Modul Diesel Ku

download Modul Diesel Ku

of 17

description

Modul Penggangan Pembelajaran

Transcript of Modul Diesel Ku

BAB IPENDAHULUAN

A. DESKRIPSIModul ini membahas tentang memelihara / servis sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel. Dalam proses pemeliharaan suatu alat tentunya kita harus mengetahui dengan pasti karakteristik dari peralatan yang kita pelihara, maka dalam modul ini tidak langsung pada proses pemeliharaan, tetapi terlebih dahulu modul akan membahas tentang karakteristik mesin diesel dan berbagai perlengkapan yang ada pada mesin diesel, selain itu juga disertakan beberapa informasi yang berhubungan dengan mesin diesel.Modul ini terdiri dari atas 3 kegiatan belajar ; Kegiatan belajar 1 membahas tentang prinsip dasar motor diesel. Kegiatan belajar 2 membahas tentang sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel.Kegiatan belajar 3 membahas langkah kerja pemeliharaan / servis sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel.

B. TUJUANTujuan akhir yang diharapkan dengan mempelajari modul ini adalah ;1. Siswa dapat memahami prinsip kerja motor diesel. 2. Siswa memahami prinsip kerja sistem dan komponen injeksi bahan bakar motor diesel.3. Siswa dapat melakukan pemeliharaan / servis sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel.

C. PETUNJUKUntuk tujuan dari mempelajari modul ini diharapkan siswa aktif mempelajari modul dengan mempelajari modul dengan seksama dan apabila ada hal yangtidak dapat dipahami diharapkan siswa untuk aktif bertanya.

17

D. KOMPETENSIKOMPETENSI DASARINDIKATORMATERI PEMBELAJARANKEGIATAN PEMBELAJARANPENILAIANALOKASI WAKTUSUMBER BELAJAR

TMPSPI

Memelihara / servis sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel

Menganalisa setiap komponen-komponen bahan diesel. Informasi yang benar diakses dari spesifikasi pabrik dan dipahami. Seluruh kegiatan servis dilaksanakan berdasarkan SOP (Standard Operation Procedures), undang-undang K 3 (Keselamatan dan Kesehatan Kerja), peraturan perundang-undangan dan prosedur/ kebijakan perusahaan Identifikasi setiap komponen sistem bahan bakardiesel. Menganalisa kerusakan pada setiap kompponen.dan perlengkapannya Mengindetifikasi kerusakan pada setiap komponen-komponen sistem bahan bakar diesel. Melakukan pemeriksaan komponen-komponen sistem bahan bakar diesel.

Test lisan Non test (observasi/cek list) dan lisan

66 (12) Modul sistem bahan bakar injeksi bahan bakar diesel. Buku manual Unit kendaraan Alat tangan Spesial tools

BAB IIPEMBELAJARAN

A. DASAR MOTOR DIESELPenemu motor Diesel adalah seorang ahli dari Jerman, bernama Rudolf Diesel Ia mendapat hak paten untuk mesin Diesel pada tahun 1892, tetapi mesin Diesel tersebut baru dapat dioperasikan dengan baik pada tahun 1897.

Gambar 1. Rudolf DieselTujuan Rudolf Diesel membuat motor diesel adalah ; Menaikkan rendemen motor (rendemen motor bensin = 30 %, rendemen motor Diesel = 40 51 %) Mengganti sistem pengapian dengan sistem penyalaan diri, karena sistem pengapian motor bensin pada waktu itu kurang baik Mengembangkan sebuah mobil yang dapat dioperasikan dengan bahan bakar lebih murah dari pada bensinPada awal pembuatan motor diesel Rudolf Diesel mempunyai kesulitan yaitu, belum ada pompa injeksi yang dapat menyemprotkan bahan bakar dengan tekanan tinggi (pompa injeksi yang baik baru ada pada tahun 1924).B. PENGERTIANMotor Diesel termasuk dalam kelompok Internal Combustion Engine, yaitu mesin yang proses pembakaran bahan bakarnya di dalam mesin itu sendiri. Di dalam Internal Combustion Engine terdapat dua macam yaitu Spark Ignition Engine dan Compression Ignition Engine. Spark Ignition Engine (SI Engine) adalah motor bensin di mana proses pembakaran bahan bakar (bensin) menggunakan percikan bunga api (spark) pada busi. Sedangkan Compression Ignition Engine (CI Engine) adalah untuk motor Diesel, di mana proses pembakaran bahan bakar (solar) menggunakan panas udara hasil kompresi. Perbedaan antara motor bensin dengan motor diesel adalah kalau pada motor bensin bahan bakar telah bercampur dengan udara saat proses kompresi, sementara pada motor Diesel bahan bakar diinjeksi-kan pada akhir proses kompresi. Dengan kata lain yang dikompresikan pada motor bensin adalah campuran udara dan bahan bakar, sementara pada motor Diesel yang dikompresikan hanya udara.Berikut tabel perbedaan utama antara mesin diesel dan mesin bensin :ItemMotor DieselMotor Bensin

Siklus PembakaranSiklus SabatheSiklus Otto

Rasio kompresi15-226-12

Ruang bakarRumitSederhana

Percampuran bahan bakarDiinjeksikan pada akhir langkahDicampur dalam karburator

Metode penyalaanTerbakar sendiriPercikan busi

Bahan bakarSolarBensin

Getaran suaraBesarKecil

Efisiensi panas(%) 30-4022-30

C. KELEBIHAN DAN KELEMAHANMotor diesel mempunyai beberapa kelebihan yaitu ; Motor Diesel mempunyai kehandalan (reliabilitas) kerja yang tinggi. Biaya bahan bakar yang rendah. Daya yang lebih besar tiap satuan berat mesin. Pemakaian bahan bakar yang lebih hemat. Lebih aman dari bahaya kebakaran. Momen mesin yang lebih tinggi.Sedangkan beberapa kelemahan yang dimiliki oleh motor diesel antara lain ; Getaran mesin besar. Polusi asap. Pemeliharaan.

D. SIKLUS MOTOR DIESELMotor Diesel untuk menghasilkan tenaga/daya seperti yang diharap-kan melalui serangkaian proses yang terus berulang-ulang. Siklus pada motor Diesel terdiri dari empat proses, yaitu proses isap, kompresi, usaha dan proses buang. Terdapat dua cara dalam menyelesaikan setiap siklus tersebut, cara pertama diselesaikan dengan empat langkah piston, atau dua putaran poros engkol. Cara pertama disebut dengan motor Diesel empat Tak. Cara kedua siklus diselesaikan dalam dua langkah piston atau satu putaran poros engkol, cara ini disebut dengan motor Diesel dua Tak.1. Siklus Kerja Diesel 4 tak ;a. Langkah IsapProses pertama, adalah proses isap. Piston bergerak dari TMA menuju ke TMB, dan proses isap dimulai saat katup isap/masuk mulai ter-buka. Kevacuuman di dalam silinder menyebabkan terjadinya proses isap. Pada motor Diesel yang masuk kedalam silinder hanya udara. (gambar 2 a).

A B

Gambar 2 a. Langkah Isap, b. Langkah Kompresib. Langkah KompresiProses kedua, adalah proses kompresi. Proses ini dimulai saat katup mulai tertutup dan piston bergerak dari TMB ke TMA. Piston mengkompresikan udara, hingga temperatur dan tekanan udara naik. Temperatur udara naik hingga mencapai titik nyala bahan bakar (solar). Proses kompresi salah tugasnya, adalah menyediakan salah satu syarat untuk terjadinya proses pembakkaran, yaitu panas untuk menyalakan. (gambar 2 b)

A B

Gambar 3 a. Langkah Isap, b. Langkah Kompresic. Langkah UsahaProses ketiga, adalah proses usaha. Pada akhir langkah kompresi bahan bakar diinjeksikan atau dikabutkan ke dalam silinder. Dengan demikian kini di dalam silinder terdapat tiga unsur proses pembakaran, yaitu oksigen (dari udara), CH (dari bahan bakar), dan panas (yang mencapai titik nyala bahan bakar). Berkumpulnya ketiga unsur tersebut menyebabkan terjadinya proses pembakaran di dalam silinder, dan terjadi kenaikan temperatur dan tekanan. Tekanan hasil pemabakaran dikalikan dengan luas piston akan terjadi gaya (force) yang mendorong piston melakukan proses usaha dari TMA menuju TMB. (gambar 3 a).d. Langkah BuangProses keempat, adalah proses buang. Seperti yang telah dijelas-kan sebelumnya, agar motor Diesel dapat mengahsilkan tenaga/daya secara terus-menerus, maka akan terjadi proses pengulangan siklus yang terus menerus juga. Untuk bisa mengulang siklus berikutnya, maka segala sesuatu yang ada di dalam silinder yang merupakan sisa dari siklus sebelumnya harus dikeluarkan dari dalam silinder, atau dibuang. Oleh karena itu, piston bergerak dari TMB ke TMA untuk mengeluarkan hasil pembakaran yang telah di pergunakan untuk menghasilkan daya. Materi ini sering disebut dengan gas buang, yang masih mengandung panas/kalor dan tekanan yang cukup tinggi. Untuk itu agar tidak menjadi materi pencemar udara, gas buang dikelola menggunakan exhaust system. Sehingga exhaust system bertugas untuk memproses gas buang layak untuk dibuang keudara luar. Proses pembuangan ini dimulai saat katup buang muali terbuka dan akan berakhir saat katup buang mulai tertutup. (gambar 3 b)2. Siklus Kerja Diesel 2 Tak ;Berikut adalah siklus yang terjadi pada motor Diesel 2 Tak. Siklus motor tetap terdiri dari empat proses yaitu isap, kompresi, usaha, dan buang. Keempat proses tersebut pada motor Diesel 2 Tak diselesaikan dalam dua langkah piston atau satu putaran poros engkol. Untuk mendukung kerja motor Diesel 2 Tak dilengkapi dengan pompa bilas, yang dalam hal ini digunakan sebuah blower. Pompa bilas atau blower digunakan untuk memasukan udara ke silinder.

Gambar 4. Konstruksi motor diesel 2 TakProses isap dan buang berlangsung pada waktu bersamaan, yaitu saat katup membuka saluran buang dan diikuti oleh terbukanya saluran masuk yang dibuka oleh piston yang bergerak ke TMB. Dengan terbukanya katup buang terlebih dahulu, maka gas buang telah mempunyai aliran kearah ke saluran buang. Kondisi ini diikuti oleh udara baru yang masuk kedalam silinder baik karena terbawa aliran gas buang dan karena tekanan dari pompa bilas. Proses pemasukan ini akan berlangsung terus, hingga saluran masuk tertutup oleh piston. Sementara proses pembuangan akan berakhir saat katup buang tertutup. Sehingga proses isap dimulai saat saluran masuk mulai terbuka oleh piston dan berakhir saat ditutup oleh piston. Sedangkan proses pembuangan diawali saat katup buang terbuka, dan diakhiri saat katup buang tertutup. Saat saluran masuk terbuka hingga katup buang tertutup disebut dengan proses pembilasan, yaitu penggantian isi ruang silinder dari gas buang oleh gaas baru. Lihat prosesnya seperti pada gambar 2 sebelah kiri.Proses Kompresi, dimulai saat saluran masuk & buang tertutup, dan piston bergerak dari TMB ke TMA. Piston memampatkan udara di dalam silinder, hingga naik tekanan dan temperaturnya. Pada akhir langkah kompresi temperatur udara mencapai titik nyala bahan bakar, sebagai salah satu perrsyaratan terjadinya proses pembakaran. Proses kompresi akan berlangsung hingga piston mencapai TMA. Lihat gambar 2 yang tengah.Proses usaha, diawali dari TMA hingga katup buang terbuka. Sebelum TMA bahan bakar diinjeksi/dikabutkan kedalam silinder. Dengan demikian di dalam silinder berkumpul tiga unsur terjadinya proses pembakaran, yaitu udara, bahan bakar, dan panas. Oleh karena itu terjadilah proses pembakaran di dalam silinder, yang menghasilkan panas untuk menaikan tekanan di dalam silinder. Tekanan hasil pembakaran inilah yang dikonversikan menjadi gaya yang mendorong piston melakukan langkah usaha. Langkah usaha akan berakhir saat katup buang mulai dibuka, dan di ikuti dengan proses pembuangan dan pemasukan seperti dijelaskan di atas. Lihat gambar 2 yang kanan.

E. PROSES PEMBAKARAN Proses pembakaran dibagi menjadi 4 periode: Periode 1: Waktu pembakaran tertunda (ignition delay) (A-B) Pada periode ini disebut fase persiapan pembakaran, karena partikel-partikel bahan bakar yang diinjeksikan bercampur dengan udara di dalam silinder agar mudah terbakar. Periode 2: Perambatan api (B-C) Pada periode 2 ini campuran bahan bakar dan udara tersebut akan terbakar di beberapa tempat. Nyala api akan merambat dengan kecepatan tinggi sehingga seolah-olah campuran terbakar sekaligus, sehingga menyebabkan tekanan dalam silinder naik. Periode ini sering disebut periode ini sering disebut pembakaran letup.

Gambar 5. Diagram proses pembakaran motor diesel Periode 3: Pembakaran langsung (C-D) Akibat nyala api dalam silinder, maka bahan bakar yang diinjeksikan langsung terbakar. Pembakaran langsung ini dapat dikontrol dari jumlah bahan bakar yang diinjeksikan, sehingga periode ini sering disebut periode pembakaran dikontrol. Periode 4: Pembakaran lanjut (D-E) Injeksi berakhir di titik D, tetapi bahan bakar belum terbakar semua. Jadi walaupun injeksi telah berakhir, pembakaran masih tetap berlangsung. Bila pembakaran lanjut terlalu lama, temperatur gas buang akan tinggi menyebabkan efisiensi panas turun.

F. BENTUK RUANG BAKAR MESIN DIESEL Ruang bakar pada motor diesel lebih rumit dibanding ruang bakar motor bensin. Bentuk ruang bakar pada motor diesel sangat menentukan kemampuan mesin, sebab ruang bakar tersebut direncanakan dengan tujuan agar campuran bahan udara dan bahan bakar menjadi homogen dan mudah terbakar sekaligus. Ruang bakar motor diesel digolongkan menjadi 2 tipe, yaitu: Tipe ruang bakar langsung (direct combustion chamber) Tipe ruang bakar tambahan (auxiliary combustion chamber) Tipe ruang bakar tambahan dibagi lagi dalam 3 macam jenis, yaitu: Ruang bakar kamar muka (precombustion chamber) Ruang bakar pusar (swirl chamber) Ruang bakar air cell (Air cell combustion chamber) 1. Ruang Bakar Langsung

Gambar 6. Ruang bakar langsungKeuntungan ruang bakar langsung adalah: a. Efisiensi panas lebih tingi, pemakaian bahan bakar lebih hemat karena bentuk ruang bakar yang sederhana, b. Start dapat mudah dilakukan pada waktu mesin dingin tanpa menggunakan alat bantu start busi pijar ( glow plug).c. Cocok untuk mesin-mesin besar karena konstruksi kepala silinder sederhana. Kerugian ruang bakar langsung adalah: a. Memerlukan kualitas bahan bakar yang baik, b. Merlukan tekanan injeksi yang lebih tinggi, c. Sering terjadi gangguan nozzle, umur nozzle lebih pendek karena menggunakan nozzle lubang banyak (multiple hole nozzle),d. Dibandingkan dengan jenis ruang bakar tambahan, turbulensi lebih lemah, jadi sukar untuk kecepatan tinggi.

2. Ruang bakar tambahan. a. Ruang bakar muka. Dalam ruang bakar ini bahan bakar solar disemprotkan ke dalam ruang bakar muka oleh nozzle injeksi. Sebagian bahan bakar yang tidak terbakar di ruang bakar muka didorong melalui saluran kecil antara ruang bakar muka dan ruang bakar utama. Percampuran yang baik dan terbakar seluruhnya berada pada ruang bakar utama. Lihat gb. 2.

Gambar 7. Ruang bakar kamar mukaKeuntungan ruang bakar muka adalah: 1) Jenis bahan bakar yang digunakan lebih luas, karena turbulensinya sangat baik untuk pengabutan, 2) Perawatan pompa injeksi lebih mudah karena tekanan injeksi lebih rendah dan tidak terlalu peka terhadap perubahan saat injeksi,3) Detonasi berkurang serta mesin bekerja lebih baik karena menggunakan nozzle lubang banyak. Kerugian ruang bakar muka adalah: 1) biaya pembuatan lebih mahal sebab perencanaan kepala silinder lebih rumit, 2) memerlukan motor starter yang besar dan kemampuan start lebih jelek sehingga harus enggunakan alat pemanas,3) pemakaian bahan bakar boros.

3. Ruang bakar pusar. Ruang bakar model pusar ini berbentuk bundar. Ketika torak memampatkan udara, sebagian udara akan masuk ke dalam ruang bakar pusar dan membuat aliran turbulensi. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam udara turbulensi dan terbakar di dalam ruang bakar pusar, tetapi sebagian bahan bakar yang belum terbakar masuk ke ruang bakar utama melalui saluran tersebut. Selanjutnya capuran tersebut akan terbakar di tuang bakar utama. Lihat gambar 4.

Gambar 8. Ruang bakar pusarKeuntungan ruang bakar pusar adalah: a. Dapat menghasilkan putaran tinggi, karena turbulensi yang sangat baik pada saat kompresi, b. Gangguan pada nozzle berkurang karena menggunakan nozzle tipe pin, c. Putaran mesin lebih tinggi dan operasinya lebih lembut, menyebabkan jenis ini cocok untuk mobil. Kerugian ruang bakar pusar adalah: a. Konstruksi kepala silinder rumit, b. Efisiensi panas dan pemakaian bahan bakar lebih boros dibandingkan dengan tipe ruang bakar langsung, c. Penggunaan alat pemanas tidak begitu efektif, sebab ruang bakar sangat luas, d. Detonasi lebih besar pada kecepatan rendah.

4. Ruang bakar Air Cell Pada ruang bakar air cell ini bahan bakar disemprotkan langsung ke dalam air cell dan terbakar langsung di ruang bakar utama. Sebagian bahan bakar yang yang disemprotkan ke air cell dan terbakar, mengakibatkan tekanan dalam air cell bertambah. Bila torak bergerak ke TMB, udara dalam air cell keluar ke ruang bakar utama membantu menyempurnakan pembakaran. Pada ruangbakar ini tidak memerlukan pemanas.

Gambar 9. Ruang bakar Air CellKeuntungan ruang bakar air cell adalah:a. Mesin bekerja lebih lembut karena pembakaran terjadi secara berangsur-angsur, b. Tidak memerlukan pemanas, c. Gangguan nozzle berkurang karena menggunakan nozzle tipe pin. Kerugian ruang bakar air cell adalah:a. saat injeksi bahan bakar sangat mempengaruhi kemampuan mesin, b. suhu gas buang sangat tinggi karena pembakaran lanjut sangat panjang, c. bahan bakar boros.

G. MEKANISME KATUPPada dasarnya motor diesel memiliki mekanisme penggerak katup yang sama dengan motor bensin, perbedaan biasanya terdapat pada mekanisme timing, pada motor bensin banyak digunakan timing chain (rantai timing) sedang pada motor diesel lebih banyak mengginakan tipe timing gear, karena mempunyai konstruksi yang lebih kuat dan sangat cocok untuk mesin diesel yang memiliki tenaga yang besar.Pada motor diesel mekanisme penggerak katup yang banyak digunakan adalah tipe OHV (Over Head Valve), OHC (Over Head Camshaft) dan DOHC (Double Over Head Camshaft), sama seperti pada motor bensin.

H. SISTEM BAHAN BAKAR MOTOR DIESELSistem injeksi bahan bakar merupakan sistem paling penting pada motor diesel. Dengan sistem injeksi bahan bakar yang baik dan tepat akan menghasilkan tenaga mesin yang optimal. Sebaliknya sistem injeksi bahan bakar yang kurang baik dan kurang tepat dapat menyebabkan tenaga mesin diesel kurang optimal, bahkan mungkin saja mesin diesel tidak dapat dijalankan sama sekali. Banyak orang yang menyatakan bahwa sistem injeksi bahan bakar pada mesin diesel merupakan jantung hidup matinya mesin. Sistem injeksi bahan bakar mesin diesel mencakup rangkaian komponen-komponen yang terhubungan dengan bahan bakar, yang berfungsi mengisap bahan bakar dari tangki bahan bakar, memompakan bahan bakar, sampai bahan bakar tersebut diinjeksikan ke dalam ruang bakar silinder mesin dalam rangfka memperoleh tenaga. Penyaluran bahan bakar pada mesin diesel harus memenuhi syarat: Mesin diesel harus mempunyai perbandingan kompresi yang tinggi agar mempunyai suhu dan tekanan kompresi yang tinggi sehingga mampu membakar bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Bahan bakar mesin diesel mempunyai sifat titik nyalanya tinggi sehingga harus dibuat menjadi partikel atau butiran yang lebih kecil. Agar bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam silinder mesin diesel dapat mudah terbakar maka diperlukan ruang bakar yang dapat memungkinkan bahan bakar dan udara dapat bercampur secara homogen dalam bentuk partikel yang lebih kecil-kecil dari sebelumnya. Sistem bahan bakar harus dapat memungkinkan atomisasi bahan bakar dengan cepat, maka bahan bakar yang disalurkan ke dalam ruang bakar harus dengan cara di injeksi. Dengan injeksi maka bahan bakar akan berbentuk partikel-partikel atau butiran-butiran yang kecil. Oleh karena itu dalam mesin diesel diperlukan peralatan untuk injeksi yaitu pompa injeksi dan injector (pengabut). Pompa injeksi berfungsi menekan bahan bakar dari tangki ke injector, sedangkan injector berfungsi menyemprotkan bahan bakar tepat waktu ketika diperlukan pada akhir langkah kompresi. Berdasarkan 3 hal di atas maka pada mesin diesel diperlukan suatu sistem bahan bakar yang dapat memenuhi syarat agar terjadi pembakaran yang baik. Sistem bahan bakar yang baik harus terdiri dari komponen-komponen yang baik pula.

Adapun komponen-komponen dari system bahan bakar diesel meliputi :1. Fuel tank (tangki bahan bakar) Berfungsi untuk menampung bahan bakar yang akan digunakan. 2. Fuel line (pipa bahan bakar)Berfungsi untuk menghantarkan bahan bakar dari komponen sistem bahan bakar yang satu degan yang lainnya.3. Priming pump (pompa priming) Priming pump berfungsi untuk menghisap bahan bakar dari tangki pada saat mengeluarkan udara palsu dari sistem bahan bakar 4. Feed pump Feed pump berfungsi untuk menghisap bahan bakar dari tangki dan menekannya ke pompa injeksi 5. Water sedimeterWater sedimenter berfungsi untuk memisahkan solar dari kandungan air. 6. Fuel filter (saringan solar)Berfungsi untuk memnyaring kotoran kasaryang terbawa bahan bakar7. Injection pump (pompa injeksi)Berfungsi untuk menaikan tekanan bahan bakar8. Injection pipe (pipa injeksi)Berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar bertekanan tinggi dari pompa injeksi ke injektor9. Injector (injection nozzle)Berfungsi untuk menyemprotkan bahan bahar ke ruang bakar10. Over flow pipe (pipa pengembali)Berfungsi untuk mengembalikan kelebihan pasokan bahan bakar pada pompoa injeksi, dikembalikan ke tanki bahan bakar.

Fuel tank fuel line feed pump water sedimeter fuel filter injection pump injection pipe injection nozzle ruang bakar. over flow pipe fuel tank.