BASIC MECHANIC

DASAR-DASAR ENGINE DIESEL LEARNING CENTER DEPARTMENT OCTOBER 2003 Daftar Isi Daftar Isi Bab I Konsep Siklus 4-Langkah 1 Bab II Basic Engine Component 15 Block Assembly 16 Cylinder Head Assembly 31 Gear Train Assembly 35 Bab III Engine System 39 Sistem Pendingin 40 Sistem Pelumasan 50 Sistem Pemasukan Udara dan Pengeluaran Gas 61 Buang Sistem Bahan Bakar 69 Konsep Penyemprotan Bahan Bakar 77 Bahan Bakar Diesel 86 Starting System 90 Dasar – Dasar Diesel Engine i Konsep Siklus Engine 4-Langkah Bab 1 KONSEP SIKLUS ENGINE 4-LANGKAH Setelah selesai dengan topik ini, Anda diharapkan faham tentang: 1. Elemen-elemen dasar yang dibutuhkan dalam Proses Pembakaran. 2. Bagaimana tenaga dipindahkan dengan gerakan turun-naik dan berputar. 3. Istilah umum yang digunakan untuk menjelaskan engine. 4. Perbedaan antara Diesel Engine dan Gasoline Engine. 5. Cara kerja Caterpillar Spark Ignited Engine. Dasar - Dasar Diesel Engine 1 Konsep Siklus Engine 4-Langkah 1. Konsep Dasar Pada bagian ini anda akan belajar tentang : 1. Proses Pembakaran dan cara kerja komponen-komponen pada Ruang Pembakaran. 2. Bagaimana engine menggunakan gerakan turun-naik dan berputar untuk menmindahkan tenaga, 3. Bagaimana pembakaran terjadi selama Siklus 4 Langkah berlangsung. 4. Top Dead Center atau TDC (Titik Mati Atas, TMA), Bottom Dead Center atau BDC (Titik Mati Bawah, TMB), dan Stroke (Langkah piston). Ibaratkan engine sebagai sebuah jam, dimana semua komponennya bekerja selaras demi menjaga ketepatan waktu. Dalam kasus Diesel engine, semua komponennya bekerja sama untuk merubah energi panas menjadi energi mekanis. Dasar - Dasar Diesel Engine 2 Konsep Siklus Engine 4-Langkah Pembakaran Udara dan bahan bakar yang dipanaskan secara bersama-an menghasilkan pembakaran, yang kemudian mengha-silkan gaya yang dibutuhkan untuk memutarkan engine. Oksigen yang terdapat pada udara diperlukan untuk membakar bahan bakar, yang kemudian menciptakan gaya. Bila dikabutkan, bahan bakar diesel akan mudah terbakar secara efisien. Proses pembakaran terjadi pada saat campuran bahan bakar dan udara sudah cukup panas untuk disulut. Ia harus terbakar cepat dan terkontrol untuk menghasilkan energi panas yang paling tinggi. Intinya : Udara + Bahan bakar + Panas = Pembakaran Faktor-faktor yang mempengaruhi Pembakaran Proses pembakaran diatur oleh 3 faktor sebagai berikut : 1. Volume udara yang dimampatkan. 2. Jenis bahan bakar yang digunakan. 3. Jumlah campuran bahan bakar dan udara. Ruang Pembakaran Ruang pembakaran dibentuk oleh : 1. Cylinder Liner 2. Piston 3. Intake Valve 4. Exhaust Valve 5. Cylinder Head Kompresi Bila udara ditekan, maka suhunya akan naik. Semakin banyak udara yang ditekan, maka panas yang didapat akan semakin tinggi. Jika tekanannya cukup maka akan menghasilkan suhu di atas suhu titik bakar bahan bakar. Jenis Bahan Bakar Tiap jenis bahan bakar mempunyai suhu titik bakar yang berbeda, karena itu akan mempengaruhi pembakaran. Jumlah Bahan Bakar Jumlah bahan bakar yang digunakan juga mempunyai arti penting, karena makin banyak bahan bakar yang digunakan berarti makin besar pula gaya yang dihasilkan. Jika disemprotkan ke dalam ruangan tertutup dengan jumlah udara yang cukup, bahan bakar yang sedikit saja akan mampu menghasilkan panas dan gaya yang cukup besar. Semakin banyak bahan bakar = semakin besar gaya yang dihasilkan Dasar - Dasar Diesel Engine 3 Konsep Siklus Engine 4-Langkah Proses Pembakaran Pada Diesel engine Dalam Diesel engine, udara ditekan di dalam ruang pembakaran sampai cukup panas untuk menyulut bahan bakar. Kemudian, bahan bakar disemprotkan ke dalam ruangan yang panas tersebut dan terjadilah pembakaran. Proses Pembakaran Pada Gasoline Engine Pada Gasoline Engine, udara yang ditekan tidak akan menghasilkan panas yang cukup untuk pembakaran. Karenanya dipakai spark plug (busi) untuk memercikkan api yang menyulut campuran tadi sampai menghasilkan pembakaran. Memindahkan Energi Panas Pada kedua jenis engine, proses pembakaran menghasil-kan energi panas yang menyebabkan gas yang terperang-kap dalam ruang pembakaran akan menekan piston ke bawah. Gerakan piston inilah yang kemudian mengge-rakkan komponen lainnya untuk bekerja. Gerakan Turun-Naik dan Berputar Seluruh komponen bekerja sama untuk merubah gerakan turun-naik menjadi gerak putar. Pembakaran yang terjadi menyebabkan piston dan connecting rod bergerak turun-naik, yang disebut gerakan reciprocating. Kemudian connecting rod memutarkan crankshaft yang akan meru-bah gerakan reciprocating menjadi gerakan berputar, yang disebut sebagai gerakan rotary. Inilah cara kerja engine merubah panas dari hasil pemba-karan menjadi bentuk energi yang bisa dimanfaatkan. Dasar - Dasar Diesel Engine 4 Konsep Siklus Engine 4-Langkah Intake Stroke (Langkah Isap) Siklus engine dimulai dari intake stroke. Mula-mula, intake valve terbuka. Bersamaan dengan itu, piston bergerak menuju Titik Mati Bawah atau TMB yaitu merupakan titik terbawah yang mampu dicapai piston dan akan menyedot udara ke dalam ruang pembakaran. Crankshaft berputar 1800 atau setengah putaran, sementara exhaust valve tetap tertutup. Compression Stroke (Langkah Kompressi/Tekan) Pada langkah kompresi (compression stroke) intake valve menutup, menyekat ruang pembakaran. Piston bergerak naik sampai posisi teratas pada cylinder liner. Posisi ini disebut Titik Mati Atas atau TMA. Udara yang terperangkap akan tertekan dan menjadi sangat panas. Perbandingan antara volume udara sebelum dan sesudah ditekan disebut perbandingan kompresi (compression ratio). Umumnya Diesel Engine memiliki perbandingan kompresi antara 13 : 1 sampai 20 : 1. Saat ini Crankshaft telah berputar 3600 atau satu putaran penuh. Perbandingan Kompressi = Volume TMB Volume TMA Power Stroke (Langkah Tenaga) Bahan bakar diesel disemprotkan menjelang akhir compression stroke. Ini menghasilkan pembakaran dan dimulainya langkah tenaga (power stroke). Intake dan exhaust valve tetap tertutup untuk mennyekat ruang pembakaran. Gaya dari hasil pembakaran mendorong piston turun dan menyebabkan connecting rod memutar crankshaft 1800 lagi. Pada saat ini crankshaft telah mela-kukan satu setengah putaran sejak siklus pertama dimulai. Exhaust Stroke (Langkah Buang) Exhaust stroke adalah langkah terakhir dari Siklus 4 Langkah. Pada langkah buang (exhaust stroke), exhaust valve terbuka, piston bergerak naik dan mendorong gas hasil pembakaran keluar dari cylinder. Pada posisi TMA, exhaust valve menutup, intake valve membuka, dan siklus dimulai dari awal lagi. Saat ini connecting rod telah memutar crankshaft 1800 lagi. Dasar - Dasar Diesel Engine 5 Konsep Siklus Engine 4-Langkah 4-Stroke Cycles Siklus 4-Langkah Exhaust stroke mengakhiri proses Siklus 4-Langkah. Dan selama proses tersebut, crankshaft telah menyelesaikan 2 x 3600. Secara berurutan adalah sebagai berikut : Intake, Compression, Power dan Exhaust stroke, dan dinamai "Siklus 4-Langkah". Engine Caterpillar menggunakan Siklus 4-Langkah dan berlangsung terus menerus selama engine hidup. Urutan terjadinya pembakaran pada masing-masing cylinder disebut urutan pengapian (firing order). Empat langkah piston = Dua kali putaran crankshaft. Dasar - Dasar Diesel Engine 6 Konsep Siklus Engine 4-Langkah 2. Membedakan Diesel Engine dengan Gasoline Engine Bagian ini akan mengajarkan tentang perbedaan antara diesel engine dengan gasoline engine. Layaknya diesel engine, gasoline engine juga mengguna-kan pembakaran Siklus 4-Langkah untuk menghasilkan energi gerak. Namun ada sedikit perbedaan dalam prosesnya. Mari kita lihat apa sajakah perbedaan tersebut. Pemantik/Busi – Spark Perbedaan yang paling mencolok antara kedua engine itu adalah bahwa diesel engine tidak membutuhkan peman-tik (ignition) untuk menyalakan engine. Seperti diketahui bahwa diesel engine menggunakan tekanan udara dengan compression ratio yang tinggi untuk memanaskan udara di dalam ruang pembakaran sampai cukup panas untuk menyalakan bahan bakar. Desain Ruang Pembakaran Diesel Engine Perbedaan antara diesel engine dengan gasoline engine juga terletak pada desain ruang pembakarannya. Pada diesel engine, ruangan antara cylinder head dengan piston pada saat di posisi TMA adalah sangat kecil, sehingga menghasilkan rasio kompresi yang tinggi. Kebanyakan piston untuk diesel engine memiliki ruang pembakaran yang terletak tepat di atas piston. Dasar - Dasar Diesel Engine 7 Konsep Siklus Engine 4-Langkah Desain Ruang Pembakaran Gasoline Engine Gasoline engine memiliki ruang pembakaran yang ter-letak pada cylinder head. Ruangan antara piston dengan cylinder head lebih luas daripada diesel engine, sehingga rasio kompresinya lebih rendah. Tenaga Engine Perbedaan lain yang mencolok adalah kemampuan engine untuk dibebani pada rpm rendah. Umumnya, diesel engine biasa beroperasi antara 800 rpm dan 2200 rpm, menghasilkan torque yang lebih besar dan menghasilkan tenaga yang lebih besar pula. 4-Stroke Cycles Kedua engine tersebut mengubah energi panas menjadi energi gerak melalui siklus 4 langkah. Bahan Bakar Diesel engine umumnya lebih efisien dalam penggunaan bahan bakar daripada gasoline engine. Rata-rata output horsepower-nya membutuhkan bahan bakar yang relatif lebih sedikit. Bobot Engine Diesel engine lebih berat daripada gasoline engine karena ia harus mampu menahan tekanan dan suhu tinggi pada saat proses pembakaran. Perbandingan Kompressi Diesel Engine menggunakan rasio kompresi yang lebih tinggi untuk memanaskan udara ke suhu pembakaran yang dibutuhkan. Umumnya berkisar antara 13:1 sampa 20:1. Sementara gasoline engine hanya menggunakan rasio kompresi antara 8:1 sampai 11:1. Dasar - Dasar Diesel Engine 8 Konsep Siklus Engine 4-Langkah 3. Engine Berbahan Bakar Gas dari Caterpillar Bagian ini akan mengajarkan cara kerja spark ignited engine. Spark Ignited Engine Engine ini menggunakan bahan bakar gas seperti propana, metan dan etanol. Bahan bakar tersebut dan kebutuhannya untuk fuel line bertekanan rendah, dibutuhkan modifikasi khusus terhadap desain engine. Engine ini bekerja dengan menggunakan bahan bakar gas seperti propana dan metana. Berdasarkan desain dari Caterpillar, beberapa suku cadang yang digunakan sama saja, namun modifikasi yang khusus dibuat untuk sistem fuel delivery. Sistem pemasukan dan pembuangan udara, sistem pendinginan dan sistem bahan bakar telah dirubah untuk mengakomodasi pencampuran udara dan bahan bakar dengan baik, serta ditambahkannya sistem spark ignition bertegangan tinggi. Di beberapa engine, bagian piston juga telah didesain ulang ke bentuk lengkungan yang tajam untuk mendukung proses pembakaran. Sementara pada engine lainnya, digunakan piston berujung datar. Sensor-sensor elektronik dan timing device telah ditambahkan untuk meningkatkan performa engine beremisi rendah ini. Engine berbahan bakar gas tersedia dalam tipe 3300, 3400, 3500, dan 3600. Dasar - Dasar Diesel Engine 9 Konsep Siklus Engine 4-Langkah 4. Terminologi Bagian ini akan mengajarkan tentang terminologi atau istilah-istilah umum yang digunakan dalam menjelaskan fungsi-fungsi engine dan bagaimana seharusnya suatu engine bekerja. Kategori Ada tiga kategori utama dalam topik ini, yaitu : hukum- hukum mekanika, tenaga output, dan efisiensi engine. Hukum-hukum Mekanika Gesekan (Friction) Gesekan atau friction adalah tahanan yang muncul akibat gerakan antara dua permukaan yang saling bersentuhan. Sebagai contoh adalah gesekan antara piston dan dinding cylinder ketika piston bergerak ke atas dan ke bawah. Gesekan menghasilkan panas yang pada akhirnya akan membuat aus dan kerusakan pada komponen. Inersia Inersia adalah kecenderungan alamiah pada benda diam untuk tetap diam dan benda bergerak untuk terus bergerak apabila tidak ada gaya yang mempengaruhinya. Engine menggunakan gaya (force) untuk mengatasi inersia. Gaya (Force) Gaya adalah suatu dorongan atau tarikan yang memulai, menghentikan, atau merubah pergerakan suatu benda. Gaya dihasilkan oleh pembakaran pada langkah tenaga (power stroke). Makin besar gaya yang timbul, makin besar pula tenaga yang dihasilkan. Dasar - Dasar Diesel Engine 10 Konsep Siklus Engine 4-Langkah Tekanan Tekanan adalah gaya yang terjadi per satuan luas area. Dalam siklus 4 langkah, banyak sekali tekanan yang bekerja pada bagian atas piston selama langkah kompresi dan langkah tenaga. Menciptakan Tekanan Ada tiga cara untuk menciptakan tekanan, yaitu dengan cara menaikkan suhu, mengurangi volume, atau membatasi aliran. Beberapa sistem dan komponen-komponen pada internal combustion engine dapat menurunkan atau menaikkan tekanan. Pengetahuan dan pengukuran tentang tekanan tertentu pada sebuah engine merupakan hal yang sangat penting untuk mengetahui kondisi keseluruhan engine itu sendiri. Dasar - Dasar Diesel Engine 11 Konsep Siklus Engine 4-Langkah Istilah-istilah Dalam Power Tenaga engine dijelaskan menurut kualitas dan kuantitas Output karakteristik tertentu. Torsi Torsi adalah gaya putar atau gaya puntir. Sebuah crankshaft menggunakan gaya ini untuk menggerakkan flywheel, torque converter atau perangkat mekanis lainnya. Torsi Sebagai Satuan Kapasitas Beban Torsi juga berfungsi sebagai ukuran kapasitas beban sebuah engine. Untuk menghitung Torque dalam satuan foot per pound (lb.ft), rumusnya sbb: Torque (lb. ft)= 5252 x Horsepower RPM Torque Rise Torque Rise adalah peningkatan torsi yang terjadi pada saat engine lugged (penurunan rpm engine) dari rated rpm. Hal ini berlangsung sampai tingkat rpm tertentu dicapai, dan setelahnya itu torsi akan turun secara drastis. Nilai torsi maksimum yang dicapai disebut sebagai peak torque. Rumusnya adalah : TR = [( PT − RT )x 100] RT Keterangan: TR = Torque Rise TC = Torque Curve HC = Horsepower Curve PT = Peak Torque RT = Rated Torque HP + T = Horsepower plus Torque (Horsepower = horsepower) Horsepower Horsepower adalah ukuran pada engine yang menggambarkan jumlah daya output selang waktu tertentu atau ukuran output rata-rata. Brake horsepower adalah daya yang tersedia yang bisa digunakan pada flywheel. Nilai Brake horsepower lebih kecil dari nilai horsepower murni karena sebagian energi yang dihasilkan telah digunakan untuk menggerakkan Dasar - Dasar Diesel Engine 12 Konsep Siklus Engine 4-Langkah komponen-komponen engine lainnya. Rumus horsepower adalah: Horsepower = RPM x Torque 5252 Panas Panas adalah bentuk energi yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar. Energi panas diubah menjadi energi mekanik oleh piston dan komponen engine lainnya untuk menghasilkan tenaga yang dibutuhkan. Temperatur atau Suhu Suhu adalah satuan tingkat panas atau dinginnya sebuah benda. Umumnya menggunakan skala Fahrenheit atau Celsius. British Thermal Unit atau BTU British Thermal Unit atau BTU digunakan untuk mengukur jumlah panas bahan bakar secara spesifik, atau jumlah kadar panas yang ditransfer dari satu benda ke benda lainnya. Satu BTU adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan satu pound air sebesar satu derajat Fahrenheit. BTU pada Bahan Bakar BTU digunakan untuk menggambarkan tingkat panas bahan bakar. Bahan bakar dengan tingkat BTU tinggi akan menghasilkan panas yang lebih besar dan tenaga yang lebih besar pula. Secara umum, bahan bakar diesel memiliki tingkat BTU yang lebih tinggi daripada gasoline. BTU pada Sistem Pendingin BTU juga digunakan untuk menggambarkan seberapa baik sistem pendingin bekerja. Makin besar BTU yang dibuang oleh coolant, makin efisien pula sistem pendinginnya. Efisiensi Engine Desain engine sangat berpengaruh pada performa dan efisiensi engine yang bersangkutan. Bore Bore adalah diameter dalam dari cylinder, dan diukur dalam satuan inchi atau milimeter. Bore sebuah cylinder menentukan volume udara yang tersedia untuk pemba- Dasar - Dasar Diesel Engine 13 Konsep Siklus Engine 4-Langkah karan. Apabila faktor lainnya dianggap tetap, makin besar bore akan semakin besar pula tenaga yang bisa dihasilkan oleh engine. Stroke Stroke adalah sebutan untuk jarak yang ditempuh piston dari posisi Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB). Panjang stroke ditentukan oleh desain crankshaft. Stroke yang panjang akan memasukkan udara lebih banyak ke dalam cylinder dan membakar lebih banyak bahan bakar serta menghasilkan tenaga lebih besar. Displacement Rumus untuk menghitung displacement dari bore adalah sbb: Displacement = Luas area Bore x Stroke Perbandingan Kompresi Perbandingan Kompresi dihitung dengan cara sebagai berikut: Perbandingan Kompressi = Volume TMB Volume TMA Dasar - Dasar Diesel Engine 14 Komponen – Komponen Utama Engine Bab 2 KOMPONEN UTAMA ENGINE Setelah menyelesaikan topik ini, Anda akan mampu mengidentifikasi dan mengerti fungsi dari komponen-komponen yang ada dalam engine block, cylinder head, dan gear train assemblies. Dasar – Dasar Diesel Engine 15 Komponen – Komponen Utama Engine 1. Block Assembly Block assembly adalah tempat dimana tenaga diciptakan. Berikut akan kita pelajari komponen pembentuknya dan bagaimana mereka bekerja bersama-sama untuk menghi-dupkan engine. Engine Block Engine Block adalah rangka utama yang menyangga semua komponen suatu engine. Engine Block memiliki banyak desain, seperti: In-line engine (nomor 1) dimana semua cylinder-nya diletakkan dalam satu baris. Dan V Engine (nomor 2) yang memi-sahkan cylinder menjadi dua baris, dengan block engine membentuk huruf “V”. Dasar – Dasar Diesel Engine 16 Komponen – Komponen Utama Engine Cylinder Cylinder adalah lubang-lubang yang ada pada engine block dan berfungsi sebagai : 1. Rumah piston 2. Pembentuk ruang bakar 3. Pembuang panas dari piston Desain Cylinder 1. Cylinder bisa dicetak secara permanen ke dalam block yang disebut Parent bore, atau 2. Cylinder yang bisa dibongkar-pasang yang disebut cylinder liner. Cylinder liner membentuk dinding jacket water antara coolant dan piston. Jenis-jenis Cylinder Liner Wet liner mempunyai O-ring untuk menyekat water jacket dan mencegah kebocoran coolant. Dry liner sering digunakan untuk memperbaiki parent bore engine apabila cylinder-nya rusak. Liner-nya disebut kering karena menempel dan menempati jalur sepanjang dinding cylinder yang ada dalam block engine. Dasar – Dasar Diesel Engine 17 Komponen – Komponen Utama Engine Piston Piston memiliki tiga tugas utama : 1. Memindahkan gaya hasil pembakaran ke connecting rod dan ke crankshaft. 2. Menyekat ruang pembakaran. 3. Menyerap panas yang berlebihan dari ruang pemba-karan. Piston dipasang di setiap cylinder liner dan bergerak turun-naik selama proses pembakaran. Bagian atas piston berfungsi sebagai ruang pembakaran bagian bawah. Piston berfungsi sebagai pemindah gaya hasil pembakar-an Piston terdiri dari beberapa bagian sebagai berikut: 1. Crown – sebagai ruang pembakaran. 2. Ring Grooves dan Lands – menahan compression ring dan oil control ring. 3. Wrist Pin Bore – berisi pin yang menghubungkan piston dengan connecting rod. 4. Retaining pin – menahan pin piston agar tetap berada di dalam pin bore. 5. Thrust skirt – membawa beban samping. Piston dibuat dengan berbagai metode: 1. Cast Aluminium Crown dengan forged aluminium skirt, dan di las dengan semburan elektron. 2. Composite, steel crown dan forged aluminium skirt yang dibaut menjadi satu. 3. Articulated, forged steel crown dengan pin bore dan bushing, cast aluminium skirt yang terpisah. Kedua bagian itu disatukan dengan wrist pin. 4. Jenis yang paling umum adalah piston berbahan aluminium dengan penyanga besi sebagai pasangan piston ring. Ada dua jenis piston berdasarkan sistem bahan bakar dan rancangan ruangan pembakaran, yaitu : 1. Precombustion piston memiliki heat plug pada crown-nya, 2. Direct injection piston tidak dilengkapi dengan heat plug. Dasar – Dasar Diesel Engine 18 Komponen – Komponen Utama Engine Ring Piston Setiap piston memiliki dua atau lebih ring yang terpasang pada groove piston. Ring piston mempunyai tiga tugas utama, yaitu : 1. Menyekat ruang pembakaran. 2. Mengontrol pelumasan pada dinding cylinder. 3. Mendinginkan piston dengan cara memindahkan panas yang dihasilkan pada proses pembakaran. Ada dua jenis piston ring : (1) Compression Ring, dan (2) Oil Control Ring. Compression ring berfungsi untuk menyekat bagian bawah ruang pembakaran agar tidak ada gas pembakaran yang bocor melewati piston menuju crankcase. Oil Control Ring Biasanya oil control ring terletak di bagian bawah compression ring. Tugasnya adalah melumasi dinding-dinding cylinder liner, tempat piston bergerak turun-naik. Lapisan tipis dari oli tersebut akan mengurangi keausan pada cylinder liner dan piston. Expander Ring Di bagian dalam oil control ring, akan kita temukan expander spring yang membantu mempertahankan lapisan oli di sepanjang dinding cylinder. Ring End Gap Tiap ring piston punya gap/celah di antara ujung-ujung pertemuan lingkarannya. Untuk mencegah kebocoran, ring end gap antara ring yang satu dengan yang lainnya tidak boleh disusun segaris. Dasar – Dasar Diesel Engine 19 Komponen – Komponen Utama Engine Connecting Rod Connecting rod terpasang di setiap piston melalui sebuah pin. Fungsinya untuk memindahkan gaya dari piston ke crankshaft. Connecting rod menghubungkan piston dengan crank-shaft, yang terdiri atas beberapa bagian sebagai berikut: 1. Rod Eye 2. Piston Pin Bushing 3. Shank 4. Cap 5. Bolt dan Nut 6. Connecting Rod Bearing Connecting Rod Bearing Connecting Rod Bearing terletak pada ujung connecting rod tersebut, dimana crankshaft berputar di dalamnya. Rod Bearing Shell Setengah bagian atas connecting rod bearing yang berada di dalam rod disebut upper half shell (bagian atas). Setengah bagian yang lain mengisi ruang cap, di-sebut lower half shell (bagian bawah). Secara umum, lapisan bagian atas membawa beban lebih banyak. Dasar – Dasar Diesel Engine 20 Komponen – Komponen Utama Engine Crankshaft Ujung lain dari connecting rod berfungsi untuk memutar crankshaft yang ada di bagian bawah engine block. Crankshaft memindahkan gerakan berputar ke flywheel dan menghasilkan energi untuk melakukan kerja. Crankshaft merubah gerakan naik-turun piston menjadi gerak berputar untuk melakukan kerja. Bagian-bagian crankshaft terdiri dari: 1. Rod Bearing Journal 2. Counterweight 3. Main Bearing Journal 4. Web Desain Crankshaft Umumnya Crankshaft untuk in-line engine hanya mem-punyai satu buah rod bearing journal untuk setiap cylinder-nya, sementara pada "V" engine satu buah rod bearing journal bisa digunakan untuk dua cylinder. Rod Bearing Journal Rod Bearing Journal menentukan posisi piston. Saat ber-bergerak ke atas, piston berada pada posisi titik mati atas dan saat ia bergerak ke bawah, piston berada pada posisi titik mati bawah. Urutan pengapian (firing order) dari engine menjelaskan kapan tiap rod bearing journal berada pada posisi titik mati atas. Lightening Hole Beberapa rod bearing journal memiliki lightening hole untuk mengurangi berat crankshaft dan menyeimbangkan crankshaft. Oil Passage Crankshaft mempunyai lubang-lubang oli untuk meng-alirkan oli dari main bearing ke connecting rod bearing. Oil Passage Plug Lubang saluran oli ditutup pada salah satu ujungnya dengan menggunakan cap plug atau set screw. Dasar – Dasar Diesel Engine 21 Komponen – Komponen Utama Engine Web Main Bearing Journal (1) dan Rod Bearing Journal (2) dihubungkan oleh Web (3). Radius antara web dan journal itu disebut fillet (4). Counterweight Beberapa web juga punya counterweight untuk memjaga keseimbangan crankshaft. Counterweight merupakan bagian dari crankshaft yang dilas bersama-sama, meski-pun kadang-kadang hanya dibaut saja. Main Bearing Journal Crankshaft menggunakan main bearing untuk me-nyangga crankshaft pada engine block. Main bearing ter-letak segaris satu sama lain. Thrust Main Journal Gambar disamping ini adalah thrust main, yang ber-fungsi untuk membatasi gerakan maju-mundur crank-shaft, dan disebut juga end play. Main Bearing Bore Crankshaft berputar di dalam main bearing yang dijepit pada bore-nya dan terletak di bagian bawah engine block. Dasar – Dasar Diesel Engine 22 Komponen – Komponen Utama Engine Main Bearing Shell Ada dua bagian pada setiap main bearing yang disebut sebagai shell. Bagian bawah dipasangpada main bearing cap, dan bagian atasnya dipasang pada main bearing bore pada block. Umumnya, shell bagian bawah ini menerima beban lebih banyak dan karenanya lebih cepat aus. Pelumasan pada Bearing Bagian atas dari main bearing mempunyai sebuah lubang oli dan biasanya berupa slot (celah), sehingga pelumasan bisa terjadi secara terus-menerus pada lubang oli pada main journal. Thrust Main Bearing Thrust main bearing mengurangi gerakan maju-mundur crankshaft. Ada dua tipe thrust main bearing, yaitu: 1. Insert bearing, dua bagian. 2. Flanged thrust bearing, satu bagian. End Play Thrust main bekerja sama dengan thrust bearing untuk mengurangi gerakan maju-mundur crankshaft pada block. Gerakan ini dinamakan End Play. Dasar – Dasar Diesel Engine 23 Komponen – Komponen Utama Engine Camshaft Camshaft digerakkan oleh crankshaft melalui gear train. Jika camshaft berputar, cam lobes juga ikut berputar. Komponen-komponen valve train yang terhubung ke camshaft juga bergerak turun-naik mengikutinya. Ketika nose pada lobe menghadap ke atas, valve-nya terbuka penuh. Putaran camshaft adalah setengah dari putaran crank-haft, sehingga valve dapat membuka dan menutup pada saat yang tepat selama proses Siklus 4-Langkah. Komponen-komponen Camshaft Tujuan dari camshaft adalah untuk mengontrol kerja dari intake dan exhaust valve. Semua camshaft memiliki bearing journal, gambar nomor 1, dan lobe, gambar nomor 2. Camshaft Lobe Lobe-lobe yang terpisah mengoperasikan intake valve (nomor 1) dan exhaust valve (nomor 2) untuk setiap cylinder. Pada unit injector engine, camshaft mempunyai fuel injection lobe (nomor 3) yang menggerakkan unit injector. Semua fungsi ini berlangsung pada saat bahan bakar disemprotkan ke dalam cylinder. Bagian-bagian Cam Lobe Setiap lobe terdiri dari 3 bagian utama: 1. Base Circle 2. Ramp 3. Nose Cam Lift Jarak dari diameter base circle ke bagian atas nose disebut juga Lift. Cam lift menentukan lebar bukaan valve. Dasar – Dasar Diesel Engine 24 Komponen – Komponen Utama Engine Bentuk Cam Lobe Bentuk ramp lobe menentukan seberapa cepat valve membuka dan menutup. Bentuk Nose menentukan berapa lama valve tersebut terbuka penuh. Camshaft Bearing Camshaft Journal berputar di dalam camshaft bearing. Camshaft bearing ditekan dan dimasukkan ke dalam bore pada engine block. Camshaft journal mempunyai lubang-lubang oli yang sejajar dengan saluran oli pada block. Dasar – Dasar Diesel Engine 25 Komponen – Komponen Utama Engine Flywheel Assembly Flywheel Assembly adalah penghubung antara engine dengan komponen powertrain, terpasang pada crankshaft bagian belakang. Flywheel mempunyai tiga fungsi : 1. Menyimpan energi sebagai momentum antara siklus tenaga (power stroke). 2. Menghaluskan putaran crankshaft. 3. Menyalurkan tenaga. Flywheel Assembly Flywheel assembly terdiri atas : 1. Flywheel 2. Ring gear 3. Flywheel Housing Flywheel Flywheel dibaut ke bagian belakang crankshaft pada flywheel housing. Crankshaft memutar flywheel pada power stroke, dimana momentumnya tetap menjaga agar crankshaft tetap bekerja sempurna selama intake stroke, compression stroke dan exhaust stroke. Ring Gear Ring gear terletak di sekeliling flywheel dan digunakan sebagai perantara untuk menghidupkan engine. Dasar – Dasar Diesel Engine 26 Komponen – Komponen Utama Engine Push Rod Push rod (#3 pada gambar bawah) adalah sebatang besi yang mempunyai dudukan di kedua sisinya. Camshaft menggerakkan push rod sehingga mengakibatkan terang-katnya rocker arm. Valve Lifter Valve lifter (#2) atau cam follower terletak di setiap lobe pada camshaft. Pada saat camshaft berputar valve lifter bergerak mengikuti bentuk lobe-ya. Valve lifter memin-dahkan gerakan camshaft ke push rod. Push rod ini memindahkan gerakan itu ke rocker arm untuk membuka dan menutup valve. Jenis-jenis Valve Lifter Ada dua tipe valve lifter yaitu (1) slipper follower (gambar sebelah kanan) dan (2) roller follower (gambar sebelah kiri). Roller Follower Jenis Roller Follower mempunyai steel roller yang dike-raskan dan bersinggungan dengan lobe camshaft. Roller follower bergerak ke atas dan ke bawah di dalam bore pada block engine dan kesejajarannya dijaga oleh sebuah clip khusus. Slipper Follower Jenis Slipper follower biasanya berbentuk one piece casting dengan wear face yang nantinya akan berhubungan langsung dengan lobe. Slipper follower bergerak ke atas dan ke bawah di dalam bore pada engine block. Slipper follower berputar perlahan pada saat engine bekerja. Dasar – Dasar Diesel Engine 27 Komponen – Komponen Utama Engine Vibration Damper Vibration damper terletak di bagian depan crankshaft dan berfungsi untuk meredam getaran torsional atau puntiran dari crankshaft. Bentuknya seperti miniatur flywheel yang direkatkan atau dibaut di bagian depan crankshaft. Jenis-jenis Vibration Damper Vibration damper tersedia dalam dua tipe : ruber damper dan viscous damper. Rubber vibration damper (kiri) menggunakan karet untuk meredam getaran, sementara viscous damper (kanan) menggunakan oli yang kental sebagai meredam getaran. Dasar – Dasar Diesel Engine 28 Komponen – Komponen Utama Engine Komponen-komponen Yang bisa Diganti Beberapa komponen yang rentan aus dirancang agar bisa diganti. Ini termasuk cylinder liner, piston ring, main bearing dan connecting rod bearing. Cylinder Liner Karena adanya suhu dan tekanan ekstrim yang dihasilkan oleh proses pembakaran, membuat cylinder liner menjadi aus oleh pergerakan piston dan ring-nya. Karena itu dirancang untuk bisa diganti. Piston Ring Karena suhu pembakaran yang tinggi dan pergerakan yang terus-menerus, piston ring akan aus dan karenanya dirancang agar bisa diganti. Main Bearing Main Bearing akan lebih cepat aus daripada crankshaft karena terbuat dari metal yang lebih lunak, dan karena-nya juga dirancang agar bisa diganti saat diperlukan. Dasar – Dasar Diesel Engine 29 Komponen – Komponen Utama Engine Connecting Rod Bearing Connecting rod bearing juga lebih cepat aus ketimbang crankshaft karena terbuat dari metal yang lebih lunak dan karenanya juga dirancang agar bisa diganti bila perlu. Dasar – Dasar Diesel Engine 30 Komponen – Komponen Utama Engine 2. Cylinder Head Assembly Bagian ini akan menjelaskan tentang komponen-kompo-nen cylinder head dan fungsi dari masing-masing kom-ponen tersebut. Cylinder head dan komponennya dirancang untuk men-jamin agar valve bisa membuka dan menutup, selain juga agar bahan bakar bisa diinjeksikan pada saat yang tepat untuk menjamin performa dan kinerja engine yang ter-baik. Valve Train Assembly Valve train assembly meliputi: 1. Cylinder head 2. Valve Cover 3. Bridge 4. Valve Spring Assemblies 5. Valve Guide 6. Valve Seat Insert 7. Valve 8. Rocker arm Dasar – Dasar Diesel Engine 31 Komponen – Komponen Utama Engine Cylinder Head Cylinder head dibuat terpisah dan menyekat bagian atas engine block dan menopang integritas valve, juga inject-tor dan precombustion chamber. Selain itu juga ber-fungsi sebagai rumah untuk valve train, beberapa kom-ponen sistem bahan bakar dan saluran air untuk men-dinginkan komponen. Gasket dan Spacer Plate Cylinder head (1) ditempatkan ke engine block dengan gasket (2), spacer plate (3) dan bolt atau stud. Cylinder Head Casting Tergantung pada rancangan engine-nya, cylinder head bisa berbentuk single casting yang menutup bagian atas block engine, atau beberapa casting yang menutup satu atau lebih masing-masingnya cylinder. Valve Cover Valve cover terletak di atas dan menyekat cylinder head. Beberapa engine memiliki lebih dari satu valve cover. Rocker Arm Rocker arm menghubungkan valve ke camshaft, dan merubah gerakan berputar camshaft ke gerakan naik-turun pada valve. Jika push rod di dalam block mendorong salah satu ujung rocker arm ke atas, ia akan mendorong valve train ke bawah, mengakibatkan valve-nya membuka. Sementara camshaft terus berputar, push rod bergerak ke bawah, gaya pada valve spring mengaki-batkan valve menutup. Setiap cylinder memiliki rocker arm yang terpisah untuk intake dan exhaust valve. Dasar – Dasar Diesel Engine 32 Komponen – Komponen Utama Engine Valve Lash Rocker arm berputar pada sebuah shaft yang biasanya dikencangkan ke cylinder head. Saat cam lobe mulai mendorong push rod ke atas, biasanya ada sedikit celah antara rocker arm dengan valve bridge untuk memasti-kan bahwa valve-nya bisa menutup dengan sempurna. Ini disebut valve lash dan penyetelannya merupakan salah satu hal yang paling penting dilakukan dalam valve train. Bridge Bridge digunakan apabila sebuah cylinder mempunyai intake dan exhaust valve ganda. Pada engine ini, bridge assemble memindahkan gerakan rocker arm ke kedua intake atau exhaust valve pada sebuah cylinder secara simultan. Valve Valve bertugas mengontrol aliran udara dan gas buang melalui ruang pembakaran. Saat intake valve terbuka, udara masuk ke ruang pembakaran dan saat exhaust valve membuka, udara keluar dari ruang pembakaran. Valve Seat Insert Agar ruang pembakaran benar-benar tersekat, tiap valve mempunyai valve seat insert yang terletak di cylinder head. Apabila valve menutup, valve seat akan ber-singgungan dengan valve seat insert-nya. Umumnya, valve seat insert ini bisa diganti. Valve Guide Valve bergerak ke atas-ke bawah di dalam valve guide yang dipasang di cylinder head. Valve guide menjaga agar valve tetap bergerak lurus. Valve stem bergerak ke luar dari valve guide pada bagian atas cylinder head. Dasar – Dasar Diesel Engine 33 Komponen – Komponen Utama Engine Valve Spring Assembly Valve spring menjaga agar valve tetap menutup dan terletak di atas valve, disangga oleh kombinasi keepers (1) dan retainer (2) atau bisa juga disebut valve rotator. Valve Retainer/Valve Rotator Valve Retainer atau valve rotator terletak pada bagian ujung valve stem. Retainer mengunci keepers pada groove-nya di dalam valve. Valve rotator berfungsi untuk memutarkan valve agar keausan valve tidak terpusat disatu tempat. Komponen Yang Paling Cepat Aus Valve, valve seat insert, dan valve guide selalu lebih cepat aus karena suhu dan tekanan tinggi dari proses pembakaran. Komponen ini dirancang untuk lebih mudah aus dibanding komponen lainnya untuk melindungi komponen engine lainnya yang berhubungan langsung dengan komponen-komponen ini. Fuel Nozzle Fuel nozzle atau unit injector juga ditempatkan di cylinder head. Nozzle berada persis di antara valve. Fuel nozzle disangga oleh sleeve, washer, adapter, dan keeper. Dasar – Dasar Diesel Engine 34 Komponen – Komponen Utama Engine 3. Gear Train Assembly Bagian ini akan menerangkan tentang komponen-kompo-nen yang ada dalam gear train berserta fungsi dari setiap komponen tersebut. Gear train assembly adalah serangkaian gear yang me-mindahkan tenaga dari crankshaft ke komponen-kompo-nen utama lainnya dalam sebuah engine. Letaknya bisa di bagian depan atau belakang engine. Gear train yang ditunjukkan di sini terletak di depan engine, di antara backing plate dan timing gear housing. Kegunaan Gear Train Gear train menyelaraskan seluruh komponen dalam suatu engine agar bekerja sama di setiap siklus pada proses pembakaran. Berikut ini adalah komponen (perhatikan gambar atas) yang terdapat pada gear train : 1. Crankshaft Gear 2. Idler Gear 3. Camshaft Gear 4. Fuel Injection Pump Gear 5. Oil Pump Gear 6. Water Pump Gear 7. Air Compressor Gear Dasar – Dasar Diesel Engine 35 Komponen – Komponen Utama Engine Timing Mark Timing mark digunakan untuk mensejajarkan gear dan membantu meyakinkan ketepatan timing. Crankshaft Gear Gear ini ditempatkan di crankshaft. Jika crankshaft ber-putar, gear juga ikut berputar. Komponen lainnya disela-raskan dan digerakkan oleh crankshaft dan gear-nya. Idler Gear Idler gear menjaga agar camshaft gear tetap berputar ke arah yang sama searah crankshaft gear. Rasio gear-nya memastikan bahwa camshaft berputar ½ kali kecepatan putar crankshaft. Camshaft Gear Camshaft gear berkaitan dengan idler gear. Kecepatan putaran camshaft adalah ½ kali kecepatan putaran crankshaft untuk memastikan valve intake dan exhaust membuka dan menutup pada langkah yang tepat. Fuel Pump Gear Fuel pump gear dikendalikan oleh camshaft gear. Dan kerena ukurannya sama, keduanya berputar pada kecepatan yang sama. Fuel pump gear memutar fuel pump camshaft dan bekerja sama dengan komponen-komponen sistem bahan bakar lainnya untuk mengirim-kan bahan bakar ke engine pada saat yang tepat. Dasar – Dasar Diesel Engine 36 Komponen – Komponen Utama Engine Balance Gear Pada beberapa model engine digunakan balance shaft yang diputar oleh crankshaft, yang terletak di setiap sisi engine. Fungsinya untuk menghilangkan dampak getaran yang timbul dari crankshaft. Balance Shaft dan Gear Assembly Gambar disamping ini adalah contoh dari balance shaft dan gear assembly. Oil Pump Gear Oil pump gear digerakkan oleh crankshaft gear. Oil pump mensirkulasikan oli ke seluruh engine. Water Pump Gear Water pump digerakkan oleh water pump gear dan mensirkulasikan coolant ke seluruh engine. Water pump gear biasanya digerakkan pada kecepatan yang sama dengan crankshaft. Air Compressor Gear Beberapa engine ada yang menggunakan air compressor untuk menyediakan udara untuk brake dan komponen lainnya. Air compressor digerakkan oleh gear train. Air compressor gear berkaitan dengan idler gear dan ber-putar pada kecepatan yang disarankan oleh pabrik. Dasar – Dasar Diesel Engine 37 Komponen – Komponen Utama Engine Pulley Assembly Pulley assembly dipasang pada crankshaft drive ke komponen lainnya seperti fan atau alternator. Timing Gear Housing Semua timing gear dilindungi oleh timing gear housing. Timing gear housing menyekat bagian depan engine block. Dasar – Dasar Diesel Engine 38 Sistem Engine Bab 3 SISTEM ENGINE Bab ini membahas tentang berbagai macam sistem yang ada pada diesel engine, komponen engine, dan bagai-mana komponen-komponen tersebut bekerja. Sistem tersebut meliputi: 1. Cooling System (Sistem Pendingin), 2. Lubrication System (Sistem Pelumasan), 3. Air Intake & Exhaust System (Sistem Pemasukan dan Pembuangan Udara), 4. Fuel System (Sistem Bahan Bakar), dan 5. Starting System. Dasar – Dasar Diesel Engine 39 Sistem Pendingin Sistem Pendingin Dalam bagian ini Anda akan belajar untuk : 1. Mengenali tujuan utama dari sistem pendingin. 2. Menelusuri aliran coolant yang melalui sistem. 3. Mengetahui letak komponen dan fungsinya di dalam sebuah sistem pendingin engine. 4. Mengenali berbagai jenis sistem pendingin. Tujuan Sistem pendingin pada engine bertanggung jawab untuk mempertahankan suhu engine yang sesuai. Jika sistem pendingin gagal, kerusakan berat bisa terjadi. Prinsip Kerja Sistem pendingin mensirkulasikan coolant ke seluruh bagian engine untuk menyerap panas yang dihasilkan oleh pembarakan dan gesekan dengan memanfaatkan prinsip perpindahan panas. Prinsip Perpindahan Panas Panas selalu bergerak dari sumber panas ke sasaran yang suhunya lebih rendah. Sumber panas dan sasaran ini bisa berupa besi, cairan, ataupun udara. Kuncinya terletak pada perbedaan suhu relatif di antara keduanya. Makin besar perbedaannya, makin besar panas yang akan dipin-dahkan. Setiap komponen dalam suatu sistem pendingin memegang peran dalam hal ini. Dasar – Dasar Diesel Engine 40 Sistem Pendingin Komponen Komponen utama dari sistem pendingin adalah (1) Water pump, (2) Oil cooler, (3) Saluran di sepanjang engine block dan cylinder head, (4) Temperature regulator dan regulator housing, (5) Radiator, (6) Pressure cap, serta (7) Hose dan pipa penghubung. Sebagai tambahan termasuk pula fan, yang biasanya digerakkan oleh belt dan terletak tidak jauh dari radiator untuk meningkatkan aliran udara dan meningkatkan pe-mindahan panas. Dasar – Dasar Diesel Engine 41 Sistem Pendingin Water Pump Water pump terdiri atas sebuah impeller yang terdapat pada housing-nya. Saat impeller berputar, sudu-sudunya (vane) mendorong air dan masuk ke dalam saluran sistem pendingin pada engine. Water pump ditempatkan di bagian depan engine block. Oil Cooler Dari water pump, coolant mengalir menuju oil cooler. Oil cooler terdiri dari seperangkat tube (pipa). Coolant mengalir melalui bagian dalam tube tersebut dan menyerap panas dari oli engine yang menyelubungi tube. Oil cooler menyerap panas dari oli pelumas, untuk menjaga suhu oli agar kekentalannya tetap terjaga. Aftercooler Dari oil cooler, coolant lalu mengalir menuju engine block atau, jika engine dilengkapi dengan turbocharger, ia akan mengalir menuju aftercooler. Ada beberapa turbocharged engine yang menggunakan jacket water aftercooler. Cara Kerja Aftercooler Aftercooler menyerap panas dari udara yang akan masuk ke ruang bakar. Aftercooler dibuat seperti radiator, yaitu dengan memakai tube dan fin. Udara panas bertekanan yang keluar dari turbocharger mengalir melalui fin dan memindahkan panas ke air yang ada di dalam tube. Water Jacket Dari oil cooler atau aftercooler, coolant mengalir menuju engine block dan sekeliling cylinder liner, untuk menye-rap panas dari piston, ring-ring-nya dan dari liner itu sendiri. Ruangan tempat air mengalir inilah yang disebut sebagai water jacket. Dasar – Dasar Diesel Engine 42 Sistem Pendingin Cylinder Head Coolant mengalir dari saluran yang terdapat pada engine block sampai ke cylinder head, mengambil panas dari valve seat dan guide-nya. Temperature Regulator Sesudah coolant melewati cylinder head, coolant masuk ke thermostat atau regulator housing. Temperature regulator dipasang di bagian dalam housing-nya. Temperature regulator berfungsi sebagai pengatur aliran sistem pendingin. Regulator bertugas menjaga engine beroperasi pada suhu kerjanya. Ini dilakukan dengan cara mengatur aliran coolant apakah melalui radiator, atau melalui bypass tube kembali ke water pump tanpa di - dinginkan dulu oleh radiator. Secara singkat, fungsi regulator adalah : • Mempercepat tercapainya suhu kerja engine • Mempertahankan suhu kerja tersebut agar tidak berlebihan Cara Kerja Regulator Ketika engine dalam keadaan dingin, regulator berada dalam kondisi menutup saluran menuju Radiator. Coolant mengalir kembali ke pompa melewati bypass tube, tanpa melalui radiator. Ini akan membantu menghangatkan engine. Setelah engine-nya mulai panas, dan suhu coolant meningkat hingga mencapai suhu bukaan regulator. Ketika regulator membuka, sebagian coolant dialirkan langsung ke radiator sedangkan sisa-nya dialirkan ke water pump. Seiring dengan meningkat-nya suhu, regulator membuka lebih lebar dan lebih banyak coolant yang dialirkan melalui radiator. Saat regulator terbuka penuh, seluruh aliran coolant dialirkan langsung ke radiator. Regulator Test Anda harus melakukan pengujian pada regulator pada saat melakukan perawatan sistem pendingin dan meng- gantinya jika perlu. Suhu bukaan regulator distem-pel di permukaan regulator. Jika memang harus meng-ganti regulator, pastikan menggunakan regulator yang sesuai dengan yang dianjurkan untuk engine yang sedang diperbaiki, jika tidak sistem pendingin tidak akan bekerja dengan benar. Dasar – Dasar Diesel Engine 43 Sistem Pendingin Radiator Jika regulator membuka, coolant mengalir melalui pipa atau hose ke bagian atas radiator. Sampai pada tahap ini, coolant telah membawa panas dari semua komponen engine. Sementara di dalam radiator itu sendiri, situasinya terbalik. Coolant memindahkan panas yang dibawanya ke udara bebas. Cara Kerja Radiator Di dalam radiator , coolant mengalir dari atas ke bawah. Tube dan fins-nya bekerja sama untuk menghilangkan panas. Umumnya radiator dipasang di tempat yang aliran udara dan perpindahan panasnya bisa maksimal. Radiator Cap Radiator memiliki pressure cap. Cap ini menentukan besarnya tekanan yang terdapat dalam sistem pendingin selama engine bekerja. Sistem pendingin bertekanan bertujuan untuk mencegah air agar tidak mendidih pada saat engine beroperasi di ketinggian tertentu. Semakin tinggi posisi Anda dari permukaan laut, suhu titik didih air akan semakin turun. Jika Coolant mendidih akan menyebabkan kerusakan serius pada engine. Cara Kerja Radiator Cap Radiator cap menjaga tekanan di dalam sistem pendingin dan terdiri dari dua valve. Jika perbedaan antara tekanan di dalam sistem pendingin dan tekanan atmosfer dan melampaui tekanan bukaan radiator cap, akan membuka dan mengeluarkan udara, sehingga mengurangi tekanan di dalam sistem. Sistem menjadi stabil. Ketika engine dimatikan dan suhu engine turun, tekanan di dalam sistem pendingin akan turun sampai berada di bawah tekanan atmosfir. Pada saat ini valve inlet pada cap akan membuka, memungkinkan sejumlah udara masuk ke dalam radiator. Hal ini akan menyeimbangkan dan men-stabilkan tekanan dalam radiator dengan tekanan udara luar/atmosfer. Nilai Tekanan Radiator Cap Nilai tekanan kapan radiator cap bekerja tertera pada setiap cap. Bila tidak ada lihatlah pada service manual untuk machine yang sedang diperbaiki Dasar – Dasar Diesel Engine 44 Sistem Pendingin Fan (Kipas) Proses perpindahan panas pada radiator dibantu oleh fan. Fan meningkatkan aliran udara yang melewati fins dan tube radiator. Fan terdiri dari dua jenis, yaitu • Suction Fan (menghisap) dan • Blower Fan (meniup). Fan Belt (Sabuk Kipas) Beberapa engine menggunakan belt untuk menggerakkan fan, water pump, ataupun komponen lainnya. Belt Tension (Ketegangan Belt) Jika ketegangan belt terlalu kendor, maka kecepatan putaran fan akan menurun. Ini menyebabkan aliran udara yang melewati radiator akan berkurang dan menurunkan kemampuan sistem pendinginan secara keseluruhan. Dasar – Dasar Diesel Engine 45 Sistem Pendingin Coolant (Air Pendingin) Bagian ini akan mempelajari mengenai : 1. Tiga bahan coolant dan mengenali fungsi dari setiap bahan tersebut. 2. Menentukan konsentrasi antifreeze dan coolant conditioner. 3. Tiga faktor yang menentukan jangka waktu pengantian coolant. Bahan-bahan Coolant Coolant adalah campuran dari air, antifreeze dan coolant conditioner. Setiap elemen mempunyai fungsi yang berbeda, dan secara bersama-sama akan melindungi engine dari overheating (panas berlebihan), membekunya air pendingin pada suhu tertentu dan korosi. Air Air adalah bahan dasar utama untuk coolant karena air memindahkan panas lebih baik dari unsur cair lainnya. Sebagai coolant, air memiliki beberapa kekurangan : 1. Mudah mendidih. 2. Membeku. 3. Sangat korosif terhadap metal. Untuk memperbaiki kekurangan-kekurangan tersebut, maka Antifreeze, atau Ethylene Glycol, dan Coolant Conditioner ditambahkan ke dalam air Dasar – Dasar Diesel Engine 46 Sistem Pendingin Antifreeze Antifreeze, atau ethylene glycol, digunakan untuk me-naikkan titik didih dan menurunkan titik beku air. Jumlah campuran ethylene glycol mempengaruhi titik beku dan titik didih air. Makin banyak antifreeze, makin rendah titik bekunya dan makin tinggi titik didihnya. Titik Beku Jika coolant membeku ia tidak akan bisa mengalir dan karenanya tidak akan mampu mendinginkan engine. Coolant yang membeku juga bisa mengembang dan me-mecahkan engine. Nilai konsentrasi antifreeze akan mempengaruhi nilai titik beku air, yaitu pada suhu berapa air mulai membeku. Konsentrasi Antifreeze Untuk mencegah masalah sistem pendingin, Anda harus menggunakan antifreeze dengan konsentrasi yang tepat, antara 30% - 60%. Konsentrasi yang kurang dari 30% tidak akan cukup sebagai pencegah kebekuan coolant, dan jika konsen-trasinya di atas 60% justru akan mengurangi kemampuan dalam menghilangkan panas. Endapan Silica (Silica Dropout) Konsentrasi antifreeze melebihi 60% juga akan me-ngurangi kemampuan air sebagai pendingin dan akan menghasilkan endapan silica, yang akan merusak seal dan menyumbat sistem pendingin itu sendiri. Dasar – Dasar Diesel Engine 47 Sistem Pendingin Coolant Conditioner Conditioner berfungsi mencegah korosi dengan cara membentuk lapisan tipis yang melapisi semua komponen pada sistem pendingin. Lapisan tipis itulah yang akan mengurangi terjadinya proses korosi pada permukaan metal dan juga cavitation erosion. Ada tiga faktor yang bisa mempengaruhi kemampuan coolant sebagai pendingin, yaitu : 1. Ketinggian daerah operasi 2. Tekanan sistem 3. Konsentrasi Antifreeze yang digunakan Ketinggian Daerah Operasi dan Tekanan Sistem Ketinggian daerah operasi dan tekanan sistem mem-pengaruhi titik didih air. 1. Makin tinggi daerah operasi engine titik didih air akan semakin rendah. 2. Makin besar tekanan sistem pendingin akan me-naikkan titik didih air. Inilah yang menjadi alasan kenapa umumnya sistem pendingin dibuat bertekanan, karena sistem bertekanan akan menaikan titik didih air. Dan karena kebanyakan engine dioperasikan didaerah dengan ketinggian tertentu diatas permukaan laut, maka engine memerlukan sistem pendingin bertekanan. Uap Air Penting sekali untuk menjaga agar coolant tidak mendi-dih. Gelembung uap air terbentuk jika coolant mendidih. Gelembung udara tidak akan menyerap panas dengan baik bahkan dapat menyebabkan panas berlebihan. Gelembung uap air juga bisa mempengaruhi kemampuan water pump dalam mengalirkan coolant dan dapat menyebabkan kerusakan yang parah pada engine. Untuk melindungi engine, maka konsentrasi antifreeze dan coolant conditioner haruslah pada porsi yang sesuai. Dasar – Dasar Diesel Engine 48 Sistem Pendingin Konsentrasi Coolant Conditioner Konsentrasi Coolant conditioner yang tepat adalah antara 3% - 6%. Jika konsentrasi conditioner terlalu sedikit dari yang dianjurkan, komponen engine seperti cylinder liner bisa berkarat atau mengalami cavitation erosion. Conditioner yang terlalu banyak akan menghasilkan endapan silica yang bisa merubah coolant menjadi gel tebal, yang akan merusak water pump dan menyumbat radiator. Konsentrasi yang tinggi juga akan mengurangi kemampuan coolant dalam memindahkan panas. Periksa Buku Petunjuk Gunakan Operation and Maintenance Manual untuk mendapatkan informasi mengenai volume pengisian yang tepat pada engine yang sedang ditangani. Secara umum, radiator harus diisi coolant sampai per-mukaan coolant menyentuh ujung bawah pipa pengisian. Dasar – Dasar Diesel Engine 49 Sistem Pelumasan Sistem Pelumasan Setelah menyelesaikan topik ini, Anda akan memahami tujuan dari sistem pelumasan dan mampu mengenali komponen-komponen dalam sistem tersebut beserta fungsinya masing-masing. Anda juga akan mengetahui dan mampu menelusuri aliran oli pada sistem pelumasan untuk engine. Tujuan Sistem Pelumasan Tujuan utama sistem pelumasan adalah mengalirkan oli ke seluruh bagian engine. Oli harus bersih, dingin dan mampu melindungi komponen-komponen engine dari keausan. Dasar – Dasar Diesel Engine 50 Sistem Pelumasan Komponen Sistem pelumasan terdiri atas : (1) Oil Pan atau Sump, (2) Suction Bell, (3) Oil Pump, (4) Pressure Relief Valve, (5) Oil Filter (Saringan Oli) dengan Bypass Valve, (6) Engine Oil Cooler dengan Bypass Valve, (7) Main Oil Gallery, (8) Piston Cooling Jet, (9) Crankcase Breather, Pipa dan Saluran peng-hubung, dan Oli itu sendiri. Dasar – Dasar Diesel Engine 51 Sistem Pelumasan Oil Pan Oil pan berfungsi sebagai tempat penampung oli engine. Oil pan juga bisa menghilangkan/menyerap panas dari oli dan dibuang ke atmosfer. Oil pan ini terletak di bagian bawah engine block. Suction Bell Dan Inlet Screen Dari oil pan, pelumas mengalir melewati inlet screen dan masuk ke suction bell. Inlet screen mencegah masuknya partikel kotoran ukuran besar ke komponen-komponen pada sistem pelumasan. Oil Pump dan Relief Valve Oil pump menghasilkan aliran oli, yang mengalir ke seluruh bagian engine. Oil pump terletak di bagian dalam atau dekat oil pan. Oil Pump digerakkan oleh crankshaft melalui oil pump gear. Pressure relief valve biasanya terletak dekat oil pump dan bertugas untuk melindungi sistem pelumasan dari tekanan tinggi. Oil Cooler dan Bypass Valve Dari oil pump, oli mengalir melewati oil cooler. Lalu oli mengalir dari oil cooler menuju oil filter (saringan oli). Sistem pelumasan bisa menggunakan lebih dari satu saringan, tergantung pada desainnya. Filter akan menya-ring kotoran dan partikel metal dari oli. Oil Filter juga dilengkapi dengan bypass valve. Dasar – Dasar Diesel Engine 52 Sistem Pelumasan Oil Gallery Di beberapa turbocharged engine, oli mengalir dari filter ke turbocharger melalui pipa inlet, sementara jalur outlet akan mengembalikan oli ke oil pan. Pada engine lain, oli yang bersih akan meninggalkan oil filter tersebut dan masuk ke main oil gallery yang ter-letak di dalam engine block. Ini adalah jalur utama oli di sepanjang block. Aliran Oli Dari oil gallery, oli mengalir ke seluruh komponen yang bergerak pada engine, termasuk main bearing dan crank-shaft. Keterangan gambar: 1. Outlet 2. Inlet Bearing Oli mengalir dari gallery ke crankshaft, kemudian melumasi main bearing dan connecting rod bearing. 1. Crankshaft Main bearing 2. Oil Manifold Saluran Oli pada Crankshaft Crankshaft Caterpillar mempunyai lubang saluran oli yang mengirim oli ke connecting rod bearing dan main bearing. Pelumasan pada Dinding Cylinder Cipratan oli dari rod bearing akan mencapai dinding cylinder dan menyiram bagian bawah crown piston. Dasar – Dasar Diesel Engine 53 Sistem Pelumasan Piston Cooling Jet Piston Cooling Jet menyemprotkan oli ke bagian bawah piston dan membantu melumasi dinding cylinder liner. Crankcase Breather Crankcase breather berfungsi sebagai ventilasi untuk gas hasil pembakaran yang bocor melalui ring piston. Breather juga menjaga kestabilan tekanan di dalam crankcase. Breather biasanya terletak di bagian atas engine untuk menyeimbangkan tekanan di dalam engine crankcase dengan tekanan luar dan memudahkan oli untuk kembali ke oil pan. Oil Filter (Saringan Oli) Dalam sistem pelumasan, saringan oli adalah yang paling membutuhkan perawatan. Ia mudah dan cepat kotor, dan jika tak dirawat dengan benar dapat menyebabkan keru-sakan pada sistem pelumasan. Bypass Valve dan Relief Valve Sistem pelumasan menggunakan bypass dan relief valve untuk melindungi engine . Oil pump (1) menggunakan pressure relief valve (2), sementara oil cooler (3) dan saringan oli (4) menggunakan bypass valve (5). Pressure relief valve berfungsi menjaga tekanan oli pada sistem, dan bypass valve memungkinkan oli untuk mengalir melalui komponennya menuju sistem. Pressure Relief Valve Pressure relief valve biasanya terletak dekat oil pump. Umumnya relief valve menggunakan spring untuk mem-pertahankan tekanan sistem. Relief valve membuka bila tekanan di dalam sistem melebihi gaya spring pada valve. Selama tekanan tetap tinggi, valve akan tetap terbuka. Pada saat itu sebagian oli mengalir kembali ke oil pan. Valve kembali menutup bila tekanan kembali normal Dasar – Dasar Diesel Engine 54 Sistem Pelumasan Oil Cooler Bypass Valve Oil cooler bypass valve hanya membuka apabila tekanan oli yang akan melewati oil cooler lebih tinggi daripada gaya spring pada valve. Saat valve terbuka, oli langsung dikirimkan ke system tanpa melewati oil cooler, untuk memastikan bahwa komponen engine selalu mendapat-kan oli, walaupun ada masalah pada oil cooler, atau saat dingin, dimana oli tidak bisa mengalir dengan sempurna. Oil Filter Bypass Valve Oil Filter bypass valve hanya membuka apabila tekanan oil yang akan melewati saringan lebih tinggi daripada gaya spring pada valve. Jika oli masih kental seperti pada saat menghidupkan engine pertama kali, atau jika saringannya tersumbat, maka saringan bypass valve akan membuka. Oli langsung dialirkan menuju sistem untuk menjamin agar oli selalu mencapai bearings dan kompo-nen engine lainnya. Hal ini untuk melindungi engine dari kerusakan akibat tidak adanya oli. Dasar – Dasar Diesel Engine 55 Sistem Pelumasan Minyak Pelumas Bagian ini akan menerangkan tentang kekentalan oli (viscosity), Viscosity Index, dan TBN. Engine membutuhkan oli dengan tipe, tingkat kekentalan dan jumlah yang benar agar bisa berfungsi secara maksimal. Oli harus mampu melumasi, membersihkan dan mendinginkan komponen engine di berbagai macam kondisi operasional. Oli harus tetap bisa mengalir dan melumasi pada iklim dingin dan tahan terhadap panas tanpa menguap atau menjadi rusak. Rating SAE Society of Automotive Engineers (SAE) telah mengem-bangkan suatu sistem klasifikasi untuk menggambarkan kemampuan oli pada kondisi ekstrim tanpa mengalami kerusakan. Oli digolongkan menurut tipe/jenis dan kekentalannya. Tipe oli menggambarkan karakteristik kinerja seperti detergency, dispersancy, dan ketahanan oli terhadap suhu. Tipe-tipe oli bisa dikenali melalui haruf alfabet seperti CE atau CF-4. Model engine yang berbeda membutuh-kan tipe oli yang berbeda pula. Pastikan untuk selalu menggunakan tipe yang memang dianjurkan. Bacalah literatur-literatur terbaru untuk memastikannya. Dasar – Dasar Diesel Engine 56 Sistem Pelumasan Kekentalan (viscosity) Kekentalan menggambarkan kemampuan dasar oli untuk mengalir. Aliran oli akan berhubungan langsung dengan kemampuannya untuk bisa melapisi dan melindungi komponen. Kekentalan akan berubah sesuai kondisi suhunya; makin tinggi suhunya makin rendah kekentalan dan akan encer. Viscosity Index Viscosity Index atau VI, adalah satuan ukuran kemam-puan dasar oli untuk mengatasi perubahan kekentalan akibat perubahan suhu. 1. Nilai VI tinggi, perubahan suhu berpengaruh relatif kecil terhadap kekentalan oli. 2. Nilai VI rendah, perubahan suhu berpengaruh cukup besar terhadap kekentalan oli. Hal yang penting harus difahami bahwa oli tidak boleh menjadi terlalu encer atau tipis pada suhu yang tinggi, karena oli yang encer tidak akan mampu melindungi komponen dari keausan. Multiviscosity Oil Multiviscosity Oil (oli dengan kekentalan ganda) adalah oli yang telah diubah secara kimiawi sehingga dapat memperpanjang jangka waktu penggunaanya. Oli mentah dengan kekentalan yang rendah dicampur dengan aditif untuk menaikkan nilai kekentalannya. Bila multiviscosity oil ini sudah jelek, kekentalannya akan kembali ke semula. Tingkat Kekentalan Oli SAE mengklasifikasikan oli dengan huruf SAE yang diikuti dengan angka. Angka inilah yang menggambar-kan tingkat kekentalan oli. Oli dengan nilai kekentalan tunggal mempunyai satu angka dan multiviscosity oil mempunyai dua angka. Semakin besar angkanya, semakin tinggi kekentalannya. Khusus untuk jenis multiviscosity oil: • Angka pertama adalah tingkat kekentalan pada suhu rendah (cuaca dingin). • Angka kedua adalah tingkat kekentalan pada suhu tinggi (cuaca panas). Dasar – Dasar Diesel Engine 57 Sistem Pelumasan Oli untuk Musim Panas dan Musim Dingin Angka tingkat kekentalan oli yang diikuti dengan huruf "W" adalah oli yang digunakan untuk musim dingin dan telah diuji memiliki kekentalan yang tepat pada suhu 80 Fahrenheit. Sedangkan angka tanpa huruf "W" adalah untuk musim panas dan telah diuji memiliki kekentalan yang tepat pada suhu 2100 Fahrenheit. Dasar – Dasar Diesel Engine 58 Sistem Pelumasan Oil Additive Base oil atau oli dasar biasanya dihasilkan dari penyu- lingan oli mentah. Oli dasar tidak memberikan perlin- dungan dan pelumasan yang cukup untuk performa engine. Karenanya diciptakan zat tambahan atau aditif untuk memperbaiki dan memperkuatnya. Oil Additive Yang Umum Berikut ini adalah oil additive yang umum dipakai : 1. Detergent membantu membersihkan engine. 2. Anti-wear agent untuk mengurangi friksi atau gesekan. 3. Dispersant untuk menahan partikel-partikel kotoran agar menyebar. 4. Alkalinity agent untuk menetralkan asam dalam kandungan oli. 5. Oxidation inhibitor untuk mencegah proses oksidasi pada oli jika terkena udara, karena oksidasi dapat menyebabkan berkembangnya asam-organik dan unsur-unsur karbon. 6. Pour-Point Depressant untuk menjaga agar oli tetap mengalir pada suhu rendah. Oli berbahan baku minyak mengandung lilin yang akan mengkristal pada suhu rendah. Depressant mencegah terbentuknya kristal tersebut. 7. Viscosity Improver mencegah oli agar tidak menjadi terlalu encer/tipis pada suhu tinggi. Total Base Number Oil additive yang ditemui adalah Total Base Number atau TBN. TBN dihasilkan dengan menambahkan unsur alkali kedalam oli. Makin banyak alkaline agent, nilai TBN akan semakin tinggi dan semakin banyak pula asam yang bisa dinetralkan. Sulfur Banyaknya aditif alkaline pada oli ditunjukkan dengan Total Base Number atau TBN. Bahan bakar diesel mengandung sulfur. Saat bahan bakar terbakar, sulfurnya akan menghasilkan asam, yang akan mencemari oli. Menetralkan Sulfur Alkalinity agent digunakan untuk menetralkan asam sehingga dapat mencegah terjadinya karat yang disebab- kan oleh asam sulfur. Nilai TBN pada oli menjelaskan seberapa baik dia menetralkan asam. Karena jenis bahan bakar yang berbeda memuat kandungan sulfur yang berbeda pula, maka sangat penting untuk memakai oli dengan nilai TBN tinggi. Untuk ini, bacalah buku petun- juknya dengan benar. Dasar – Dasar Diesel Engine 59 Sistem Pelumasan Umur Aditif Oli Additive pada oli lama-lama akan berkurang, dan kemampuan oli untuk melumasi juga akan menurun. Jika oli tidak diganti, additifnya lama-lama akan habis sama sekali dan endapan kotoran akan terbentuk. Dasar – Dasar Diesel Engine 60 Sistem Pemasukan Udara dan Pengeluaran Gas Buang Sistem Pemasukan dan Pengeluaran Udara Bagian ini akan menerangkan mengenai komponen- komponen yang ada di dalam Sistem Pemasukan dan Pembuangan Udara dan mengenali fungsi dan cara kerja- nya masing-masing. Anda juga akan diperkenalkan dengan berbagai macam sistem pemasukan dan pendinginan udara, termasuk NA, T, TA, ATTAC, JWAC, dan SCAC. Tujuan Diesel engine membutuhkan banyak udara untuk mem- bakar bahan bakar. Sistem Pemasukan Udara harus mampu menyediakan udara bersih yang cukup untuk pembakaran, sementara sistem pembuangannya harus mampu membuang panas dan gas hasil pembakaran. Aliran udara yang tidak mencukupi pada sistem akan mengurangi performa engine. Dasar – Dasar Diesel Engine 61 Sistem Pemasukan Udara dan Pengeluaran Gas Buang Komponen Umumnya sistem pemasukan dan pembuangan udara meliputi : 1. Precleaner (1), 2. Air Filter (2), 3. Turbocharger (3), 4. Intake Manifold (4), 5. Aftercooler (5), 6. Exhaust Manifold (6), 7. Exhaust stack (7), 8. Muffler (8) dan 9. Pipa penghubung. Agar bisa bekerja dan mengatasi masalah dengan sem- purna, Anda harus mengerti tentang aliran udara yang masuk ke dalam sistem, fungsi dari setiap komponen yang terlibat di dalamnya dan cara kerja komponen- komponen tersebut. Dasar – Dasar Diesel Engine 62 Sistem Pemasukan Udara dan Pengeluaran Gas Buang Precleaner Precleaner sering digunakan oleh sistem udara pada diesel engine. Precleaner menyaring partikel-partikel yang besar dan berat pada udara. Udara bersih sangatlah penting untuk menjaga performa sebuah engine. Kotoran bisa mempercepat keausan dan kerusakan pada komponen. Saringan Udara (Air Filter) Udara meninggalkan precleaner dan masuk ke saringan udara. Saringan udara menahan butiran kotoran yang lebih kecil. Udara bersih sangatlah penting untuk menjaga performa sebuah engine . Kotoran bisa mempercepat keausan dan kerusakan pada komponen. Saringan ini berada di dalam air filter housing. Turbocharger Dari filter, udara masuk ke turbocharger yang berfungsi: 1. Membantu mempertahankan tenaga engine saat beroperasi pada daerah yang tinggi. 2. Menambah horsepower. Dengan menggunakan Turbocharger, udara yang masuk ke ruang bakar akan lebih banyak. Desain Turbocharger Turbocharger terdiri dari dua bagian: 1. Sisi udara masuk disebut “Compressor”. 2. Sisi udara keluar disebut “Turbine”. Gas buang dari exhaust manifold memutar turbine pada turbocharger. Cara Kerja Turbocharger Gas buang memutarkan turbine. Karena compressor dan turbine berada dalam satu shaft, compressor juga ikut berputar. Makin cepat putaran compressor, makin banyak udara yang masuk ke dalam sistem udara, menambah tekanan udara dan kerapatannya (density). Peningkatan tekanan udara ini disebut “boost”. Dasar – Dasar Diesel Engine 63 Sistem Pemasukan Udara dan Pengeluaran Gas Buang Waste Gate Beberapa jenis turbocharger dilengkapi dengan Waste gate. Jika tekanan boost lebih tinggi dari semestinya, waste gate akan membuka untuk membuang udara agar tidak melewati turbine. Aliran gas buang yang telah berkurang ini akan memperlambat putaran turbine dan compressor, serta mengontrol tekanan boost. Aftercooler Turbocharger memasukan lebih banyak udara untuk meningkatkan pembakaran. Saat tekanannya naik, udara akan menjadi panas dan mengembang sehingga kerapat-annya menjadi berkurang. Artinya, udara tidak akan mencukupi untuk suatu pembakaran pada fuel setting yang lebih tinggi. Karenanya pada sebagian turboc - harged engine digunakan aftercooler untuk menurunkan suhu udara yang akan masuk ke ruang bakar. Turbo-charger menaikkan suhu udara sampai sekitar 3000 F. Keuntungan Aftercooler Udara yang dingin akan menjadi semakin rapat. Artinya, akan ada lebih banyak udara yang masuk ke setiap cylinder. Lokasi Aftercooler Sesuai namanya, Aftercooler berfungsi untuk mendingin-kan udara setelah keluar dari turbocharger. Beberapa afetrcooler terletak antara turbocharger dan inlet manifold. Ada pula yang terletak di dalam intake manifold. Intake Manifold Dari aftercooler, udara mengalir ke dalam intake manifold dan kemudian menuju intake valve port pada setiap cylinder. Intake manifold dipasang pada cylinder head. Dasar – Dasar Diesel Engine 64 Sistem Pemasukan Udara dan Pengeluaran Gas Buang Exhaust Manifold Udara masuk ke ruang pembakaran dimana udara tersebut akan dibakar. Gas hasil pembakaran keluar dari exhaust port dan masuk ke exhaust manifold. Exhaust manifold dipasang pada cylinder head dan berada di atas exhaust port. Muffler Dari turbocharger, gas buang disalurkan melalui muffler dan exhaust stack. Muffler akan meredam suara dan membuat machine tidak berisik. Exhaust Stack Pada beberapa machine, setelah gas buang melewati muffler, gas tersebut akan masuk ke exhaust stack. Exhaust stack mengarahkan gas buang tersebut menjauhi operator. Setelah itu gas sisa pembakaran dilepaskan ke atmosfer. Dasar – Dasar Diesel Engine 65 Sistem Pemasukan Udara dan Pengeluaran Gas Buang Jenis-jenis Sistem Pemasukan Udara Ada beberapa jenis sistem pemasukan udara: 1. Naturally Aspirated (NA) 2. Turbocharged (T) 3. Turbocharged Aftercooled (TA) Naturally Aspirated (NA) System Sistem pemasukan udara yang tidak mempunyai turbocharger atau aftercooler dikenal sebagai sistem "naturally aspirated" atau sistem pemasukan udara "NA". Turbocharged (T) System Beberapa sistem pemasukan dan pembuangan udara memiliki turbocharger tapi tidak dilengkapi dengan aftercooler. Dan disebut sistem Turbocharged atau disingkat "T". Dasar – Dasar Diesel Engine 66 Sistem Pemasukan Udara dan Pengeluaran Gas Buang Turbocharged Aftercooled (TA) System Salah satu sistem pemasukan udara yang paling umum adalah sistem "Turbocharged Aftercooled" atau dikenal juga sebagai sistem "TA." Sistem ini punya turbocharger dan aftercooler, dengan barbagai variasi jenis aftercooler yang bisa dipakai. Dasar – Dasar Diesel Engine 67 Sistem Pemasukan Udara dan Pengeluaran Gas Buang Sistem Aftercooled Ada beberapa tipe atau jenis sistem Aftercooled, yaitu : 1. Jacket water aftercooled. 2. Air to air aftercooled, dan 3. Separate circuit aftercooled. Jacket Water Aftercooled (JWAC) System Jacket water aftercooled menggunakan engine coolant untuk mendinginkan udara masuk. Aftercooler housing berada dalam intake manifold. Air pendingin Engine digunakan untuk menurunkan suhu udara masuk, sebelum udara tersebut mencapai intake manifold. Sistem JWAC banyak digunakan pada alat berat. Air To Air Aftercooled (ATAAC) System Beberapa sistem pemasukan udara memanfaatkan udara luar untuk mendinginkan udara yang akan masuk ke ruang bakar. Sistem ini disebut "Air to Air Aftercooled," atau "ATAAC." Bentuk aftercooler mirip sebuah radiator kecil yang dipasang di depan radiator. Udara mengalir melewati aftercooler dan mendinginkan udara masuk yang panas. Separate Circuit After Cooled (SCAC) System “Separate Circuit Aftercooled" atau SCAC banyak di-temukan pada aplikasi marine dan off highway truck. Air mendinginkan udara masuk, namun air pendingin yang digunakan untuk aftercooler berbeda dengan air yang digunakan untuk mendinginkan engine berbeda. Sistem SCAC mempunyai pendingin, water pump dan suplai air tersendiri. Dasar – Dasar Diesel Engine 68 Sistem Bahan Bakar Sistem Bahan Bakar Bagian ini akan menerangkan tujuan sistem bahan bakar dan cara kerjanya. Anda akan belajar mengenali kompo- nen-komponen yang digunakan untuk Pump & Line System, serta Electronic Unit Injection System, dan me- ngetahui fungsi dari setiap komponen tersebut. Anda juga akan mampu menelusuri aliran bahan bakar di seluruh sistem. Tujuan Jumlah bahan bakar yang dibakar oleh engine berhu- bungan langsung dengan jumlah horsepower dan torque yang dihasilkan. Secara umum, makin banyak bahan bakar yang diterima engine, makin besar pula torque yang tersedia pada flywheel. Sistem bahan bakar mengi- rimkan bahan bakar yang bersih pada saat dan jumlah yang tepat, untuk memenuhi kebutuhan horsepower dari engine. Komponen-komponen pada sistem bahan bakar akan menyesuaikan pengiriman bahan bakar dengan kebutuhan tenaga dengan cara merubah berapa banyak dan kapan bahan bakar yang harus disemprotkan. Fungsi ini ditangani oleh jantung dari sistem bahan bakar tersebut, yaitu Fuel Injection Pump. Ada dua sistem yang digunakan oleh Caterpillar dalam hal ini, yaitu : 1. Pump & Lines System, serta 2. Electronic Unit Injection System. Dasar – Dasar Diesel Engine 69 Sistem Bahan Bakar Pump & Line Fuel System Komponen Komponen Pump & Line Fuel System meliputi: 1. Fuel Tank (Tangki bahan bakar) 2. Fuel Filter (Saringan bahan bakar) 3. Fuel Transfer Pump 4. Fuel Injection Pump 5. Governor 6. Timing Advance 7. Fuel Ratio Control 8. High Pressure Fuel Lines (Saluran bahan bakar bertekanan tinggi) 9. Low Pressure Fuel Lines (Saluran bahan bakar bertekanan rendah) 10. Nozzle 11. Return Line Dasar – Dasar Diesel Engine 70 Sistem Bahan Bakar Tangki bahan Bakar Tangki bahan bakar menyimpan bahan bakar dan tersedia dalam berbagai ukuran. Anda bisa menemukan lokasi tangki bahan bakar di berbagai posisi pada machine, tergantung aplikasinya. Aliran Bahan Bakar Bahan bakar mulai mengalir saat Anda memutar kunci kontak untuk menghidupkan engine. Pada saat itu, ada solenoid yang diaktifkan/dikirim arus dan memungkin-kan bahan bakar untuk mengalir dari transfer pump ke injection pump. Primary Fuel Filter Fuel transfer pump menghisap bahan bakar dari tangki melalui primary fuel filter. Primary fuel filter ini akan menyaring kotoran-kotoran yang besar dari bahan bakar. Water Separator Beberapa sistem bahan bakar juga memiliki water separator yang membereskan kondensasi atau bagian air yang terperangkap. Air di dalam bahan bakar bisa me-nimbulkan kerusakan serius terhadap engine. Fuel Transfer Pump Dari primary fuel filter, bahan bakar masuk ke transfer pump. Transfer pump mengalirkannya ke sistem bahan bakar yang bertekanan rendah. Tujuan utama transfer pump adalah menjaga tersedianya bahan bakar yang bersih pada injection pump. Dasar – Dasar Diesel Engine 71 Sistem Bahan Bakar Final Fuel Filter Bahan bakar keluar dari transfer pump dan masuk ke secondary atau final fuel filter. Saringan ini menyaring partikel-partikel kecil dan contaminant dari bahan bakar, yang bisa merusak nozzle atau injector. Final fuel filter terletak antara transfer pump dan injection pump housing. Final Filter Tidak mempunyai Bypass Valve Tidak seperti saringan oli, saringan bahan bakar tidak dilengkapi dengan bypass valve. Jika saringan ini tersumbat, aliran bahan bakar akan berhenti dan engine tidak akan hidup. Hal ini untuk menjaga agar bahan bakar yang kotor tidak masuk kedalam runag bakar engine. Priming Pump Kebanyakan fuel priming pump menempel pada bagian atas final fuel filter. Anda bisa menggunakan pompa ini untuk membuang angin setelah melakukan perbaikan pada fuel pump housing. Pompa ini juga digunakan untuk mengisi sistem bahan bakar setelah mengganti saringan bahan bakar. Fuel Injection Pump Housing Dari final filter bahan bakar mengalir menuju fuel gallery di dalam injection pump housing. Injection pump berguna untuk menaikkan tekanan bahan bakar. Injection Pump Housing biasanya terletak di dekat bagian depan engine, karena pompa ini digerakkan oleh camshaft gear. Pada housing ini juga dipasang timing advance unit, mechanical governor dan fuel ratio control. Saluran Bahan Bakar Bertekanan Tinggi Pada pump & line fuel system, saluran bahan bakar bertekanan tinggi dipasang untuk menghubungkan fuel injection pump dengan nozzle. Jumlah bahan bakar yang tepat akan mengalir melalui saluran bahan bakar bertekanan tinggi ini ke fuel nozzle. Dasar – Dasar Diesel Engine 72 Sistem Bahan Bakar Nozzle Bahan bakar mengalir melalui saluran bahan bakar ber-tekanan tinggi menuju nozzle yang terletak pada cylinder head. Fungsi nozzle adalah untuk mengabutkan bahan bakar. Cara Kerja Nozzle Nozzle mempunyai valve yang membuka pada saat tekanan bahan bakar cukup tinggi. Ketika valve mem-buka, bahan bakar dikabutkan dan disemprotkan ke dalam ruang pembakaran. Pada akhir penyemprotan, tekanan akan turun secara drastis dan menyebabkan valve-nya menutup kembali. Fuel Return Line Tidak semua bahan bakar yang tersedia dalam fuel injection pump disemprotkan kedalam ruang bakar. Sebagian fuel ini dikembalikan ke tangki melalui return line. Sistem bahan bakar tidak akan bekerja dengan benar tanpa adanya fuel return line. Return line berfungsi untuk: 1. Mengarahkan sisa bahan bakar kembali ke tangki 2. Membuang udara dari bahan bakar 3. Mendinginkan bahan bakar dengan mengalirkan-nya terus-menerus Fuel Shut Off Setiap sistem bahan bakar memiliki metode untuk meng-hentikan atau mengalirkan bahan bakar kedalam sistem secara elektronis ataupun secara manual. Dasar – Dasar Diesel Engine 73 Sistem Bahan Bakar Electronic Unit Injection System Sistem Electronic Unit Injection (EUI) menggunakan beberapa komponen yang sama seperti yang dipakai oleh sistem Pump & Line. Sistem EUI menggunakan : 1) Fuel Tank, 2) Primary Fuel Filter, 3) Fuel Transfer Pump, 4) Secondary Fuel Filter, dan 5) Return Line. Perbedaan antara sistem EUI dengan sistem Pump & Line terletak pada Fuel Injection Pump. Electronic Unit Injector Fuel injection pump, saluran tekanan tinggi dan nozzle diganti dengan sebuah komponen bernama unit injector. Electronic unit injector dipasang di dalam cylinder head. Bahan bakar dari manifold masuk ke injector, yang mengukur, menaikkan tekanan dan menyemprotkan fuel. Electronic unit injector bisa dikenali dengan adanya solenoid yang terpasang di bagian atas injector-nya. Electronic Control Module Pada sistem EUI, mechanical governor, timing advance , dan fuel ratio control diganti dengan elektronik. Sistem EUI menggunakan Electronic Control Module (ECM) untuk menampung informasi elektronik dan program. Dasar – Dasar Diesel Engine 74 Sistem Bahan Bakar Desain Ruang Pembakaran Desain ruang pembakaran mempengaruhi efisiensi bahan bakar dan performa engine. Desain piston dan metode yang dipakai untuk menyemprotkan bahan bakar ke dalam cylinder menentukan seberapa cepat dan sempur-nanya bahan bakar itu terbakar. Pada sistem Pump & Line, ada dua jenis desain ruang pembakaran : (1) Precombustion Chamber atau PC dan (2) Direct Injection atau DI. Untuk sistem bahan bakar EUI hanya ada satu jenis ruang pembakaran, yaitu Direct Injection. Direct Injection - DI Direct injection combustion chamber menyemprotkan bahan bakar secara langsung ke cylinder head melalui fuel nozzle. Precombustion Chamber Pada sistem PC, nozzle menyemprotkan bahan bakar ke ruang muka (precombustion chamber) dimana sebagian bahan bakar akan terbakar. Tenaga hasil pembakarannya akan memaksa bahan bakar yang tersisa untuk masuk ke dalam ruang pembakaran utama, dimana pembakaran sepenuhnya terjadi. Beberapa engine menggunakan glow plug untuk memanaskan udara sebelum menghidupkan engine. Dasar – Dasar Diesel Engine 75 Sistem Bahan Bakar Piston PC Untuk mencegah agar bagian atas piston tidak berlubang, piston PC dilengkapi dengan heat plug terbuat dari besi yang terletak di bagian permukaan tengah piston. Dasar – Dasar Diesel Engine 76 Konsep Penyemprotan Bahan Bakar Konsep Penyemprotan Bahan Bakar Bagian ini akan menerangkan bagaimana cara kerja dari Fuel Injection Pump, Governor dan Automatic Timing Advance Unit. Anda akan mempelajari kelebihan Unit Injection System dan mengerti arti istilah low-idle speed, high-idle speed, overspeed, full load speed dan lug. Topik ini akan membahas 2 (dua) metode dasar fuel injection : 1. Mechanical System (sebelah kiri) yang mengguna-kan Governor, Timing Advance Unit dan Fuel Ratio Control, 2. Electronic Unit Injection System (sebelah kanan). Pada diesel engine, bahan bakar disemprotkan pada akhir langkah kompresi, sebelum piston mencapai Titik Mati Atas. Prinsip dasarnya adalah bahwa bahan bakar dengan jumlah tertentu harus disemprotkan pada saat yang tepat untuk mendapatkan horsepower yang optimal dari engine. Dasar – Dasar Diesel Engine 77 Konsep Penyemprotan Bahan Bakar Burn Window Bahan bakar membutuhkan waktu untuk terbakar sampai habis. Pada akhir langkah kompresi, jumlah bahan bakar yang tepat harus disemprotkan pada saat yang tepat pula agar dapat terbakar sempurna. Ini disebut juga (1) “burn window” dan diukur dalam satuan derajat putaran crankshaft. Derajat putaran berarti besarnya derajat putaran crankshaft pada saat bahan bakar disemprotkan. Burn window ditentukan mulai dari awal bahan bakar mulai disemprotkan, atau timing, dan lamanya (duration) proses penyemprotan itu terjadi. Baik (2) timing dan (3) duration diukur dalam derajat putaran crankshaft. Dasar – Dasar Diesel Engine 78 Konsep Penyemprotan Bahan Bakar Komponen-komponen Pada sistem mekanis bahan bakar, (1) Fuel Injection Sistem Mekanis Pump, (2) Timing Advance, (3) Governor, dan (4) Fuel Ratio Control bekerja sama untuk mengontrol proses pe-nyemprotan bahan bakar. Komponen-komponen tersebut berpengaruh langsung terhadap performa engine. Saat beban dan kecepatan engine berubah, sejumlah bahan bakar tertentu harus disemprotkan pada waktu tertentu pula untuk menjaga “burn window ” yang tepat. Timing Advance Unit mengontrol kapan bahan bakar mulai disemprotkan dan Governor mengontrol seberapa lama dan seberapa banyak bahan bakar yang harus dikirim ke engine. Dasar – Dasar Diesel Engine 79 Konsep Penyemprotan Bahan Bakar Fuel Injection Pump Injection pump adalah jantung dari sistem bahan bakar. Pemahaman terhadap cara kerja pompa sangat penting. Dalam sistem Pump & Line, injection pump terdiri dari : plunger (1) dan barrel (2). Plunger bergerak naik-turun mengikuti gerakan camshaft fuel injection pump. Bahan bakar bertekanan rendah di sepanjang gallery (3) mengalir ke dan dari barrel melalui port (4). Plunger memiliki groove atau scroll (5). Ketika scroll-nya berada segaris dengan port, maka bahan bakar akan mengalir dari inlet port melalui chamber (6), terus ke outlet port. Awal Penyemprotan Bahan Bakar Jika scroll menutup port, bahan bakar di ruang pemba-karan akan terperangkap dan terdorong ke nozzle. Inilah saat dimana penyemprotan bahan bakar dimulai dan disebut sebagai injection timing dan dikontrol dengan merubah posisi camshaft fuel injection pump. Inilah awal dari burn window. Fuel Injection Duration Penyemprotan terjadi sewaktu port tertutup oleh scroll. Lama waktu tertutupnya port tersebut dinamakan duration (1). Makin lama duration-nya, makin banyak pula bahan bakar yang disemprotkan. Duration dikontrol oleh gerakan plunger. Putaran plunger akan merubah posisi scroll diantara port-port tersebut. Port bisa tertu-tup lebih cepat (fuel off) atau terbuka lebih lama (fuel on). Dasar – Dasar Diesel Engine 80 Konsep Penyemprotan Bahan Bakar Governor dan Rack Lamanya penyemprotan bahan bakar diatur oleh governor dan rack. Semua fuel pump berhubungan dengan governor melalui fuel control rack. Ketika engine membutuhkan lebih banyak bahan bakar, hanya dapat diperoleh jika duration penyemprotannya meningkat. Kebutuhan akan bahan bakar ini dirasakan oleh governor dan governor akan menggerakkan rack. Fuel Control Rack Rack adalah sebuah gear lurus yang terhubung pada gear-gear di setiap plunger. Bila rack digerakkan maka akan menyebabkan plunger berputar. Posisi Scroll Gerakan putar Plunger pada lubangnya, akan merubah posisi scroll yang akan menutup port lebih lama sehing-ga duration-nya menjadi naik. Ini dibaca sebagai posisi FUEL ON (1). Seiring dengan berkurangnya kebutuhan akan bahan bakar, rack bergerak ke posisi FUEL OFF (2) dan port membuka lebih cepat. Cara Kerja Mechanical Governor Mechanical governor menggunakan sistem flyweight dan spring untuk menggerakkan control rack. Spring selalu berusaha untuk menggerakkan rack ke posisi Fuel On, sementara flyweight justru sebaliknya. Saat gaya keduanya seimbang, engine beroperasi pada rpm yang stabil/konstan. Governor Mengontrol Fuel Delivery Fuel delivery mempengaruhi kecepatan dan output horsepower pada engine. Penambahan fuel delivery akan meningkatkan output engine. Governor mengatur fuel delivery untuk mengontrol agar kecepatan engine tetap berada di antara setting rpm untuk low idle atau high idle. Governor biasanya terletak di belakang Fuel Injection Pump. Dasar – Dasar Diesel Engine 81 Konsep Penyemprotan Bahan Bakar Timing Advance Saat beban dan kecepatan engine berubah, bahan bakar harus disemprotkan pada waktu yang berbeda untuk menjaga ketepatan waktu pembakaran. Jika kecepatan engine meningkat, bahan bakar harus segera disemprot-kan. Hal ini disebut "timing advance." Jika kecepatan engine pelan, bahan bakar harus disemprotkan lebih lambat (timing retard). Timing Advance Unit Timing advance unit mempercepat (advance) atau mem-perlambat (retard) waktu penyemprotan bahan bakar dengan cara merubah putaran camshaft fuel injection pump. Timing (awal) penyemprotan bahan bakar bisa dipercepat atau diperlambat. Advance timing berarti bahan bakar disemprotkan lebih cepat sedangkan retard timing berarti bahan bakar disemprotkan lebih lambat. Fuel Ratio Control Sistem bahan bakar tidak bisa bekerja secara terpisah dari sistem engine lainnya, khususnya sistem pemasukan udara. Bahan bakar tidak akan terbakar dengan sempurna bila udaranya kurang. Fuel Ratio Control memastikan jumlah bahan bakar yang cukup untuk disemprotkan, disesuaikan dengan jumlah udara yang ada di dalam cylinder. Fuel Ratio Control merasakan boost pressure dan akan mencegah governor untuk menambah jumlah bahan bakar sebelum udaranya cukup. Hal ini membantu mengontrol emisi dan meningkatkan efisiensi bahan bakar. Fuel Ratio Control terletak pada Governor. Dasar – Dasar Diesel Engine 82 Konsep Penyemprotan Bahan Bakar Electronic Unit Injection Sistem Pada sistem EUI, komponen-komponen seperti rack, mechanical governor, timing advance dan fuel ratio control telah digantikan oleh Electronic Control Module (ECM) dengan beberapa Solenoid dan Sensor. Timing Wheel dan Sensor Pada mekanisme timing advance, timing wheel dan sensor memonitor kecepatan engine secara otomatis. EUI Electronic Semua fungsi dari komponen mekanis dilakukan secara elektronik agar memberikan keakuratan yang tinggi dan bisa diandalkan. ECM bisa mengetahui kecepatan dan beban engine untuk kemudian mengatur timing dan duration-nya secara otomatis. Keuntungan Electronic Unit Injection Keuntungan sistem electronic unit injection yaitu : 1. Tekanan penyemprotan bahan bakar yang tinggi 2. Pola semprot yang lebih teratur 3. Pengabutan molekul bahan bakar yang lebih baik 4. Pembakaran yang lebih baik 5. Efisiensi bahan bakar yang lebih tinggi 6. Emisi lebih rendah 7. Lebih bisa diandalkan Dasar – Dasar Diesel Engine 83 Konsep Penyemprotan Bahan Bakar Istilah Selama engine beroperasi yang sebenarnya, engine selalu bekerja dengan beban. Governor memastikan apakah rpm engine sudah benar untuk beban tersebut dengan menggerakkan rack ke posisi FUEL ON atau FUEL OFF agar rpm-nya tepat. Mekanisme timing advance meman-tau peningkatan atau penurunan rpm, lalu merubah timing penyemprotan bahan bakar untuk memulai burn window pada saat yang tepat. Low Idle Speed Low idle adalah kecepatan terrendah engine saat tidak dibebani. Fuel injection pump berada pada posisi me-nyuplai bahan bakar dalam jumlah minimum. High Idle Speed High idle adalah kecepatan rpm maksimum yang diijin-kan pada engine dalam kondisi tanpa beban. Dasar – Dasar Diesel Engine 84 Konsep Penyemprotan Bahan Bakar Rated Speed Semua diesel engine diberi batasan rpm (rating) yang disebut “Full Load pada rated speed”, yang merupakan rpm dimana engine menghasilkan rated horsepower ketika beban penuh. Jika engine diberi beban, maka gaya flyweight dan spring pada governor akan seimbang sehingga rpm engine akan konstan Overspeed Kadang engine dioperasikan sedemikian rupa sehingga rpm yang terjadi melebihi rpm high idle. Governor tidak akan menambah suplai bahan bakar tapi engine masih berada dalam keadaan high idle speed. Hal ini disebut overspeed atau overrun, dan biasanya disebabkan oleh kesalahan pengoperasian. Lug Kadang engine diberi beban berlebihan, sampai-sampai meskipun governor menggerakkan rack ke posisi FUEL ON, rpm-nya tetap tidak meningkat. Ini disebut “lug operation”. Pada keadaan ini, governor tidak mampu menyesuaikan kebutuhan horsepower karena tidak ada lagi bahan bakar yang tersedia. Dasar – Dasar Diesel Engine 85 Bahan Bakar Diesel Bahan Bakar Diesel Bagian ini akan menerangkan mengenai Specific Gravity, Kekentalan (Viscosity), Cloud Point, Sulfur dan unsur contaminant pada bahan bakar. Anda juga akan memahami apa itu Cetane Index dan apa pengaruhnya terhadap pembakaran. Bahan bakar menghasilkan tenaga bagi diesel engine saat dikabutkan dan bercampur dengan udara di dalam ruang pembakaran. Tekanan yang dihasilkan dari gerakan piston di dalam cylinder menyebabkan suhu naik secara drastis. Ketika bahan bakar disemprotkan, campuran bahan bakar dengan udara akan terbakar dan meng- hasilkan tenaga/gaya pada engine. Bahan bakar yang bagus akan terbakar sempurna tanpa meninggalkan residu atau asap. Bagaimanapun harus diakui bahwa tidak ada bahan bakar yang sempurna. Kualitas bahan bakar mempengaruhi performa dan perawatan pada setiap diesel engine. Penting sekali untuk mengerti tentang unsur-unsur dasar bahan bakar untuk menentukan kualitas bahan bakar itu sendiri. Ini berpe- ngaruh pada proses kerja diesel engine dan penanganan bahan bakar dan sistem yang bersangkutan Specific Gravity Yang dimaksud dengan specific gravity dari bahan bakar diesel engine adalah berat bahan bakar dibandingkan dengan berat air pada volume dan suhu yang sama. Makin tinggi nilai specific gravity, makin berat pula bahan bakar tersebut. Bahan bakar yang berat mem- punyai energi/tenaga yang lebih besar yang dapat diman- faatkan oleh engine. Dasar – Dasar Diesel Engine 86 Bahan Bakar Diesel Kekentalan (viscosity) Skala API Specific gravity bisa diukur berdasarkan skala American Petroleum Institute (API). Skala API berbanding terbalik dengan specific gravity-nya. Makin tinggi nilai API, bahan bakar tersebut makin ringan. Bahan bakar dengan nilai API yang rendah akan memberikan horsepower yang lebih besar. Caterpillar menyarankan penggunaan bahan bakar dengan derajat API minimum 35. Kerosin memiliki nilai derajat API antara 40 - 44. Kolom 1 dan 2 menjelaskan specific gravity sebagai berikut: (1) mengukur derajat API pada 150 C (600 F) (2) mengukur specific gravity pada 150 C (600 F), Dan kolom 3 menjelaskan kerapatan (density) dengan satuan pound per galon Kekentalan adalah ukuran kemampuan suatu cairan untuk mengalir. Kekentalan yang tinggi berarti bahan bakarnya kental dan tidak bisa mengalir dengan mudah. Bahan bakar dengan kekentalan yang tidak tepat – baik terlalu kental atau terlalu encer - bisa menyebabkan keru-sakan pada engine. Cloud Point Cloud point adalah suhu dimana mulai terjadinya sema-cam awan atau kabut pada fuel. Hal ini disebabkan oleh suhu yang turun sampai di bawah titik leleh lilin atau parafin yang terdapat pada fuel dan terjadi secara alami-ah. Cloud point fuel harus berada di bawah titik terendah udara luar untuk mencegah agar fuel filter tidak ter-sumbat. Cloud point ditentukan oleh proses penyulingan. Sulfur Sulfur adalah elemen yang terdapat secara alamiah di dalam bahan bakar baku. Anda harus waspada terhadap kandungan sulfur pada bahan bakar anda. Sulfur yang lebih dari 0.5% bisa mengurangi umur engine secara drastic. Pembentukan Asam Sulfur Ketika bahan bakar diesel yang mengandung sulfur dibakar di ruang pembakaran, oksidasi sulfur akan ter-bentuk dan bereaksi dengan uap air sehingga menghasil-kan asam sulfur. Jika asam sulfur ini menjadi padat, secara kimiawi mereka akan menyerang permukaan besi pada valve guide, cylinder liner dan mempengaruhi bearing. Dasar – Dasar Diesel Engine 87 Bahan Bakar Diesel Kontaminasi Air Membatasi Terbentuknya Asam Sulfur Untuk membatasi terbentunya asam sulfur, Anda bisa melakukan hal-hal seperti: 1. Menjaga suhu engine di atas 1750 F atau 800 C, untuk mengurangi proses kondensasi. 2. Menggunakan oli dengan nilai TBN yang cukup untuk mencegah pembentukan asam sulfur. Cetane Index Cetane Index adalah ukuran kualitas pembakaran bahan bakar yang akan mempengaruhi proses saat menghidup-kan engine dan akselerasinya. Makin tinggi nilai Cetane-nya, bahan bakar makin mudah terbakar. Cetane dihitung berdasarkan index. Caterpillar menyarankan nilai Cetane 35 untuk Precombustion Chamber (PC) engine dan 40 untuk Direct Injection (DI) engine. Pengaruh Nilai Cetane yang Rendah Bahan bakar dengan nilai cetane yang rendah bisa me-nyebabkan: 1. Keterlambatan penyalaan, kesulitan menghidup-kan engine dan engine knocking. 2. Penggunaan bahan bakar yang tidak efisien, kehilangan tenaga dan kadang-kadang kerusakan engine. 3. Asap putih dan bau tertentu jika di-starter selama cuaca/musim dingin. Additif Cetane improver seringkali bisa mengatasi timbulnya asap putih pada saat engine start-up di musim dingin. Adanya contaminant pada bahan bakar sangat mempe-ngaruhi performa engine. Contaminant adalah elemen asing yang terdapat dalam bahan bakar dan akan menim-bulkan banyak masalah. Yang paling umum adalah air dan sedimen atau endapan. Air bisa menjadi contaminant apabila: 1. Masuk ke dalam bahan bakar pada saat pengapal-an/pengiriman. 2. Terjadi kondensasi. Masuknya air ke dalam bahan bakar bisa menimbulkan: 1. Kerusakan pada fuel pump, karena bahan bakar juga digunakan untuk melumasi pompa. Dasar – Dasar Diesel Engine 88 Bahan Bakar Diesel Kontaminasi Sedimen/ Sedimen berisi unsur-unsur seperti: Endapan 1. Karat 2. Kerak 3. Ampas las 4. Kotoran 5. Kotoran lain yang sering masuk ke tangki bahan bakar dan menimbulkan masalah. Sebaiknya semua bahan bakar disaring terlebih dahulu oleh primary dan secondary fuel filter yang terdapat pada engine. Dasar – Dasar Diesel Engine 89 Starting System Starting System Setelah menyelesaikan bagian ini diharapkan mampu untuk mengidentifikasi dan menjelaskan kegunaan dari masing-masing komponen pada Starting System. Disamping itu juga anda diharapkan dapat mengenali cara kerja atau sistem operasi dari sistem ini. Setiap Caterpillar machine memiliki starting system untuk menghidupkan engine-nya. Starting System meru-bah energi listrik dari battery menjadi energi mekanis pada starting motor untuk menghidupkan engine Dasar – Dasar Diesel Engine 90 Starting System Komponen Starting System Berikut ini adalah penjelasan dari nama-nama komponen pada starting system dan kegunaanya. Perhatikan gambar diatas, merupakan symbol dari kompo nen yang akan dijelaskan beriku ini : 1. Battery Disconnect Switch 2. Battery 3. Circuit Breaker 4. Key Start Switch 5. Relay 6. Starter Solenoid 7. Connector 8. Wiring Harness Dasar – Dasar Diesel Engine 91 Starting System Battery Disconnect Switch Battery disconnect switch memungkinkan kita untuk secara manual memutuskan hubungan antara battery dengan rangkaian listrik machine pada saat tidak diperlukan. Pada posisi OFF, rangkaian listrik terbuka/ter putus sehingga tidak ada arus listrik dari battery menuju ke machine Kegunaan Caterpillar battery disconnect switch antara lain : • Mengamankan machine dan semua sistem kelistrik-annya dari pengoperasian orang yang tidak ber-wenang. • Mengurangi slow battery discharge yang disebabkan oleh peralatan elektris pada machine. Bila machine tidak akan dioperasikan lebih dari satu bulan, disconnect switch harus di posisi OFF • Cara cepat dan nyaman untuk mematikan sistem kelistrikan alat berat bila terjadi kerusakan pada sistem Dasar – Dasar Diesel Engine 92 Starting System Battery Dua buah battery 12 Volt, dirangkai secara seri mengha-silkan tegangan sistem nominal 24 Volt untuk menyuplai arus ke sirkuit pada machine. Starting circuit membutuhkan arus yang sangat tinggi pada saat cranking (menghidupkan) engine Maintenance-free battery Caterpillar menyediakan : • Maintenance intervals (waktu pemeliharaan) yang cukup lama (yaitu 1000 jam, sedangkan battery biasa hanya 100 jam) • Memiliki Cold Cranking Ampere (CCA) dan reserve capacity ratings yang tinggi • Case (rumah) yang tertutup rapat untuk men-cegah contamination dan meningkatkan kekuatan case-nya. • Polypropylene case yang ringan untuk ketahanan terhadap benturan. • PVC atau separator (pemisah) yang terbuat dari polyethylene untuk ketahanan terhadap getaran dan perlindungan yang lebih baik terhadap short antar plate dibanding separator yang terbuat dari kertas. • Plates terpasang pada base-nya untuk ketahanan yang lebih baik terhadap getaran Dasar – Dasar Diesel Engine 93 Starting System Circuit Breaker Circuit breaker berfungsi untuk membatasi jumlah arus yang akan mengaliri suatu rangkaian, dalam hal ini starter motor control circuits. Hal ini dimaksudkan untuk melindungi harness dan komponen lainnya dari short circuit. Caterpillar circuit breaker: • Melindungi wiring dari kerusakan akibat arus listrik yang berlebihan, meminimalkan biaya dan waktu perbaikan. • Mentolerir arus tinggi (transient currents) yang terjadi pada saat menghidupkan motor listrik • Menghilangkan keperluan akan penggantian fuse dan kemungkinan kerusakan lainnya • Meningkatkan ketangguhan sistem dan mengu-rangi kerumitan. • Mengembalikan produtifitas machine lebih cepat daripada menggunakan fuse, dengan adanya fasilitas resettable pada breaker • Mengurangi kemungkinan mengganti nilai overcurrent protection seperti yang terjadi apabila kita mengganti fuse dengan nilai tahanan yang tidak tepat. Dasar – Dasar Diesel Engine 94 Starting System Key Start Switch Key start switch merupakan manual switch yang mampu mengaktifkan dua sirkuit pada waktu yang bersamaan. Bila diputar pada posisi tengah atau ON, switch akan mengaktifkan sirkuit utama. Dan bila diputarkan lebih jauh lagi yaitu ke posisi START, switch juga akan mengalirkan arus menuju start relay coil. Caterpillar key start switch: • Digunakan untuk mengatur start relay untuk kenyamanan key starting • Memiliki terminal pengatur yang akan ON bila key switch pada posisi OFF. Ini digunakan oleh beberapa electronic control yang perlu me-ngetahui satus posisi key switch Dasar – Dasar Diesel Engine 95 Starting System Start Relay Pada saat diaktifkan oleh arus yang mengalir melalui start relay coil, start relay contacts akan menyambung dan mengalirkan arus menuju starter solenoid. Caterpillar start relay menyediakan: • Kemudahan dan kenyamanan proses key starting • Meningkatkan usia pakai key start switch dengan cara menggunakan arus kecil (untuk mengaktif-kan relay coil) untuk mengatur arus yang lebih besar yang akan digunakan untuk starter solenoid Dasar – Dasar Diesel Engine 96 Starting System Starter Motor & Solenoid Starter solenoid dipasang pada starter motor. Pertama kali, solenoid akan mengaktifkan dan menghubungkan starter motor pinion gear dengan flywheel engine, kemu-dian mengalirkan arus melalui starter motor untuk memu tarkan engine. Starter motor merupakan powerful electric motor yang berfungsi hanya untuk memutarkan engine pertama kali. Agar mendapatkan tenaga yang diperlukan untuk memutarkan engine maka diperlukan arus yang cukup tinggi. Ground motor bergabung dengan starter solenoid. Caterpillar starter motor dan solenoid merupakan : • Dirancang untuk menyediakan tenaga yang cukup untuk memutarkan dan menghidupkan engine dalam kondisi ekstrim sekalipun. • Dirancang heavy-duty agar dapat bertahan pada kondisi kerja seperti halnya alat berat Dasar – Dasar Diesel Engine 97 Starting System Connector Connector menghubungkan sirkuit antara key start switch pada ruang operator dengan start relay dan circuit breaker pada ruang engine. Connector Caterpillar digunakan untuk : • Mempercepat troubleshooting dan perbaikan pada sistem listrik dengan adanya disconnect points • Mempermudah, prosedur machine assembly lebih logis • Melindungi Pin dan Socket pada Connector dari lumpur, oli atau contamination lainnya. Dasar – Dasar Diesel Engine 98 Starting System Wiring Harness Wiring harness mengarahkan dan memandu aliran lsitrik menuju komponen-komponen pada sirkuit Pemilihan ukuran wire (wire gauge) disesuaikan dengan rating dari fuse atau circuit breaker untuk mencegah rusaknya wire atau insulation sebelum fuse-nya putus atau breaker-nya trip. Disamping itu Caterpillar wiring harness juga membantu mempercepat dan mempermudah perbaikan dan trouble-shooting. Nomor sirkuit di tuliskan pada wire insulation, digabung dengan warna wire sesuai dengan setiap harness wire yang terdapat pada electrical schematic Dasar – Dasar Diesel Engine 99 Starting System Cara Kerja Starting System Bagian ini akan menjelaskan bagaimana komponen-kom-ponen pada starting system bekerja bersama-sama untuk memutarkan engine. Pada saat key start switch pada posisi OFF, tidak ada arus yang mengalir pada sirkuit. Bila key start switch diposisi-kan ke ON, maka akan mengalirkan arus menuju sirkuit. Hal ini belum mengakibatkan engine berputar. Starting terjadi bila key start switch ditempatkan pada posisi START. Pertama, arus mengalir dari battery melalui key start switch, start relay coil dan kembali ke battery. Arus yang melalui start relay coil menghasilkan medan magnet yang akan menyebabkan relay contacts (7 dan 6) terhubung. Arus lalu dapat mengalir dari battery menuju starter solenoid coils dan kembali ke battery. Bila start relay terhubung, arus sebesar 46A mengalir menuju starter solenoid coils . 6A mengalir menuju hold-in coil kemudian ke ground. 40A mengalir melalui pull-in coil menuju ground melalui starter motor winding. Arus ini menghasilkan magnetic field disekitar starter solenoid yang akan menggerakkan starter pinion agar terhubung dengan engine flywheel dan pada saat yang bersamaan menghubungkan starter solenoid contacts. Dasar – Dasar Diesel Engine 100 Starting System Proses ini akan menghubungkan starter langsung ke battery sehingga terdapat tegangan pada kedua ujung pull-in coil. Arus terus mengalir melalui hold-in coil untuk mempertahankan magnetic field dan menjaga agar contacts terhubung terus selama proses cranking Sekarang arus dapat mengalir dari battery melalui starter motor, dan proses engine cranking dimulai. Cranking berlanjut sampai arus menuju starter assembly diputuskan dengan cara mengembalikan start switch ke posisi ON. Melalui urutan proses ini, starting circuit mengalirkan arus sebesar kira-kira 1A melalui key start switch untuk mengatur aliran arus cranking sebesar 400A sampai 1200A melalui starter motor. Dasar – Dasar Diesel Engine 101