Motor Bensin 1,5 Liter Double Over Head Camshaft (DOHC) 16 Katup

  Motor Bensin 1,5 Liter Double Over Head Camshaft (DOHC) 16 Katup

  Nomor Soal : 731 / TA / FT_USD / TM / Januari / 2007

TUGAS AKHIR

  Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1

  Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

  Diajukan oleh :

  Hermes Sugiharto 015214070

  Kepada

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

16 Valves 1.5 Litre Double Over Head Camshaft (DOHC) Gasoline Engine FINAL PROJECT Presented as Partial Fulfillment of the Requirments To Obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering By Hermes Sugiharto Student Number : 015214070 to MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINERING DEPARTMENT ENGINEERING FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2007

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 27 Juli 2007 (Hermes Sugiharto)

  Tuhan Tidak Akan Membawa Aku Sejauh Ini hanya Untuk Meninggalkan Aku.

  I dedicat e my Thesis simply t o:

  Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria yang selalu memberi kasih, kekuatan, dan membentuk hidupku menjadi lebih indah. Ajarilah aku untuk selalu bersyukur atas semua itu.

  Edy Sugiharto(R.I.P) atas do’a yang telah kau berikan dari surga.

  Yusiana yang selalu memberikan do’a, kasih,

kekuatan, dan cinta, selama menjadi mama.

  Kakakku Venus Sugiharto dan adikku Vera Christiana Sugiharto terima kasih atas kasih dan sayang yang telah mewarnai hari-hari di rumah.

  Yang selalu menjadi cinta, inspirasi, support dan bagian dari hari-hariku, terima kasih telah berjuang bersamaku, denganmu hidup ini menjadi lebih indah.

  Almamaterku Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, disinilah aku menemukan diriku.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kepada Tuhanku Yesus Kristus atas berkat rahmat dan kasih karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul:

  

“Motor Bensin 1.5 Liter Double Over Head Chamshaft (DOHC) 16 Katup”

  Penulisan Tugas Akhir ini tidak akan berhasil tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, baik yang terlihat secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, penulis menyampaikan banyak terima kasih secara khusus kepada:

  1. Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Bapak Ir. Greg.

  Heliarko, SJ., SS., B.ST., MA., M.Sc yang telah mendukung pembuatan Tugas Akhir ini dan membimbing saya hingga dapat menyelesaikan studi.

  2. Bapak Budi Setyahandana S.T., M.T. yang telah bersedia menjadi pembimbing akademik saya selama ini.

  3. Dosen pembimbing pertama Tugas Akhir, Bapak Yosef Agung Cahyanta S.T., M.T. yang telah memberikan bimbingan dan arahan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

  4. Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Bapak Ir. FX. Agus Unggul Santoso yang telah memberikan bimbingan, arahan, masukan dan perbaikan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

5. Seluruh dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

  6. Sekretariat Program Studi Teknik Mesin yang telah membantu selama saya menjadi mahasiswa.

  7. Edy Sugiharto (R.I.P), yang selalu memberikan doa dari surga.

  8. Yusiana, yang selalu memberikan doa dan dukungan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  9. Kakakku Venus Sugiharto dan adikku Vera Christiana Sugiharto yang selama ini selalu memberikan doa, dukungan, dan semangat selama penyelesian Tugas Akhir ini.

  10. Teman-teman yang tidak bisa saya sebut disini. Terima kasih telah berjuang bersama. Sukses selalu bersama kalian.

  Saya merasa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu saya mohon maaf apabila terjadi kesalahan dan kelalaian yang saya lakukan saat pembuatan Tugas Akhir ini, baik sikap, tutur kata, maupun tulisan. Semua kritik dan saran yang membangun akan saya terima dengan baik demi peningkatan dalam pembuatan selanjutnya. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih atas perhatiannya.

  Penulis

  

INTISARI

  Motor bensin adalah mesin yang banyak digunakan dalam kendaraan bermotor sebagai sarana transportasi saat ini. Pada perkembangannya mesin bensin telah menggunakan berbagai macam teknologi untuk memaksimalkan kinerja mesin. Salah satunya motor bensin 1,5 liter Double Over Head Camshaft (DOHC) 16 katup. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui besarnya konsumsi bahan bakar tiap jam serta perancangan motor bensin 1,5 liter Double

  Over Head Camshaft (DOHC) 16 katup.

  Tugas akhir ini berisi tentang perhitungan siklus kerja mesin bensin 4 langkah, besarnya konsumsi bahan bakar tiap jam, serta perhitungan elemen- elemen mesin untuk motor bensin 1,5 liter Double Over Head Camshaft (DOHC) 16 katup.

  Dari hasil perhitungan didapatkan besarnya konsumsi bahan bakar tiap jam adalah 17,38 kg/jam hasil ini dihitung dari putaran mesin sebesar 6000 rpm. Untuk daya yang dihasilkan sebesar 76,59 kW atau 102,65 Hp, maka dapat disimpulkan kerja mesin dengan sistem DOHC mengoptimalkan kinerja mesin karena menggunakan jumlah katup yang lebih banyak. Kata kunci: Motor bensin, DOHC, Katup.

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................. i TITLE PAGE ....................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN............................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................... iv

HALAMAN MOTTO ........................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................... vi

KATA PENGANTAR........................................................................... vii

  

INTISARI .............................................................................................. ix

DAFTAR ISI.......................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR............................................................................. xv

DAFTAR TABEL ................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN.......................................................... 1 1.1. Latar Belakang Masalah...........................................

  1 1.2. Perumusan Masalah...................................................

  1 1.3. Tujuan.......................................................................

  2 1.4. Manfaat.....................................................................

  2 1.5. Metode Pengumpulan Data ......................................

  2

  BAB II DASAR TEORI ............................................................. 5 2.1. Motor Bensin............................................................

  5 2.2. Motor Bensin 4-langkah...........................................

  5 2.3. Prinsip Kerja Motor Bensin .....................................

  6 2.3.1. Langkah Hisap ................................................

  6 2.3.2. Langkah Kompresi..........................................

  8 2.3.3. Langkah Usaha ...............................................

  9 2.3.4. Langkah Buang...............................................

  10 2.4. Bagian-bagian Utama Motor Bensin........................

  12

  2.4.1. Kepala Silinder (Cylinder Head) .................... 12

  2.4.2. Blok Silinder (Cylinder Block) ........................ 14 2.4.3. Piston ..............................................................

  16 A. Bagian-Bagian Dari Piston.........................

  16 B. Celah Piston................................................

  16 2.4.4. Ring Piston .....................................................

  17 A. Pegas Kompresi..........................................

  18 B. Pegas Pengontrol Oli ..................................

  19 C. Celah Ujung Pegas .....................................

  20 2.4.5. Pena Piston......................................................

  21 2.4.6. Batang Piston ..................................................

  23

  A. Bagian-Bagian Dari Camshaft ...................

  25 B. Bentuk Dasar Cam...................................... 27

  C. Sistem Penggerak Camshaft ....................... 28 D. Mekanisme Camshaft DOHC.....................

  32

  2.4.9. Katup (Valve).................................................. 39

  BAB III PERHITUNGAN ........................................................... 41 3.1. Data Kendaraan DOHC............................................

  41 3.1.1 Siklus Kerja Motor ..........................................

  41 3.2. Proses Penghisapan ..................................................

  43

  3.2.1. Tekanan di Dalam Silinder Selama Proses Pengisapan ..........................................

  45 3.2.2. Temperatur Akhir Proses Pengisapan.............

  50 3.3. Proses Kompresi ......................................................

  51 3.4. Proses Pembakaran...................................................

  52

  3.4.1. Reaksi Kimia pembakaran Bahan Bakar dan Udara .......................................................

  53 3.4.2. Koefisien Kelebihan Udara.............................

  54 3.5. Langkah Ekspansi.....................................................

  63 3.5.1. Karakteristik Kerja Motor...............................

  64 3.5.2. Rugi-Rugi Mekanis.........................................

  65

  BAB IV PERHITUNGAN ELEMEN MESIN........................... 69 4.1. Silinder dan Kepala Silinder.....................................

  69 4.1.1. Tebal Dinnding Silinder .................................

  69 4.1.2. Kepala Silinder ...............................................

  70 4.2. Piston ........................................................................

  71 4.2.1. Bahan Piston ...................................................

  72 4.2.2. Ukuran Piston .................................................

  72 4.2.3. Tebal Piston ....................................................

  73 4.2.4. Tinggi Piston...................................................

  74 4.3. Cincin Piston ............................................................

  75 4.3.1. Cincin Piston Kompresi..................................

  75

  4.4. Batang Piston(Connecting Rod) ............................... 77 4.4.1. Pena Piston......................................................

  77 4.4.2. Pena Engkol Bawah........................................

  78 4.4.3. Perhitungan Batang Piston..............................

  79 4.5. Poros Engkol ............................................................

  80 4.5.1. Perhitungan Ukuran Poros Engkol .................

  81 4.6. Katup ........................................................................

  83 4.6.1. Perhitungan Katup ..........................................

  83 4.6.2. Pegas Katup ....................................................

  90

  4.7. Camshaft ................................................................... 91

  BAB V PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN....................... 96 5.1. Pembahasan ..............................................................

  96 5.2. Kesimpulan...............................................................

  98 5.3. Penutup.....................................................................

  99 DAFTAR PUSTAKA

  LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Motor bensin 4-langkah..........…………………………….. 6Gambar 2.2 Proses langkah hisap..............……………………………… 7Gambar 2.3 Proses langkah kompresi............................…………………8Gambar 2.4 Proses langkah usaha.....................................……………… 10Gambar 2.5 Proses langkah buang..........................................………….. 11Gambar 2.6 DOHC Cylinder Head Unit......................................………. 13Gambar 2.7 Block Cylinder Unit .............................…………………….. 15Gambar 2.8 Piston Construction .......................................……………… 16Gambar 2.9 ....................................................……………… 17

  Piston Gap

Gambar 2.10 Piston Ring................................................………………… 18Gambar 2.11 Compression Ring.......................................……………….. 19Gambar 2.12 Oil Control Ring................................……………………... 20Gambar 2.13 Ring End Gap..............................................………………. 21Gambar 2.14 Piston Pin.....................................................………………. 22Gambar 2.15 Macam-macam Sambungan Piston dan Connecting Rod…. 23Gambar 2.16 Connecting Rod...........................................……………….. 24Gambar 2.17 Crankshaft..........................................……………………... 25Gambar 2.18 Camshaft.......................................................……………… 26Gambar 2.22 Penggerak Camshaft Dengan Timing Belt....…………........ 32Gambar 2.23 Mekanisme Camshaft OHC..............……………………… 33Gambar 2.24 Sistem SOHC......................................……………………. 35Gambar 2.25 Sistem DOHC......................................……………………. 36Gambar 2.26 Kepala Silinder DOHC....................………………............. 37Gambar 2.27 Kepala Silinder DOHC....................………………............. 37Gambar 2.28 Chamshaft Timing Chain..................………………............ 52Gambar 2.29 Bentuk Katup (Valve Design)............……………...........… 40Gambar 3.1 Diagram P-V dan T-S Siklus Udara Konstan (Siklus Otto). 44Gambar 4.1 Jarak Dudukan Poros Engkol ………………...................... 82

  DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Sifat-sifat Udara Pada Tekanan Atmosfer……..………….. 49Tabel 3.2 Komposisi Elementari dan Karakteristik dari bensin dan Solar…...............................................................……… 56Tabel 3.3 Kapasitas Panas Jenis Molar Gas μ pada Volume c

  ( ) v

  Konstan……………………………………………………. 59

Tabel 3.4 Energi Internal Hasil Pembakaran......................................... 44Tabel 3.5 Faktor Rugi-Rugi Mekanis……............................................ 66Tabel 4.1 Konstanta

  Δe……………………......................................... 93

Tabel 4.2 Koefisien Kestabilan……………......................................... 94

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah. Dalam dunia modern ini, begitu cepat dan banyak sekali terdapat kendaraan

  bermotor yang mengaplikasikan berbagai teknologi yang di sebabkan oleh begitu banyak masyarakat yang menggunakan kendaraan bermotor menuntut kenyamanan dalam berkendaraan, ekonomis, dan memakai teknologi terkini.

  Permintaan tersebut tidak lepas dari teknologi dan kemampuan mesin yang di pakai dalam kendaraan bermotor. Konstruksi mesin sendiri ada berbagai macam bentuk yang di sesuaikan dengan kebutuhan masyarakat antara lain untuk angkutan (kendaraan niaga), kendaraan keluarga (jenis MPV dan sedan), dan untuk olah raga balap(race).

  Dari berbagai macam teknologi yang diterapkan, salah satunya adalah teknologi mesin 4 langkah pada mobil yang menggunakan satu Camshaft (SOHC) dan dua Camshaft (DOHC). Dalam bab-bab berikutnya penulis akan menjelaskan tentang perancangan motor bensin empat langkah 1,5 liter DOHC 16 katup.

1.2. Perumusan Masalah.

  Tugas akhir ini berisi tentang perhitungan konsumsi bahan bakar per jam dan elemen-elemen mesin bensin empat langkah 1,5 liter Double Over Head Camshaft

  2

  1.3. Tujuan.

  Tujuan utama dari tugas akhir ini adalah perancangan motor bensin 1,5 liter DOHC 16 katup dan untuk mengetahui besarnya konsumsi bahan bakar tiap jam.

  1.4. Manfaat.

  Studi ini diharapkan memberi manfaat bagi pembaca, diantaranya agar pembaca mendapat pemahaman dengan baik tentang perancangan motor bensin 1,5 liter DOHC 16 katup, perhitungan kebutuhan bahan bakar, dan perhitungan elemen mesin kendaraan bermotor.

  1.5. Metode pengumpulan data 1. Metode wawancara.

  2. Metode pengamatan atau observasi di PT Toyota Nasmoco.

  3. Metode pembacaan pada buku literatur.

  1.6. Pengertian Motor Bensin

  Motor bensin adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam yang banyak digunakan untuk menggerakkan atau sebagai sumber tenaga dari kendaraan darat, baik itu motor bensin 4-langkah ataupun motor bensin 2-langkah. Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder, dimana dengan pembakaran bahan bakar ini akan timbul panas yang sekaligus akan

  3 Karena gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder dan kepala silinder maka walaupun ingin mengembang tetap tidak ada ruangan, akibatnya tekanan di dalam silinder akan naik. Tekanan inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga yang akhirnya dapat menggerakkan mobil.

1.7. Spesifikasi Mesin

  Dalam tugas akhir ini penulis menghitung perancangan motor bensin 1,5 liter dengan spesifikasi mesin sebagi berikut : Jenis kendaraan : mobil penumpang Tipe mesin : mesin bensin 4 langkah Jumlah silinder : 4 silinder in-line, DOHC 16 katup Volume sillinder : 1497 cc Volume / silinder : 374,25 cc = 3,74 ×

• 4

  10

  m

  3 Daya maksimal : 109 Hp pada 6000 rpm

  Torsi maksimal : 14,3 Nm pada 4200 rpm Diameter silinder : 75,0 mm Panjang langkah : 84,7 mm Perbandingan kompresi : 9,5 : 1 Diameter Throat katup isap : 30,5 mm Diameter Throat katup buang : 25,5 mm

  4

1.8. Batasan Masalah.

  Dalam perancangan ini penulis hanya membahas tentang perancangan motor bensin 1,5 liter DOHC 16 katup, besarnya konsumsi bahan bakar tiap jam, serta perhitungan elemen-elemen mesin.

BAB II DASAR TEORI

  2.1. Motor Bensin

  Motor bensin adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam yang banyak digunakan untuk menggerakkan atau sebagai sumber tenaga dari kendaraan darat, baik itu motor bensin 4-langkah ataupun motor bensin 2-langkah. Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder, dimana dengan pembakaran bahan bakar ini akan timbul panas yang sekaligus akan mempengaruhi gas yang ada di dalam silinder untuk mengembang.

  Karena gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder dan kepala silinder maka walaupun ingin mengembang tetap tidak ada ruangan, akibatnya tekanan di dalam silinder akan naik. Tekanan inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga yang akhirnya dapat menggerakkan mobil.

  2.2. Motor Bensin 4-langkah

  Secara garis besar cara kerja motor bensin 4-langkah adalah mula-mula bahan bakar yang disemprotkan melalui injektor di saluran masuk tercampur dengan udara yang dimasukkan melalui filter udara masuk kedalam silinder kemudian dimampatkan dan dibakar. Karena panas gas tersebut mengembang dan karena ruangan untuk mengembang sangat terbatas maka tekanan di dalam ruang bakar naik

  6 usaha yang oleh batang piston (Connecting Rod) diteruskan ke poros engkol (Crankshaft) dan kemudian poros engkol akan berputar.

Gambar 2.1 Motor Bensin 4-Langkah

  :

  (sumber http://www.sae.org)

2.3. Prinsip Kerja Motor Bensin

2.3.1. Langkah Hisap

  Saat piston memulai langkah hisap (Gambar 2.2), piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB). Titik Mati Atas (TMA) adalah titik teratas yang dapat dijangkau oleh piston artinya pada saat itu piston sudah tidak dapat bergerak keatas lebih jauh lagi, dan pada saat ini posisi piston, batang piston,

  7 lebih jauh lagi. Pada saat ini pun posisi piston terhadap batang piston adalah membentuk garis lurus.

Gambar 2.2 Proses Langkah Hisap

  (sumber: Drs. Wardan Suyanto M.A, 1989. Teori Motor Bensin, hal. 21) Karena piston bergerak dari TMA menuju TMB, maka terjadilah penurunan tekanan silinder di bagian atas piston karena ruangan di atas piston menjadi lebih luas. Karena penurunan tekanan ini maka terjadi perbedaan tekanan antara bagian luar silinder dengan bagian dalam ruang silinder. Apabila katup hisap dibuka maka perbedaan tekanan ini akan memungkinkan mengalirnya campuran bahan bakar dengan udara dari injektor masuk melalui saluran masuk (Intake Manifold) ke dalam

  8

  

(Camshaft) dan batang penumbuk (Rocker Arm). Dengan ditutupnya katup ini maka

  campuran bahan bakar dan udara tertahan di dalam silinder, yang seterusnya akan dilanjutkan dengan proses berikutnya yaitu langkah kompresi.

2.3.2. Langkah Kompresi.

  Pada langkah kompresi (Gambar 2.3) terlihat jelas bahwa kedua katupnya (katup hisap dan katup buang) tertutup rapat sehingga gas yang tadi dihisap kedalam silinder tidak mungkin keluar dari silinder. Pada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA

Gambar 2.3 Langkah Kompresi, Kedua Katupnya Tertutup

  (sumber: Drs. Wardan Suyanto M.A, 1989. Teori Motor Bensin, hal. 22)

  9 Dengan bergeraknya piston tersebut maka terjadi penyempitan ruangan di atas piston dimana campuran antara bahan bakar dan udara berada, yang berarti campuran tersebut dimampatkan sehingga tekanannya akan naik yang kelipatannya sesuai dengan perbandingan kompresinya, dimana semakin tinggi tekanan kompresinya semakin tinggi pula tenaga yang dihasilkan motor tersebut.

  Pada saat ini motor sudah berputar 360°, sehingga posisi piston kembali pada posisi TMA. Karena tekanan di dalam silinder cukup tinggi maka kerapatan sangat diutamakan, karena apabila terjadi kebocoran maka tenaga yang akan dihasilkan motor akan turun. Oleh karena itu katup-katupnya harus tertutup rapat, gasket silinder tidak boleh bocor, begitu juga ring pistonnya.

2.3.3. Langkah Usaha.

  Pada saat kompresi belum selesai (Gambar 2.4) kedua katup masih dalam keadaan tertutup, yaitu beberapa derajat sebelum TMA, busi mengeluarkan bunga api untuk membakar campuran bahan bakar dengan udara yang telah dikompresi. Penyalaan busi beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA ini bertujuan agar tekanan tertinggi akibat pembakaran ini terjadi beberapa saat setelah TMA dimana pada titik tersebut berdasarkan percobaan merupakan titik terbaik untuk menghasilkan tenaga atau dengan kata lain efisiensinya paling tinggi.

  10

Gambar 2.4 Proses langkah usaha

  (sumber: Drs. Wardan Suyanto M.A, 1989. Teori Motor Bensin, hal. 23) Dengan terbakarnya bahan bakar tersebut maka temperatur di dalam silinder akan naik yang mengakibatkan naiknya tekanan di dalam silinder. Tekanan ini kemudian mendorong piston ke bawah sehingga terjadi langkah usaha yang berarti motor mengeluarkan tenaga yang nantinya digunakan untuk menggerakkan mobil.

2.3.4. Langkah Buang.

  Pada langkah buang ini (Gambar 2.5) katup hisap tetap tertutup sedangkan katup buang terbuka dan piston bergerak dari TMB menuju TMA maka ruangan di atas piston menjadi sempit, akan tetapi karena katup buang terbuka maka di dalam

  11

Gambar 2.5 Proses Langkah Buang

  (sumber: Drs. Wardan Suyanto M.A, 1989. Teori Motor Bensin, hal. 24) Dengan berakhirnya langkah buang ini, yaitu pada saat piston mencapai

  TMA, maka berarti piston telah bergerak 4-langkah atau engkol sudah berputar 720° yang berarti telah selesai satu rangkaian kerja. Dengan berakhirnya langkah buang maka akan diikuti dengan langkah hisap lagi yang kemudian terjadi terus menerus atau terjadi berulang-ulang selama motor hidup, dimana pada keadaan yang sebenarnya pembukaan katupnya tidak tepat pada saat piston mencapai titik mati tetapi ada keadaan dimana katup satu dengan yang lainnya membuka bersamaan atau overlap, yang tujuannya untuk mempertinggi efisiensi dari motor tersebut.

  12

2.4. Bagian-bagian Utama Motor Bensin

  Yang dimaksud dengan bagian-bagian utama motor bensin adalah bagian- bagian mesin yang berhubungan langsung dengan proses pemindahan tenaga dari tekanan menjadi gerak putar. Bagian-bagian yang dimaksud adalah:

• Kepala Silinder (Cylinder Head)
• Blok silinder (Cylinder Block)
• Piston • Ring Piston (Piston Ring)
• Batang Piston (Connecting Rod)
• Poros Cam (Camshaft)
• Katup (Valve)
• Poros Engkol (Chrankshaft)

2.4.1. Kepala Silinder (Cylinder Head)

  Kepala silinder mempunyai bermacam-macam tugas, yaitu sebagai tutup bagian atas dari silinder, sebagai pemegang katup (valve). Disamping itu kepala silinder mempunyai lubang untuk masuknya campuran antara udara dan bahan bakar ke dalam silinder serta lubang untuk keluarnya gas bekas hasil dari pembakaran serta ruang bakar untuk tiap-tiap silindernya. Pada mekanisme DOHC (Gambar 2.6) terdapat dua dudukan untuk Chamshaft nya.

  13

Gambar 2.6 DOHC Cylinder Head Unit

  

(Sumber: Pedoman Reparasi 2001, PT.Hyundai Mobil Indonesia, Hal. EMA69)

  Pada kepala silinder juga terdapat saluran pendingin, saluran oli, lubang untuk baut silinder, lubang untuk busi dan lubang untuk tempat poros cam. Kepala silinder biasa dibuat dari besi tuang atau campuran aluminium. Campuran aluminium disamping ringan juga cepat mentransfer panas (serta lebih efisien) sehingga mesin dapat direncanakan dengan kompresi yang lebih tinggi dan tenaga motor dapat di

  14

2.4.2. Blok Silinder (Cylinder Block)

  Sebagian besar bagian-bagian dari motor dipasangkan dipasangkan pada silinder blok (Gambar 2.7). Dari kepala silinder, piston, poros engkol, tutup poros engkol (Calter), roda penerus (Fly Wheel), dan sebagainya sehingga silinder blok ini harus kuat. Blok silinder terdiri dari dua bagian yaitu bagian silinder dan bagian engkol (Crankcase). Bagian silinder inilah yang nantinya berfungsi sebagai tempat piston bekerja.

  Karena di dalam silinder ini pula perubahan panas menjadi tenaga gerak dengan perantaraan piston maka silinder ini harus cukup kuat. Disamping itu, silinder harus benar-benar bulat, rata, dan halus supaya selama proses tidak terjadi bocoran gas sehingga mengurangi tenaga yang dihasilkan oleh motor. Silinder blok terbuat dari besi tuang atau aluminium, besi tuang memiliki keuntungan mudah membuatnya dan sangat baik bila digunakan piston dari aluminium.

  Akan tetapi blok silinder dari besi tuang ini sangatlah berat, oleh karena itu saat ini banyak digunakan silinder blok dari bahan campuran aluminium sehingga lebih ringan dan agar liner tahan gesekan maka khusus untuk silinder linernya bahannya dibuat dari baja khusus sehingga tahan gesekan.

  Ada dua jenis liner silinder (Cylinder Bore) yang digunakan pada mesin kendaraan bermotor, yaitu:

• Silinder tipe basah
• Silinder tipe kering

  15 Silinder tipe basah adalah apabila bagian dari luar silinder ini berhubungan langsung dengan air pendingin sedangkan yang tipe kering tidak berhubungan langsung dengan air pendingin. Silinder liner tipe kering ini dapat dibuat lebih tipis daripada tipe basah karena seluruh bagian silinder ini didukung oleh blok silinder, sedangkan untuk tipe basah harus dibuat lebih tebal karena tidak seluruhnya ditopang oleh blok silinder.

Gambar 2.7 Block Cylinder Unit

  (Sumber: Pedoman Reparasi 2001, PT.Hyundai Mobil Indonesia, Hal. EM 17) Disamping itu pada bagian atas dan bagian bawah silinder liner tipe basah ini

  16

2.4.3. Piston

  A. Bagian-Bagian Dari Piston

Gambar 2.8 Piston Construction.

  (sumber: Drs.Wardan Suyanto M.A,1989. Teori Motor Bensin, hal. 52) Piston bergerak naik turun didalam silinder untuk melakukan langkah hisap, kompresi, usaha, dan buang. Fungsi utama dari piston adalah untuk menerima tekanan pembakaran dan maneruskan ke poros engkol melalui connecting rod.

  Piston terbuat dari aluminium alloy (paduan aluminium), karena bahan tersebut ringan dan radiasi panasnya baik.

B. Celah Piston (Celah Antara Piston Dengan Silinder)

  Saat piston menjadi panas akan terjadi sedikit pemuaian dan mengakibatkan diameternya bertambah, maka diantara silinder dibuat celah yang disebut piston

  17

Gambar 2.9 Piston Gap

  

(Sumber:Manual Book Toyota, PT.Astra International tbk-Toyota, Hal.11)

2.4.4. Ring Piston

  Pegas piston (piston ring) dipasang dalam ring groove (Gambar 2.10). Ring piston terbuat dari baja khusus, pada mesin bensin pegas pistonnya ada yang terdiri dari 4 buah pegas piston dan ada yang terdiri dari 3 buah pegas piston.

  18

Gambar 2.10 Piston Ring

  

(Sumber:Manual Book Toyota, PT.Astra International tbk-Toyota, Hal.12)

  Ring piston berfungsi untuk:

  1. Mencegah kebocoran selama langkah kompresi dan usaha

  2. Mencegah oli yang melumasi piston dan silinder masuk ke ruang bakar

  3. Memindahkan panas dari piston ke dinding silinder

A. Pegas Kompresi

  Pada setiap piston (Gambar 2.11) terdapat 2 pegas kompresi. Pegas kompresi ini disebut dengan top compression ring dan second compression ring.

  19

Gambar 2.11 Compression Ring

  

(Sumber:Manual Book Toyota, PT.Astra International tbk-Toyota, Hal.13)

B. Pegas Pengontrol Oli

  Pegas pengontrol oli (oil control ring) diperlukan untuk membentuk lapisan oli tipis (oil film) antara piston dan dinding silinder (Gambar 2.12) Pegas oli ini disebut dengan third ring dan Fourth ring. Ada 2 tipe pegas oli:

  1. Tipe integral

  2. Tipe segment

  20

Gambar 2.12 Oil Control Ring

  

(Sumber:Manual Book Toyota, PT.Astra International tbk-Toyota, Hal.13)

C. Celah Ujung Pegas

  Pegas piston (Gambar 2.13) akan mengembang bila dipanaskan, dengan alasan tersebut pada ujung ring piston harus terdapat celah yang disebut ring end

  gap.

  Besarnya celah biasanya sebesar 0,2 – 0,5 mm pada temperatur ruangan, dan diukur pada 10 mm dan 120 mm dari atas silinder.

  21

Gambar 2.13 Ring End Gap.

  

(Sumber:Manual Book Toyota, PT.Astra International tbk-Toyota, Hal.14)

2.4.5. Pena Piston

  Pena piston (piston pin) menghubungkan dengan bagian ujung yang kecil dari

  

connecting rod. (Gambar 2.14) Dan meneruskan tekanan pembakaran yang berlaku

  pada torak ke connecting rod. Pena piston berlubang di dalamnya untuk mengurangi berat yang berlebihan dan kedua ujung ditahan oleh bushing pena torak (Piston Pin

  Boss).

  22

Gambar 2.14 Piston Pin.

  

(Sumber:Manual Book Toyota, PT.Astra International tbk-Toyota, Hal.15)

  Piston dan connecting rod dapat dihubungkan dengan 4 cara: 1.

   Tipe fixed 2. Tipe full-floating 3. Tipe bolted 4. Tipe press-fit

  23

Gambar 2.15 Macam-macam Sambungan Piston dan Conecting rod.

  

(Sumber:Manual Book Toyota, PT.Astra International tbk-Toyota, Hal.15)

2.4.6. Batang piston

  Batang piston (connecting rod) berfungsi untuk meneruskan tenaga yang dihasilkan oleh piston ke crankshaft (Ganbar 2.16) Bagian ujung connecting rod yang berhubungan dengan piston pin disebut small end, dan bagian yang berhubungan dengan poros engkol disebut big end. Pada connecting rod terdapat oil

  

hole yan berfungsi untuk memercikan oli guna melumasi piston pada saat piston

bergerak.

  24

Gambar 2.16 Connecting Rod

  

(Sumber:Manual Book Toyota, PT.Astra International tbk-Toyota, Hal.16)

2.4.7. Poros Engkol (Crankshaft)

  Tugas utama dari poros engkol (Gambar 2.17) adalah untuk merubah gerak lurus yang dihasilkan piston menjadi gerak putar dengan perantaraan pena piston dan batang piston. Namun demikian semua yang bergerak karena gerakan motor adalah memanfaatkan gerakan poros engkol ini seperti poros cam, pompa oli, dan lain sebagainya.

  Poros engkol terdiri dari penyangga utama (Main Journal) yang selanjutnya dihubungkan dengan Main Bearing Cap dan Crankpin dimana batang piston dipasangkan dan roda penerus (Fly Wheel). Penyangga utama berfungsi sebagai penyangga poros engkol dimana penyangga utama ini didukung oleh blok silinder

  25

Gambar 2.17 Crankshaft

  

(Sumber: Pedoman Reparasi 2001, PT.Hyundai Mobil Indonesia, Hal. EMA 36)

2.4.8. Camshaft

A. Bagian-Bagian Dari Camshaft

  Camshaft adalah penentu utama kapan saat pembukaan dan penutupan katup

  terjadi serta berapa lama dan seberapa lebar pembukaan katup tersebut gambar 2.18,

  

Shaft ini memiliki atau terdiri dari beberapa Cam (Nok) dibuat sesuai dengan jumlah

  katup yang ada pada mesinnya. Camshaft biasa dibuat dari baja dimana pada bagian

  26 pembukaan dan penutupan katup isap dan katup buang menjadi tidak tepat, sehingga efisiensi volumetriknya akan menurun.

Gambar 2.18 Camshaft

  

(Sumber: Pedoman Reparasi 2001, PT.Hyundai Mobil Indonesia, Hal. EM 28)

Cam dibuat dengan mesin yang sangat presisi karena perubahan atau

  kekeliruan bentuk Cam walaupun hanya beberapa milimeter saja akan sangat mempengaruhi beberapa hal, yaitu kapan katup mulai membuka dalam hubungannya dengan posisi piston, berapa lama katup terbuka, dan berapa lebar pembukaan katup. Bentuk Cam itulah yang diharapkan agar katup dapat membuka dengan cepat dan

  27 untuk kendaraan karena disamping mesin harus menghasilkan tenaga yang tinggi juga dituntut keawetan dan kenyamanan.

B. Bentuk Dasar Cam

  Pada umumnya bentuk keseluruhan dari Cam adalah lonjong, bentuknya hampir menyerupai telur (gambar 2.19)

Gambar 2.19 Bentuk Dasar Cam

  (sumber: Drs.Wardan Suyanto M.A,1989. Teori Motor Bensin, hal. 102) Poros Cam berputar lebih lambat dari putaran poros engkol dengan perbandingan 1:2, hal ini karena katup-katup pada mesin membuka satu kali setiap empat kali langkah torak atau setiap dua putaran poros engkol.

  Berarti setiap dua putaran poros engkol Cam hanya berputar satu kali putaran.

  28 Jumlah roda gigi poros Cam dua kali lipat dari jumlah gigi poros engkol, dengan demikian maka akan dihasilkan perbandingan putaran satu berbanding dua antara poros Cam dan poros engkol.

C. Sistem Penggerak Camshaft

  Tiga sistem penggerakkan Camshaft: 1.

   Menggunakan roda gigi (Timing Gear) 2. Menggunakan rantai (Timing Chain) 3. Menggunakan sabuk bergerigi (Timing Belt)

  1. Timing Gear Pada penggerak ini, (Gambar 2.20) roda gigi poros Cam langsung bersinggungan dengan roda gigi poros engkol, dimana untuk keperluan pemasangan pada kedua gigi tersebut ada tanda pemasangannya sehingga saat pembukaan dan penutupan katup dapat sesuai yang diinginkan atau sesuai dengan gerakan pistonnya.

  Apabila sampai terjadi kesalahan dalam pemasangan dalam arti pemasangannya tidak tepat maka dapat menimbulkan kerusakan walaupun kemungkinan mesin masih dapat bekerja.

  Kerusakan itu terjadi karena misalnya torak berada pada TMA katup dalam membuka penuh, sehingga dapat terjadi tumbukan antara katup dan pistonnya.

  Penggerakan dengan Timing Gear digunakan pada kendaraan yang dituntut kerja

  29

Gambar 2.20 Penggerak Camshaft Dengan Timing Gear

  (sumber: Drs.Wardan Suyanto M.A,1989. Teori Motor Bensin, hal. 103) Penggerakan Timing Gear ini sangat handal dan tahan lama, tetapi dibandingkan dengan model penggerakan yang lain lebih berisik. Disamping digunakan pada kendaraan berat, penggerak dengan Timing Gear ini terutama digunakan untuk mesin yang Camshaft nya terletak pada blok silinder.

  2. Timing Chain Seperti penggerak Timing Gear, pada penggerak model Timing chain pun ada tanda pemasangannya untuk mencegah terjadinya kekeliruan dalam pemasangan.

  Model ini banyak di gunakan pada mesin dengan Camshaft pada blok silinder

  30

Gambar 2.21 Penggerak Camshaft Dengan Timing Chain

  (sumber: Drs.Wardan Suyanto M.A,1989. Teori Motor Bensin, hal. 104) Biasanya penggerak Cam dengan Timing Chain ini dilengkapi dengan penegang rantai sehingga pergerakannya terjamin atau aman. (Gambar 2.21).

  31

  3. Timing Belt Model Timing Belt ini menggunakan sabuk bergerigi, dan banyak digunakan pada mesin dengan Camshaft pada kepala silinder atau OHC (Over Head Camshaft).

  Model sabuk bergerigi ini sangat halus dalam arti tidak berisik pada waktu bekerja dan sangat bagus untuk menggerakkan Camshaft.

  Seperti penggerakan yang lain, model ini dilengkapi juga dengan tanda pemasangan pada Timing Belt itu sendiri sehingga memudahkan pemasangannya (Gambar 2.22). Kadang-kadang tanda ini harus dicocokkan dengan tanda yang ada pada blok atau kepala silinder, hal ini akan lebih jelas bila dilihat pada buku pedoman reparasi sehingga dapat menghindarkan kemungkinan terjadinya kesalahan dalam pemasangan.

  Pada sistem ini juga dilengkapi dengan penegang yang berbentuk roda dan dilengkapi dengan pegas sehingga menjaga Timing Belt tetap kencang atau erat pada roda suproketnya. Roda penegang mendorong kedalam bagian punggung dari Timing

  

Belt sehingga mencegah terjadinya slip antara Timing Belt dengan roda suproketnya,

  sehingga rotasinya selalu tepat. Disamping itu juga menjaga Timing Belt supaya tidak lepas. Roda penegang ini dipasang pada Ball Bearing dan ditutup secara permanen sehingga tidak perlu pelumasan dari luar.

  32

Gambar 2.22 Penggerak Camshaft Dengan Timing Belt

  (sumber: Drs.Wardan Suyanto M.A,1989. Teori Motor Bensin, hal. 105)

D. Mekanisme Camshaft DOHC

  Overhead Camshaft (OHC) adalah konfigurasi penempatan deretan katup

  pada poros kem di dalam kepala silinder, dan letaknya berada di atas ruang pembakaran, dan bekerja menggerakan katup secara langsung sebagai ganti penggunaan batang penekan seperti pada sistem Overhead Valve ( OHV) (lihat

  33 mendukung sistem bisa menjadi lebih rumit, kebanyakan pabrikan mesin dengan mudah menerima kompleksitas yang ada dalam perdagangan untuk pencapaian mesin yang lebih baik dan perencanaan fleksibel yang lebih baik. sistem OHC dapat bekerja menggunakan metode yang sama seperti sistem OHV, metode ini termasuk penggunaan waktu sabuk, rantai, atau di (dalam) lebih sedikit kasus umum, gigi persneling.

Gambar 2.23 Mekanisme camshaft OHC

  (sumber: http://www.samarins.com) Banyak mesin OHC (Overhead Camshaft) saat ini mempergunakan dan multiple

  

valves untuk meningkatkan efisiensi dan tenaga. Dalam mempertimbangkan

  perancangan poros cam pada mesin OHC ada kaitan eratnya dengan mesin untuk mencapai kecepatan yang tinggi. Ada dua sistem Overhead Camshaft :

• Single overhead camshaft (SOHC)
• Double overhead camshafts (DOHC)

  34 menggunakan mekanisme DOHC (Double Over Head Camshaft). Jadi dapat diketahui pada umumnya cara kerja dari kedua model camshaft ini sama, yaitu untuk mengatur pembukaan dan penutupan katup-katupnya, hanya saja perbedaannya terdapat pada jumlah Camshaft nya yang berbeda, pada mekanisme SOHC menggunakan Camshaft Tunggal (Single Camshaft), sedangkan mekanisme DOHC menggunakan Camshaft ganda (Double Camshaft). Berikut untuk penjelasan terperincinya :

  Single Overhead Camshaft (SOHC) SOHC disebut juga sistem camshaft tunggal adalah suatu desain penempatan

  satu poros cam dalam kepala silinder. Dalam hal ini berarti setiap mesin memiliki satu poros cam pada kepala silindernya, sama halnya tipe mesin jenis V di dalamnya terdapat dua camshafts tetapi tetap satu camshaft untuk setiap silinder yang sejajar. SOHC dirancang agar mesin menjadi lebih efisien. Hal ini menjadikan mesin berkecepatan lebih tinggi, karena SOHC dapat meningkatkan tenaga mesin yang disalurkan melalui torsi. Desain SOHC mengurangi kompleksitas dibandingkan sistem cam in block lainnya.

  35

Gambar 2.24 Sistem SOHC

  (sumber: Pada mesin dengan sistem SOHC camshaft terletak di dalam kepala silinder dan katup dioperasikan oleh rocker arms secara langsung atau melalui lifters (seperti pada gambar 2.24 di atas).

  Keuntungan SOHC antara lain : ƒ pada katup pengoperasiannya hampir secara langsung oleh camshaft ƒ mudah untuk mencapai timing sempurna pada rpm tinggi.

  Double Overhead Camshaft (DOHC)

  DOHC juga disebut sistem cam ganda merupakan sistem penempatan dua poros cam pada kepala silinder. Masing-masing poros memisahkan kerja katup-katup hisap dan katup-katup buang, dalam arti poros cam satu menggerakkan katup-katup

  36 atau mobil. Hal ini dikarenakan memungkin untuk penggunaan 4 katup untuk setiap silinder. Mesin dengan sistem DOHC dapat menghasilkan daya yang lebih besar dengan volume silinder lebih kecil. Pada mekanisme sistem DOHC digunakan

  

Camshaft ganda (Double Camshaft), karena perbedaan ini maka jumlah katupnya

  pun juga berbeda, dan daya mesin yang dihasilkan dari mesin yang menggunakan mekanisme DOHC ini semakin besar pula, begitu juga dengan efisiensi volumetrisnya akan meningkat bila dibandingkan dengan mesin yang menggunakan mekanisme SOHC. Hal ini terjadi karena semakin banyak campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke ruang bakar dikarenakan luasan permukaan dari saluran masuknya (Intake) besar dan saluran keluarnya (Exhaust) pun juga besar.

Gambar 2.25 Sistem DOHC

  (sumber: Keuntungan :

  ƒ Efisiensi tinggi, memungkinkan untuk menggunakan jumlah katup yang lebih

  37 Kerugian : ƒ Disain mesin menjadi lebih mahal dan lebih rumit.

Gambar 2.26 Kepala Silinder DOHC

  (sumber:

Gambar 2.26 di atas memperlihatkan sebuah kepala silinder yang diiris separuh. Ditunjukkan pula dua bagian atas poros cam. Setiap satu poros tersebut

  masing-masing menggerakkan dua katup untuk setiap silinder, lihat gambar 2.27 berikut

  38 Pada mekanisme kerja sistem DOHC, mekanisme ini terdiri dari dua buah

  

Camshaft maka dari sebab itu, dibutuhkan Camshaft timing Chain (Gambar 2.28)