MOTOR BAKAR (TEORI DASAR MOTOR DIESEL) (HMKB781)
ACHMAD KUSAIRI SAMLAWI, S.T., M.M., M.T.
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT 2018
BUKU AJAR MOTOR BAKAR (TEORI DASAR MOTOR DIESEL) HMKB781
Achmad Kusairi Samlawi, S.T., M.M., M.T.
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT 2018
Teori Dasar
MOTOR DIESEL
Achmad Kusairi Samlawi
i
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat
yang diberikan
kepada penulis, sehingga
penulis dapat
menyelesaikan Buku Ajar “ TEORI DASAR MESIN DIESEL” yang merupakan bagian dari Mata Kuliah Motor Bakar (HMKB781) Penulisan Buku Ajar ini selain dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan Buku Ajar
di Perguruan Tinggi khususnya jurusan Teknik Mesin
diharapkan juga bermanfaat bagi para teknisi yang bekerja dibidang yang berhubungan dengan mesin diesel khususnya para teknisi di Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) Mesin Diesel pada saat ini sudah banyak mengalami perkembangan dalam pemakaian untuk angkutan darat dan laut, kemudian pembangkitan dalam daya kecil dan menengah bahkan sampai daya besar sudah banyak yang menggunakannya. Untuk mempermudah dalam melakukan pemeliharaan Mesin Diesel para teknisi harus mempunyai dasar-dasar pengetahuan mengenai Mesin Diesel yang baik, agar setiap melakukan pemeliharaan para teknisi dapat memperlakukan setiap komponen yang berada dalam mesin, sesuai dengan konstruksinya. Selain
pemahaman
tentang
konstruksi
mesin,
sebagai
dasar
pengenalan mesin mau tidak mau pengetahuan tentang prinsip kerja Mesin Diesel harus dikuasai dengan baik. Dasar pengetahuan ini memudahkan untuk mengikuti setiap terjadi perkembangan tentang mesin yang semakin lama semakin dituntut lebih baik lagi dari segi kinerja, pemakaian bahan bakar, dimensi mesin, tingkat polusi dan konstruksinya yang semakin kompak dan bobotnya ringan.
ii
Kemudian untuk mengatasi gangguan menjadi lebih mudah mendeteksi lebih awal akan terjadinya gangguan serta memudahkan menentukan jenis gannguan serta penanggulangannya. Tak ada kesempurnaan bagi manusia biasa, untuk itu penulis mengharap saran dan kritik yang membangun dalam upaya penyempurnaan Buku Ajar ini. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada berbagai pihak yang telah membantu penyelesaian Penulisa Buku Ajar ini. Walaupun penulis telah menerima banyak bantuan, namun segala kesalahan dalam Buku Ajar ini sepenuhnya menjadi tanggung jawab penulis.
Banjarbaru, 01 Juni 2015
ACHMAD KUSAIRI SAMLAWI
iii
DAFTAR ISI Halaman Judul ..................................................................................................
i
Kata Pengantar …………………………………………………….................
ii
Daftar Isi………………………………………………………………........... iv Bab 1. FISIKA MEKANIKA ......................................................................... 1 1.1. Pengertian ......................................................................................... 1 1.2. Besaran .............................................................................................. 2 1.3. Momen Puntir ................................................................................... 4 Bab 2. PRINSIP KERJA MESIN DIESEL .................................................. 7 2.1. Pengertian Mesin Diesel ................................................................... 7 2.2. Mesin diese 4 Langkah ..................................................................... 8 2.3. Mesin Diesel 2 Langkah ................................................................... 9 2.4. Diagram P-V
.............................................................................. 10
2.5. Diagram Indikator ............................................................................. 11 2.6. Diagram P-V Ideal ............................................................................ 13 2.7. Digaram P-V Riel ............................................................................. 14 2.8. Diagram Katup
.............................................................................. 15
Bab 3 : PEMBAKARAN DAN URUTAN PENYALAAN .......................... 19 3.1. Pembakaran ....................................................................................... 19 3.2. Urutan Pembakaran ........................................................................... 25 3.3. Neraca Panas ..................................................................................... 28 Bab 4 : GOVERNOR ...................................................................................... 31 4.1. Pengertian ......................................................................................... 31 4.2. Governor Mekanis ............................................................................ 36 4.3. Governor Hidrolis ............................................................................. 38 4.4. Governor Elektrik ............................................................................. 43 Bab 5 : BAGIAN-BAGIAN UTAMA MESIN DIESEL .............................. 47 5.1. Prime Mover ..................................................................................... 47 5.2. Cylinder Head ................................................................................... 48 5.3. Perangkat Katup ................................................................................ 50 5.4. Rocker Arm ....................................................................................... 51
iv
5.5. Cam shaft .......................................................................................... 51 5.6. Piston ................................................................................................. 52 5.7. Dinding Silinder ................................................................................ 54 5.8. Poros Engkol ..................................................................................... 55 5.9. Bantalan ............................................................................................ 56 5.10. Transmision Gear ............................................................................ 57 5.11. Turbo Charger ................................................................................. 57 Bab. VI PERALATAN BANTU MESIN DIESEL ...................................... 59 6.1. Sistem Pelumasan ............................................................................. 59 6.1.1. Jenis Sistem Pelumasan ........................................................... 59 6.1.2. Fungsi dan Klasifikasi Pelumasan ........................................... 61 6.1.3. Peralatan Sistem Pelumasan .................................................... 63 6.1.4. Prosedur Pengoperasian ........................................................... 70 6.1.5. Sistem Pelumasan Mesin Diesel Besar .................................... 70 6.2. Sistem Pendingin .............................................................................. 71 6.2.1. Jenis sistem Pendingin ............................................................. 71 6.2.2. Fungsi dan Syarat pendingin .................................................... 74 6.2.3. Diagram Sistem Pendingin ...................................................... 75 6.2.4. Peralatan Sistem pendingin Air ............................................... 76 6.2.5. Peralatan Sistem Pendingin Udara ........................................... 79 6.2.6. Prosedur Pengoperasian Sistem Pendingin .............................. 80 6.3. Sistem Bahan Bakar .......................................................................... 82 6.3.1. Karakteristik Bahan Bakar ....................................................... 82 6.3.2. Diagram dan Peralatan Sistem Bahan Bakar ........................... 86 6.3.3. Prosedur Pengoperasian Bahan Bahan Bakar .......................... 97 6.3.4. Sistem Udara Masuk dan Gas Buang....................................... 97
v
6.4. Sistem Start ....................................................................................... 101 6.4.1. Jenis Sistem Start ..................................................................... 102 6.4.2. Fungsi Sistem Strat .................................................................. 105 6.4.3. Prosedur Pengoperasian Sistem Strat .......................................108 Soal Pengayaan I............................................................................................. 109 Soal Pengayaan II ........................................................................................... 117 Daftar Pustaka ................................................................................................ 121
vi
BAB I
FISIKA MEKANIKA 1.1. Pengertian Fisika berasal dari kata Yunani berarti “Alam“, karena itu fisika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari benda dan alam. Lebih tegas lagi dapat dinyatakan bahwa alam semesta dipandang dari sudut fisika adalah sebagai kumpulan benda-benda yang berinteraksi satu sama lain. Interaksi muncul dalam bentuk yang dikenal sebagai gejala atau peristiwa selanjutnya sering disebut sebagai “gejala fisis”. Yang dimaksud interaksi disini adalah dua atau lebih benda yang saling mempengaruhi atau saling berperan pada keadaan dan sifat masing-masing benda yang bersangkutan. Sebagai contoh dari berbagai macam bentuk peristiwa diantara nya adalah pesawat sedang terbang diangkasa . Pesawat dapat dipandang sebagai satu benda, namun juga sebenarnya dapat diungkapkan sebagai kumpulan atau sistem benda-benda yang terdiri dari berbagai macam komponen-komponennya seperti sayap, mesin, pilot, penumpang , bahan bakar dan lain sebagainya yang berorentasi satu sama lainnya. Fisika adalah bidang ilmu pengetahuan alam yang paling dasar dan terbagi menjadi cabang-cabang fisika antara lain fisika mekanik . Mekanik dalam pembahasannya benda dipandang sebagai interaksi antar materi yang memiliki sifat dan perilaku y;ang berkaitan dengan gerak. Dengan demikian, Fisika Mekanik adalah pengetahuan yang berkaitan dengan benda benda yang berinteraksi dan melakukan gerak antar satu dengan yang lainnya. Gejala Fisis bisa juga disebut ” sifat” dari satu benda dan selalu dinyatakan dengan Simbol yang mempunyai nilai atau harga tertentu Simbol-simbol yang menggambarkan keadaan atau Sifat atau gajala fisis lebih dikenal dengan sebutan ” Besaran Fisis” atau lazim disebut Besaran . Benda yang sejenis mempunyai simbol yang sama tetapi diberi nilai yang lain. Namun bisa juga sifat lain dari benda yang sama akan mempunyai simbol lain dan nilai yang berlainan pula. Setiap besaran selalu diikuti oleh satuan-satuan yang sesuai, sebagai dasar dari seluruh besaran, disepakati adanya besaran pokok yang akan berperan sebagai induk dari besaran-besaran lainnya yang akan lahir.
1
1.2. Besaran Besaran pokok adalah basis utama yang merujuk kepada dimensi ruang, dimensi waktu dan dimensi kebendaan atau massa. Ketiga diwujudkan dengan besaran dan satuannya seperti berikut ini : Besaran Massa
Satuan ( dalam sistem S I )
(M)
Kilogram
( kg
)
Panjang ( L )
Meter
( M
)
Waktu
Second atau detik ( S, det )
(t)
Besaran dan satuan lainnya yang merupakan ” turunan” dari besaran pokok tersebut diatas dapat diberikan contohnya sebagai berikut : Besaran
Satuan ( dalam sistem S I )
Luas
(A)
Meter persegi
( m2 )
Volume
(V)
Meter kubik
( m3 )
Percepatan
(a)
Meter perdetik kwadrat ( M/S2 )
Dalam perumusan setiap satu komponen elemen yang saling bergerak dan berinteraksi bisa memiliki lebih dari satu macam sifat / besaran. Antara satu besaran dengan besaran lainnya dapat saling mempengaruhi, demikian pula antara satu komponen dengan komponen lainnya dapat saling berinteraksi . Besaran yang berperan dalam perumusan ada banyak, beberapa diantaranya yang akan dikemukakan adalah :
Gaya .
Tekanan
Usaha / Kerja
Daya.
Momen putar / puntir.
2
Gaya , didefinisikan sebagai” sebab yang mengakibatkan suatu benda berubah dari
keadaan diam menjadi bergerak atau sebaliknya dari keadaan bergerak menjadi diam, satuan gaya dalam Satuan Internasional adalah Newton disingkat N. Tekanan. adalah besarnya gaya yang bekerja pada luas bidang tertentu satuan
tekanan dalam S I adalah satuan gaya persatuan luas sehingga dinyatakan daya : N/M2 ; kg/cm2 , ; bar ; psi dsb. Proses pembakaran dalam motor bakar menghasilkan tekanan gas hasil proses pembakaran, besarnya dapat dihitung melalui Hukum Thermo dinamika salah satunya dengan pendekatan rumus gas ideal :
P
GRT V
Dimana : P = Tekanan Gas ( N/m2 ) G = Berat Gas
( kg )
R = Konstanta Gas (29,6 kg m/kg K atau 290 N m / kg. K ) T = Temperatur ( K ) V = Isi ruang pembakaran Sebagai contoh misalkan ; Setelah terjadi proses pembakaran antara udara & bahan bakar menghasilkan 1 liter gas yang beratnya ( G ) = 1,05 x 10
-3
kg. Udara masuk ke silinder pada tekanan &
temperatur 1,013 bar dan 50 o C kemudian terbakar di sekitar TMA dimana volume ruang bakar = 0,12 liter dan suhunya naik menjadi 2000 dihasilkannya adalah :
3
0
K maka tekanan yang
P
1,05 x10 3 x 290 x 2000 0,12 x10 3
= 5,1 X 106 N/m2= 5,1 M Pa ( 50x Tekanan semula ) Usaha / kerja di definisikan sebagai besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda terhadap besarnya jarak / lintasan yang ditempuh oleh benda tersebut . U
= F x S
U = Usaha . Kerja ...............kg.. m S = Jarak / lintasan yang ditempuh ..............m
Apabila lintasan yang dilalui merupakan lingkaran dari pada lingkaran tersebut bekerja gaya keliling yang tetap besarnya, maka usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut pada setiap putaran adalah : F U = F. S = F. 2R
F x R = Momen putar
U = Mp. 2 Daya adalah besarnya usaha yang dapat dilakukan setiap satuan waktu. Dalam teknik satuan waktu yang digunakan ialah ”detik ”. Kalau daya kita nyatakan dengan hurup N dan waktu adalah t maka : Daya (N) =Usaha ( U) / Waktu ( t ) ...... Kg.m/Sekon atau J/s atau Watt
1.3. Momen puntir Apabila sebuah roda / poros dengan jari – jari R, padanya bekerja gaya keliling F yang menyebabkan roda berputar sebanyak n putaran / menit, maka daya yang bekerja : N = F. 2 . R. n. ...........kg m / det. 60 x 100
4
N = Mp. 2 . n................... kg m / det. 60 x 100 1 daya kuda = 75 kg m / det Tetapi berhubung adanya kehilangan usaha untuk mengatasi gesekangesekan maka didalam teknik telah diambil suatu rumus mengenai hubungan antara momen puntir, daya dan putaran sebagai berikut : Mp = 71620 N/n.....................kg . cm. Besarnya gaya keliling F menjadi : F = 71620 N/n.R........................kgp R = dalam .cm. Pada motor bakar torak, daya yang berguna ialah daya poros engkol, karena itulah yang menggerakkan beban. Daya poros itu sendiri dibangkitkan oleh daya indikator yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakan torak / piston. Sebagian daya indikator dibutuhkan untuk mengatasi gesekan mekanis misalnya gesekan antara piston dan dinding silinder dan gesekan antara poros dan bantalannya . Disamping itu daya indikator harus pula menggerakkan beberapa aksesoris seperti pompa pelumas, pompa air pendingin, mekanisme penggerak katup pemasukan dan pengeluaran udara & gas buang, sehingga besarnya daya poros itu adalah : Np. = Ni – ( Ng + Na ), dimana Np. = Daya poros / daya efektip .....(DK, Kw) Ni
= Daya indikator
Ng = Daya gesek Na = Daya aksesoris. Sedangkan daya indikator adalah usaha persiklus dibandingkan dengan waktu yang ditempuh dalam satu siklus. Usaha persiklus merupakan tekanan hasil pembakaran atau sering juga disebut tekanan indikator rata-rata kali dengan volume langkah torak, sedangkan waktu yang ditempuh dalam satu siklus memperhitungkan putarannya & jumlah siklus perputaran. Karena itu daya indikator suatu mesin dengan jumlah selinder i buah dapat di peroleh dengan persamaan :
5
Ni = pi x Vl x i x n.........................DK atau Ps 60 x 100 x 75 x z
Pi = Tekanan Pembakaran / indikator ..................
kg./ cm2
Vl = Volume langkah torak ..................................... cm3 V = π/4 D2 x L .................................................... cm D = Diameter piston .............................................
cm.
L = Panjang langkah piston. .............................. dm. i = Jumlah selinder ............................................ n = Putaran poros ............................................... Rpm z = Jumlah siklus perputaran ( 1 untuk mesin 2 langkah & 2 untuk mesin 4 langkah )
6
BAB 2 PRINSIP KERJA MESIN DIESEL 2.1. Pengertian Mesin Diesel Mesin diesel adalah motor bakar dengan proses pembakaran yang terjadi didalam mesin itu sendiri ( internal combustion engine ) dan pembakaran terjadi karena udara murni dimampatkan (dikompresi) dalam suatu ruang bakar (silinder) sehingga diperoleh udara bertekanan tinggi serta panas yang tinggi, bersamaan dengan itu disemprotkan / dikabutkan bahan bakar sehingga terjadilah pembakaran. Pembakaran yang berupa ledakan akan menghasilkan panas mendadak naik dan tekanan menjadi tinggi didalam ruang bakar . Tekanan ini mendorong piston kebawah yang berlanjut dengan poros engkol berputar. Sesuai dengan gerakan piston untuk mendapatkan satu kali proses tersebut maka mesin diesel tersebut dibagi dalam 2 macam : - Mesin diesel 4 langkah ( 4 tak ) - Mesin diesel 2 langkah ( 2 tak ) Mesin diesel 4 langkah ialah : - Mesin diesel dimana setiap satu kali proses usaha terjadi 4 (empat) kali langkah piston atau 2 kali putaran poros engkol Mesin diesel 2 langkah ialah :
- Mesin diesel dimana setiap satu kali proses usaha terjadi 2 (dua) kali langkah piston atau satu kali putaran poros engkol
7
2.2. Mesin Diesel 4 langkah I. Langkah pengisian ( hisap ) Piston bergerak dari TMA ke TMB. Katup hisap terbuka dan katup buang tertutup, karena piston bergerak kebawah maka tekanan didalam silinder menjadi vacum (dibawah satu atmosfir) sehingga udara murni masuk kedalam silinder.
II. Langkah kompresi Piston bergerak dari TMB ke TMA. Katup hisap tertutup dan katup buang tertutup, udara didalam silinder didorong (ditekan) sehingga timbul panas dan tekanan yang tinggi. Akhir kompresi bahan bakar dikabutkan (disemprotkan dengan tekanan yang sangat tinggi melalui lubang yang sangat kecil) sehingga terjadi pembakaran (berupa ledakan) III. Langkah usaha Pembakaran menghasilkan tekanan yang tinggi dalam ruang bakar, tekanan ini mendorong piston dari TMA menuju TMB, melakukan usaha
8
IV. Langkah pembuangan Akhir langkah usaha katup buang terbuka, sehingga gas buang keluar melalui katup tersebut, karena didorong oleh piston bergerak dari TMB menuju TMA
2.3. Mesin diesel 2 langkah Langkah 1 Pengisian dan kompresi Piston bergerak dari TMB menuju TMA, udara pengisian masuk melalui lubang isap, kemudian disusul dengan kompresi, akhir kompresi bahan bakar diinjeksikan ke ruang bakar sehingga terjadi pembakaran
Langkah 2 Usaha dan pembuangan Akibat adanya pembakaran dalam ruang bakar, tekanan yang tinggi mendorong piston dari TMA menuju TMB melakukan usaha disusul dengan pembuangan
9
2.4. Diagram P – V
Siklus adalah suatu proses yang terjadi berulang ulang secara kontinyu dan setiap proses tersebut merubah kondisi gas didalam ruang bakar. Siklus dari suatu mesin diesel terdiri dari 4 (empat) tahapan yaitu ; pengisian, kompresi, usaha dan pembuangan. Diagram P – V menunjukkan hubungan antara volume ( V ) dengan tekanan ( P ) dalam silinder pada tiap siklus
bar
P
75 Q1
u
35 k Pa
i O
Q2
b
V2
V3 V1
V 1 = volume silinder ( volume langkah + ruang bakar ) V 2 = volume ruang bakar V 3 = volume langkah piston Pa
= tekanan udara luar
i
= proses pengisian udara sewaktu langkah hisap
k
= proses kompresi diperlihatkan tekanan kompresi maksimum 35 bar, dilanjutkan dengan pembakaran sampai 75 bar
10
Q 1 = artinya terjadi penambahan energi yang cukup besar sewaktu terjadi pembakaran pada akhir langkah kompresi dan awal langkah usaha u
= garis yang memperlihatkan proses usaha
b
= ( kearah kiri ) adalah proses pembuangan gas asap
Q 2 = daya yang dihasilkan Ketentuan-ketentuan yang perlu diperhatikan bahwa : a. Pada diagram ini dianggap tidak ada kerugian aliran udara pada waktu langkah pengisian maupun langkah buang b. Dari diagram ini dapat dihitung besar tekanan indikator rata-rata yang mendorong piston yang besarnya tergantung luas indikator. c. Semakin besar luas diagram berarti semakin besar pula tekanannya, semakin besar pula daya Indikatornya d. Gambar diagram ini dianggap tidak ada kerugian ( keadaan ideal ) 2.5. Diagram Indikator Untuk mengetahui bagaimana proses perubahan tekanan didalam silinder itu terjadi mari kita perhatikan uraian berikut ini: I. Langkah hisap Piston bergerak dati TMA ke
P ( tekanan )
TMB oleh perputaran poros engkol dan secara praktis katup masuk terbuka sebelum mulai langkah hisap.
*
III
Volume didalam silinder akan bertambah,
II
l dari tekanan udara luar I
Va
turun
lebih keci IV
1 bar
tekanan
(vacuum) menyebabkan udara V (Volume) Vb
11
masuk
kedalam
melalui katup isap
silinder
II. Langkah kompresi Piston bergerak dari TMB ke TMA, katup masuk dan katup buang akan menutup, volume silinder mengecil dan temperatur dan tekanan udara kompresi akan bertambah. Pada akhir langkah kompresi mesin diesel tekanan dalam silinder 30 bar dan temperatur 550 C. Beberapa saat sebelum akhir langkah kompresi bahan bakar diinjeksikan kedalam silinder, maka akan terjadi atomisasi bahan bakar didalam silinder karena semprotan bahan bakar yang sangat cepat. Campuran terbentuk karena atomisasi atau uap bahan bakar dan udara panas akan dapat mengawali pembakaran. Pada waktu piston hampir mencapai TMA, campuran bahan bakar/udara didalam silinder akan terbakar dengan cepat. III.
Langkah usaha Pada akhir langkah kompresi dan setelah terjadi pembakaran spontan, piston untuk kedua kalinya bergerak dari TMA ke TMB (langkah usaha) Tekanan gas didalam silinder relatif tinggi sehingga piston didorong ke bawah, piston bergerak kebawah dan ruang didalam silinder bertambah, tekanan dan temperatur gas akan berkurang dengan cepat. Energi panas akan diubah menjadi energi mekanik yang dapat memutar poros engkol.
IV.Langkah buang Sebelum piston mencapai TMB katup buang terbuka, sehingga gas pembakaran akan mengalir keluar melalui katup buang menuju saluran pembuangan selanjutnya ke udara luar. Dengan terbukanya katup buang sebelum akhir langkah usaha, maka gas bekas akan mengalir keluar, pada waktu yang bersamaan piston kembali bergerak menuju TMA Selama langkah buang, katup buang terbuka dan sisa gas bekas akan terdorong keluar oleh desakan piston. Karena tekanan didalam silinder lebih besar dibanding udara luar, maka diperlukan energi untuk menggerakkan piston, energi tersebut disuplai oleh Fly Wheel atau dari silinder lainnya.
12
2.6. Diagram PV Ideal
13
2.7. Diagram PV Riel
14
2.8.Diagram Katup Uraian dibawah ini adalah suatu contoh dari diagram katup mesin DAF Pemasukan udara ke dalam silinder akan menyebabkan gas buang kehilangan daya yang diperlukan, disebut rugi pemompaan. Untuk menurunkan tekanan balik ( back pressure), maka pembukaan katup dibuat sebesar mungkin, ini khususnya penting dalam kasus mesin 2 langkah karena proses buang keseluruhannya terjadi dalam bagian yang kecil dari langkah piston dan pembilasan harus diselesaikan seluruhnya oleh tekanan pengisian udara segar. Oleh sebab itu, mesin diesel 2 langkah biasanya menggunakan 2 atau 4 katup buang tiap silinder.
A1
= inlet valve
A2
= oullet valve
B
= spring valve
C
= rocker arm
D
= push rod
E
= valve lifter
F
= camshaft
G
= roda gigi
J
= crankshaft
Pada mesin 4 langkah, pembukaan katup buang tidak menjadi masalah, karena gas buang dipaksa keluar dalam gerak positif dari piston selama langkah pembuangan. Pembukaan katup isap perlu untuk diperhatikan agar tidak ada hambatan, karena hambatan terhadap aliran udara tidak hanya menaikkan rugi pemompaan tetapi juga menurunkan density pengisian udara
15
Penurunan density pengisian udara berarti berkurangnya berat oksigen yang tersedia tiap langkah pemasukan, akibatnya bahan bakar yang terbakar berkurang dan daya maksimum yang dapat dibangkitkan menjadi berkurang. Kondisi ini makin berat dengan meningkatnya kecepatan mesin, rugi pemompaan meningkat dengan cepat karena kecepatan yang tinggi dari aliran gas dan density pengisian udara juga berkurang. Pengaturan timing katup sangat penting untuk memperoleh kombinasi yang baik antara daya, efisiensi, ekonomi dan umum mesin. Faktor kunci dalam mencapai tujuan tersebut adalah proses pengisian, campuran bahan bakar dengan udara yang tepat kedalam silinder. Telah diketahui bahwa. mesin memerlukan bahan bakar, udara dan panas untuk keperluan pembakaran didalam silinder dan pembakaran tersebut menghasilkan gas bekas yang harus dikeluarkan dari ruang bakar. Untuk mengatur pemasukan dan pembuangan tersebut diatur oleh katup (katup isap dan katup buang ) lihat gambar Katup bekerja membuka dan menutup aliran fluida gas. Katup masuk bekerja membuka dan menutup aliran udara yang masuk ke dalam silinder, sedangkan katup buang bekerja membuka dan menutup aliran gas bekas ke luar silinder. Diagram Katup Mesin diesel 4 Tak :
100
220
130
00
3600 13
3600 100
0
*
220
46 0
1800
\
16
00
*
490
49 0
00
460 1800
5400 5400 1800
Diagram katup isap 100
Gambar disamping menunjukkan diagram katup isap dengan besaran derajat yang ditunjukkan Dalam hal ini katup isap membuka pada posisi poros engkol 10
0
sebelum piston mencapai
TMA dan akan menutup pada posisi poros engkol 49 0 setelah piston melewati TMB. Jadi total waktu katup isap terbuka adalah 49 0
10 0 +180 0 +49 0 = 239 0
130
Diagram katup buang Gambar disamping menunjukkan diagram Katup buang dengan besaran derajat, dimana katup buang menutup pada 46 0 sebelum TMB dan katup buang menutup pada 13 0 setelah TMA. Jadi total katup buang terbuka adalah 13 0 + 180 0 +46 0 = 239 0
17
46 0
Jika diagram katup isap digabung dengan diagram katup buang menjadi satu diagram disebut diagram katup. Karena timing katup mesin satu dan lainnya bisa berbeda, maka akan berbeda pula diagram katupnya. Hal ini sesuai dengan perencanaan dari tiap type dan jenis mesinnya. Diagram katup mesin 2 langkah Pada mesin 2 langkah, piston berfungsi pula sebagai katup (katup buang dan katupisap), namun kenyataannya untuk mesin diesel 2 langkah sekarang ini dilengkapi dengan katup buang, sehingga piston hanya berfungsi sebagai katup isap. Umumnya pembukaan katup buang ini lebih lama dibandingkan pembukaan katup isap, hal ini dimaksudkan agar sisa gas akan lebih leluasa untuk keluar Sehingga pada mesin 2 langkah sepanjang pembukaan katup isap, katup buang juga membuka, keadaan ini disebut “ Saat Pembilasan “ sedara lengkap keadaan ini dapat dilihat pada diagram katup mesin 2 langkah pada gambar dibawah ini : Kompresi Ekspansi
Pengisian / Bilas Buang
Pengisian Udara Pengeluaran Gas Buang
18
BAB 3 PEMBAKARAN DAN URUTAN PENYALAAN 3.1. Pembakaran Faktor yang menentukan kualitas pembakaran 1. Kadar oksigen 2. Tekanan udara yang dikompresi 3. Suhu / panas udara yang dikompresi 4. Timing pembakaran 5. Tekanan pengkabutan bahan bakar pada injektor 6. Kualitas bahan bakar 7. Jumlah (volume) bahan bakar yang diinjeksikan Hasil dari pembakaran mesin diesel ditentukan oleh bahan bakar (HSD), oxygen dan kompresi yang tinggi. Namun suatu hal yang tidak kalah pentingnya adalah saat yang tepat menyemprotkan bahan bakar tadi, ini yang kita sebut dengan saat penyemprotan ( Injection timing). Bila saat penyemprotan tak tepat maka tidak mungkin kita bisa mendapatkan daya optimal sebaliknya. Apabila saat penyemprotan disetel tepat berarti mesin diesel tersebut akan mencapai daya yang optimal, tercapai efisiensi bahan bakar, kondisi mesin normal dan awet sehingga akan memperpanjang umur mesin dan menekan biaya pemeliharaan. Waktu pemeliharaan bisa terencana sesuai dengan jadwal pemeliharaan dan juga akan mencapai keandalan pada mesin pembangkit, pelayanan pada konsumen PLN akan meningkat karena listrik tidak sering padam, lossespun akan bisa terkendali. Kerugian kerugian yang diakibatkan sering padamnya listrik akan dapat dikurangi apabila timing injection pump normal. Kapan sebaiknya penyemprotan bahan bakar itu dilakukan dengan tepat. Mesin diesel mempunyai beberapa tipe dan kapsitas sesuai dengan disain pabrik pembuat. Jadi mengenai penyemprotan bahan bakar itu diatur sesuai dengan derajat poros engkol. Masing-masing tipe mesin diesel berbeda berdasarkan pabrik pembuat dan disesuaikan dengan kapasitas masing- masing mesin berdasarkan urutan pengapiannya (Firing order) Penyemprotan bahan bakar dapat dilakukan pada saat tekanan kompresi, katup masuk dan katup buang pada posisi tertutup, ruang bakar mencapai temperatur nyala, volume didalam silinder menurun, tekanan dan temperatur udara naik. Pada akhir langkah
19
kompresi pada mesin diesel tekanan udara didalam silinder mencapai 30 bar dan temperatur mencapai 5500 C. Selama langkah kompresi piston bertugas menahan udara didalam silinder (ruang bakar) dan pada roda gila dapat terlihat berapa derajat poros engkol terbaca misalnya 220 sebelum mencapai titik mati atas (TMA) untuk mesin diesel pompa injeksi bahan bakar akan bekerja menekan bahan bakar ke dalam silinder dan terus akan mencapai kenaikan temperatur titik nyala. Dan poros engkol terus berputar selama penyemprotan berlangsung. Selama penyemprotan tekanan maximum didalam silinder naik
75 bar dan temperatur
pembakaran bisa meningkat mencapai 15000 C atau lebih. Pemahaman yang lebih baik tentang apa yang terjadi dalam silinder mesin diesel selama peiode pembakaran dapat diperoleh dengan cara penyajian secara grafik, seperti pada gambar.
Tekanan psi 800
3
**
600
* 1 * 2
400
200
90
4
60
30
0 TMA
30
60
90
Perubahan tekanan ditunjukkan pada garis ordinat dan waktu ditunjukkan sebagai aksisnya. Gambar diatas menunjukkan prubahan tekanan selama 1800 yaitu dari 900 sebelum TMA sampai 900 sesudah TMA. Kurva titik-tiik yang simetris pada sisi kanan menunjukkan ekspansi pengisian udara tanpa adanya bahan bakar. Setelah bahan bakar diinjeksikan dan terjadi pembakaran, maka prosesnya akan terjadi 4 periode yang terpisah
20
Periode pertama
:
Dimulai dari titik 1 sampai titik 2 yaitu bahan bakar mulai disemprotkan. Periode ini disebut periode persiapan pemba-karan atau periode kelambatan ( delay period ). Periode keterlambatan penyalaan ini juga tergantung dari beberapa faktor antara lain pada mutu penyalaan bahan bakar dan beberapa kondisi misalnya , kecepatan mesin dan perbandingan kompresi.
Periode kedua
:
Yaitu antara 2 dan 3 Pada titik 2 bahan bakar mulai terbakar dengan cepat sehingga tekanan naik dengan cepat pula dan sementara piston juga masih bergerak menuju TMA. Selain itu bahan bakar yang terbakar juga makin banyak, sehingga walaupun piston mulai bergerak menuju TMB tapi tekanan masih naik sampai tiik 3. Periode ini disebut periode cepat.
Periode ketiga
:
Dinamai periode pembakaran terkendali, yaitu antara 3 dan 4 pada periode ini meskipun bahan bakar lebih cepat terbakar, namun jumlah bahan bakar sudah tidak banyak lagi dan proses pembakaran langsung pada volume ruang bakar yang bertambah besar.
Periode keempat
: Yaitu periode dimana pembakaran masih berlangsung, karena adanya sisa bahan bakar yang belum terbakar dari periode sebelumnya walaupun sudah tidak ada pemasukan bahan bakar.
Perlu diingat bahwa tekanan rendah tidak hanya pengaruh dari timing injection pump saja, tapi ada penyebab lain yang lebih dominan. Agar dapat dicapai hasil daya optimal suatu mesin diesel yang terdiri dari beberapa silinder diperlukan kinerja optimal setiap silindernya. Bila tidak seimbang atau terdapat satu / dua silinder tidak baik maka akan membebani silinder yang lainnya. Kondisi actual dari pembakaran pada setiap silindernya harus dipantau secara periodik dengan tujuan agar diperoleh kinerja mesin sampai optimal. Hal ini dapat dilakukan dengan combustion press gauge atau peralatan yang lebih canggih lainnya.
21
Perbedaan maximum terendah dan tertinggi 10 bar
1
2
3
4
5
6
Pada kenyataan dilapangan hasil timing injection tidak selalu tepat sesuai dengan manual / instruction book pabrik pembuat mesin. :
Ada 3 macam kondisi timing injection
1. Injection timing normal ( firing point correct ) 2. Injection timing cepat ( firing point too early ) 3. Injection timing lambat ( firing point too late )
Injection timing normal
Timing normal adalah
langkah penyemprotan bahan bakar mulai 220 sebelum
TMA dilihat pada roda gila dan diukur dengan menggunakan alat pengukur tekanan pembakaran
22
Timing normal mempunyai pengaruh terhadap SPD sebagai berikut :
Pengaruh terhadap mesin akan mengakibatkan umur mesin bertambah panjang, daya besar dan tahan lama getaran mesin berkurang, suara mesin terasa halus, suhu normal.
Pengaruh terhadap bahan bakar akan mencapai effisiensi yang tinggi
Pengaruh terhadap pendinginan temperature konstan dan penghematan pemakaian air jacket termasuk bahan bakar kimia untuk campuran. Material tidak cepat rusak
Pengaruh terhadap pelumas temperature normal, sehingga dapat mempertahankan viscositas yang baik dan kualitas dari oil yang berakibat material tidak cepat rusak
Pengaruh terhadap daya mesin adalah daya mampu mesin akan bertahan baik dan normal karena temperature dan tekanan pada sistim akan selalu normal dan stabil
Pengaruh
terhadap
pemeliharaan
mesin diesel
dapat
menghemat
biaya
pemeliharaan karena mesin jarang mengalami gangguan yang berarti sehingga jadual pemeliharaan rutin dapat dipenuhi
Pengaruh terhadap keandalan mesin dalam memproduksi Kwh secara terus menerus
Pengaruh terhadap tenaga manusia otomatis akan menghemat upah tenaga kerja karena waktu yang dijadualkan akan sesuai dengan realisasi
Injection timing cepat
Yang dimaksud timing cepat adalah proses penyalaan pembakaran diruang bakar lebih besar dari 220 sebelum TMA sehingga mengaki-batkan pembakaran lebih cepat dari waktu yang ditentukan
23
Pengaruh timing cepat terhadap SPD :
Pengaruh terhadap unjuk kerja mesin daya lebih besar, getaran mesin bertambah besar, suara mesin terasa agak keras, suhu operasi mesin masih batas normal
Pengaruh terhadap bahan bakar masih dalam batas normal
Pengaruh terhadap pendinginan masih dalam batas normal dan pemakaian air pendingin beserta bahan kimia masih hemat
Pengaruh terhadap pelumasan masih normal baik tekanan maupun viscositasnya yang berakibat pemakaian spare part hemat
Pengaruh
terhadap
pemeliharaan
mesin diesel
dapat
menghemat
biaya
pemeliharaan karena mesin jarang terjadi gangguan yang berarti sehingga jadual pemeliharaan rutin dapat terpenuhi
Pengaruh terhadap keandalan mesin dalam memproduksi Kwh dapat berjalan lancar dan terus menerus
Pengaruh terhadap tenaga manusia secara otomatis menghemat biaya tenaga kerja karena penghematan waktu pemeliharaan.
Injection timing lambat
Yang dimaksud timing lambat adalah proses penyalaan pembaka-ran diruang bakar lebih kecil dari 220 sebelum TMA
24
Pengaruh timing pembakaran lambat terhadap SPD :
Pengaruh terhadap unjuk kerja mesin diesel daya mesin menurun, getaran halus, suhu operasi mesin tidak normal
Pengaruh terhadap bahan bakar akan menjadi boros dan tidak normal
Pengaruh terhadap pendinginan, temperatur tinggi, sehingga pemakaian air dan bahan kimia akan meningkat
Pengaruh terhadap pelumas kurang normal karena temperatur bertambah panas sehingga akan berpengaruh tekanan rendah, viscositas menurun sehingga keandalan mesin berkurang
Pengaruh terhadap pemeliharaan mesin diesel dapat berpengaruh pada biaya pemeliharaan meningkat, kemungkinan ruang bakar akan lebih cepat kotor karena kerak
Pengaruh terhadap keandalan mesin dalam berproduksi Kwh nya akan terganggu karena daya mesin menurun
Pengaruh terhadap tenaga manusia akan sedikit boros karena perlu pemeliharaan meningkat
3.2. Firing Order (Urutan Pembakaran ) Diatas sudah dibicarakan bahwa satu siklus motor diesel 4 langkah terjadi dalam dua putaran engkol (7200). Bila motor bersilinder banyak (misalnya 4 silinder ), maka dalam dua putaran engkol(7200) tiap silinder akan mendapat giliran satu kali usaha. Agar diperoleh pendistribusian daya yang seimbang sepanjang bentangan proses, giliran penyalaan ke 4 silinder tidak diurut berdasarkan nomor silindernya 1-2-3-4, tapi dibuat berselang seling sedemikian rupa sehingga oleh pabrik diperhitungkan akan diperoleh keseimbangan pendistribusain daya pada poros mesin tersebut. Mesin type in line F.O Mesin dapat dilihat pada plat nama mesin tersebut, misalkan satu mesin diesel in line 4 langkah 4 silinder, pada plat namanya tertera F.O = 1-3-4-2. Angka tersebut menunjukkan urutan pembakaran (dengan sendirinya juga berarti urutan langkah usaha) mesin tersebut adalah sebagai berikut :
25
Dari siliner no. 1 .. siliner no.3 … silinder no. 4 ….silinder No.2 dan kembali ke silinder No.1 secara khusus dapat digambar sebagai berikut. Matrik F.O. untuk Mesin Diesel 4 Langkah Jumlah silinder : 8 silinder F.O. => 1 – 4 – 6 – 2 – 8 – 5 – 3 – 7 Torak nomor 1 bergerak dari TMA ke TMB melakukan Langkah Isap pada putaran Poros Engkol 0 o s/d 180 o.
F.O. mesin diesel 4 silinder = 1 – 3 – 4 - 2 Proses pada mesin diesel 4 langkah dengan 4 silinder : Silinder 1
I
K
U
B
Silinder 2
K
U
B
I
I
K
U
B
I
K
Silinder 3 Silinder 4
I
HISAP
U
K
KOMPRESI
U
26
USAHA
B
BUANG
Beberapa contoh Firing Order yang ada untuk mesin 4 langkah : Jml Sil
2
3
Diagram Poros Engkol
Firing Order
1–2
&
1–2
1–3–2
1–2–4–3 4 1–3–4–2
5
1–3–5–4–2
1–5–3–6–2-4 6 1–4–3–6–2-5
1–5–2–6–8–4–73 8 1–6–2–8–4–7–35
27
Keterangan Arah mesin & urutan sesuai pembuat Arah mesin & urutan sesuai pembuat Arah mesin & urutan sesuai pembuat Arah mesin & urutan sesuai pembuat Arah mesin & urutan sesuai pembuat Arah mesin & urutan sesuai pembuat Arah mesin & urutan sesuai pembuat Arah mesin & urutan sesuai pembuat Arah mesin & urutan sesuai pembuat
putaran Posisi silinder pabrik putaran Posisi silinder pabrik putaran Posisi silinder pabrik putaran Posisi silinder pabrik putaran Posisi silinder pabrik putaran Posisi silinder pabrik putaran Posisi silinder pabrik putaran Posisi silinder pabrik putaran Posisi silinder pabrik
3.3. Neraca Panas Panas dari hasil pembakaran bahan bakar didalam silinder hanya sebagian saja yang diolah menjadi kerja efektif (kerja pada proses engkol). Bagian terbesar justru merupakan panas terbuang dan yang terakhir ini merupakan kerugian yang tidak mungkin dihilangkan sama sekali. Kerugian panas tersebut meliputi kerugian-kerugian panas yang terbawa gas buang, lewat air pendingin dan kerugian panas akibat gesekan. Panas hasil pembakaran diruang bakar disatu sisi dan panas berguna ditambah kerugian-kerugian disisi yang lain, merupakan suatu neraca keseimbangan. Tenaga yang dihasilkan oleh sebuah motor diesel adalah dari gas pembakaran dikurangi oleh kerugian -kerugian panas maupun kerugian-kerugian mekanis.
Kerugian mekanis yaitu kerugian yang disebabkan karena gesekan-gesekan bermacam-macam bagian motor yang saling bersinggungan antara lain :
Gesekan antara cincin (ring) dengan dinding silinder
Gesekan antara poros dan bantalan-bantalan
Kerugian mekanik karena tenaga hilang untuk menggerakkan alat-alat seperti katup pompa bahan bakar.,pompa-pompa pendingin, blower, injector dan lain sebagainya.
Kerugan juga karena sebagian panas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar hilang terbawa oleh gas buang air pendingin, minyak pelumas dan lain-lain.
28
100 %
Ni
25 % Air pendingin
31 % Gas Bekas
Ne
13 % Gesekan
Nf
N f = tenaga yang terjadi karena gesekan 31 % Daya Usaha Berguna
N i = tenaga yang dipakai untuk mendesak torak / piston N e = tenaga yang terdapat pada poros
Bila sistim pendinginan mengalami penurunan kinerja, maka prosentase pendinginan akan meningkat yang berarti daya usaha pada poros akan menurun. Indikasi yang langsung dapat diketahui dari suhu sistim pendinginan yang meningkat, terutama suhu outlet / keluar dari alat pendingin antara lain; radiator, cooling tower, jacket water cooler, inter cooler, charge air cooler. Jika sistim pelumasan kurang sempurna maka prosentase gesekan akan meningkat yang berarti daya usaha mesin akan menurun pula. Indikasi yang lansung yang dapat dilihat dari suhu lub.oil inlet engine dan atau hasil pemeriksaan minyak pelumas di laboratorium. Pembakaran yang kurang sempurna akan meningkatkan prosentase gas bekas / buang, yang berarti pula menurunkan daya usaha mesin yang keluar dari poros. Indikasi yang langsung dapat diketahui dari suhu gas buang melebihi kondisi normal dan atau tekanan pembakaran melalui alat combustion press gauge.
29
30
BAB IV GOVERNOR 4.1. Pengertian Misalkan Pada Satuan Pembangkit Diesel yang sedang beroperasi dengan kondisi normal:
Bila beban jaringan = Daya mesin maka
putaran mesin tetap stabil
Bila beban jaringan tiba-tiba naik sedangkan daya mesin tetap maka putaran mesin turun
Bila beban jaringan tiba-tiba turun sedangkan daya mesin tetap maka putaran mesin naik Sedangkan permintaan dari mesin tenaga untuk penggerak generator, dalam
kondisi apapun putaran mesin harus tetap stabil mengingat kebutuhan konsumen akan frekuensi harus tetap, maka : Bagi mesin diesel untuk penggerak generator, pada semua kondisi beban baik beban tetap maupun beban yang bervariasi serta berubah-ubah putaran mesin harus tetap konstan sesuai dengan setingnya Governor
adalah peralatan yang mengatur agar putaran mesin tetap konstan dan stabil walaupun bebannya bervariasi dan berubah-ubah
Daya mesin diesel yang sedang beroperasi ditentukan oleh tekanan pembakaran. Tekanan pembakaran ditentukan oleh : 1).
Kandungan oksigen dalam udara
2).
Tekanan udara kompresi
3).
Panas udara kompresi
4).
Timing penyalaan pembakaran
5).
Tekanan pengkabutan injektor
6).
Kualitas bahan bakar
7).
Jumlah ( volume ) bahan bahan bakar yang disemprotkan injektor
31
Putaran mesin turun / naik
Beban mesin naik / turun
Bahan bakar dalam jumlah tertentu
Sensor putaran
Fuel injection pump ( plunjer & barel )
Daya mesin
Pembakaran
Injektor
GOVERNOR ( mengatur )
Posisi rak
Putaran mesin normal
Prinsip kerja dari governor mengatur jumlah pemakaian bahan bakar agar kecepatan putaran mesin tetap konstan walaupun terjadi perubahan beban. Frekuensi berbanding lurus dengan putaran sehingga untuk mengatur frekuensi kita harus mengatur putaran. Daya adalah usaha / tenaga yang diberikan dalam satu satuan waktu ( detik ) Px N F = ---------60 F = frekuensi P = pasang kutub N = putaran (rpm)
32
Bagaimana cara mengatur jumlah bahan bakar
? Kapasitas bahan bakar yang diinjeksikan kedalam silinder diatur sesuai dengan kebutuhan yang diatur oleh pompa bahan bakar
Pengaturan ini dilakukan oleh REK BAHAN BAKAR
Tujuan dari pengaturan putaran melalui REGULATOR Rek bahan bakar harus sangat peka terhadap perubahan beban jaring, yang akan mengakibatkan perubahan putaran pada motor Diesel / Frekuensi
REGULATOR bekerja sebagai : 1). MENDETEKSI PERUBAHAN PUTARAN 2). MENGATUR POSISI REK BAHAN BAKAR 3). START DAN MEMATIKAN MESIN
33
Bagaimana REGULATOR mendeteksi perubahan putaran
? Prinsip yang dipakai adalah pengaruh dari gaya sentrifugal massa yang berputar.
Bila benda dengan massa ( M ) yang tertergantung diputar pada sumbunya, maka massa M1 dan massa M2 akan saling menjauhi, sebanding dengan jumlah putaran per menit. Posisi
dari
titik
geser
mana akan selalu berubah tergan tung dari jumlah putaran per menit dan besar massa ( M ). N1
N2 N1 < N2
Perpindahan titik geser ( A ) dapat dibatasi dengan menggunakan pegas G.
Gaya yang menyebabkan perpindahan massa ( M ) dan titik geser ( A ) sebanding dengan besarnya gaya sentrifugal-gaya pegas.
Sistem ini akan tetap bekerja walaupun letak dibalik atau mendatar
34
Kesimpulan : Perubahan putaran yang terjadi akan dideteksi oleh massa M1 dan M2 selanjutmya diteruskan oleh Titik geser A
Bagaimana caranya mengatur REK BAHAN BAKAR
? 1
DENGAN MENGGUNAKAN GOVERNOR MEKANIS
2
DENGAN MENGGUNAKAN GOVERNOR HIDROLIS
3
DENGAN MENGGUNAKAN GOVERNOR ELEKTRIS
35
4.2. GOVERNOR MEKANIS Dalam sistem ini perubahan putaran diesel yang dideteksi oleh titik geser A, dipakai untuk mengubah posisi rek bahan bakar. Beberapa hal yang menjadi fungsi bekerja nya alat pengukur : 1. Besarnya massa M1 dan M2 2. Kecepatan putaran 3. Panjang lengan Pada umunya governor ini dipergunakan pada mesin diesel yang lama dengan daya ≤ 100 kw Speed governor Bosch EP/RQV
10. Cam 11. Guide lever 12. Sliding block 13. Stop dog 14. Adjustment lever 15. Governor lever 16. Articulated fork 17. Spring plate 18. Clearence compensating spring
36
1.
Governor housing
2.
Governor cover
3.
Control rod
4.
Torque control
5.
Flywight
6.
Crank lever
7.
Slide pad
8.
Adjustment bolt
9.
Oil check
Speed governor WOODWARD
8. Governor out put shaft 9. Compression spring 10. Angle lever 11. Lever 12. Oil space 13. Buffer piston 14. Oil space 15. Return piston 16. Restricter 17. Slice pad 18. Speed droop shaft 19. Speed droop lever 20. Fish plate 21. Speed setting motor 22. Speed setting screw 23. Oil pump 24. Oil supply
37
1.
Speed governor
2.
Drive shaft
3.
Flyweight
4.
Governor spring
5.
Control piston
6.
Adjuster piston
7.
Oil sump (drain)
4.3.GOVERNOR HIDROLIS Prinsip : Bila daya pada jaring turun, putaran
akan
bertambah
massa M1 dan M2 saling berjalan. Titik geser A menarik poros relay ke atas yang menyebab kan minyak akan menekan torak P dari atas didalam servo motor. Torak dalam servo motor akan turun, rek bahan bakar akan mengurangi jumlah bahan bakar. Putaran akan turun. Gaya yang menyebabkan perubahan posisi rek bahan bakar adalah fungsi dari :
Tekanan minyak
dari pada torak dalam servo motor
Pada pemakaiannya governor jenis ini selalu dihubungkan langsung dengan rek bahan bakar
38
Kerja regulator hidrolis (pengaturan sederhana) Dalam penurunan beban pada jaringan
PERBEDAAN PUTARAN
Jika Pg = Pj maka putaran konstan, tidak ada perubahan pada regulator. Bila Pj turun maka regulator akan mengurangi bahan bakar, putaran akan naik selama regulator belumsempat mengurangi jumlah bahan bakar sebanyak yang diperlukan sanpai diperoleh Pg = Pj (t1) Sementara itu putaran sudah terlalu tinggi, regulator yang sudah diatur/disetel untuk membuat putaran normal akan terus mengurangi jumlah bahan bakar yang akan membuat turun lagi. Pada saat putaran berada pada putaran normal ( t2 ) daya generator ( Pg ) menjadi lebih kecil dari daya jaringan ( Pj ) putaran akan turun lagi sampai dibawah harga nominal, sementara itu regulator akan menambah bahan bakar dan demikianlah seterusnya.
39
Dalam penaikan beban pada jaringan
Prinsip kerja : A
maka Mj dan Mg saling berjalan
K
-
G
Misal daya pada jaring turun putaran naik, Titik geser K naik dan menarik piston torak dari relay
-
Minyak me-nol-kan torak servo motor dari atas
A
Torak dari servo motor turun
Sementara itu poros KG menekan torak – torak G
K
relay kebawah, yang menyebabkan terjadi pengurangan bahan bakar (daya generator Pg turun ) Pada saat itu putaran sedikit berada dibawah harga normal Regulator akan bekerja kembali Hubungan antara putaran dan daya tergantung dari bentuk poros huungan AK
40
Kerja dari regulator dengan sistem kompensasi
Jika Pg = Pj ( seperti t0 ) putaran konstan, regulator tidak bekerja
Jika Pj menurun ( mulai dari t0 ) maka regulator segera mengurangi jumlah bahan bakar sebanyak yang diperlukan sampai diperoleh Pj = Pg (t1)
Sementara itu putaran sudah terlalu tinggi relay turun bergerak yang membuat sukar motor turun lagi. Hal ini menyebabkan relay pada posisi seimbang yang menutup lubang minyak (t2 ) Pada saat ini generator Pg lebih kecil dari daya jaring Pj, putaran akan turun dan regulator menambah bahan bakar sampai diperoleh ; Pg = Pj ( t3 ) Sementara ini putaran naik lagi, tetapi lama goyangan kecil sekali.
41
Pengaturan kedua Suatu sistim dengan menggunakan perubahan tekanan dari pegas untuk mengatur posisi titik geser M sehingga putaran kembali keputaran nominal dengan mengatur posisi rek bahan bakar Kemudian dibuat titik KG yang menghubung kan gerakan titik K dengan gerakan servo motor
Dengan sistim kemudi maka torak dari relay akan lebih cepat kembali keposisi seimbang Regulator Hidrolis Sentrifuse ( Governor Hidrolik Type U G – 8 )
42
Servo motor untuk mengatur synchronizer dan pembebanan dari jarak jauh Speed drop untuk mengatur statisme agar mesin dapat paralel dengan mesin lain Load limit
untuk membatasi beban
Speed lsetting untuk mengatur beban atau putaran mesin secara manua Speed setting indicator untuk mengatur mesin pada putaran idle spee Compensation alat ini digunakan agar bisa diatur maksimum
dan minimum perubahan
kecepatan agar tidak terlalu tinggi maupun terlalu rendah. Begitu pula bila suatu beban yang agak besar akan masuk dengan mendadak, kecepatan pada detik itu tentu akan turun, dengan alat konpensasi ini bisa diatur agar kecepatan dapat kembali normal dengan cepat dan tidak terlalu bergoyang. 4.4. Governor Elektrik Pengontrolan kecepatan mesin secara kontinyu dan konstan dengan melalui hubungan actuator ke sistem pemasukan bahan bakar. Kecepatan mesin disensor dengan magnetik pick-up yang memakai aliran listrik AC dan dikirim atau dialirkan ke actuator merubah input listrik dari kontrol 2301 ke gerak mekanik yang mana dihubungkan ke tuas sistem bahan bakar. Basic Sistem Governor Elektrik
Magnetik pic-up dipasang pada tutup fly wheel dari mesin, untuk membuat signal AC. Frekwensi dari signal dikontrol dengan kecepatan/perputaran dari gigi – gigi di fly wheel dan berputar melewati magnetic pick-up
Signal frekwensi kecepatan mesin ini dikirim ke kontrol 2301. Kontrol mempunyai sensor kecepatan yang membuat perbandingan antara sinyal input untuk kecepatan yang ada dengan kecepatan mesin yang diinginkan (setting), itu terdapat dalam kontrol box yang perlu dijaga dan dipelihara.
Jika putaran yang ada dan putaran setting( yang diinginkan ) tidak sama, maka kontrol 2301 akan memberikan koreksi sinyal (perintah ) DC ke coil selenoid, dari kontrol 2301 digunakan ke coil selenoid actuator. Actuator akan mengatur/menyesuaikan
43
jumlah bahan bakar untuk membuat putaran mesin sesuai dengan setting (yang diinginkan )
44
Pilot valve plunjer dihubungkan dengan sebuah magnit permanen yang ditahankan oleh pegas penahan didalam penguatan dua coil selenoid. Hasil signal dari kontrol 2301 digunakan ke coil selenoid untuk membuat gaya magnityang sebanding dengan arus dalam coil. Gaya magnit ini selalu berusaha mengubah magnit dan pilot valve plunjer kebawah ( bahan bakar bertambah ).
Prinsip kerja actuator Gaya centering spring ( diatas plunjer ) selalu berusaha mengubah magnit dan pilot valve plunjer keatas (bahan bakar berkurang )
Bilamana magnit berputar pada putaran stabil ( steady state condations ), ini berarti dua gaya sama tetapi arahnya berlawanan. Pilot valve plunjer pada saat berada ditengah ( the control land menutup control part ) Jika terjadi penurunan setting putaran mesin pada control 2301 atau kenaikkan putaran mesin (disebabkan dari penurunan beban mesin), input tegangan ke coil selenoid di actuator menjadi turun. Daya magnit dari coil selenoid juga turun , pada waktu gaya dari centering spring lebih besar dari pada coil pilot valve plunjer akan bergerak keatas posisi center. Maka oli yang dibawah power akan bergerak keatas menyebabkan berputarnya terminal shaft kearah penurunan bahan bakar
Jika terjadi kenaikkan setting putaran mesin pada control 2301 atau penurunan mesin (disebabkan dari kenaikkan beban mesin ) input tegangan ke coil selenoid juga akan naik, sekarang gaya dari pada gaya centering spring dan pilot valve plunjer akan bergerak turun mengikuti tekanan oli dibawah power piston. Pada waktu daerah permukaan (tekanan oli bekerja lagi) dari power adalah lebih besar dari pada bagian bawah dari bagian atas piston, piston akan bergerak keatas. Terminal shaft berputar kearah penambahan bahan bakar.
45
46
BAB V BAGIAN UTAMA UTAMA MESIN DIESEL 5.1. Prime mover
Peralatan utama terdiri dari : 1. Kepala silinder ( cylinder head ) 2. Perangkat katup ( valve gear ) 3. Perangkat piston ( piston assy ) 4. Dinding silinder ( cylinder head ) 5. Block silinder ( cylinder block ) 6. Bantalan utama ( main bearing ) 7. Poros engkol ( cranksfaht ) 8. Poros bubungan ( cam sfaht ) 9. Peredam getaran ( counter weight ) 10. Dudukan mesin ( base plate )
47
1. Piston & Connecting Rod Assy. 2. Cylinder Liner & Engine Block. 3. Crank Shaft. 4. Cam Shaft. 5. Transmission Gear. 5.2. Cylinder head Fungsi : 1. Menutup bagian atas silinder 2. Tempat meletakkan peralatan -
Katup hisap dan buang Injektor Rocker arm Ruang bakar mula
3. Untuk pendinginan
48
JENIS KEPALA SILINDER.
KEPALA SILINDER TUNGGAL
KEPALA SILINDER MAJEMUK
49
5.3. Perangkat katup ( valve gear ) Fungsi valve : Mengatur masuk dan keluarnya udara masuk dan gas buang
Fungsi valve guide : Untuk menjaga gerakan katup agar tegak lurus pada dudukannya
50
5.4. ROCKER ARM ( PELATUK ). Fungsi : meneruskan gaya dari Cam shaft untuk menggerakkan katup
5.5. Cam shaft Fungsi : mengatur gerakan inlet & exhaust valve dan fuel injection pum
Dudukan katup ( inlet valve seat ) Sudut dudukan katup berkisar 300 – 450 . Dudukan katup yang sudah aus sekali biasanya diganti baru
51
5.6.Piston Fungsi : 1. Merapatkan ruangan silinder dari bagian dalam 2. Memampatkan udara 3. Menerima tekanan pembakaran waktu proses kerja 4. Meneruskan tekann pembakaran Keporos engkol melalui batang penghubung (connecting rod) 5. Bagian permukaan menyerap panas selama proses berlang sung
Keterangan : 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Piston (rakitan lengkap torak) Torak Pena piston Ring pegunci Ring persegi Ring kompresi muka plat chromium 7. Ring kompresi muka 8. Ring pegas helix Rakitan lengkap batang penghubung ( connecting rod )
Piston assy
10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
52
Batang penghubung Dudukan pena pistin Baut Pena / pin Ring ½ Sekrup Pena pengunci Pna plug Washer Baut kollar Bantalan
Fungsi ring piston pada umumnya : 1. Mencegah kebocoran ruang bakar 2. Menyalurkan panas dari piston ke air pendi ngin melewati dinding silinder
Fungsi batang penghubung : 1.
Meneruskan tekanan torak ke poros engkol..
2.
Meneruskan putaran poros engkol ke torak.
53
5.7. Dinding silinder (cylinder head)
54
Fungsi : Tempat berlangsungnya seluruh urutan kerja mesin ( hisap, kompresi, usaha dan
buang )
Dinding silinder terbagi dua : 1.
Dinding basah ( wet liner )
2.
Dinding kering ( dry liner )
Dinding basah :Dinding yang didinginkan langsung oleh air pendingin, biasanya untuk mesin sedang/besar Dinding kering :Dinding yang didinginkan tidak oleh air, umumnya mesin kecil atau kondisi khusu 5.8. Poros engkol ( crank shaft ) Fungsi : 1.
Menerima gaya inersia yang tinggi pada puncak tekanan gas diatas piston
2.
Mengubah gerak bolak-balik ( translasi ) menjadi gerak putar ( rotasi )
55
5.9. Bantalan ( main bearing ) Fungsi : Untuk mendukung bagian– bagian yang bergerak sehingga bagian-bagian tersebut tetap berada
pada
posisi
yang
diinginkan
Klasifikasi bantalan : 1. Bantalan untuk gerak putar ( rotary motion ) a. Journal bearing yang mendapat beban utama dari perputaran poros (main bearing) b. Trust bearing (bantalan axial) yang mendapat beban sepanjang poros yang berputar 2.. Bantalan untuk gerak bolak-balik (reciprocating motion) a. Bantalan untuk gerak lurus (contoh : dinding silinder untuk mendukung pergerakan piston ) b. Bantalan untuk gerak tumbukan (contoh : bushing untuk mendukung pin piston )
56
5.10. TRANSMISION GEAR ( RODA GIGI PENGATUR )
Fungsi : 1.
Mengatur saat membuka & menutup katup.
2.
Mengatur waktu pengabutan bahan bakar.
3.
Mengatur langkah torak.
5.11. Turbo charger Fungsi
:
Untuk memampatkan udara yang akan masuk kegalam silinder, sehingga daya mesin akan lebih besar, dibanding dengan mesin berdimensic sama tetapi tanpa turbocharger.
57
Turbocharger terdiri atas turbin dan blower
58
BAB VI PERALATAN BANTU MESIN DIESEL 6.1. SISTEM PELUMASAN
6.1.1 JENIS SISTEM PELUMASAN. 1. Sistem Pelumasan Basah ( Wet system ).
Sistem Pelumasan Basah
Dimana
bak
penampungan
pelumas
berada di dalam mesin yang biasa disebut
59
2. Sistem Pelumasan Kering ( Dry system ).
Sistem Pelumasan Kering
Dimana
bak
penampungan
pelumas
berada di luar mesin yang biasa disebut
60
6.1.2. FUNGSI DAN KLASIFIKASI PELUMAS.
Fungsi Pelumasan
1. Untuk
membatasi
bergerak
agar
bagian-bagian
tidak
saling
yang
bergesekan
dengan membuat lapisan FILM.
2. Sebagai media pendingin mesin.
3. Mengeluarkan
kotoran
(geram-geram)
yang berada diantara bagian yang bergerak agar
tidak
mempengaruhi
bagian
yang
Klasifikasi Pelumas
Klasifikasi Pelumas
(API).
(API).
Mesin Bensin.
Mesin Diesel.
1.
SA.
1. CA.
2.
SB
2. CB
3.
SC
3. CC
4.
SD
4. CD
61
DIAGRAM SISTEM PELUMASAN Bak Penampung.
( Carter, Sump Tank )
Pompa Pelumas.
( Lub. Oil Pump )
Thermostsat
Oil Cooler
Bagian-bagian mesin yang
Filter
perlu dilumasi Lub Oil Pressure
Lub Oil Centrifugal
Control Valve
( Purifier )
62
6.1.3. PERALATAN SISTEM PELUMASAN ( Fungsi dan Prinsip Kerja ) 1. Carter atau Sump Tank.
Fungsi : a. Menampung pelumas untuk di sirkulasikan keseluruh bagian mesin yang memerlukan pelumasan dan yang telah bersirkulasi dalam mesin. b. Menampung endapan kotoran dan geram-geram dalam mesin agar tidak ikut bersirkulasi. Prinsip Kerja : Bak penampung akan menampung pelumas yang telah bersirkulasi dan mempunyai area untuk pipa (saluran) isap dari pompa pelumas, sehingga kotoran tidak ikut terhisap oleh pompa.
63
2. Pompa Pelumas.
Fungsi : Memompakan minyak pelumas bersirkulasi ke bagian utama mesin dan bagian-bagian mesin yang perlu mendapat pelumasan. Prinsip Kerja : Pompa pelumas adalah pompa roda gigi sehingga tekanan pompa dapat mencapai tekanan yang tinggi, pada saat mesin mulai berputar pompa sudah mulai bekerja dengan tekanan yang rendah, kemudian jika putaran
64
3. Filter
65
Fungsi : Menyaring minyak pelumas agar kotoran dan geram-geram tidak ikut bersirkulasi ke bagian utama mesin dan bagian-bagian mesin yang perlu mendapat pelumasan. Prinsip Kerja : Pelumas yang bersirkulasi di dalam mesin kemungkinan mempunyai kotoran akibat adanya komponen mesin yang terkikis, sehingga sebelum pelumas bersirkulasi kotoran tersebut harus disaring agar tidak merusak komponen mesin yang lain.
4. Oil Cooler.
Fungsi : Minyak pelumas yang bersirkulasi keseluruh komponen mesin bertemperatur tinggi dan akibatnya nilai viskositasnya akan menurun, sehingga pelumas tidak dapat bekerja maksimal, untuk memperbaiki nilai viskositas maka, temperatur pelumas harus diturunkan sesuai atau mendekati temperatur yang diijinkan agar viskositasnya kembali normal.
66
Prinsip Kerja : Pelumas yang bersirkulasi setelah berada di Sump Tank atau Carter di isap oleh pompa pelumas dan di tekan dengan tekanan yang tinggi melalui Oil Cooler untuk di dinginkan agar nilai viskositasnya kembali atau mendekati nilai normal, pendingin pelumas dapat menggunakan air maupun udara, sesuai sistem pendingin yang ada pada mesin tersebut. 5. Relief Valve.
Fungsi : Mengatur tekanan pelumas yang bersirkulasi ke bagian utama mesin dan bagianbagian mesin yang perlu mendapat pelumasan. Prinsip Kerja : Pompa pelumas adalah pompa roda gigi sehingga tekanan pompa dapat mencapai tekanan yang tinggi, tetapi tekanan pelumas harus ditetapkan bekerja pada tekanan tertentu pada temperatur tertentu agar dapat dimonitor kondisi kerja sistem pelumas.
67
6. Separator.
Fungsi : 1.
Membersihkan pelumas dari partikel-patikel keras yang berada dalam pelumas agar tidak ikut bersirkulasi yang mengakibatkan kerusakan komponen mesin.
2.
Memisahkan kandungan air yang berada dalam pelumas dengan perbedaan berat jenis.
Prinsip Kerja : Pelumas yang masuk dalam separator harus dipanaskan terlebih dahulu agar pelumas lebih cair untuk memudahkan pemisahan air dan unsur-unsur lain yang berada dalam pelumas, kemudian pelumas diputar, dan akibat perbedaan berat jenis maka air dan unsur-unsur yang lebih berat akan terpisah dengan pelumas sesuai gaya sentripental masing-masing unsur yang berada dalam pelumas.
68
7. Deep Stick.
Fungsi : Mengetahui ketinggian pelumas yang berada dala Sump Tank atau Carter. Prinsip Kerja : Deep Stick mempunyai tanda maksimal dan minimal yang akan menentukan level pelumas yang berada dalam tangki penampung. Proses pengukuran agar lebih akurat yaitu dengan kondisi mesin yang telah berhenti selama beberapa jam dan posisi stick ketika ditarik harus tegak lurus.
69
6.1.4. PROSEDUR PENGOPERASIAN 1. SISTEM PELUMASAN MESIN DIESEL KECIL. Pada mesin Diesel yang kecil pompa pelumas berada didalam mesin, tetapi pada mesin Diesel sedang serta yang besar mempunyai 2 (dua) macam pompa pelumas yang berada didalam mesin dan diluar mesin. Untuk mesin Diesel kecil pompa pelumas letaknya sulit dijangkau karena berada didalam mesin kemudian bekerjanya setelah mesin beroperasi, sehingga pelumas mulai bersirkulasi pada saat mesin hidup. Dengan kondisi yang seperti ini maka perlu mendapat perhatian yang lebih teliti pada sistem pelumasnya, terutama kondisi pompa pelumas, relief valve dan saringan pelumas, agar pelumas dapat bersirkulasi dengan baik pada waktu mesin beroperasi. Kemudian untuk mesin Diesel yang sedang dan besar sistem pelumas lebih mudah untuk dilakukan pemeriksaan mengingat keberadaan peralatan pompa berada diluar atau menempel pada bagian yang mudah dijangkau, maka proses pemeriksaannya lebih mudah. Dari kedua sistem pelumas tersebut, untuk mesin Diesel kecil pengoperasian sistem pelumas lebih mudah dibandingkan mesin Diesel sedang dan mesin Diesel besar.
6.1.5. SISTEM PELUMASAN MESIN DIESEL BESAR
Pada mesin Diesel yang besar, pelumasan harus dilaksanakan terlebih dahulu sebelum mesin dihidupkan (Pelumasan Awal) dengan menjalankan pompa awal (manual atau elektris) untuk melumasi bagian utama mesin yaitu Poros engkol.
70
Langkah pengoperasian sistem pelumasan. 1. Periksa level pelumas pada tangki penampung pelumas (Sum Tank). 2. Level minyak pelumas disarankan harus berada pada level MAKSIMUM pada saat mesin belum dihidupkan. 3. Jalankan pompa awal sampai mencapai tekanan yang sesuai dengan petunjuk mesin. 4. Periksa tekanan pelumas dan kemungkinan adanya kebocoran pada pipa dan sambungan sistem pelumas. 5. Putar poros engkol beberapa kali untuk meyakinkan bahwa pelumas telah bersirkulasi dengan baik pada poros engkol dan bagian mesin lainnya. 6. Jika putaran poros telah ringan dan tidak ada kebocoran pada sistem pelumas, maka mesin siap untuk di start dan di operasikan.
6.2. SISTEM PENDINGIN. 6.2.1. JENIS SISTEM PENDINGIN. Jenis pendingin untuk mesin adalah bagaimana proses pelaksanaan pendinginan mesin dilakukan selama mesin beroperasi dengan stabil dan aman. Untuk pendinginan yang umum digunakan sistem : a. Sistem Pendinginan Terbuka. b. Sistem Pendinginan Tertutup. 1. Sistem Pendinginan Terbuka. Sistem ini menggunakan media pendinginnya adalah air tawar maupun air laut.
71
Proses pendinginan mesinnya yaitu : Air pendingin mesin dipompakan langsung dari sumber air (Sungai, Danau, Tangki penampungan dan Laut) masuk ke dalam mesin dan setelah mendinginkan mesin langsung dibuang ketempat semula(Sungai, Danau, Tangki penampungan dan Laut). 2.. Sistem Pendinginan Tertutup. Sistem ini menggunakan media pendinginnya adalah air tawar maupun air laut yang kemudian air tawar maupun air laut didinginkan kembali dengan menggunakan udara maupun air tawar atau air laut. Proses pendinginan mesinnya yaitu : Air pendingin mesin dipompakan langsung dari penampungan air yang didinginkan (Disebut Radiator atau Water Cooler) kemudian di sirkulasikan kembali ke dalam mesin yang perlu pendinginan selanjutnya kembali lagi ke Radiator atau Water Cooler. Untuk mesin yang menggunakan Radiator, air pendingin mesin di dinginkan dengan menggunakan udara yang dialirkan dengan menggunakan kipas udara. Kemudian untuk mesin yang menggunakan Water Cooler, air pendingin mesin di dinginkan dengan menggunakan air tawar, air danau maupun air laut yang dialirkan dengan menggunakan pompa air. Bahan pendinginan mesin pada umumnya menggunakan 2 (dua) media pendingin yaitu : 1. Udara. 2. Air. Kedua media tersebut tidak berbahaya dan sangat mudah serta murah, sehingga hampir seluruh mesin menggunakan media tersebut.
72
Sistem pendingin mesin mempunyai beberapa macam cara untuk mendinginkan media pendingin mesin pada sistem pendinginannya yaitu antara air tawar didinginkan dengan udara, air tawar didinginkan dengan air laut dan air tawar didinginkan dengan air tawar.
6.2.2. FUNGSI DAN SYARAT PENDINGIN. Fungsi pendinginan mesin : a. Mempertahankan suhu kerja mesin. b. Meredam suara. c. Memperpanjang umur pemakaian komponen mesin.
Persyaratan bahan pendingin yang digunakan harus memenuhi sebagai berikut : a. Aman. b. Mudah didapat. c. Murah. d. Tingkat korosif yang rendah. e. Tidak mempunyai endapan lumpur. f. Viskositas sangat rendah. g. Tidak mudah terbakar. h. Mempunyai titik didih diatas rata-rata air tawar. Kualitas air pendingin yang digunakan memberikan pengaruh terhadap komponen mesin yang dilalui oleh air pendingin. Pengaruh yang dialami oleh mesin jika menggunakan air pendingin kurang memenuhi syarat untuk digunakan sebagai media pendingin mesin adalah :Korosi dan Endapan lumpur.
73
Korosi pada bagian dalam mesin yang terendam air pendingin akan menyebabkan komponen mesin tersebut berlubang dan dapat menyebabkan komponen tersebut bocor atau pecah. Endapan lumpur pada bagian dalam mesin yang terendam air pendingin akan menyebabkan saluran air pendingin menjadi lebih kecil / mengecil akibatnya akan mempengaruhi air pendingin yang bersirkulasi pada mesin
6.2.3. DIAGRAM SISTEM PENDINGIN. DIAGRAM SISTEM PENDINGIN DENGAN AIR. Radiator (Water Cooler) Thermostat
Pompa Sirkulasi
Mesin
DIAGRAM SISTEM PENDINGIN DENGAN UDARA. Kipas Udara
Sirip Pendingin Mesin
Oil Cooler
74
6.2.4. PERALATAN SISTEM PENDINGIN (AIR) ( Fungsi dan Prinsip Kerja ) 1. Radiator.
Fungsi : Mendinginkan air yang telah menyerap panas mesin selama beroperasi agar temperatur air pendingin mesin tetap terjaga pada temperatur operasi yang normal. Prinsip Kerja : Air dari dalam mesin keluar menuju radiator akibat tekanan pompa sirkulasi air pendingin mesin yang dihisap dari radiator. Temperatur air yang dihisap dari radiator lebih rendah dari temperatur air yang keluar dari mesin, air pendingin mesin yang berada di radiator di dinginkan oleh udara yang mengalir akibat putaran kipas (Fan).
75
2. Thermostat a.Tipe 1
b. Tipe 2
Fungsi : Mengatur aliran air pendingin yang akan masuk ke mesin dari radiator pada saat temperatur mesin masih rendah (temperatur mesin masih dingin). Air yang berada di dalam mesin di sirkulasikan kembali kedalam mesin agar temperatur mesin cepat mendekati temperatur kerja normal (+ 75o C)
76
Prinsip Kerja : A.
B.
Pada saat mesin masih dingin atau temperatur belum mencapai temperatur tertentu, katup thermostat masih menutup aliran air pendingin yang menuju radiator dan aliran air pendingin mesin hanya bersirkulasi dari dalam mesin kembali ke mesin melalui thermostat. (Gambar A) Jika temperatur sudah mendekati + 60o C, katup thermostat sudah mulai membuka, dan aliran air pendingin mesin mulai mengalir ke radiator dan pada temperatur tertentu katup terbuka penuh, sehingga sirkulasi air pendingin sudah berjalan dengan kapasitas normal.
77
6.2.5.PERALATAN SISTEM PENDINGIN (UDARA) ( Fungsi dan Prinsip Kerja ) a Blower.
Fungsi : Mendinginkan sirip-sirip udara untuk pendingin oli dan yang terdapat pada kepala silinder dan dinding silinder agar temperatur kerja mesin tetap normal. Prinsip Kerja : Blower berputar dengan bantuan poros pompa ini mempunyai tekanan yang tinggi, putaran pompa dari putaran rendah hingga putaran sedang pompa digerakkan oleh nok dan volume pemompaan mengikuti putaran penggerak pompa (Pompa plunyer).
78
b. Sirip Pendingin Mesin
Fungsi : Mengalirkan panas dari dalam mesin agar permukaan yang akan didinginka menjadi lebih luas dan sirip-sirip udara tersebut di dingin oleh udara yang mengalir dari blower kipas udara (fan), maka panas yang di dalam silinder akan mudah di dinginkan.
6.2.6.PROSEDUR PENGOPERASIAN SISTEM PENDINGIN. MESIN BERPENDINGIN AIR Sebelum mesin dihidupkan lakukan : 1. Periksa kondisi dan level air pendingin pada Radiator. 2. Periksa sambungan-sambungan dan klem. 3. Periksa kondisi dan kekencangan Fan Belt. 4. Perhatikan adanya kebocoran dari pompa sirkulasi air. 5. Periksa adanya kebocoran pipa-pipa pendingin.
79
Setelah mesin hidup lakukan : 1. Periksa kemungkinan adanya kebocoran pada saluran. 2. Amati ikatan-ikatan pada selang karet. 3. Buka tutup radiator dan amati gerakan air pendingin, apakah ada gelembung udara dalam sirkulasi air pendingin. 4. Amati perubahan temperatur air pendingin selama mesin beroperasi. Sistem pendingin berjalan normal, umur pemakaian serta daya yang dihasilkan dapat maksimal.
MESIN BERPENDINGIN UDARA. Sebelum mesin dihidupkan lakukan : 1. Periksa kondisi kipas (fan) pendingin mesin. 2. Periksa sambungan-sambungan, mur dan baut pengikat penutup bangianbagian mesin.. 3. Periksa kondisi dan kekencangan Fan Belt (jika kipas menggunakan Fan belt). 4. Perhatikan adanya kelonggaran ikatan Fan Belt.. Setelah mesin hidup lakukan : 1. Periksa kemungkinan adanya kelonggaran Fan. 2. Amati ikatan-ikatan pada rumah Fan. 3. Amati perubahan temperatur mesin selama mesin beroperasi.
80
6.3. SISTEM BAHAN BAKAR. 6.3.1.KARAKTERISTIK BAHAN BAKAR. Komposisi bahan bakar biasanya terdiri dari karbon dan hidrogen atau kombinasi keduanya yang disebut Hidrokarbon dan akan menghasilkan panas apabila dibakar. Bahan bakar ini semuanya berasal dari alam (perut bumi), dan berbentuk padat, cair atau gas, yang terjadi karena adanya proses evolusi dari fosil-fosil selama beribu-ribu tahun yang lalu, oleh karena itu bahan bakar jenis ini disebut sebagai bahan bakar fosil. Bahan bakar solar umumnya adalah Distilat tengah minyak bumi. Komponennya ada yang tidak stabil terhadap proses oksidasi sehingga menjurus pada terbentuknya semacam lumpur yang menyebabkan terjadinya endapan pada sistem pemasukan bahan bakar. Penyumbatan dapat terjadi terutama pada filter bahan bakar, pompa dan pipa-pipa bahan bakar. Endapan lumpur ini cenderung menimbulkan korosi. Untuk menghindari korosi dan endapan lumpur diberikan bahan tambah yaitu Aditif Antioksidan dan Anti Korosi. Penggunaan bahan bakar yang bermutu tinggi pada mesin Diesel akan memperbaiki sifat Atomisasi dan kebersihan ruang bakar serta mencegah terbentuknya endapan sehingga dapat mencapai pembakaran sempurna dan normal.
Selain mutu bahan bakar yang diukur dengan Angka Cetana, sifatsifat lain dari bahan bakar Diesel yang sangat penting dan langsung mempengaruhi tingkat mutu yang tercantum dalam spesifikasi bahan bakar adalah : a. Densitas. b. Distilasi.
81
c. Viskositas. d. Kadar Belerang. e. Stabilitas. f. Kadar Air. g. Titik Didih. h. Titik Keruh. i. Sedimen. j. Kadar Abu. k. Titk Nyala. i.
SIFAT DENSITAS. Sifat Densitasadalah satuan berat bahan bakar dalam 1 (satu) liter bahan bakar Diesel. Rata-rata Density bahan bakar minyak Solar yang digunakan di Indonesia adalah 0,84 – 0,92 kg/liter.
ii.
SIFAT DISTILASI. Sifat Distilasi adalah kadar endapan dan kejernihan bahan bakar dalam 1 (satu) liter bahan bakar Diesel. Sifat Distilasi bahan bakar minyak Solar akan mempengaruhi efisiensi pembakaran dan timbulnya endapan-endapan Kokas dalam saluran Injektor dapat menyumbat lubang laluan dan merusak fungsi Injektor.
iii.
SIFAT STABILITAS. Sifat Stabilitas sangat berpengaruh terhadap gangguan fungsi Injektor dan dapat membentuk endapan pada pompa bahan bakar serta penyumbatan pada filter bahan bakar.
iv.SIFAT VISKOSITAS. Tingkat Viskositas bahan bakar Diesel menyebabkan kesulitan start pada saat kondisi mesin dingin atau pada suhu udara sekitarnya yang dingin.
82
Kondisi ini dapat menurunkan sifat pelumasan bahan bakar pada Injektor dan Pompa Injeksi sehingga dapat menyebabkan daya mesin menurun secara tajam. v.KANDUNGAN BELERANG. Kadar belerang yang tinggi dalam bahan bakar akan menimbulkan keausan pada bagian-bagian mesin. Penyebab
keausan
adalah
akibat
proses
pembakaran
yang
menghasilkan Oksida Belerang SO2 dan SO4 dimana pada suhu tinggi Oksida Belerang akan berbentuk Uap. Keausan yang ditimbulkan dari bahan bakar yang mempunyai kadar belerang tinggi yang terutama adalah Ruang bakar dan Injektor. vi.KANDUNGAN AIR DAN SEDIMEN. Kadar air dan sedimen dalam bahan bakar selalu ada dan sulit dipisahkan dengan proses Destilasi. Sedimen yang berbentuk partikel-partikel padat dapat merusak Pompa Injeksi dan Nozzles. Kandungan air dan sedimen dapat menimbulkan karat dalam ruang bakar mesin dan tangki bahan bakar. vii.TITIK NYALA. Titik nyala bahan bakar Diesel harus cukup tinggi untuk menghindari terbakarnya bahan bakar pada suhu Ambien yang normal. Spesifikasi yang berlaku di Indonesia untuk bahan bakar adalah Minimum 68o C atau 154o F. viii.TITIK EMBUN (CLOUD POINT). Titik embun bahan bakar Solar adalah suatu keadaan selama terjadi pendinginan bahan bakar telah mencapai suhu tertentu sehingga terjadi pembentukan kristal yang sangat tipis dalam phase cairan.
83
Spesifikasi Titik embun bahan bakar Diesel ditentukan berdasarkan keadaan cuaca daerah atau negara yang hendak menggunakan bahan bakar tersebut. ix.KANDUNGAN ABU (ASH CONTENT). Kandungan Abu di dalam bahan bakar minyak biasanya berasal dari : 1.
Produk-produk mineral yang secara tidak senngaja tercampur dengan bahan bakar.
2.
Logam sabun yang dapat larut, sebagai akibat netralisasi asam organik sewaktu diadakan Alkali Treatment.
Abu sebagian besar keluar melalui ruang bakar dan sebagian lagi tinggal dalam dinding-dinding silinder dan permukaan silinder Di Indonesia “ Ash Content” maksimum sebesar 0,01 % berat minyak. x.RESIDU KARBON. Residu karbon terjadi akibat kadar kandungan fraksi-fraksi yang mempunyai titik didih tinggi tidak terbakar dengan sempurna pada kondisi kerja mesin normal Batas maksimal Residu Karbon dalam bahan bakar adalah 0,05 % berat bahan bakar. xi.ANGKA CETAN. Angka Cetan adalah karakteristik bahan bakar untuk menyala dengan sendirinya pada tekanan dan temperatur tertentu di dalam ruang bakar. Angka Cetan yang tinggi menggambarkan penyalaan sendiri yang cepat dari bahan bakar tersebut. Penyalaan sendiri (Auto Ignition) adalah kemampuan bahan bakar untuk menyala dengan sendirinya pada tekanan dan temperatur tertentu. DETONASI terjadi akibat panjangnya tundaan nyala pada bahan bakar Diesel.
84
Panjang pendeknya tundaan nyala diukur dengan angka cetan, untuk mendapatkan tundaan nyala yang pendek maka bahan bakar harus mempunyai angka cetan yang cukup tinggi.
6.3.2. DIAGRAM & PERALATAN SISTEM BAHAN BAKAR. DIAGRAM SISTEM BAHAN BAKAR Tangki bahan bakar (Tangki Bulanan) Pompa Supply.1
Saringan bahan bakar 1
Tangki Harian
Over Flow
Pompa Supply.2 Saringan bahan bakar 2
Pompa Injeksi
Injektor
PERALATAN SISTEM BAHAN BAKAR 85
( Fungsi dan Prinsip Kerja ) A. Tangki bahan bakar.
Fungsi : Menampung bahan bakar yang akan digunakan untuk jangka waktu yang lama (Tangki Bulanan) kapasitas besar dan untuk pemakaian sehari-hari (Tangki Harian) kapasiatas kecil serta kulitas bahan bakar lebih bersih agar kontinounitas operasi pembangkit dapat berjalan normal. Prinsip Kerja : Tangki Bulanan mempunyai kapasitas penampungna yang besar dan menerima pengisian bahan bakar dari pemasok bahan bakar, Tangki Harian kapsitas penampungan yang kecil untuk pemakaian langsung dan menerima pasokan dari Tangki Bulanan serta bahan bakar lebih (Over Flow) dari Pompa Injeksi dan Injektor.
86
B. Pompa Supply 1.
a.Pompa Sentrifugal.
Fungsi : Memompakan bahan bakar dari tangki bulanan melalui saringan awal (1) ke tangki harian, dan dari tangki harian ke pompa injeksi tetapi pompa ini mempunyai tekanan pemompaan yang rendah.. Prinsip Kerja : Pompa ini bekerja berdasarkan gaya sentripental dan pompa ini mempunyai tekanan yang rendah, tetapi putaran pompa cukup tinggi dan konstan pada arah putaran sesuai bentuk sudu pompa (Rotor Blade). Jenis pompa ini digerakkan dengan menggunakan motor listrik dan kemampuan pengisian atau debit bervariasi dari kapasitas yang kecil hingga besar.
b. Pompa torak.
87
Prinsip Kerja : Pompa ini bekerja berdasarkan gerakkan torak dan pompa ini mempunyai tekanan yang tinggi, putaran pompa dari putaran rendah hingga putaran sedang pompa digerakkan oleh nok dan volume pemompaan mengikuti putaran penggerak pompa (Pompa plunyer).
C. Saringan bahan bakar.
Fungsi : Menyaring bahan bakar yang mengalir dari tangki penampung agar partikelpartikel dan kotoran lain tidak masuk kedalam pompa injeksi dan injektor.
Prinsip Kerja : Bahan bakar yang tersimpan dalam tangki penampung dipompakan ke Saringan, dan kotoran yang diameternya lebih besar dari pori-pori saringan akan tertahan dan yang masuk ke pompa Injeksi adalah bahan bakar yang sudah bersih.
88
Bahan elemen saringan bahan bakar : 1. Kertas.
3. Kawat kasa.
2. Kain.
4. Logam.
Jenis saringan bahan bakar : 1. Saringan Tunggal. 2. Saringan Ganda (Duflex). 3. Saringan putar (Purifier).
D. Pompa Injeksi (Injection Pump).
89
Pompa Injeksi tipe Majemuk.
Digunakan pada mesin Diesel Kecil dan menengah. Fungsi : Mengatur waktu pengabutan (Timing Injection), mengatur volume pengabutan bahan bakar, pemompaan bahan bakar disesuaikan dengan Firing Order mesin. Pompa Injeksi terpasang pada 1 (satu) rumah pompa injeksi untuk seluruh silinder.
90
Pompa Injeksi tipe Tunggal.
Digunakan pada mesin Diesel besar. Fungsi : Mengatur waktu pengabutan (Timing Injection), mengatur volume pengabutan bahan bakar, pemompaan bahan bakar disesuaikan dengan Firing Order mesin. Pompa Injeksi terpasang pada 1 (satu) rumah pompa injeksi untuk 1 (satu) silinder.
91
Pompa Injeksi tipe Tunggal langsung Injektor.
Digunakan pada mesin Diesel Kecil dan menengah. Fungsi : Mengatur waktu pengabutan (Timing Injection), mengatur volume pengabutan bahan bakar, pemompaan bahan bakar disesuaikan dengan Firing Order mesin. Pompa Injeksi terpasang pada 1 (satu) rumah pompa injeksi dan dilengkapi nozzleuntuk 1 (satu) silinder.
92
Prinsip Kerja :
Pompa bahan bakar ini disebut Pompa Plunyer, dan rumah Pompa Plunyer disebut Barrel. Pengaturan pompa dengan menggunakan gigi (gear) yang dihubungkan dengan setang yang mempunyai alur seperti gigi pada plunyer disebut Rack. Pada Barrel mempunyai lubang dan lubang keluar masuk bahan bakar (Over Flow). Pada Plunyer ada alur pengatur volume bahan bakar yang disebut Helix. Pengaturan volume bahan bakar ditentukan oleh posisi lubang Over Flow dengan dengan posisi Helix (Lihat gambar diatas). Plunyer mempunyai langkah plunyer dan langkah pemompaan bahan bakar.
93
Katup satu arah pada pompa injeksi
Fungsi : Menjaga agar aliran bahan bakar dari pompa injeksi tidak kembali ke pompa injeksi dan dalam pipa tekanan tinggi yang menuju Injektor tetap terisi bahan bakar yang mempunyai tekanan sedikit dibawah tekanan pengabutan (tekanan pengabutan injektor). Jika terjadi kebocoran akan mempengaruhi waktu pengabutan pada injektor pada saat mesin di Start, sehingga mesin sering sulit di hidupkan.
94
E. Pengabut (Injektor).
Fungsi : Mengabutkan bahan bakar di dalam ruang bakar agar mudah terbakar. Prinsip Kerja : Pompa bahan bakar memompakan bahan bakar dengan tekanan tinggi dan pada tekanan yang telah ditentukan pada injektor, maka bahan bakar yang mempunyai tekanan tinggi akan mengangkat jarum nosel sehingga bahan bakat tersebut keluar dari lubang nosel dan mengabut sesuai dengan tekanan pengabutan pada injektor.
95
6.3.3.PROSEDUR
PENGOPERASIAN
SISTEM
BAHAN
BAKAR. Prosedur pengoperasian sistem bahan bakar merupakan langkah-langkah kerja yang mengikuti prosedur yang telah ditetapkan oleh pabrik pembuat mesin agar pengoperasian mesin dapat berjalan normal, umur pemakaian serta daya yang dihasilkan dapat maksimal dengan pemakaian bahan bakar yang minimal. Pengoperasian sistem bahan bakar pada mesin Diesel yang mempunyai pompa injeksi majemuk tidak sama persis dengan mesin Diesel yang menggunakan pompa injeksi tunggal. Perbedaannya terletak pada pengaturan posisi Rack pada batang penggerak utama pengatur volume pemompaan bahan bakar yang akan di kabutkan dalam ruang bakar. Pada mesin Diesel yang menggunakan pompa bahan bakar tunggal pengaturan volume bahan bakar yang akan dikabutkan dapat disetel dari luar pompa. 6.3.4. SISTEM UDARA MASUK & GAS BUANG. Sistem Udara Masuk & Gas Buang merupakan saluran yang mengarahkan aliran udara masuk kedalam masing-masing silinder dan sisa hasil pembakaran dari masingmasing silinder agar dapat dimanfaatkan secara maksimal. Kelancaran, distribusi udara masuk dan gas buang sangat menentukan hasil pembakaran yang secara langsung akan mempengaruhi kemampuan mesin untuk memikul beban yang berubah-rubah.
96
Yang termonitor pada sistem udara masuk dan gas buang adalah : 1.
Temperatur udara masuk.
2.
Temperatur gas buang.
Peralatan pada sistem udara masuk & gas buang : 1.
Saringan udara masuk
(Air Filter).
2.
Pendingin Udara Masuk
(Inter Cooler).
3.
Turbo Charger
4.
Peredam Gas Buang
(Selencer).
DIAGRAM ALIRAN UDARA MASUK DAN GAS BUANG
97
SIRKULASI UDARA MASUK DAN GAS BUANG
1. Saringan udara masuk
(Air Filter).
98
2. Pendingin udara masuk
(Inter Cooler).
3. Turbo Charger
99
4. Peredam Gas Buang
(Selencer).
PERHATIKAN KONDISI 1. Penyambungan dari mesin sampai ke ujung Selencer. 2. Flexible Joint. 3. Kemampuan peredaman gas buang.
6.4. SISTEM START. Sistem start mesin merupakan peralatan bantu yang digunakan sebagai penggerak mula untuk menghidupkan suatu mesin atau motor bakar. Pemahaman
sistem
start
mesin
akan
memudahkan
menganalisa,
mengamati, memelihara dan mengoperasikan sistem start tersebut. Beragam model peralatan start mesin dibuat dan telah digunakan.pada bermacam-macam tipe mesin, tetapi yang umum dipakai yaitu : 1. Sistem start elektrikal. 2. Sistem start udara. Pada sistem start elektrkal, melakukan start mesin berulang-ulang pada waktu menghidupkan mesin akan mempercepat kerusakan kerusakan motor start, dan memperpendek umur pemakaian Accu.
100
6.4.1.JENIS SISTEM START. Jenis sistem start untuk mesin banyak macam dan tujuan utamanya adalah menggerakkan poros engkol agar torak bergerak dengan kecepatan tertentu, agar terjadi kenaikan temperatur dan tekanan dalam ruang bakar. Kecepatan putar dari peralatan start akan menentukan tingkat kemudahan mesin tersebut dapat hidup. Kecepatan putar ini memberikan pengaruh terhadap temperatur dan tekanan kompresi, sehingga bahan bakar mudah terbakar. Jenis Sistem Start : a. Engkol (Slenger). b. Motor Listrik (Electrical). c. Motor Bantu (Motor Bensin). d. Pegas (Spring). e. Udara (Pneumatic) Untuk yang umum digunakan sistem : a. Sistem Engkol. b. Sistem Elektrikal c. Sistem Udara. Penggunaan Jenis Sistem Start. a. Sistem Start Engkol (Slenger). 1. Sepeda Motor. 2. Mesin Diesel daya kecil (5-10HP) dengan 1 s/d 2 silinder. 3. Mesin Bensin daya kecil (5-10 HP).
101
b. Sistem Start Elektrikal (Battery, Accu). Digunakan pada 1. Sepeda Motor. 2. Mesin Diesel daya kecil s/d menengah. 3. Mesin Bensin daya kecil s/d menengah. DIAGRAM KELISTRIKAN START BATTTERY
102
c. Sistem Start Udara (Pneumatic). Digunakan pada Mesin Diesel daya menengah s/d besar. DIAGRAM ALIRAN UDARA START
Kecepatan Putaran Start Sistem start menggunakan kemampuan putarnya untuk memudahkan mesin hidup. Kecepatan putar sistem start ditentukan oleh :
103
1. Sistem Start Elektrikal (Battery, Accu). Kondisi arus yang tersedia dalam Battery tersebut, pada tegangan 12 V maupun 24 V. Besarnya Ah pada Battery yang digunakan. 2. Sistem Start Udara (Pneumatic). Kondisi tekanan udara yang tersedia dalam botol udara tersebut, pada tekanan ideal yang harus disediakan dalam botol angin adalah 30 bar Besarnya volume udara pada botol udara yang dapat disimpan akan menentukan waktu pemakain selama dilakukan start mesin. Kecepatan putaran mesin pada saat di Start agar mesin mudah hidup berkisar : 150 s/d 200 Rpm
6.4.2. FUNGSI SISTEM START. Fungsi sistem start mesin : Menghidupkan mesin sebelum bahan bakar terbakar dan bahan bakar yang menggerakkan mesin tersebut.
104
1. Sistem start dengan Battery terdiri dari : A. Selenoid.
Fungsi : a. Sebagai kontak listrik untuk menggerakkan Poros Luncur (Rotor) yang akan memutar Roda Gila mesin, untuk motor stater yang gigi pinion menyatu dengan rotor. b. Sebagai tuas penggerak kopling gigi Pinion yang terletak satu poros dengan Rotor, agar menempel pada gigi yang terletak pada Roda Gila (Fly Wheel), posisi rotor tetap dan yang bergerak maju hanya gigi pinion. B. Motor Stater.
105
Fungsi : a. Sebagai penggerak Roda Gila (Fly Wheel) yang akan menggerakan torak agar bahan bakar dapat terbakar sesuai dengan arah putaran mesin. 2. Sistem start dengan Udara terdiri dari : A. Starting Valve.
106
6.4.3. PROSEDUR PENGOPERASIAN SISTEM START. START MESIN DENGAN BATTERY Sebelum mesin dihidupkan lakukan : 1. Periksa kondisi dan level air Accu. 2. Periksa sambungan-sambungan dan klem. 3. Periksa kondisi dan posisi pengaturan bahan bakar (Rack). 4. Jika normal, start mesin. 5. Pada waktu melakukan start jangan lakukan start terlalu lama karena motor stater cepat panas. 6. Apabila pada waktu start mesin tidak langsung hidup, beri waktu sesaat untuk melakukan start ulang agar motor stater tidak terlampau panas. 7. Jika Battery sudah lemah dan motor stater berputar lambat, jangan lakukan start berulang-ulang agar kontak pada selenoid tidak cepat aus.
107
START MESIN DENGAN UDARA.
Sebelum mesin dihidupkan lakukan : 1. Periksa kondisi tekanan botol angin dan usahakan pada tekanan maksimal yang diijinkan. 2. Periksa sambungan-sambungan, mur dan baut pengikat yang berhubungan dengan mesin. 3. Periksa kondisi pengaturan bahan bakar (Rack), dan posisikan Rack pada posisi Off. 4. Lakukan pelumasan awal, untuk meyakinkan bahwa pada poros engkol sudah terlumasi. 5. Buka Kran Indikator untuk melakukan pembilasan ruang bakar dan menggerakan poros engkol. 6. Lakukan start mesin dengan kondisi Kran Indikator terbuka, amati udara yang keluar dari Kran Indikator. 7. Apabila kondisi aman, tutup kembali Kran Indikator. 8. Posisikan pengaturan Rack pada posisi minimal agar mesin tidak over speed dan siap untuk melakukan Start mesin. 9. Urutan aliran udara start dari distributor udara start.
108
TEST TERTULIS I Petunjuk Pengisian : 1. Bacalah seluruh petunjuk pengerjaan soal sebelum mengerjakan . 2. Jawablah seluruh pertanyaan dan upayakan menjawab dengan singkat dan jelas. 3. Test ini terdiri dari beberapa jenis pertanyaan, perhatikan petunjuk pengerjaan pada setiap jenis pertanyaan. 4. Tulis jawaban pada lembar yang disediakan dengan tepat dan benar. 5. Waktu yang tersedia 90 Menit. 6. Jumlah nilai maksimum 100 (seratus).
A. SOAL URAIAN / ESAI
Bobot Nilai 40 %
Petunjuk : Jawablah soal berikut dengan singkat dan jelas.
1. Sebutkan fungsi komponen mesin diesel berikut ini : Intake Valve, Exhaust Valve & Injector. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………...………………….……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… 2. Mengapa pada umumnya exhaust valve lebih besar dari inlet valve ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………...………………….……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… 3. Apa syarat pelumasan bagi mesin diesel ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………...………………….……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………
109
4. Sebutkan penyebab tekanan minyak pelumas turun (pressure low). …………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………...………………….………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… 5. Bagaimana cara saudara menentukan bahwa main bearing sudah tidak dapat dipakai lagi ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………...……………....... 6. Apa yang disebut dengan crankshaft deflection ! ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………...………………….……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… 7
Sebutkan langkah yang saudara harus lakukan bila thermostat sistim pendingin tidak berfungsi ? ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………...………………….…………………………………………………………… …………………………………………………..……………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………
8. Apa perbedaan antara main bearing dan trust bearing !
………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………...………………….……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………
110
9. Sebutkan faktor yang mempengaruhi tekanan pembakaran ! ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………...………………….……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… 10. Apa factor yang mempengaruhi tekanan pengkabutan injector ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………................. ............ Bobot Nilai 15 %
B. SOAL PILIHAN GANDA .
Petunjuk : a). Pilihlah jawaban yang paling benar dengan memberi lingkaran ( O ) pada a, b. c atau d b). Bila jawaban pertama akan dikoreksi berilah tanda X pada lingkaran dan pillih kembali pada jawaban yang dianggap benar. 1. Komponen yang mengatur pergerakan valve dan fuel injection pump adalah : a.
Plunjer & barel
b.
Push rod
c.
Rocker Arm
d.
Cam
2. Bagian yang menerima tekanan pembakaran adalah : a.
Piston body
b.
Piston Pin
c.
Piston ring
d.
Crown
111
3. Agar mesin diesel oleh :
dapat beroperasi optimal maka digunakan udara yanag didinginkan
a. Reducer b. Charge air cooler c. Air intake filter d.
Silencer
4. Untuk mendapatkan daya guna yang lebih besar dari suatu mesin diesel maka diperlukan : a.
Turbocharger
b.
Mengganti fuel injection pump baru yang lebih besar
c.
Mengganti injector baru yang lebih besar
d.
Jawaban a, b dan c benar semua
5. Tekanan pengkabutan injector diatur oleh : a.
Besarnya lubang injektor
b.
Jumlah lubang injektor
c.
Tekanan spring
d.
Besarnya needle
6. Untuk membatasi beban mesin maka pada governor komponen yang diatur :
7.
a.
Load limit
b.
Speed drop
c.
Speed setting.
d.
Speed indicator
Crank pin (big end) bearing yang berlubang dipasang pada sisi : a.. Atas b. Bawah c. Samping kiri d. Samping kanan
112
8. Peralatan yang digunakan untuk mengukur diameter liner adalah : a.
Inside micrometer
b.
Manometer
c.
Press combustion gauge
d.
Dial gauge
9. Untuk mengukur clearance antara bearing dan main journal digunakan : e.
Vernicaliper
f.
Inside micro meter
g.
Out side micro meter
h.
Plastic gauge
10. Untuk menggerakkan plunjer ( bagian fuel injection Pump ) digunakan peralatan / komponen a.
Rool tappet
b.
Relief valve
c.
Push rod.
d.
Rek bahan bakar
113
C. SOAL BENAR DAN SALAH .
Bobot Nilai 15 %
Petunjuk : a). Pilihlah jawaban yang paling benar dengan memberi lingkaran ( O ) pada huruf B bila benar dan furuf S bila salah pada pernyataan di bawanh ini. b). Bila jawaban pertama akan dikoreksi berilah tanda X pada lingkaran dan pilih kembali jawaban yang dianggap benar . 1.
B–S
2.
B – S . Tekanan minyak pelumas yang rendah mengakibatkan pelumasan pada piston pin kurang baik
3.
B–S
Clearence antara turbin blade dengan casing tidak mempengaruhi putaran poros turbo charger.
4.
B–S
Pemasangan piston ring tidak boleh segaris sambungannya
5.
B–S
Berat jenis ( spesific gravity ) bahan bakar 0,815 - 0,855
6.
B–S
Pemakaian minyak pelumas dapat dicampur dengan jenis yang lain asal SAE nya sama
7.
B–S
Radiator untuk mendinginkan turbo charger
8.
B–S
Kran indicator adalah komponen untuk memasukkan udara start ketika mesin akan dioperasikan
9.
B–S
Kebocoran pada crank case door (deksel) tidak mempengaruhi pada pemakaian minyak pelumas
10. B – S
Connecting rod mengubah gerak bolak balik menjadi gerak putar
Overspeed mesin diesel tidak boleh melebihi 100 % putaran
114
Bobot Nilai 10 %
D. MENJODOHKAN
Petunjuk : a). Pilihlah jawaban yang dianggap benar dengan memilih pernyataan y;ang paling tepat dari kolom yang pertama sesuai dengan pernyataan dari kolom yang kedua. b). Bila jawaban pertama akan dikereksi berilah tanda pada tanda X pada huruf pilihan pertama dan pilih kembali pada jawaban yang dianggap benar. Jawaban
Pernyataan I
Pernyataan II
1 =
1. Main bearing
A
Governor
2 =
2. Turbo Charger
B
Injector
3. =
3. Plunjer & barel.
C
Fuel injection pump
4. =
4. Speed droop
D
Rocker Arm
5 =
E
Paralel dengan unit lain
6 =
5. Compensator 1. = 6. Urutan phasa
F
Exhaust gas
7 =
7. Blower side dari turbocharge
G
Oil pump CS
8 =
8 Push rod
H
Crankshaft
9 =
9 Injector
I
10 bar
J
Peredam getaran
K
350 kg/cm2
L
Lub. Oil Duplex filter
M
Udara masuk
10 =
10. Perbedaan tekanan pembakaran
115
Bobot Nilai 20 %
E. SOAL MEMBERI LABEL :
Petunjuk : Berilah nama komponen komponen gambar piston assembly yang diberi tanda kotak persegi berisi nomor berikut dibawah ini, dan jelaskan dengan singkat kegunannya 1………………………………………………………………………………………………………… ….. 2………………………………………………………………………………………………………… ….. 3.………………………………………………………………………………………………………... ..... 4………………………………………………………………………………………………………… ….. 5.………………………………………………………………………………………………………... .....
5
1 3
4 2
116
Tes Tertulis II Petunjuk Pengisian : 1. Bacalah seluruh petunjuk pengerjaan soal sebelum mengerjakan . 2. Jawablah seluruh pertanyaan dan upayakan menjawab dengan singkat dan jelas. 3. Test ini terdiri dari beberapa jenis pertanyaan, perhatikan petunjuk pengerjaan pada setiap jenis pertanyaan. 4. Tulis jawaban pada lembar soal ini juga. 5. Waktu yang tersedia 90 Menit. 6. Jumlah nilai maksimum 100 (seratus). Bobot Nilai 40 % A. SOAL URAIAN / ESAI Petunjuk : Jawablah soal berikut dengan singkat dan jelas. 1. Sebutkan syarat-syarat paralel suatu generator denga sistem kelistrikan …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………… 2. a). Apa yang dimaksud dengan proses pembilasan pada mesin Diesel 4 langkah. ? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………… b). Jelaskan manfaat proses pembilasan pada mesin Diesel 4 langkah. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………… 3. Jelaskan fungsi governor ? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………...............
117
4. Sebutkan fungsi cylinder head ? . . ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 5. Apa fungsi pelumasan pada mesin diesel dan sebutkan bagian bagian yang dilumasi? .………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………………… ……..……………………………………………………………………………………………………… 6. Apa fungsi rotor pada generator utama (main generator) AC ? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………… 7 Sebutkan fungsi eksiter pada generator ! …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………… 8. Jelaskan perbedaan antara Pemisah (PMS) dan Pemutus (PMT) tenaga. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………
9. Suatu mesin diesel – generator yang sedang diparalel mengalami keterlambatan dalam menarik beban sehingga trip Apa penyebab trip ? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………
118
10. Mengapa harus dilakukan pemanasan ( heater “ on “ ) pada generator setelah mematikan Satuan Pembangkit Diesel ? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………
Bobot Nilai 20 %
119
B. SOAL PILIHAN GANDA . Petunjuk : a). Pilihlah jawaban yang paling benar dengan memberi lingkaran ( O ) pada a, b. c atau d b). Bila jawaban pertama akan dikoreksi berilah tanda X pada lingkaran dan pillih kembali pada jawaban yang dianggap benar. 1. Komponen yang mengubah gerak bolak balik menjadi gerak putar maupun sebaliknya dari gerak putar ke gerak bolak balik pada mesin diesel adalah a. Piston. b. Conecting rod dan Crank shaft c. Poros engkol d. Roda gigi yang dilengkapi dengan van belt 2. Cam shaft berfungsi. : a. Mengatur timing katup hisap / buang. b. Mengatur timing pembakaran c. Mengatur firing order . d. Jawaban a, b, dan c benar 3.
Govenor berfungsi . a. Mengatur tegangan b. Mengatur cos Φ c. Mengatur arus. d. Mengatur putaran.
4. Bila timing pembakaran mesin Diesel lambat, maka akan terjadi. : a). Daya mesin bertambah. b). Daya mesin berkurang c). Daya mesin tetap. d). Jawaban a, b, dan c, tidak ada yang benar. 5. Bila Charge Air Cooler ( Inter Cooler ) tidak berfungsi dengan baik, maka terjadi pembakaran tidak sempurna karena : a). Mesin panas. b). Udara masuk kotor. c). Udara masuk kurang. d). Gas buang kurang optimal mengerjakan turbo charger.
120
DAFTAR PUSTAKA Aris Munandar, Winarto, 1979 Motor Diesel Putaran Tinggi, Bandung Pradiya Paramitha ………….. 2002. Motor Bakar Torak : ITB Bandung Ganesa, V., 1996., Internal Combustion Engine : Mc. Grow Hill. Inc
121
