PT PLN (PERSERO) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL DAFTAR ISI Daftar Isi 0 Pendahuluan 1 I. Prinsip Kerja Mesin Diesel I.1 Proses Kerja Mesin Diesel 2 I.2 Proses Kerja Mesin 4 langkah 3 I.3 Tabel Proses Kerja Mesin Diesel 4 Langkah 9 I.4 Diagram P-V Mesin 4 Langkah 15 I.5 Batasan Ukuran. 26 I.6 Proses Pembakaran. 28 I.7 Derajat Pengabutan 31 I.8 Urutan Penyalaan (Firing Order). 32 I.9 Matrik F.O. 34 I.10 Neraca Kalor. 35 I.11 Perpindahan Panas 37 II. Bagian-bagian Mesin Diesel 40 II.1 Kepala Silinder 41 II.2 Torak dan Batang Torak 45 II.3 Silinder dan Rangka Mesin 48 II.4 Crank Shaft 50 II.5 Cam Shaft 51
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
DAFTAR ISI
Daftar Isi 0
Pendahuluan 1
I. Prinsip Kerja Mesin Diesel
I.1 Proses Kerja Mesin Diesel 2
I.2 Proses Kerja Mesin 4 langkah 3
I.3 Tabel Proses Kerja Mesin Diesel 4 Langkah 9
I.4 Diagram P-V Mesin 4 Langkah 15
I.5 Batasan Ukuran. 26
I.6 Proses Pembakaran. 28
I.7 Derajat Pengabutan 31
I.8 Urutan Penyalaan (Firing Order). 32
I.9 Matrik F.O. 34
I.10 Neraca Kalor. 35
I.11 Perpindahan Panas 37
II. Bagian-bagian Mesin Diesel 40
II.1Kepala Silinder 41
II.2Torak dan Batang Torak 45
II.3Silinder dan Rangka Mesin 48
II.4Crank Shaft 50
II.5Cam Shaft 51
II.6Transmission Gear 52
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
PENDAHULUAN
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 menggunakan Mesin
Diesel.
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, dasar pengenalan mesin
maka pengetahuan tentang prinsip kerja Mesin Diesel harus dikuasai dengan baik.
Dasar pengetahuan akan memudahkan dalam mengikuti perkembangan
tentang mesin yang semakin lama semakin kompleks dan dituntut lebih baik lagi
kinerjanya, kemudian dari segi pemakaian bahan bakar, dimensi mesin, tingkat
polusi dan konstruksinya yang semakin kompak dan bobotnya ringan.
Untuk memudahkan mendeteksi / mengatasi gangguan kerja mesin
dibutuhkan pengetahuan serta pengalaman yang proses kerjanya disesuaikan
dengan petunjuk pabrik pembuat mesin, akan membuat kinerja mesin akan tetap
terjaga dengan baik.
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
I. PRINSIP KERJA MESIN DIESEL
I.1 Proses Kerja Mesin Diesel
Proses kerja Mesin Diesel 4 langkah, dan 2 langkah, mempunyai proses
kerja yang merupakan 1 (satu) siklus kerja Mesin Diesel yaitu :
Langkah Pengisian.
Langkah Kompressi.
Proses Pengabutan Bahan Bakar.
Langkah Usaha.
Proses Pembilasan.
Langkah Pembuangan.
Pada mesin 4 langkah, kerja Pengisian, Kompressi, Usaha dan Pembuangan
masing-masing mempunyai langkah.
Kemudian proses Injeksi bahan bakar terjadi saat piston sebelum mencapai
TMA pada langkah Kompresi dan proses Pembilasan terjadi saat piston
sebelum mencapai TMA pada langkah Pembuangan.
Untuk mesin 2 langkah, kerja Pengisian dan Kompressi terjadi pada satu
langkah, dan kerja Usaha dan Pembuangan terjadi pada satu langkah.
Kemudian proses Injeksi bahan bakar terjadi pada piston sebelum mencapai
TMA kemudian proses Pembilasan terjadi saat piston sebelum mencapai TMB
pada langkah Usaha.
Dari penjelasan di atas untuk menghasilkan Usaha diperlukan bahan bakar
yang dikabutkan pada DERAJAT tertentu dalam ruang bakar sebelum torak
mencapai TMA agar bahan bakar terbakar seluruhnya dan mendapatkan
tekanan pembakaran tinggi.
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Dan proses Pembilasan terjadi perbedaan antara Mesin 4 (empat) langkah
dengan Mesin 2 (dua) langkah.
Mesin 4 (empat) langkah, PEMBILASAN terjadi beberapa DERAJAT sebelum
torak mencapai TMA pada AKHIR langkah Pembuangan dan AWAL langkah
Pengisian.
Mesin 2 (dua) langkah, PEMBILASAN terjadi beberapa DERAJAT sebelum
torak mencapai TMB pada PERTENGAHAN langkah Usaha dan AWAL
langkah Pengisian.
I.2 Proses Kerja Mesin 4 langkah
Mesin Diesel merupakan mesin yang proses penyalaan bahan bakarnya
terbakar sendiri tanpa bantuan alat untuk penyalaan.
Proses ini terjadi akibat tekanan kompresi yang tinggi, sehingga temperatur
dalam ruang bakar naik, kemudian bahan bakar dikabutkan, dan bahan bakar
mudah menyala dengan sendirinya.
Mesin Diesel disebut
Compression Ignition Engine.
( Motor dengan bahan bakar penyalaan sendiri ).
Pada Mesin Diesel 4 langkah dengan jumlah silinder lebih dari 1 ( satu ),
proses kerja yang terjadi pada silinder nomor 1 ( satu ) dengan silinder yang
lainnya mempunyai urutan proses kerja yang sama seperti silinder nomor 1
( satu ) tetapi mempunyai urutan waktu proses kerja yang terjadi berbeda
sesuai dengan urutan yang telah ditentukan oleh pabrik pembuat mesin
tersebut
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Proses kerja mesin Diesel 4 langkah adalah proses kerja mesin untuk
menghasilkan 1 (satu) kali pembakaran (Kerja / Usaha) torak bergerak 4
(empat) kali.
Gerakan torak dalam mesin dinamakan langkah torak yang mempunyai titik
berhenti torak bawah dan titik berhenti torak atas gerakan torak tersebut,
secara umum disebut Titik Mati Bawah (TMB) dan Titik Mati Atas (TMA).
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Gerakan torak untuk menghasilkan Kerja atau Usaha berlangsung secara
berurutan maka proses kerja gerakan torak untuk menghasilkan 1 (satu) kali
Kerja/Usaha disebut 1 (satu) Siklus.
Untuk menyalurkan tenaga hasil pembakaran di atas permukaan torak maka
torak yang mempunyai gerakan lurus diubah menjadi gerakan putar dengan
menggunakan poros engkol
Dari penjelasan diatas dapat diuraikan sebagai berikut :
1 (satu) siklus kerja mesin Diesel 4 langkah mempunyai 4 (empat) kali gerakan
torak dihubungkan dengan gerakan poros engkol .terdiri dari :
T.M.B. - T.M.A. poros engkol berputar 180 0
T.M.A.- T.M.B. poros engkol berputar 180 0
T.M.B.- T.M.A. poros engkol berputar 180 0
T.M.A.- T.M.B. poros engkol berputar 180 0
Urutan langkah proses kerja torak adalah :
1. Langkah Pengisian (Langkah Isap)
2. Langkah Kompresi (Langkah Pemampatan)
3. Langkah Kerja (Langkah Usaha)
4. Langkah Pembuangan (Langkah Buang)
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Proses kerja yang terjadi pada tiap silinder untuk mesin 4 langkah dijelaskan
pada gambar dibawah ini
Gambar Proses kerja mesin 4 langkah
Langkah Pengisian
Katup Isap membuka Katup Buang menutupTorak bergerak dari TMA – TMB
Langkah Kompresi
Katup Isap menutup Katup Buang menutupTorak bergerak dari TMB – TMA
Langkah Usaha
Katup Isap menutup Katup Buang menutupTorak bergerak dari TMA – TMB
langkah Pembuangan
Katup Isap menutupKatup Buang membukaTorak bergerak dari TMB– TMA
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Banyaknya jumlah silinder pada Mesin Diesel, proses kerja yang terjadi tetap
sama untuk masing-masing silinder, tetapi waktu prosesnya diatur agar terjadi
keseimbangan beban yang diterima poros engkol setiap 2 ( dua ) kali putaran
poros engkol atau poros engkol berputar 720 0.
Saat poros engkol berputar 2 (dua ) kali proses
pembakaran yang terjadi sebanyak jumlah silinder
yang terdapat pada Mesin Diesel tersebut, dan
proses kerjanya terjadi secara bergantian sesuai
dengan urutan yang telah ditentukan ( Firing
Order ).
Banyaknya jumlah silinder pada sebuah Mesin Diesel, proses pembakaran
yang terjadi akan saling berdekatan saat poros engkol berputar 2 ( dua ) kali.
Jumlah silinder dan volume silinder akan membuat daya mesin bertambah,
walaupun putaran mesin yang dipakai tetap sama jika dibandingkan dengan
mesin yang jumlah dan volume silinder lebih kecil.
Contoh ;
Mesin Diesel 4 langkah 6 silinder, saat poros engkol berputar 2 (dua ) kali
terjadi 1 (satu) kali proses pembakaran pada ke 6 ( enam ) silinder tersebut.
Proses pembakaran ini terjadi 1 ( satu ) kali untuk
masing-masing silinder selama poros engkol
berputar 2 (dua ) kali atau seluruh silinder
mendapatkan proses kerja sebanyak 1 (satu )
pada saat poros engkol berputar 2 ( dua ) kali.
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Jadi :
720 0 putaran poros engkol = 6 (enam) kali pembakaran pada masing-
masing silinder terjadi 1 (satu) kali
pembakaran.
Selisih waktu terjadinya pembakaran ( IP) adalah :
720 0 IP =
z
Pengaturan masuk udara dan keluarnya gas bekas diatur oleh katup, yang
disesuaikan dengan putaran poros engkol dan langkah torak.
Jumlah dan diameter katup pada tiap mesin didesain oleh pabrik pembuat
mesin sesuai dengan kontruksi kepala silinder untuk memperbaiki kinerja
mesin, hal ini dapat terlihat pada mesin dengan jumlah silinder dan kapasitas
silinder yang sama tetapi ada yang menggunakan 2 (dua) buah katup dan ada
yang menggunakan 3 (tiga) atau 4 (empat) buah katup pada tiap silinder.
Nama katup tidak tergantung dari jumlah katup
yang terdapat pada tiap silinder berapapun
jumlahnya katup tetap terdiri dari :
a. Katup Isap ( Intake Valve )
b. Katup Buang ( Exhaust Valve )
Penambahan jumlah katup pada tiap silinder memberikan pengaruh terhadap
kapasitas aliran udara masuk maupun gas buang.
Yang dimaksud kapasitas aliran udara masuk maupun gas buang adalah
volume udara masuk maupun gas buang menjadi lebih besar jika dibandingkan
dengan yang menggunakan 1 ( satu ) katup, sehingga proses pembakaran
menjadi lebih sempurna.
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Dari penjelasan diatas disimpulkan sebagai berikut :
Untuk menghasilkan proses pembakaran yang lebih
sempurna kebutuhan udara saat langkah pengisian
harus sesuai dengan perbandingan bahan bakar
yang masuk dalam ruang bakar, dan sisa-sisa
pembakaran dapat terbuang seluruhnya.
I.3 Tabel Proses Kerja Mesin Diesel 4 Langkah
Blok diagram proses kerja mesin 4 langkah yang dilengkapi dengan arah
gerakan torak, putaran poros engkol dan posisi katup :
No.Proses yang
terjadiArah gerakan
torakDerajat putaran poros engkol
Posisi Katup
Isap Buang
1 Pengisian TMA - TMB 180 0 Buka Tutup
2 Kompresi TMB - TMA 180 0 Tutup Tutup
-Pengabutan bahan bakar
Terjadi sebelum TMA
Sesuai dengan spesifikasi mesin
Tutup Tutup
3 Usaha TMA - TMB 180 0 Tutup Tutup
4 Pembuangan TMB - TMA 180 0 Tutup Buka
-Pembilasan ruang bakar
Terjadi sebelum TMA
Sesuai dengan spesifikasi mesin
Buka Buka
Dari proses kerja Mesin Diesel 4 langkah, terlihat KESELARASAN GERAK
PISTON dengan GERAK MEMBUKA DAN METUTUP KATUP ISAP DAN
KATUP BUANG,
Keselarasan gerakan katup dengan torak mempunyai besaran yang telah
ditentukan oleh pabrik pembuat mesin.
Perbaikan keselarasan gerakan katup dengan torak harus mengikuti buku
petunjuk pembuat mesin tersebut.
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Mekanisme Hubungan Gerakan Piston dan Katup
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Gerakan lurus torak diteruskan oleh batang torak untuk memutar poros engkol
yang dipasang roda gigi yang saling bersinggungan dengan roda gigi poros nok
yang menggerakan katup atau batang penggerak katup (Push Rod) untuk
mengatur pembukaan katup.
Selain mengatur pergerakan katup, roda gigi poros engkol dihubungkan dengan
roda gigi Pompa Injeksi.
Putaran poros engkol dan putaran poros nok serta putaran poros pompa injeksi
mempunyai perbandingan yang telah ditetapkan sesuai dengan proses kerja
yang terjadi mesin tersebut.
Mekanisme Hubungan Gerakan Piston, Katup dan Pompa Injeksi
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Pengaturan Injection Timing dan Valve Timing
Pengaturan roda gigi katup dan pompa injeksi telah ditentukan oleh pabrik
pembuat mesin dan diberi tanda pada masing-masing roda gigi untuk
mencegah kesalahan pemasangan.
Keterangan gambar:
A. Roda Gigi Poros Engkol (Crankshaft drive wheel).
B. Roda Gigi Penerus (Intermediate gear wheel).
C. Roda Gigi Poros Nok (Camshaft gear wheel).
D. Roda Gigi Pompa Injeksi (Injection Pump Gear Wheel.).
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Gambar potongan melintang dari suatu Mesin Diesel
Pada gambar potongan melintang dapat terlihat mekanisme dari susunan mesin
tipe In Line.
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Gambar potongan memanjang dari suatu Mesin Diesel
Pada gambar potongan memanjang dapat terlihat mekanisme dari susunan
mesin dengan jumlah silinder lebih dari 1 (satu) silinder .
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
I.4 Diagram P-V Mesin 4 Langkah
Perubahan tekanan dan volume dalam silinder pada Mesin Diesel 4 langkah,
dijelaskan pada 2 (dua) diagram P-V dibawah ini.
a. Diagram P-V - Ideal ( Teoritis ).
b. Diagram P-V - Indikator ( Aktual ).
a. Diagram P-V - Ideal ( Teoritis ).
Diagram P-V Ideal (Teoritis) menjelaskan proses kerja mesin diesel 4 langkah
secara ideal dan digunakan pada perhitungan Thermodinamika untuk
menentukan besarnya daya mesin
Diagram P-V Ideal (Teoritis).
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
Uraian proses kerja Mesin Diesel 4 langkah tersebut dapat kita jelaskan pada
penjelasan dibawah ini.
Langkah 1 - 2 - Pengisian.
Yaitu udara luar masuk ke dalam silinder akibat pergerakan
torak dari TMA ke TMB sehingga ruang di dalam silinder
menjadi vakum.
Langkah 2 - 3 - Kompresi.
Udara di dalam silinder dimampatkan sehingga tekanan udara
dan temperatur naik.
Proses 3 - 4 - Penyalaan Bahan Bakar.
Pada akhir Langkah kompressi, bahan bakar disemprotkan ke
dalam silinder melalui injektor dalam bentuk kabut agar mudah
terbakar, maka di dalam silinder terjadi pembakaran dengan
tekanan dan temperatur tinggi
Langkah 4 - 5 - Usaha.
Gas pembakaran dengan tekanan dan temperatur yang tinggi,
akan mendorong torak ke bawah dan menghasilkan tenaga
putar pada poros engkol.
Langkah 5 - 6 - Pembuangan.
Gas sisa pembakaran atau disebut gas buang di dorong oleh
torak keluar silinder.
Proses 6 – 1 - Pembilasan.
Terjadi saat katup isap mulai terbuka dan katup buang masih
terbuka, udara masuk terhisap ke dalam silinder akibat
kecepatan
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
b. Diagram P-V - Indikator ( Aktual ).
Diagram P-V Indikator (Aktual) merupakan diagram yang didapat dengan
melakukan pengukuran proses kerja ruang bakar pada saat mesin tersebut
beroperasi.
Pengukuran proses kerja ruang bakar dapat mengetahui besamya tekanan
udara masuk, tekanan kompresi, saat pengabutan, saat penyalaan bahan
bakar, tekanan pembakaran dan saat pembuangan di dalam ruang bakar.
Dari hasil pengukuran tersebut daya yang terjadi diruang bakar dapat diketahui
setelah data pengukuran dimasukan dalam perhitungan.
Diagram P-V Indikator (Aktual).
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
I.5 Diagram Katup Mesin 4 Langkah
Diagram katup adalah grafik yang menjelaskan waktu membuka dan
menutupnya katup masuk maupun katup buang yang berpedoman pada
gerakan putar poros engkol.
Katup digerakkan oleh poros bubungan (nok) dan perputarannya
disesuaikan dengan perputaran poros engkol dimana waktu membuka dan
menutup katup mengacu pada putaran poros engkol.
Besaran membuka dan menutup katup tiap mesin berbeda-beda, sesuai desain
dan perencanaan pabrik pembuat mesin untuk mendapatkan tekanan
pembakaran yang maksimal.
- Mekanisme pergerakan Katup.
Mekanisme yang menggerakkan
katup terdiri dari :
a. Cam Shaft.
b. Push Rod.
c. Rocker Arm.
Untuk merapatkan dan mengatur
kecepatan gerak menutup katup
adalah :
a. Valve Seat.
b. Spring Valve.
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
- Penetapan pengaturan waktu membuka dan menutup Katup.
Penetapan pengaturan waktu membuka
dan menutup katup berdasarkan dari
putaran poros engkol (Crank Shaft)
dengan mereduksi putaran poros engkol
ke putaran poros nok (Crank Shaft).
Untuk mesin 4 langkah putaran poros
engkol berputar 2 (dua) kali dan
putaran poros nok 1 (satu) kali.
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
- Bentuk Bubungan ( Nok ).
- Bubungan Katup Masuk & Katup Buang.
Keterangan gambar :
1. Open Period = Waktu terbuka.
2. Rest Period = Waktu tertutup.
3. Lift = Lebar membuka.
4. Opening Face = Mulai Membuka.
5. Closing Face = Mulai Menutup.
6. Nose = Tinggi Nok.
Keterangan gambar :
1. Clearance = Kelonggaran.
2. Acceleration = Percepatan.
3. Loading Flank = Gerak Membuka.
4. Nose = Tinggi Nok.
5. Deceleration = Perlambatan.
6. Trailing Flank = Gerak Menutup.
7. Base Circle = Daerah Bebas Gerak
8. Centre Line Over Lap = Titik Tengah Over Lap
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL
- Bentuk Diagram Katup.
Sebagai contoh diambil dari
Deutz Diesel F 6 L-912 W
Mesin 4 langkah 6 silinder 12 katup.
- Pembukaan Katup
a. Katup Isap membuka 32 0 Sebelum TMA.
( BTDC => Before Top Dead Center )
b. Katup Isap menutup 60 0 Sesudah TMB.
( ABDC => After Bottom Dead Center )
c. Katup Buang membuka 70 0 Sebelum TMB.
( BBDC Before Bottom Dead Center )
d. Katup Buang menutup 32 0 Sesudah TMA.
( ATDC => After Top Dead Center )
- Kelonggaran Katup
>. Katup Isap 0,15 mm
>. Katup Buang 0,15 mm
- Diagram Katup Isap - Diagram Katup Buang
PT PLN (PERSERO)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN TEKNIK DIESEL