Klasifikasi Engine (Mesin)

Klasifikasi Engine atau mesin adalah komponen utama pada sebuah unit kendaraan, bukan berarti engine dapat bekerja sendirian di dalam sistem tetapi seluruh komponen yang ada dalam sebuah unit kendaraan bekerja saling mendukung dan melengkapi, di dalam unit kendaraan engine merupakan sumber tenaga atau sumber penggerak kendaraan atau unit.

Jika kita umpamakan tubuh kita adalah sebuah unit kendaraan, engine adalah jatungnya yang akan memompa darah ke seluruh tubuh, begitu juga engine sebagai sumber tenaga yang akan meneruskan tenaga ke seluruh sistem yang ada, baik sebagai sistem penggerak maupun sebagai sistem kerja pada unit-unit alat berat.

Pengertian Klasifikasi Engine

Dalam sebuah unit alat berat sangatlah penting memiliki engine yang mempunyai daya yang besar dan tangguh serta tahan dalam berbagai kondisi area kerja. Oleh karena itu, pemilihan jenis engine menjadi sangat penting untuk menentukan kesuksesan sebuah pekerjaan. Jika kita menginginkan engine yang mempunyai daya besar, tangguh bisasanya kita terpatri pada sebuah merk dagang tertentu. Tangguhnya sebuah engine kita sesuaikan dengan kegunaan dan fungsinya, maka dari itu, kita dapat melihat diagram klasifikasi engine di bawah ini.

Gambar 5.2 Klasifikasi engine, Sumber : https://www.autominilab.com/2022/01/klasifikasi-internal-combustion-engine.html

Pada diagram di atas cukup jelas bahwa klasifikasi engine dilakukan dengan membagi engine menurut tempat terjadinya proses pembakaran dan tempat perubahan energi panas menjadi energi mekanis apakah pembakaran yang terjadi di dalam sistem atau di luar sistem.

Apabila terjadi di dalam sistem, maka engine tersebut diklasifikasikan sebagai engine jenis internal combustion, dan apabila terjadi di luar sistem dengan kata lain tempat perubahan energi panas menjadi energi mekanis terpisah dengan proses pembakarannya, maka engine tersebut diklasifikasikan sebagai engine jenis external combustion.

External combustioan diklasifikasikan menjadi dua yaitu model turbine dan model piston sedangkan internal combustion diklasifikasikan menjadi tiga yaitu model piston, rotary/wankel dan rotational motion. Pada bab ini yang akan kita bahas adalah model nternal combustion dengan model piston. Model piston diklasifikasikan menjadi dua yaitu model diesel dan sprak ignited. atau engine yang tidak membutuhkan percikan bunga api (pengapian) dan engine yang membutuhkan percikan bunga api (pengapian).

Model diesel engine berdasarkan banyaknya langkah yang dibutuhkan untuk mendapatkan tenaga atau power diklasifikasikan menjadi dua yaitu engine dua langkah (two stroke) dan engine empat langkah (four stroke).

Berdasarkan model pemasukan bahan bakar ke ruang bakar, engine empat langkah diesel diklasifikasikan menjadi dua yaitu engine dengan menggunakan model indirect injection atau pre-combustion dan model direc injection sedangkan pada engine empat langkah model spark ignited berdasarkan jenis bahan bakar yang dipakai diklasifikasikan menjadi dua yaitu engine dengan bahan bakar gas dan engine dengan bahan bakar gasoline. 

Model Engine

Dalam hal pembahasan model engine, kita batasi pembahasanya pada pembahasan model engine diesel dan engine bensin atau gasoline.

Engine Bensin

Prinsip kerja engine bensin secara sederhana adalah campuran antara udara dan bahan bakar yang terisap masuk ke dalam ruang bakar di kompresikan oleh piston sehingga mencapai tekanan dan suhu tertentu, dan pada akhir langkah kompresi busi memercikan bunga api.

Sehingga campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan oleh piston terbakar di ruang bakar dan ledakan dari pembakaran bahan bakar tersebut akan mendorong piston dengan kuat.

Dengan demikian piston bergerak terdorong dari TMA (Titik Mati Atas) menuju TMB (Titik mati bawah) atau dari TDC menuju BDC yang selanjutnya disebut sebagai langkah usaha. 

Engine Diesel

Prinsip kerja engine diesel secara sederhana adalah udara yang terisap ke ruang bakar di kompresikan oleh piston sehingga mencapai tekanan dan suhu yang tinggi, bahan bakar diinjeksikan dan dikabutkan ke dalam ruang bakar sehingga terjadi pembakaran sesaat setelah terjadi pencampuran antara bahan bakar yang dibabutkan tadi dengan udara panas yang dikompresikan oleh piston di ruang bakar.

4. Prinsip Kerja Engine Diesel

Baik engine bensin maupun engine diesel memiliki komponen komponen utama engine yang tidak jauh berbeda. dalam hal ini kita akan membahas lebih banyak tentang engine diesel. Secara garis besar komponen-komponen utama engine adalah:

a. Piston dan Conecting Rod

Piston adalah komponen yang menerima tekanan hasil pembakaran yang terjadi di dalam ruang bakar yang kemudian diteruskan oleh connecting rod ke crankShaft.

5. Piston dan Conecting Rod

Fungsi dari ring piston adalah menahan tekanan gas kompresi di dalam silinder, menjaga ketebalan oil film di dalam silinder, dan mentransfer panas dari piston ke silinder liner. Top ring atau ring kompresi adalah ring bagian atas yang berfungsi untuk mencegah kebocoran gas kompersi dan ring bagian bawah disebut ring oil yang berfungsi untuk menjaga oil film.

b. Cylinder Head

Struktur dari Cylinder head tergantung pada model pembakaran. Cylinder head berfungsi untuk menahan tekanan pembakaran, mengendalikan panas dalam ruangan (dengan sistem pendinginan) dan tempat dudukan mekanisme intake valve ataupun exhaust valave dan mekanisme penyemprotan bahan bakar. Bentuk Cylinder head dan lain-lainnya menyebabkan perbedaan struktur dari Cylinder head antara lain:

1) Direct injection type dan pre-combustion type Struktur Cylinder head model direc injection sangat sederhana yaitu seperti pada gambar di bawah ini.

6. Direct Injection Type

Sedangkan model pre-combustion type di dalam Cylinder head dibutuhkan tempat yang bebas untuk menempatkan pre-combustion chamber dengan demikian model precombustion chamber memiliki struktur yang lebih komplek serta membutuhkan perencanaan yang khusus untuk model pendinginan pada Cylinder head. Cylinder head model pre-combustion chamber diklasifikasikan menjadi dua tipe yaitu:

• Pre-combustion chamber yang langsung disatukan di dalam Cylinder head (contoh pada model 95 series)
• Pre-combustion chamber yang terpisah kemudian dipasangakan di dalam Cylinder head (contoh pada model 130 series)

Perhatikan struktur Cylinder head di bawah ini

7. Pre-combustion Chamber

Keterangan gambar:

1. Nozzle Holder
2. Nozzle
3. Glowplug
4. Pre-combustion body
5. Cylinder head
6. Pre-combustion chamber insert

A. Pre-combustion chamber

B. Main combustion chamber

C. Water jacket

2) Two valve tipe dan four valve tipe Struktur Cylinder head dengan model two valve tipe hanya mempunyai satu intake valve dan satu exhaust valve sedangkan model four valve tipe mempunyai dua intake valve dan dua exhaust valve.

8. two valve tipe dan four valve tipe

3) sectional type dan solid type

Sectional type adalah istilah yang digunakan pada Cylinder head bila satu Cylinder head hanya menutupi satu atau lebih bagian atas Cylinder block (Cylinder head yang terpisah) sedangkan solid type cilender head adalah istilah pada Cylinder head bila satu Cylinder head digunakan untuk menutupi seluruh permukaan atau bagian atas Cylinder blok.

9. Cylinder head sectional type dan solid type

Keterangan:

1. Cylinder head       9. Roker arm

2. Intake valve         10. Pre-combustion chamber

3. Exhaust valve       11. Glowplug

4. Valve seat             12. Pushrod

5. Valve guide          13. Crosshead

6. Valve Spring         14. Injector

7. Nozzle holder dan injection nozzle

8. Roker arm Shaft    15. Injector spring

4) Injection Nozzle type dan Injector Type

Injector nozzle valve menyemprotkan bahan bakar dengan pressure tinggi yang dipompakan oleh injection pump sedangkan injector untuk menghasilkan tekanan yang tinggi dengan cara memanfaatkan pergerakan vertvertical plunger untuk menghasilkan tekanan fuel yang sangat tinggi dan menyemprotkan langsung ke dalam cylinder. Injector membutuhkan mekanisme penggerak plunger di dalam Cylinder head. Cylinder head type injector lebih rumit dibandingkan dengan model Cylinder head type injection nozzle. 

c. Valve, Valve guide, valve seat

Pergerakan valve diambil dari putaran camShaft yang dirubah menjadi gerakan vertical oleh Pushrod diteruskan ke roker arm dan roker arm akan menekan valve. Valve berfungsi untuk membuka dan menutup baik itu saluran masuknya udara dari intake manifold atau membuka dan menutup saluran buang pada exhaust manifould.

Valve dibuat dari material yang tahan terhadap panas yang tinggi karena valve juga termasuk komponen yang menerima beban panas yang tinggi dari ruang pembakaran, sedangkan valve guide adalah komponen untuk menuntun pergerakan valve secara sliding. Valve guide juga sebagai pengontrol pelumasan pada valve stem.

Dengan demikian dibutuhkan celah yang tepat antara valve guide dengan stem sehingga tidak terjadi kebocoran udara dan oli ke dalam intake manifold dan exhaust manifold sedangkan valve seat adalah suatu ring yang tahan panas dan benturan yang dipasang diantara permukaan valve yeng bersentuhan dengan Cylinder head, manfaatnya adalah jika terjadi kerusakan karena benturan dengan valve yang rusak bukan Cylinder headnya tetapi valve seatnya, jadi kita cukup dengan mengganti valve seat bukan cylinser head.

10. Valve, Valve guide, valve seat

d. Valve spring

Valve spring berfungsi sebagai pengangkat valve sampai velve merapat pada valve seat. Atau sebagai pembalik valve pada saat valve tertekan atau didorong oleh roker arm. Valve spring juga mengembalikan kedudukan roker arm, valve lifter, Pushrod secara keseluruhan ke posisi normal atau kedudukanya dengan cepat.

e. Cylinder Head Gasket

Cylinder head gasket berfungsi sebagai penyekat gas pembakaran dan air pendingin dan oli pelumas yang bersirkulasi antara Cylinder head dan Cylinder block, Cylinder head gasket di samping tahan terhadap panas dan tekanan tinggi juga harus tahan terhadap air dan oli. Kebocoran gas, air dan oli dapat terjadi tidak hanya bocor keluar tetapi dapat bocor ke dalam engine.

11. Cylinder Head Gasket

f. Roker Arm dan Roker Arm Shaft

Roker Arm dipasang pada roker Arm Shaft di atas Cylinder head dan dihubungkan dengan Pushrod serta dihubungkan juga dengan valve intake dan valve exhaust. Gerakan naik turun Pushrod yang mengikuti pergerakan camShaft ditransfer melalui roker arm ke valve dengan arah yang berlawanan. 

Penyetelan pada valve clearance dilakukan dengan cara mengendorkan lock nut dan memasukan feeler gauge yang tebalnya sesuai dengan standart OMM unit masing-masing dan putar screw bolt untuk menyesuaikan kerenggangan. Untuk penyetelan model empat valve, stel kerenggangan antara roker arm dengan crosshead dan untuk mendapatkan hasil penyetelan kerenggangan valve yang terbaik adalah dilakukan pada  saat engine panas.

12. Roker Arm dan Roker Arm Shaft

Keterangan:

1. Valve                         10. Adjusting Screw

2. Valve Spring              11. Lock nut

3. Roker Arm Shaft       12. Crosshead guide

4. Roker Arm bushing   13. Tapped

5. Adjustment Screw     A. Movement of rod

6. Lock Nut                   B. Movement of valve

7. Roker Arm                C. Valve clearance

8. Pushrod

9. Crosshead

g. Cylinder Block

Cylinder block berfungsi sebagai pemegang atau dukukan utama komponen yang bergerak seperti piston, connecting rod, crankShaft, camShaft, dan lainnya. Cylinder block baru bisa dikatakan engine jika di gabungkan dengan Cylinder head pada bagian atas block dan oil pan pada bagian bawah block, timing gear, gear case, fly wheel, dan housing pada bagian belakang block. Pada Cylinder blok juga dilengkapi dengan saluran pelumas oil dan air pendingin. pada Cylinder block dipasang Cylinder liner pada lubang Cylinder block sebagai penuntun gerakan piston. Terdapat dua tipe Cylinder liner yaitu:

1. Wet type (langsung didinginkan dengan air) dimana wet type memiliki efisiensi pendinginan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan dry tipe liner, wet type lebih banyak dipakai pada engine diesel.
2. Dry type (tidak langsung didinginkan dengan air)

13. Cylinder Block

h. CrankShaft dan metals

CrankShaft atau yang sering kita sebut dengan poros engkol bersama dengan connecting rod merubah gerak naik atau turun piston (gerak tgranslasi) yang disebabkan dari hasil tekanan pembakaran di dalam Cylinder menjadi gerak/ tenaga putar (rotasi) pada output Shaft. Pada crank Shaft, main journal dan pin journal (crank pin) selalu menerima beban maximal dan bervariasi serta gesekan kecepatan tinggi. Oleh karena itu, crankShaft dibuat dari besi tempa dengan carbon tinggi dan pengerasan dengan chrome ditambah molybdenum. Permukaan journal dikeraskan dengan induksi frekuensi tinggi karena crankShaft harus kuat dan tahan terhadap gesekan.

14. CrankShaft dan Metals

i. CamShaft

CamShaft berfungsi untuk mengontrol terbuka dan tertutupnya valve, baik itu intake valve ataupun exhaust valve sesuai dengan waktu pemasukan udara, kompresi udara, ekspansi usada dan langkah pembuangan gas hasil pembakaran. Pada engine cumin pada camShaftnya dilengkapi dengan injector cam, yang berfungsi untuk mengontrol penyemprotan bahan bakar.

15 CamShaft

Keterangan:

1. CamShaft a. Journal camShaft   c. exhaust cam

2. Cam gear  b. Intake Cam           d. injector cam

j. Timing gear

Adalah gear penghubung untuk mentransfer putran crankShaft ke perlengkapan engine dan lainnya yang membutuhkan tenaga putar. Jumlah gigi timing gear dan susunanya tergantung pada model engine yang digunakan. Putaran pada timing gear adalah

• Cam gear …………………1/ 2 x putaran engine
• Injecktion pump ………...1/ 2 x putaran engine
• Balancer Shaft ……………2 x putaran engine

16 Timing Gear

k. Fly wheel

Pada engine fly wheel dipasang dibelakang crankShaft yang di ikat dengan bolt untuk mentransfer putaran engine ke powertrain atau lainnya. Pada awalnya engine power dihasilkan di dalam combustion stroke pada masing-masing cylinder, yang menyebabkan terjadinya torque yang bervariasi pada crankShaft dan ditransfer ke flywheel. Dengan adanya inertia yang besar pada flywheel, torque yang tidak sama yang diterima dari crankShaft, akan menjadi hampir sama dan rata pada putaran flywheel. atau dengan kata lain dengan inertia putar dari fly wheel dapat mengisi kekosongan gerak putar dari crankShaft.

17 Fly Wheel

Keuntungan dan Kerugian Model engine

Setiap model engine baik itu engine diesel ataupun engine bensin mempunyai kelebihan dan kekurangan yang berbeda. karena kebutuhan dan keadaan manusia yang berbeda serta cara pandang yang berbeda. Di bawah ini disajikan tabel beberapa keuntungan dan kerugian antara engine diesel dengan engine bensin jika kita lihat dari bahan bakar yang dipakai, ratio konsumsi bahan bakar, kompresi rasio, metode pengabutan, getaran dan lainnya. 

Item	Diesel Engine	Gasoline Engine	Keterangan
Fuel	Fuel heavy oil, fuel light oil (solar, dexlite dll.)	Gasoline (bensin, pertamax, pertalite dll.	Keuntungan Diesel fuel harga perliter lebih murah.
Fuel consumption ratio g/ PS. Hr	170 210	230 270	Keuntungan fuel consumpsion per HP lebih rendah
Flashing point	Lebih tinggi dari 500 C	Lebih tinggi dari 250 C	Keuntungan Diesel fuel tidak memerlukan perhatian di dalam penangananya
Compression ratio	14 22 (hanya udara)	5 10 (Fuel +udara)	Keuntuangan Diesel engine lebih bertenaga
Ignition (penyalaan/ pengapian)	Tidak diperlukan	Dengan busi/elektric spark	Keuntungan Diesel tidak memerlukan sistem pengapian
Metode pengabutan	Fuel dikirim dari injection pump melalui nozzle ke dalam ruang bakar	Carburetor diperlukan sebagai tempat pencampuran udara	Kerugian Diesel memerlukan peralatan injeksi dan perawatanya agak sulit
Berat (kg/ PS) output per stroke volume piston (PS/ Lt)	3 9 20	0, 5 3, 30 50	Kerugian Diesel biaya pembuatan lebih tinggi
Getaran	Besar	Kecil	Kerugian Diesel getaranya besar
Trouble	Kecil	Besar	Keuntungan Diesel jarang timbul trouble

Sumber:
PT. Pamapersada Nusantara

Share :