih berisikan kotoran kasar (abu, debu) dikarenakan pemrosesan bahan bakar yang kurang baik.

Terutama bahan bakar diesel di Indonesia, biasanya solar tidak berwarna atau bening, namun bahan bakar solar kita pasti berwarna agak ke gelapan. Ini menandakan adanya kotoran dalam bahan bakar.

Sehingga pada saat terjadi pembakaran, kotoran tersebut akan terurai dari susunan partikel yang lain dan tidak terbakar. Semakin banyak residu dalam bahan bakar, dengan mesin secanggih apapun akan dihasilkan gas buangan dengan kepulan asap hitam.

Sulfat

Sulfur yang ada pada bahan bakar yang berasal dari fosil adalah hal yang sudah lumrah., sulfur tersebut berbentuk sulfur organik maupun non organik. Pembakarn pada mesin diesel dengan menggunakan bahan bakar fosil biasanya akan menghasilkan sulfur dioksida (SO2) dan sulfur trioksida (SO3) dengan perbandingan 30 : 1, berarti sulfur dioksida merupakan bagian yang sangat dominan dalam gas buang diesel.

Sulfur dioksida yang ada diudara bila bertemu dengan uap air akan membentuk susunan asam, selanjutnya bisa terjadi hujan asam yang sangat merugikan.

Lain-lain

8% gas buang diesel merupakan kumpulan dari bermacam-macam gas beracun diantaranya: CO, HC, CO2, NOx,. Sudah diuraikan dalam bab pendahuluan bahwa gas buangan susunan tersebut meskipun hanya dalam jumlah yang kecil (8%), namun tetap memberikan andil dalam pencemaran udara.

Gas-gas beracun tersebut bisa dikurangi dengan cara membuat proses pembakaran di dalam mesin menjadi lebih sempurna dengan cara meningkatkan kemampuan kompresi dan injeksi bahan bakar yang tepat waktu dan jumlah dengan bahan bakar yang lebih baik kualitasnya.

Solar tidak terbakar

Solar yang tidak terbakar setelah proses pembakaran ada 7% dari seluruh gas buang diesel. Solar yang tidak terbakar ini berupa Karbon ( C ) yang terpisah dari HC akibat prengkahan selama terjadi pembakaran. Semakin banyak solar tidak terbakar yang keluar maka akan semakin hitam warna asap gas buangan yang dikeluarkan oleh mesin.

Prinsip Kerja Motor Diesel

Motor bakar ada dua macam yaitu motor pembakaran dalam (internal combustion angine) dan motor pembakaran luar (external combustion engine), contoh motor pembakaran luar (external combustion engine) adalah mesin uap, mesin turbin dan lain sebagainya, contoh motor pembakaran dalam (internal combustion engine) adalah motor Diesel, motor bensin dan lainya.

Jenis mobil atau kendaraan didasarkan atas mekanisme pembakaran yang digunakan dibedakan menjadi dua yaitu motor Diesel dan motor bensin (motor pembakaran dalam). Mekanisme pembakaran motor Diesel dikenal dengan sebutan penyalaan kompresi. Bahan bakar dikompresi sampai tekanan + 25 s/d 32 Kg/cm2 (Daryanto : 1995) agar mencapai titik nyala dan bahan bakar terbakar dengan sendirinya,   mekanisme penyalaan dengan bunga api. Bahan bakar ditekan sampai tekanan tertentu yaitu : + 15 s/d 22 Kg/cm2 (Daryanto : 1995) kemudian diberi percikan bunga api dari busi agar terjadi proses pembakaran.

Motor Diesel menggunakan bahan bakar solar selain pemakaiannya lebih hemat, bahan bakar solar juga lebih ramah lingkungan karena pada solar campuran timbel (timah hitam) yang menyebabkan polusi dan mengganggu saluran pernapasan lebih sedikit dibandingkan motor bensin, namun karena itu perbandingan tekanan pada mekanisme penyalaan kompresi yang sangat tinggi dan memerlukan konstruksi yang lebih kokoh, pada umumnya harga mobil dengan menggunakan mesin Diesel lebih mahal dari pada mobil dengan menggunakan motor bensin untuk kelas yang sama.

Roda-roda suatu kendaraan memerlukan adanya tenaga yang memungkinkan kendaraan dapat bergerak serta dapat mengatasi keadaan jalan, udara, dan lain sebagainya. Sumber yang menghasilkan tenaga disebut mesin. Motor bakar torak merupakan sebutan dari mesin yang dapat mengubah tenaga panas, listrik, angin atau sumber tenaga lainnya menjadi tenaga mekanik. Mesin yang mengubah tenaga panas menjadi tenaga mekanik disebut motor bakar.

Mesin (engine) yang digunakan pada mobil, merupakan salah satu rangkaian komponen (sistem) yang sangat penting yaitu sebagai sistem yang mengubah panas yang dihasilkan dari proses pembakaran kemudian diubah menjadi kerja melalui mekanisme dengan gerak translasi lurus bolak-balik (reciprocal) dari torak (piston) menjadi gerak putar (rotasi) pada poros engkol (cankshaft). Mesin yang tenaganya digunakan pada mobil harus kompak, ringan dan mudah ditempatkan pada ruangan terbatas. Mesin harus dapat menghasilkan kecepatan yang tinggi dan tenaga yang besar, mudah dioperasikan dan sedikit menimbulkan bunyi, oleh sebab itu mesin bensin dan mesin Diesel umumnya lebih banyak digunakan pada kendaraan atau mobil.

Keuntungan mesin Diesel dibandingkan dengan motor bensin secara umum :

a. Mesin Diesel mempunyai efisiensi panas yang besar, hal ini berarti bahwa penggunaan bahan            bakarnya lebih ekonomis dari pada motor bensin.

b. Mesin Diesel lebih tahan lama dan tidak memerlukan penyalaan elektrik (electrik igniter) untuk membantu pembakaran sehingga kesulitan lebih kecil dari pada motor bensin.

c. Kecepatannya lebih rendah dibandingkan dengan motor bensin.

Kerugian motor Diesel dibandingkan dengan motor bensin secara umum :

a. Tekanan pembakaran maksimum hampir dua kali motor bensin 25 s/d 32 Kg/cm2 (Daryanto 1995), hal ini menyebabkan getaran dan suara motor Diesel lebih besar.

b. Tekanan pembakaran yang lebih tinggi, maka motor Diesel harus dibuat dari bahan yang tahan tekanan tinggi dan struktur bahan yang lebih kuat, hal ini menyebabkan getaran dan struktur bahan yang lebih kuat, hal ini menyebabkan pembuatannya menjadi lebih mahal dibandingkan dengan motor bensin.

c. Motor Diesel memerlukan sistem injeksi bahan bakar yang presisi yang menyebabkan harganya mahal dan memerlukan perawatan serta pemeliharaan yang cermat dibandingkan dengan motor bensin.

PRINSIP KERJA MOTOR DIESEL EMPAT LANGKAH :

A. LANGKAH HISAP

 

Pada langkah hisap, udara dimasukkan ke dalam silinder. Torak (piston) membentuk kevakuman didalam silinder seperti pada motor bensin. Torak (piston) bergerak dari titik mati atas menuju titik mati bawah dan pada langkah ini hanya katup hisap yang terbuka dan memungkinkan udara masuk ke dalam silinder dan katup buang tertutup selama langkah hisap ini.

b. LANGKAH KOMPRESI

Pada langkah kompresi, torak (piston) bergerak dari titik mati bawah menuju titik mati atas, dan pada saat langkah kompresi ini kedua katup dalam keadaan tertutup. Udara yang dihisap selama langkah hisap ditekan sampai tekanannya naik dengan temperature sekitar 5000 C sampai 8000

C. LANGKAH PEMBAKARAN

Pada langkah pembakaran, udara yang terdapat didalam silinder didorong oleh torak (piston) ke dalam ruang bakar yang terdapat di bagian atas masing-masing silinder, pada saat akhir langkah pembakaran nozzle menyemprotkan bahan bakar dan kemudian campuran bahan bakar dan udara selanjutnya terbakar oleh panas yang dibangkitkan oleh tekanan panas yang dibangkitkan oleh tekanan energi pembakaran mengekspansikan gas dengan sangat cepat dan torak (piston) terdorong ke bawah. Gaya yang mendorong torak (piston) ke bawah diteruskan ke batang torak (connecting rod) kemudian diteruskan ke poros engkol (crankshaft) dan mengubah dari gerak translasi lurus bolak balik menjadi gerak putar (rotasi) untuk memberi tenaga pada mesin.

D. LANGKAH BUANG

Pada langkah buang, piston menuju dari titik mati bawah menuju titik mati atas. Pada langkah buang ini hanya katup buang yang terbuka dan gas pembakaran dikeluarkan melalui katup buang. Gas akan terbuang habis pada saat torak (piston) mencapai titik mati atas, setelah proses langkah buang dimulai lagi langkah hisap, begitu seterusnya. Proses ini terjadi berulang-ulang. Selama, mesin menyelesaikan empat langkah (langkah hisap, kompresi, pembakaran, buang) poros engkol (crankshaft) berputar dua kali dan menghasilkan satu kali pembakaran (tenaga), atau juga disebut motor Diesel empat langkah.

ANALISIS GANGGUAN DAN CARA MENGATASINYA

Gangguan-gangguan seperti kompresi rendah, akan mengakibatkan turunnya kemampuan kerja dari mesin yang menyebabkan tenaga mesin menjadi berkurang, sehingga perlu dicari penyebab gangguan gangguan tersebut. Analisis penyebab gangguan tenaga mesin berkurang :

I. Kebocoran katup pada saat langkah kompresi maupun saat langkah usaha atau tekanan kompresi   rendah disertai udara atau asap keluar melewati celah antara kepala silinder dan blok silinder dan udara (asap) keluar melewati celah antara gasket dengan kepala silinder, yang disebabkan :

A. Pada kepala silinder :

1. Kebocoran kompresi yang terjadi akibat permukaan kepala silinder melengkung, yang disebabkan:

a) Panas mesin akibat tekanan kompresi yang sangat tinggi dan  pemakaian mesin secara terus menerus dapat mengakibatkan permukaan kepala silinder berubah / bentuk atau melengkung, untuk mengatasinya dengan meratakan kembali permukaan kepala silinder dengan cara di frais, apabila sudah tidak dapat diperbaiki karena tinggi kepala silinder sudah berkurang maka kepala silinder harus diganti dengan yang rata dan tinggi dari kepala silinder masih dalam spesifikasi atau kepala silinder dilapisi logam sampai ketebalan kepala silinder dilebihkan dari spesifikasi + 1 sampai 2 mm kemudian di frais.

2. Gasket antara kepala silinder dan blok silinder rusak atau bocor sehingga gas pembakaran keluar,   yang disebabkan oleh :

a) Pemakaian mesin secara terus-menerus dan tekanan kompresi yang tinggi dan letak gasket diantara ruang bakar yang menyebabkan reta-retak atau pecah sehingga udara yang dikompresi bocor keluar.

b) Pembongkaran mesin yang terdahulu dan gasket yang rusak tidak diganti padahal sebagian dari bagian gasket ada yang merekat pada kepala silinder dan blok silinder sehingga permukaan atas atau bawah dari gasket ada yang berkurang karena sebelumnya terpasang sangat kencang dan pengencangannya menggunakan kunci momen, untuk mengatasinya adalah gasket diganti dengan yang baru.

B. Pada mekanisme katup :

Tekanan kompresi rendah dan disertai suara berisik pada mekanisme katup. Kondisi ini disebabkan oleh beberapa hal diantaranya sebagai berikut :

1. Celah katup hisap maupun buang terlalu besar. Celah katup besar disebabkan karena :

a) Terjadi keausan pada bidang sisi naik dan Turun pada puncak poros bubungan yaitu clearence atau celah antara poros bubungan dengan lifter longgar yang menyebabkan sudut pembukaan katup dan penutupan katup menjadi kecil.

b) Tegangan dari pegas katup sudah lemah, yang menyebabkan katup tidak bisa kembali dengan sempurna dan menimbulkan celah katup menjadi besar.

c)  Ujung batang katup tidak rata, aus atau rusak.

Kondisi ini karena katup hisap terlalu lebar maka pembukaan katup hisap menjadi pendek, akibatnya volume gas baru yang masuk ke dalam ruang bakar atau silinder menjadi sedikit sehingga dengan langkah kompresi yang menggunakan dengan volume kecil akan menghasilkan tekanan kompresi yang kecil yang mengakibatkan tenaga pada mesin berkurang, disamping itu pembakaran yang terjadi didalam ruang bakar memungkinkan terjadinya pembakaran yang tidak normal akibat dari pembilasan gas baru terhadap gas sisa pembakaran yang tidak sempurna. Tekanan kompresi yang kecil yang disertAai suara berisik pada bagian kepala silinder. Ganggguan mesin yang lain adanya gangguan seperti ini adalah ketika kondisi mesin dalam keadaan baik dan saat putaran mesin stasioner terdengar suara berisik yang teratur pada bagian kepala silinder. Gangguan mesin ini dapat diatasi dengan melakukan langkah pemeriksaan dan penyetelan celah katup. Untuk memeriksa celah katup, buka tutup kepala silinder dan memasukkan sebuah feeler gauge ke dalam celah antara baut penyetel pada rocker arm dan tangkai katup, kemudian ukur celah tersebut bila celah katup terlalu longgar maka dapat dilakukan penyetelan celah katup.

d) Pada poros bubungan dilapisi logam kembali dengan cara seperti : di las dan lain sebagainya, kemudian poros bubungan dibubut atau poros bubungan diganti dengan yang baru.

e) Panjang dan tegangan pegas harus diperiksa dengan valve spring tester, jika panjang dan tegangan kurang dari spesifikasi maka pegas yang lemah harus diganti, karena pegas katup yang lemah tidak mampu mengangkat katup secara sempurna maka pembukaan katup menjadi lebih sedikit dan gas yang masuk ke dalam ruang bakar menjadi sedikit.

f) Ujung batang katup digerinda, jika tinggi katup kurang dari spesifikasinya katup diganti.

 2. Celah katup hisap dan katup buang terlalu rapat, cara mengatasinya katup disetel sesuai spesifikasinya. Kondisi ini disebabkan oleh beberapa hal diantaranya sebagai berikut :

a) Cam pada poros bubungan sudah aus.

b) Penyetelan katup tidak tepat.

c) Ujung pada batang katup sudah tidak rata, aus atau rusak.

Celah antara ujung tangkai katup dengan baut penyetel rocker arm harus ada, bila tidak ada celah katup maka katup tidak dapat menutup dengan rapat terhadap dudukan katup. Sehingga gas yang berada didalam ruang silinder tidak dapat dikompresi karena gas sebelum dikompresi (TMB-TMA) sebagian gas ada yang keluar melalui katup sehingga kevakuman didalam ruang bakar atau silider berkurang.

Gangguan celah katup pada mesin dapat dilakukan dengan penyetelan celah katup terhadap baut rocker arm. Cara mengatasi penyebab katup terlalu rapat :

a) Cam digerinda sesuai spesifikasi atau poros bubungan diganti, bila keausan melebihi batas limit.

b) Katup disetel sesuai spesifikasi yaitu katup hisap 0,25 mm dan katup buang 0,25 mm.

c) Ujung batang katup digerinda dan jika panjang dari batang katup kurang dari spesifikasi diganti.

3. Kebocoran pada persinggungan antara permukaan kepala katup dengan dudukan katup.

Kebocoran ini disebabkan karena permukaan katup dan dudukan katup persinggungannya tidak rata sehingga kerapatan persinggungannya tidak rapat, yang disebabkan oleh pemakaian dari mesin secara terus-menerus dan pengaruh panas, karena kepala katup berada didalam ruang bakar atau ruang kompresi dan hentakan proses pengembalian katup setelah katup membuka dari pegas katup yang menyebabkan beberapa bagian ada yang terkikis. Kepala katup yang terkikis dapat diperbaiki dengan cara memperbaiki permukaan kepala katup dengan valve refacer atau dengan cara disekur antara permukaan katup dengan dudukan katup. Keausan atau kerusakan pada permukaan katup maupun dudukan katup bila melebihi limit maka salah satu atau keduanya harus diganti.

4. Karet seal pada katup rusak atau aus, sehingga minyak pelumas yang melumasi pada bagian kepala silinder turun ke katup dan turun ke ruang bakar melewati kepala katup. Celah antara batang katup dan seal katup sudah aus, kondisi ini menyebabkan timbul arang pada batang katup dan untuk mengatasinya arang yang melekat pada kepala katup dibersihkan dengan menggunakan sikat kawat atau roda kawat yang dipasang pada mesin gerinda. Seal yang sudah aus diganti karena terbuat dari karet.

5. Penghantar katup sudah rusak atau aus sehingga minyak pelumas yang melumasi bagian kepala silinder turun ke katup melewati penghantar katup yang sudah aus, kondisi ini menyebabkan timbul pada batang katup dan untuk mengatasinya arang yang melekat lxvii pada kepala katup dibersihkan dengan menggunakan sikat kawat atau roda kawat yang dipasang pada mesin gerinda, kemudian penghantar katup yang sudah aus diganti.

C. Pada komponen mesin :

1.  Celah ring atau pegas torak terhadap dinding silinder terlalu lebar.

Kondisi ini disebabkan oleh : pegas torak atau ring torak sudah lemah diakibatkan pemakaian terus menerus dan gesekan yang mengakibatkan celah antara ujung pegas torak melebar yang menyebabkan kompresi bocor dan juga mengakibatkan minyak pelumas dari panci minyak pelumas (carter) masuk ke ruang bakar, untuk mengatasinya ring torak atau pegas torak sudah lemah diganti dengan yang baru karena jika tidak diganti celah antar ujung ring torak melebar yang menyebabkan kompresi bocor dan minyak pelumas masuk ke ruang bakar atau silinder.

2. Lubang silinder sudah berbentuk oval atau sudah aus.

Kondisi ini disebabkan oleh : pemakaian terus menerus dan gesekan antara torak dan dinding silinder sehingga panas dan menimbulkan pemuaian, sehingga ada celah pada salah satu bagian antara dinding silinder dan ring torak yang menyebabkan minyak pelumas masuk dari panic minyak pelumas (carter) ke ruang bakar dan meyebabkan udara yang akan dikompresi bocor, cara mengatasinya : lubang silinder di shock yaitu pada lubang silinder dilapisi logam kemudian di bor atau dibubut sesuai ukuran diameter silinder dan jika lubang silinder diperbesar maka ring torak yang digunakan harus disesuaikan dengan diameter pada dinding silinder.

Tenaga mesin berkurang yang disebabkan oleh beberapa komponen mesin mengalami keausan seperti ring torak aus, torak aus, dinding silinder aus sehingga menyebabkan minyak pelumas dari panci minyak pelumas (carter) ke ruang bakar ialah :

1. Pada pembuangan (knalpot) keluar asap mesin berwarna agak putih disertai berkurangnya minyak pelumas pada system pelumasan dan bau minyak pelumas terbakar (pemakaian minyak pelumas boros) yang menyebabkan polusi udara dan mengganggu pernapasan. Masuknya minyak pelumas ke dalam ruang bakar mangakibatkan gas buang berwarna putih. Pemeriksaan dilakukan pada komponen komponen mesin kendaraan seperti dinding silinder, ring torak, torak karena mengalami keausan akibat pemakaian kendaraan dan akibat dari gesekan terus menerus yang menyebabkan diantaranya pemakaian oli boros yaitu ada sebagian minyak pelumas yang masuk ke dalam ruang bakar melalui sisi torak. Minyak pelumas juga dapat masuk ke dalam ruang bakar melalui jalan-jalan katup yang mengalami keausan.  Minyak pelumas yang masuk ke dalam ruang bakar mengakibatkan sulitnya bahan bakar untuk terbakar, sehingga menyebabkan daya atau tenaga mesin berkurang. Terbakarnya minyak pelumas dalam jumlah yang berlebihan mengakibatkan terjadinya endapan atau kerak-kerak pada torak dan dinding ruang bakar, maka untuk mengatasi hal tersebut, langkah yang perlu dilakukan adalah mengganti komponen torak dan cincin torak. Dinding silinder yang sudah mengalami keausan atau tergores maka diganti dengan dinding silinder yang baru.

2. Suara ketukan dari dalam mesin (Knocking), terdengar pada saat sedang berakselerasi. suara ketukan dari dalam mesin (knocking). Knocking disebabkan oleh banyak kerak karbon didalam ruang bakar atau silinder. Kerak karbon terbentuk akibat oli yang masuk ke ruang bakar atau silinder ikut terbakar. Kerak karbon didalam ruang bakar atau silinder turut terbakar saat pembakaran\ terjadi. Kerak karbon dapat meningkatkan temperatur dan tekanan saat pembakaran yang mengakibatkan terjadinya knocking. Masuknya oli ke ruang bakar merupakan akibat komponen-komponen ruang bakar, misalnya cincin piston, dinding silinder sudah aus dikarenakan pemakaian yang terus menerus dan akibat gesekan. Kerak karbon atau arang yang berada didalam ruang bakar (silinder) dapat diatasi dengan lxx mengganti komponen yang menyebabkan minyak pelumas masuk ke bakar atau komponen yang aus seperti ring torak, bouring silinder dan lain sebagainya.

 

Dirangkum dari berbagai sumber