BAB II

BAB II

PEMBELAJARAN

A. Uraian Materi 1

1) Konstruksi Motor Diesel Penggerak Generator Listrik ( 4 Tak )

Secara garis besarnya konstuksi utama sebuah motor diesel penggerak generator listrik (4 tak) dapat dibagi menjadi 5 bagian utama, meliputi :

a). Komponen sistem bahan bakar : tangki bahan bakar, keran bahan bakar, saringan bahan bakar, pompa injeksi, mekanisme governor, pipa tekanan tinggi, injektor (nozzle) dan saluran pengembalian bahan bakar.

b). Komponen sistem pelumasan : panci oli (carter), saringan kasar (oil screen), pompa oli, saringan halus (oil filter), indikator oli dan saluran penyalur oli pelumas.

c). Komponen sistem pendinginan : tangki air pendingin, mantel pendingin blok selinder (water jacket) dan komponen lain sesuai tipe pendinginan yang digunakan (lihat pada bagian system pendinginan).

d). Komponen sistem mekanisme katup : poros bubungan (cam shaft), pengungkit (tappet), batang pendorong (push rod), tuas penekan katup (rocker arm), katup dan pegas katup.

e). Komponen lain di luar keempat sistem yang telah disebutkan, yaitu : blok selinder, kepala selinder, torak (piston), batang torak (connecting rod), poros engkol, roda gila (fly wheel) dan puli penggerak.

Gambar 1 Konstruksi Motor Diesel Penggerak Generator Listrik ( 4 Tak )

2) Cara Kerja Motor Diesel 4 Tak

Pembakaran pada motor diesel terjadi karena bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam selinder terbakar dengan sendirinya akibat tingginya suhu udara kompresi dalam ruang bakar. Untuk membantu pemahaman tentang prinsip kerja motor diesel penggerak generator listrik (4 tak), perhatikan dan pahami gambar siklus kerja motor diesel 4 tak dan diagram kerja katup motor diesel 4 tak berikut ini :

Gambar 2 Siklus Kerja Motor Diesel 4 Tak

Prinsip kerja motor diesel dapat dipahami dengan mempelajari urutan langkah kerja dalam menghasilkan satu usaha untuk memutar poros engkol. Urutan langkah kerjanya sebagai berikut :

a). Langkah Hisap.

Piston (torak) bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk membuka dan katup buang tertutup. Udara murni terhisap masuk ke dalam selinder diakibatkan oleh dua hal. Pertama, karena kevakuman ruang selinder akibat semakin memperbesar volume karena gerakan torak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB), dan kedua, karena katup masuk (hisap) yang terbuka. Gambar 3 (diagram kerja katup motor diesel 4 tak), tanda panah putih melambangkan derajad pembukaan katup hisap. Katup hisap ternyata mulai membuka beberapa derajat sebelum torak (piston) mencapai TMA (dalam contoh : 100 sebelum TMA) dan menutup kembali beberapa derajad setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB).

b).Langkah Kompresi.

Poros engkol berputar, kedua katup tertutup rapat, piston (torak) bergerak dari TMB ke TMA. Udara murni yang terhisap ke dalam selinder saat langkah hisap, dikompresi hingga tekanan dan suhunya naik mencapai 35 atm dengan temperatur 500-8000C (pada perbandingan kompresi 20 : 1). Gambar 3 menunjukkan katup hisap baru menutup kembali setelah beberapa derajad setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB). Dengan kata lain, langkah kompresi efektif baru terjadi setelah katup masuk (hisap) benar-benar tertutup.

c). Langkah Usaha (pembakaran).

Poros engkol terus berputar, beberapa derajad sebelum torak mencapai TMA, injector (penyemprot bahan bakar) menginjeksikan bahan bakar ke ruang bakar (di atas torak / piston). Bahan baker yang diinjeksikan dengan tekanan tinggi (150-300 atm) akan membentuk partikel-partikel kecil (kabut) yang akan menguap dan terbakar dengan cepat karena adanya temperatur ruang bakar yang tinggi (500-8000C). Pembakaran maksimal tidak terjadi langsung saat bahan bakar diinjeksikan, tetapi mengalami keterlambatan pembakaran (ignition delay). Dengan demikian meskipun saat injeksi terjadi sebelum TMA tetapi tekanan maksimum pembakaran tetap terjadi setelah TMA akibat adanya keterlambatan pembakaran

(ignition delay). Proses pembakaran ini akan menghasilkan tekanan balik kepada piston (torak) sehingga piston akan terodorong ke bawah beberapa saat setelah mencapai TMA sehingga bergerak dari TMA ke TMB. Gaya akibat tekanan pembakaran yang mendorong piston ke bawah diteruskan oleh batang piston (torak) untuk memutar poros engkol. Poros engkol inilah yang berfungsi sebagai pengubah gerak naik turun torak menjadi gerak putar yang menghasilkan tenaga putar pada motor diesel.

d). Langkah Pembuangan

Katup buang terbuka dan piston bergerak dari TMB ke TMA. Karena adanya gaya kelembamam yang dimiliki oleh roda gaya (fly wheel) yang seporos dengan poros engkol, maka saat langkah usaha berakhir, poros engkol tetap berputar. Hal tersebut menyebabkan torak bergerak dari TMB ke TMA. Karena katup buang terbuka, maka gas sisa pembakaran terdorong keluar oleh gerakan torak dari TMB ke TMA. Setelah langkah ini berakhir, langkah kerja motor diesel 4 langkah (4 tak) akan kembali lagi ke langkah hisap. Proses yang berulang-ulang tersebut diatas disebut dengan siklus diesel. Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 2 (siklus kerja motor diesel 4 tak) dan Gambar 3 (diagram kerja katup motor diesel 4 tak).

3). Mekanisme Katup

Mekanisme katup pada motor diesel generator 4 tak berfungsi untuk mengatur pemasukan udara murni dan pengeluaran gas sisa pembakaran dengan cara membuka dan menutup kedua katup. Mekanisme katup pada motor diesel 4 tak terdiri dari : poros bubungan (camshaft), pengungkit (tappet), batang pendorong (pushrod), tuas penekan katup (rocker arm) dan katup beserta pegas pengembalinya.

Cara kerja mekanisme katup yaitu : saat motor bekerja roda gigi poros engkol berputar menggerakkan roda gigi bubungan sehingga poros bubungan juga ikut berputar. Karena permukaan poros bubungan berbentuk eksentris (lonjong) maka pengungkit (tappet) yang berhubungan dengannya cenderung bergerak naik turun sesuai dengan bentuk permukaan poros bubungan yang menggerakkannya. Gerak naik turun tappet tersebut diteruskan oleh batang pendorong (push-rod) ke tuas penekan katup (rocker-arm) sehingga menekan (katup terbuka) dan membebaskan katup (katup tertutup) secara bergantian mengikuti putaran poros bubungan yang lonjong (eksentrik).

Urutan kerja mekanisme katup di atas bila dibuat ke dalam diagram alir (flow chart) adalah sebagai berikut :

 

4) Rangkuman 1

1). Komponen konstruksi utama sebuah motor diesel 4 tak untuk penggerak generator listrik, yaitu :

a). Komponen sistem bahan bakar : tangki bahan bakar, keran bahan bakar, saringan bahan bakar, pompa injeksi, mekanisme governor, pipa tekanan tinggi, injektor (nozzle) dan saluran pengembalian bahan bakar.

b). Komponen sistem pelumasan : panci oli (carter), saringan kasar (oil screen), pompa oli, saringan halus (oil filter), indikator oli dan saluran penyalur oli pelumas.

c). Komponen sistem pendinginan : tangki air pendingin, mantel pendingin blok selinder (water jacket) dan komponen lain sesuai tipe pendinginan yang digunakan (lihat pada bagian sistem pendinginan).

d). Komponen sistem mekanisme katup : poros bubungan (cam shaft), pengungkit (tappet), batang pendorong (push rod), tuas penekan katup (rocker arm), katup dan pegas katup.

e). Komponen lain di luar keempat sistem yang telah disebutkan, yaitu : blok selinder, kepala selinder, torak (piston), batang torak (connecting rod), poros engkol, roda gila (fly wheel) dan puli penggerak.

2). Pembakaran pada motor diesel terjadi karena bahan bakar yang disemprotkan ke ruang bakar menyala / terbakar dengan sendirinya akibat tingginya suhu udara kompresi dalam ruang bakar.

3). Satu kali siklus kerja motor diesel 4 tak terdiri dari 4 tahapan langkah kerja torak, yaitu : langkah hisap/pemasukan, langkah kompresi, langkah usaha dan langkah pembuangan. 4). Mekanisme katup pada motor diesel generator (4 tak) berfungsi untuk mengatur pemasukan udara murni dan pengeluaran gas sisa pembakaran dengan cara membuka dan menutup kedua katup.

5) Kunci Jawaban Formatif 1

1). Komponen konstruksi utama sebuah motor diesel 4 tak untuk penggerak generator listrik, yaitu :

a). Komponen sistem bahan bakar : tangki bahan bakar, keran bahan bakar, saringan bahan bakar, pompa injeksi, mekanisme governor, pipa tekanan tinggi, injektor (nozzle) dan saluran pengembalian bahan bakar.

b). Komponen sistem pelumasan : panci oli (carter), saringan kasar (oil screen), pompa oli, saringan halus (oil filter), indikator oli dan saluran penyalur oli pelumas.

c). Komponen sistem pendinginan : tangki air pendingin, mantel pendingin blok selinder (water jacket) dan komponen lain sesuai tipe pendinginan yang digunakan (lihat pada bagian sistem pendinginan).

d). Komponen sistem mekanisme katup : poros bubungan (cam shaft), pengungkit (tappet), batang pendorong (push rod), tuas penekan katup (rocker arm), katup dan pegas katup.

e). Komponen lain di luar keempat sistem yang telah disebutkan, yaitu : blok selinder, kepala selinder, torak (piston), batang torak (connecting rod), poros engkol, roda gila (fly wheel) dan puli penggerak.

2). Langkah kerja motor diesel generator 4 tak adalah sebagai berikut :

a). Langkah Hisap / Pemasukan (Gambar 1).

Piston (torak) bergerak dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah), katup masuk terbuka. Udara murni terhisap masuk ke dalam selinder akibat terjadinya kevakuman dalam ruang selinder karena terjadi pembesaran volume ruang di atas torak (gerak dari TMA ke TMB). Langkah hisap ini berhenti ketika torak mencapai TMB.

b). Langkah Kompresi (Gambar 2).

Poros engkol terus berputar, piston (torak) bergerak dari TMB (titik mati bawah) ke TMA (titik mati atas), kedua katup tertutup. Udara murni yang terhisap tadi terkompresi dalam ruang bakar (ruang selinder di atas torak). Karena terkompresi suhu dan tekanan udara tersebut naik hingga mencapai 35 atm dengan temperatur 500-8000C (pada perbandingan kompresi 20 : 1).

c). Langkah Usaha (Gambar 3).

Poros engkol masih terus berputar, beberapa derajad sebelum torak mencapai TMA (titik mati atas) di akhir langkah kompresi, bahan bahar diinjeksikan/disemprotkan ke dalam ruang bakar. Karena suhu udara kompresi yang tinggi terjadilah pembakaran yang menghasilkan tekanan eksplosif yang mendorong piston (torak) bergerak dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah). Kedua katup masih dalam keadaan tertutup. Gaya dorong ke bawah diteruskan oleh batang piston ke poros engkol untuk dirubah menjadi gerak putar. Gerak putar inilah yang kemudian dimanfaatkan untuk menggerakkan beban (generator) melalui puli (pulley) dan sabuk penggerak (belt). Langkah usahan ini berhenti ketika katup buang mulai membuka beberapa derajad sebelum torak mencapai TMB.

d). Langkah Buang (Gambar 4).

Poros engkol masih terus berputar, piston (torak) bergerak dari TMB (titik mati bawah) ke TMA (titik mati atas), katup buang terbuka. Gas sisa hasil pembekaran terdorong kelur dari ruang bakar (ruang selinder di atas torak) menuju udara luar melalui katup buang yang terbuka. Karena gas sisa tersebut masih bertekanan tinggi, maka diperlukan alat peredamnya. Karena itu saluran keluar motor diesel selalu dilengkapi dengan knalpot (muffler).

3). Cara kerja mekanisme katup pada motor diesel generator 4 tak, yaitu :

Saat poros engkol berputar, roda gigi poros engkol menggerakkan roda gigi bubungan beserta poros bubungan (nok). Putaran poros bubungan yang permukaannya lonjong (eksentris) menyebabkan pengungkit (tappet) bergerak maju-mundur pada dudukannya. Gerakan tersebut diteruskan oleh batang pendorong (push-rod) ke tuas penekan katup untuk membuka dan menutup katup masuk atau pun katup buang sesuai dengan kebutuhan langkah kerja motor diesel (seperti pada soal nomor 1).

B. Uraian Materi 2.

1). Sistem Dekompresi Motor Diesel Penggerak Generator Listrik

Selain mekanisme katup seperti disebutkan di atas, motor diesel generator 4 tak biasanya juga dilengkapi dengan sistem dekompresi yang berfungsi untuk membocorkan atau mengurangi tekanan kompresi saat start awal dengan cara menekan / membuka katup, sehingga pemutaran engkol menjadi lebih ringan.

Cara kerja sistem dekompresi yaitu : saat tuas dekompresi ditarik bagian penekan katup menekan katup sehingga terbuka. Bila saat tersebut adalah langkah kompresi maka tekanan kompresi akan bocor melalui katup yang terbuka. Dengan demikian tenaga yang dibutuhkan untuk memutar engkol starter relatif lebih kecil dan ringan.

2). Sistem Pemasukan Udara dan Pembuangan Gas Sisa

Pembakaran.

Sistem pemasukan udara ini berfungsi untuk menyalurkan udara murni ke dalam ruang bakar pada saat langkah hisap. Jumlah dan kualitas udara yang akan masuk ke dalam selinder (ruang bakar) sangat penting bagi kinerja motor diesel generator. Hal itu salah satunya dipengaruhi oleh kondisi dan bentuk saringan udara (aircleaner).

Untuk itulah pemilihan tipe saringan udara (air-cleaner) dan pemeriksaan terhadap kondisi saringan udara penting dilakukan. Hal ini bertujuan untuk menjamin agar jumlah dan kualitas udara yang masuk ke ruang bakar selalu sesuai dengan tuntutan kerja motor diesel yang bersangkutan. Pemilihan tipe saringan udara tersebut bisanya disesuaikan dengan kondisi lingkungan tempat instalasi motor diesel generator tersebut. Akan tetapi biasanya spesifikasi atau jenis saringan udara untuk suatu motor diesel generator sudah ditentukan oleh buku manual pemakaian (reparasi dan pemeliharaan).

Motor diesel 4 tak berselinder tunggal, tipe saringan udara yang umum digunakan yaitu : (a). Tipe Elemen Kain (Cloth Elemen Air Cleaner), (b). Tipe Elemen Kertas (Paper Elemen Cyclone Air Cleaner), dan (c). Tipe Saringan Terendam Minyak (Oil Bath Air Cleaner). Gambar-gambar berikut ini akan memberikan ilustrasi tentang saluran pemasukan dan pembuangan yang umum digunakan pada motor diesel horizontal 4 tak berpendingin air.

Saluran pembuangan yang juga lebih dikenal dengan istilah knalpot pada motor diesel berfungsi untuk menyalurkan gas bekas sisa pembakaran ke udara luar dan sekaligus berfungsi sebagai peredam getaran akibat ledakan pembakaran serta tekanan gas buang. Fungsi sebagai peredam getaran ini sangat penting, mengingat getaran yang berlebihan dapat mempercepat keausan komponen-komponen motor itu sendiri. (Gambar knalpot (muffler) dapat dilihat pada bagian konstruksi motor diesel di muka).

3) Rangkuman 2.

1. Sistem dekompresi yang berfungsi untuk membocorkan atau mengurangi tekanan kompresi saat start awal dengan cara menekan / membuka katup, sehingga pemutaran engkol menjadi lebih ringan.

2. Sistem pemasukan udara ini berfungsi untuk menyalurkan udara murni ke dalam ruang bakar pada saat langkah hisap.

3. Sistem pembuangan pada motor diesel berfungsi untuk menyalurkan gas bekas sisa pembakaran ke udara luar dan sekaligus berfungsi sebagai peredam getaran akibat ledakan pembakaran serta tekanan gas buang.

4. Pada motor diesel 4 tak berselinder tunggal, tipe saringan udara yang umum digunakan yaitu : (a). Tipe Elemen Kain (Cloth Elemen Air Cleaner), (b). Tipe Elemen Kertas (Paper Elemen Cyclone Air Cleaner), dan (c). Tipe Saringan Terendam Minyak (Oil Bath Air Cleaner).

4) Kunci Jawaban Formatif 2.

1). Cara kerja sistem dekompresi pada motor diesel generator 4 tak, yaitu :

Saat tuas dekompresi ditarik bagian penekan katup menekan katup sehingga terbuka. Bila saat tersebut adalah langkah kompresi maka tekanan kompresi akan bocor melalui katup yang terbuka. Dengan demikian tenaga yang dibutuhkan untuk memutar engkol starter relative lebih kecil dan ringan.

2). Fungsi komponen sistem pemasukan udara dan pembuangan gas sisa pembakaran pada motor diesel generator 4 tak meliputi :

a). Sistem pemasukan udara ini berfungsi untuk menyalurkan udara murni ke dalam ruang bakar pada saat langkah hisap, komponenkomponennya yaitu :

(1).Saringan udara (air cleaner) berfungsi untuk menyaring udara yang terhisap masuk ke ruang selinder saat langkah hisap.

(2).Katup masuk berfungsi sebagai pintu masuk bagi udara yang telah melewati proses penyaringan pada saringan udara.

b). Sistem pembuangan pada motor diesel berfungsi untuk menyalurkan gas bekas sisa pembakaran ke udara luar dan sekaligus berfungsi sebagai peredam getaran akibat ledakan pembakaran serta tekanan gas buang, komponennya meliputi :

(1).Katup buang berfungsi sebagai pintu keluar bagi gas sisa pembakaran ke udara luar dengan melewati knalpot (muffler) terlebih dahulu.

(2).Knalpot (muffler) berfungsi sebagai peredam tekanan dan getaran yang dimiliki oleh gas buang.

3). Tipe-tipe saringan udara yang umum dipergunakan pada motor diesel generator 4 tak yaitu : (a). Tipe Elemen Kain (Cloth Elemen Air Cleaner), (b). Tipe Elemen Kertas (Paper Elemen Cyclone Air Cleaner), dan (c). Tipe Saringan Terendam Minyak (Oil Bath Air Cleaner).