BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PENDAHULUAN
Getaran berlebih pada sebuah mesin akan menimbulkan berbagai kerugian tersendiri. Dalam hal ini juga telah dibuktikan dengan adanya jurnal ilmiah yang membahas mengenai persoalan tersebut yaitu seperti “Monitoring kondisi kesalahan valve clearance pada mesin empat langkah skala kecil berdasarkan sinyal vibrasi(Klinchaeam & Nivesrangsan, 2010)”. Pada jurnal tersebut membahas mengenai teknik monitoring kondisi valve clearance pada mesin empat langkah skala kecil, satu silinder berbahan bakar bensin menggunakan analisa sinyal vibrasi. Sinyal vibrasi yang didapat pada cylinder head mesin dapat mendeskripsikan mengenai proses yang terjadi pada operasional intake atau exhause valve, proses pengapian dan proses pembakaran. Dengan menggunakan accelerometer dan proximity sensor yang diletakkan pada cylinder headdapat mendeteksi karakteristik kesalahan pada valve clearance dimana dilakukan tiga kali percobaan dengan dilakukan adjustmentpada sisi intake dan exhaust valvedengan clearance0,8mm, 2mm, dan 3mm dimana kondisi spesifikasi standart valve clearance yaitu 1,5mm. Pada jurnal kedua yang juga membahas mengenai pengaruh vlave clearance yaitu berjudul “Pengaruh celah katub terhadap daya dan efisiensi pada motor matic (irwan & Suyatno,2014)”. Pengujian dilakukan dengan membandingkan variasi celah katub 0,05mm, 0,1mm dan 0,15mm dengan Rpm yang berbeda dari 3000-7000 Rpm dengan tujuan untuk medapatkan variable kinerja mesin yaitu daya efektif, daya bahan bakar dan efisiensi. Dari percobaan tersebut dihasilkan data dengan daya mesin tertinggi pada celah katub 0,05mm, daya bahan bakar tertinggi pada 0,05mm dan effisiensi terbesar pada celah katub 0,15mm.
valve clearanedan ini membuktikan bahwa banyak paremater-parameter yang mempengaruhi kondisi dan peforma mesin yang berkaitan dengan pengaruh pada valve clearance adjustment. Sehingga penulis ingin mengembangkan dan melakukan analisa mengenai penagaruh valve clearance terhadap vibrasi pada mesin mobil Honda Accord tipe CR2. Dalam hal ini penulis melakukan analisa vibrasi menggunkan alat 3-axis vibrasi analyzer “Microstone MVP-RF8-BC” dan menggunkan software microstone wireless vibration recorder untuk merkam data vibrasi lalu kemudian menggunakan software Microsoft Exel untuk mengkonversi data menjadi grafik untuk dilakukan analisa lebih lanjut. Berikut akan dijelaskan mengenai teori tentang getaran, motor bakar empat langkah dan beberapa parameter yang berkaitan dengan getaran serta motor bakar.
2.2 GETARAN
Getaran adalah gerakan berisolasi dari sistem mekanis serta kondisi-kondisi dinamisnya. Gerakan dapat berupa benturan yang berulang secara kontinyu atau dengan kata lain dapat juga berupa gerakan tidak beraturan atau acak. Getaran sebagai fenomemna alam merupakan kecenderungan respon alam atau respon yang terjadi baik langsung maupun tidak langsung akibat terjadinya peristiwa alam. Peristiwa alam ini menampakkan sesuatu yang dapat kita pelajari sebab akibatnya. Penampakan ini dapat merupakan sesuatu yang dirasakan maupun tidak dirasakan oleh panca indra. Dalam hal ini pengetahuan terhadap fenomena yang tidak dapat dirasakan oleh panca indra adalah seperti panas dan getaran.
Penjelasan teknis untuk fenomena getaran mesin adalah getaran disebabkan oleh adanya variasi oleh sistem gaya yang memiliki resultan tidak sama dengan nol atau resultan gaya dengan nilai yang berubah-ubah. Jika semua gaya tersebut mempunyai nilai dan arah yang dapat dihitung secara tepat dan akurat maka keseimbangan mesin tersebut akan didapat sehingga mesin tidak menimbulkan getaran. Pada kondisi sesungguhnya, gaya didalam sebuah mesin selalu berubah baiknilai maupun arahnya, belum lagi ditambah gaya luar yang ada sebagai gangguan seperti efek dari momen inersia. Keseimbangan tidak mungkin dicapai meskipun.
sudah dilakukan perhitungan yang lebih mendetail. Masalah penyeimbangan gaya yang berubah-ubah ini, ditambah dengan gerakan bolak-balik dari elemen-elemen mesin pada bagian tertentu menyebabkan setiap gerakan mesin selalu menimbulkan getaran. Rekayasa getaran sebagai jawaban atas permasalahan sampai saat ini bertujuan untuk meminimalisir efek kerusakan akibat adanya getaran tersebut. Getaran mesin juga dapat terjadi antara lain oleh gaya putar atau torsi yang tidak seimbang atau dalam artian gaya tersebut tidak mempunyai nilai tetap seperti perubahan tekanan gas dalam torak dan perubahan gaya momen lentur dalam setiap gerakan benda. Jika gaya yang berubah-ubah dalam mesin ini terjadi pada kecepatan yang sama dengan getaran frekuensi pribadi dari struktur atau konstruksi keseluruhan mesin maka resonansi akan terjadi. Resonansi akan menyebabkan amplitude getaran menjadi naik secara teoritis dengan ideal frekuensi hingga mencapai tak terhingga. Secara aktual apabila mesin tidak didukung sistem peredaman yang cukup maka struktur pendukung mesin yang bergetar tersebut akan terjadi kerusakan.
Gerakan yang menyebabkan getaran ini merupakan fenomena alam tidak langsung. Fenomena alam tidak langsung ini tidak dapat dihilangkan sebagaimana halnya noise dan gangguan. Namun demikian getaran ini dapat dikurangi dari pengaturan dampak pada penampakan frekuensi dan amplitude. Frekuensi getaran secara fisik apabila tidak terkendali dapat menimbulkan kondisi bising pada saat pengoprasian mesin, sedangkan amplitude getaran tak terkendali terjadi lewat goyangan atau getaran mesin yang tidak beraturan. Untuk mengurangi akibat merugikan dari dua parameter ini agar tidak merusak struktur yang bergetar selain dilakukan dengan analisis data percobaan dan tinjauan teoritis dan dapat juga sebagai analisa dapat dibantu dengan komputasi komputer sebagai pendukung.
Secara umum getaran dikelompokkan menjadi dua getaran, yaitu getaran bebas dan getaran paksa. Getaran bebeas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri dan tidak ada gaya luar yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergetar pada satu atau lebih frekuensi naturalnya yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk oleh distrubusi massa dan kekakuannya. Sedangkan getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar disebut getaran paksa. Jika rangsangan tersebut berisolasi, maka sistem dipaksa untuk bergetar
frekuens natural sistem, maka akan didapat keadaan resonansi dan osilasi besar yang berbahaya dapat dimungkinkan akan terjadi. Sehingga perhitungan frekuensi natural merupakan hal penting yang utama dalam pelajaran getaran terutama masalah resonansi. Semua sistem yang bergetar mengalami redaman sampai derajat tertentu karena energi didisapasi oleh gesekan dan tahanan lain. Jika redaman itu kecil, maka pengaruhnya sangat kecil pada frekuensi natural sistem dan perhitungan frekuensi natural biasanya dilaksanakan atas dasar tidak ada perdaman. Sebaliknya redaman adalah hal yang penting sekali untuk membatasi amplitude osilasi pada waktu resonansi.
Vibrasi adalah geraka bolak-balik atau gerak osilasi dari suatu benda yang mempunyai massa dan mepunyai elastisitas seperti sistem pegas pada gambar berikut.
Gambar 2.1 Gerak Osilasi dari Sistem Pegas Massa ( Sumber : Hamid, 2012 )
Berdasarkan geraknnya, vibrasi dapat dibagi menjadi: Vibrasi Rectiliner
Vibrasi Rotasional
2.2.1 Vibrasi Rectiliner
Vibrasi rectiliner terlihat seperti pada gambar 2.1. Suatu sistem pegas massa yang bergerak naik turun atau bolak-balik seperti sistem pada gambar 2.3.
Gambar 2.2 Gerak bolak-balik dari suatu sistem pegas massa ( Sumber : Hamid, 2012 )
2.2.2 Vibrasi Rotational
Elemen – elemen dari vibrasi sistem dengan gerak rotational adalah sebagi berikut : 1. Momen inersia massa dari massa (J)
2. Torsi pegas dengan konstanta pegas (𝐾𝑡)
3. Redaman torsi dengan koefisien damping torsi (𝐶𝑡)
4. Displacement sudut (Ɵ) analog dengan displacement linear x dan torsi eksitasi T(t).
Gambar 2.3 Sistem vibrasi rotational ( Sumber : Hamid, 2012 )
Perbandingan antara sistem vibrasi Rectilinerdan sistem vibrasi Rotational Tabel 2.1 Perbandingan sistem rectiliner dan rotational
Rectiliner Rotational
Gaya pegas = kx Torsi pegas = 𝑘𝑡q Gaya damping = c 𝑑𝑥𝑑𝑡 Torsi damping = 𝑐𝑡𝑑𝑞𝑑𝑡 Gaya inersia = m 𝑑²𝑥𝑑𝑡² Torsi inersia = I 𝑑²𝑞𝑑𝑡²
2.2.3 Unbalance Force
Seperti masalah umum pada rotating equipment,yaitu hampir sebagian besar terkait dengan misalignment dan ketidakseimbangan, analisis getaran merupakan perangkat yang penting yang dapat digunakan untuk mengurangi atau menghilangkan berulang kembalinya masalah permesinan. Analisis getaran dapat digunakan sebagai bagian dari program keseluruhan secara signifikan dalam meningkatkan kehandalan peralatan. Hal ini dapat mencakup alignment dan balancing yang lebih tepat,kualitas instalasi dan perbaikan yang lebih baik, dan secara kontinyu menurunkan level rata-rata vibrasi peralatan. Ketika komponen-komponen ini beroperasi secara kontinyu dengan kecepatan tinggi, maka cepat atau lambat keausan dan kerusakan pasti akan terjadi. Ketika cacat atau kerusakan berkembang pada komponen tersebut, maka akan menimbulkan tingkat getaran yang lebih tinggi.
Gambar 2.4Rotating unbalance (Sumber: Morse & Hinkle, 1978)
Perpindahan massa (𝑚𝑡 − 𝑚) adalah (x)t. Oleh karena itu persamaan gerak dari sitem ini sebagai berikut :
(𝑚𝑡 − 𝑚) x + 𝑚𝑑𝑡²𝑑² 𝑥 + 𝑒 sin 𝜔 𝑡 + 𝑐𝑥 + 𝑘𝑥 = 0 Maka :
𝑚𝑡𝑥 + 𝑐𝑥 + 𝑘𝑥 = 𝑚𝑒𝑤2𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 = 𝐹𝑒𝑞𝑠𝑖𝑛𝛼
Dimana 𝐹𝑒𝑞 = 𝑚𝑒𝑤2adalah amplitudo gaya eksitasi. Dan aplitudo harmonik nya adalah sebagai berikut :
X = 𝐹𝑘𝑒𝑞R=𝑚𝑒𝜔 ²𝑘 R
Hal ini dapat dinyatakan dalam bentuk non dimesional. Perkalian dan pembagian dari persamaan 𝑚𝑡 mengingat 𝜔𝑛2 = 𝑘/𝑚𝑡 , r = ω/ 𝜔𝑛 dan penyederhanaanya maka diperoleh : 𝑚𝑡𝑋 𝑚𝑒 = 𝑟²𝑅 = 𝑟² 1−𝑟2 2+(2𝑟)² 2.2.4 Gelombang Harmonik
Pada gambar 2.5 merupakan gambaran dari sebuah amplitudo getaran sederhana, dimana jika amplitudo tersebut di uraikan dalam bentuk gelombang yang lebih detail maka dapat di uraikan pada gambar 2.6.
(2.1)
(2.2)
(2.3)
Gambar 2.5 Periodesasi gerak vibratory (Sumber: Morse & Hinkle, 1978)
Pada gambar 2.6 merupakan salah satu bentuk gelombang menarik dan dapat diasumsikan bahwa simpangan (displacement) diwakili oleh sumbu Y, sedangkan sumbu X menjadi skala waktu dalam 1 detik.
Gambar 2.6 Variasi siklus gelombang Harmonik ( Sumber : Hamid, 2012 )
Penjelasan gambar 2.6 adalah sebagi berikut:
Gelombang pertama yang harus kita amati adalah gelombang (1). Hal ini digambarkan dengan satu siklus. Jadi dalam skala waktu 1 detik memiliki waktu 1 Hz.
Gelombang berikutnya adalah gelombang (3). Hal ini dapat dilihat bahwa ia memiliki tiga siklus pada periode yang sama dengan gelombang pertama. Dengan demikian ia memiliki frekuensi sebesar 3 Hz.
Ketiga adalah gelombang (5). Disini dapat ditelusuri bahwa gelombang tersebut adalah lima siklus. Dengan demikian memiliki frekuensi dari 5 Hz
Berikutnya adalah gelobang (7) yang memiliki tujuh siklus. Oleh karena itu frekuensinya adalah 7 Hz.
Berikutnya adalah gelombang (9) dengan indikator siklus dan akan memiliki frekuensi dari 9 Hz.
Gelombang seri ganjil di atas (1,3,5,7,9…) merupakan gelombang harmonik ganjil dari frekuensi dasar. Sedangkan bila gelombang dengan seri frekuensi 1,2,3,4,5… Hz, maka seri ini ditandai dengan seri frekuensi dasar. Hal yang menjadi catatan dari gelombang di atas dengan bentuk yang unik bila ditambahkan ke frekuensi dasar, maka akan didapat sejumlah gelombang yang terlihat seperti bentuk gelombang persegi yang lebih kompleks. Bila gelombang sinusoidal ditambahkan terhadap gelombang kompleks tersebut, maka diperlukan analisa fourier untuk memudahkan analisanya. Ini adalah teknik penyelesaian matematis yang sangat teliti, yang mengubah bentuk gelombang dari domain waktu ke domain frekuensi dan sebaliknya.
2.2.5 Korelasi perpindahan (displacement), Kecepatan (velocity), Percepatan (acceleration).
Karakteristik getaran seperti displacement, kecepatan dan percepatan diukur untuk menetukan tingkat keparahan getaran dan hal ini serung disebut dengan amplitudo dari getaran. Dalam hal pengoprasian mesin, indikator getaran adalah indikator utama untuk menunjukkan seberapa baik atau buruk kondisi mesin. Umumnya amplitudo getaran yang lebih besar berbanding lurus dengan tingkat kegagalan mesin yang tinggi pula.
Gambar 2.7 Hubungan antara displacement, Velocity dan Acceleration ( Sumber : Hamid, 2012 )
Pada frekuensi tinggi, acceleration secara signifikan lebih mudah dipergunakan dari pada velocity atau displacement. Untuk frekuensi lebih dari100 Hz (60 kcpm) atau 1500 Hz (90 kcpm) satuan pengukuran untuk getaran adalah acceleration. Secara umum untuk frekuensi antara 10 Hz (600cpm) dan 1000 Hz (60 kcpm), velocity merupakan indikator yang tepat untuk meneliti tingkat keparahan (severity) dari getaran. Karena sebagian besar mesin yang umumnya berputar dan beroprasi di kisaran10-1000 Hz maka dalam hal ini keceaptan pada umumnya digunakan untuk pengukuran dan analisis getaran.
2.3 ANALISIS VIBRASI
Analisis vibrasi digunakan untuk menentukan pengoprasian peralatan dan kondisi mekanis peratlatan. Keuntungan utama adalah bahwa analisi getaran dapat mengidentifikasi perkembangan masalah sebelum masalah itu terjadi sangat serius dan menyebabkan downtime yang tidak terjadwal. Hal ini dapat dicapai dengan melakukan pemantauan berkala dari getaran mesin baik dengan secara kontinu atau
dengan interval yang terjadwal. Pemantauan getaran yang teratur dapat mendeteksi bantalan yang tidak sempurna atau cacat, peralatan mekanik yang kendor dan indikator atau gigi rusak. Analisis getaran juga dapat mendeteksi misalignment dan ketidak seimbangan (unbalance) sebelum kondisi ini dapat mengakibatkan kerusakan pada bantalan atau pada poros.
Tingkat atau level getaran dapat mengidentifikasi praktik pemeliharaan yang buruk, seperti instalasi bantalan dan penggantian bantalan yang tidak benar, alignment poros yang tidak akurat atau balancing rotor yang tidak teliti. Semua mesin yang berputar menghasilkan getaran yang merupakan fungsi dinamikan dari mesin, seperti alignmnent dan balancing dari bagian-bagian yang berputar. Pengukuran amplitudo getaran pada frekuensi tertentu dapat menberikan informasi berharga tentang akurasi pada alignment poros dan balancing, kondisi bantalan atau roda gigi dan efek pada mesin karena resonansi terhadap plate, pipa dan struktur lainnya. Pengukuran getaran adalah suatu metode yang efektif, non-intrusive untuk memantau kondisi mesin selama start-up, shut-down dan pengoprasian normal.
Analisi getaran digunakan terutama pada peralatan yang berputar seperti turbin uap dan turbin gas, pompa motor, kompressor, mesin kertas, rolling mills, peralatan mesin dan gearbox. Sistem analisa getaran pada umumnya terdiri dari empat bagian utama yaitu :
Sinyal pickup (s), juga disebut transduser. Sinyal analyzer
Software analisi
Komputer untuk analis dan penyimpanan data
Bagian utama ini dapat dikonfigurasikan untuk membentuk sebuah indica online terus menerus, sistim analis periodik dengan menggunakan peralatan indicator atau sebuah indica multiplexing yang mebuat satu rangkaian transduser pada interval waktu yang telah ditentukan.
Kecenderungan tingkat getaran juga dapat mengidentifikasi praktek produksi yang tidak tepat, seperti penggunaan peralatan pekrjaan produksi yang tidak tepat,
operasional kerja seperti temperatur, kecepatan atau beban yang lebih tinggi. Kecenderunganini juga dapat dugunakan untuk mebandingkan mesin yang sama dari produsen yang berbeda dalam rangka untuk menentukan apakah manfaat desain atau cacat desain tercermin pada peningkatan kinerja atau penurunan kinerja mesin.
Pada dasarnya, analisis getaran dapat digunakan sebagai bagian dari program keseluruhan secara signifikan dalam mengkatkjan pefroma dari peralatan. Hal ini dapat mencakup alignmnet dan balancing yang leboh tepat, kualitas instalasi dan perbaikan yang lebih baik dan secara kontinu menurunkan level rata-rata vibrasi peralatanm di pabrik. Pada masing-masing bagian part yang berputar atau rotating part yang terdiri dari dari komponen-komponen sederhana seperti stator, rotor, seals, bearing, couplings, gears dan belt. Pada saat kompone-komponen tersebut beroprasi secara kontinu dengan kecepatan tinggi maka cepat atau lambat keausan dan kerusakan pasti akan terjadi. Dan pada waktu yang bersamaan cacat atau kerusakan berkembang pada komponen tersebut. Kerusakn-kerusakan ini menimbulkan getaran yang lebih tinggi. Dengan sedikit pengecualian, kerusakan ekanis pada mesin akan menyebabkan tingginya tingkat getaran.
2.4 MESIN 4 LANGKAH
Mesin merupakan sumber tenaga atau penggerak dari berbagai sistem kerja, salah satunya merupakan sumber tenaga untuk kendaraan yang mengubah energi kimia dari bahan bakar ke dalam energi mekanik dengan adanya pembakaran. Energi mekanik ini yang digunakan untuk memutar roda dan menggerakkan kendaraan. Mesin bakar empat langkah adalah mesin pembakaran dalam, yang dimana dalam satu kali siklus pembakaran akan mengalami empat langkah piston. Empat langkah tersebut meliputi langkah hisap (pemasukan), kompresi, tenaga dan langkah buang dimana secara keseluruhan memerlukan dua putaran poros engkol (crankshaft) per satu siklus. Berikut merupakan bagian-bagian dari mesin bakar 4 langkah.
Gambar 2.8 Konstruksi Mesin 4 Langkah (Sumber : Soenarta & Shoechi, 1998)
Mesin ini menggunakan mekanisme katub atau valveyang digerakkan oleh camshaftdimana hal ini tidak dipakai pada mesin 2 langkah (gambar 2.15). Sehingga peran katup pada mesin ini sangat berperan penting dimana katub ini berguna untuk mengontrol sistem pemasukan dan pengeluaran udara kedalam ruang bakar sehingga semua siklus berjalan dengan tepat dan sempurna.
Gambar 2.6 Konstruksi Mesin 2 Langkah (Sumber : Susilo, 2001)
Mesin empat langkah memiliki empat siklus yang berurutan, yaitu siklus hisap (intake), siklus kompresi (compression), siklus kerja (power) dan siklus buang (exhaust). Berikut ini adalah ilustrasi dan detail dari siklus kerja motor bakar 4 langkah.
Gambar 2.9 Siklus Hisap (Intake) (Sumber : Soenarta & Shoechi, 1998)
Langkah hisap (intake) adalah langkah piston dimana katub intaketerbuka dan katub exhausttertutup. Piston bergerak dari titik mati atas ke titik mati bawah. Campuran udara dan bahan bakar mengalir melalui katub intakeyang terbuka dan masuk kedalam ruang bakar atau cylinder.
Gambar 2.10 Siklus Kompresi (Sumber : Soenarta & Shoechi, 1998)
Crankshaft yang berputar menggerakkan piston ke titik mati atas. Oleh karena kedua katub tertutup, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan pada waktu langkah ini. Sehingga mengakibatkan tekan dan temperatur campuran udara dan bahan bakar menjadi meningkat.
Gambar 2.11 Siklus Kerja (Sumber : Soenarta & Shoechi, 1998)
Pada saat berlangsung langkah kerja, kedua katub akan tertutup. Sesaat sebelum piston mencapai posisi titik mati atas, pembakaran berlangsung dengan
point penyalaan atau pembakaran. Oleh karena itu, tekanan dan temperature gas pembakaran menjadi naik. Pada saat itu juga piston melampaui titik mati atas dan tekanan gas mendorong piston kebawah. Oleh karena volume cylinder membesar, gas pembakaran berekspansi, tekanan dan temperatur akan menurun. Pada saat ekspansi gas pembakaran, piston menggerakkan crankshaft sehingga kerja mekanik terjadi.
Gambar 2.12 Siklus Buang (exhaust) (Sumber : Soenarta & Shoechi, 1998)
Crankshaft menggerakkan piston ke titik mati atas, sehingga volume cylinderberkurang. Pada waktu siklus buang, katub intakeakan tertutup dan katub exhaustakan terbuka. Sehingga piston dapat mengalirkan hasil gas pembakaran ke luar cylinder.
2.4.2 Mekanisme Katup (Valve)
Katup digerakkan oleh mekanisme katup yang dimana mekanisme ini terdiri atas poros cam (camshaft), batang penekan (rocker arm), pegas penutup (valve spring) dan rol baut penyetel (screw adjusting). Katup hanya terdapat pada mesin empat langkah, sedangkan mesin dua langkah umumnya tidak memakai katup. Katup pada mesin empat langkah terpasang pada kepala silinder. Tugas katup untuk membuka dan menutup ruang bakar. Setiap silinder dilengkapi dengan dua jenis katup hisap dan buang (intake dan exhaust). Pembukaan dan penutupan kedua katup ini diatur dengan
sebuah poros yang disebut camshaft. Sehingga silinder mesin empat langkah memerlukan dua camshaft, yaitu camshaft katup masuk dan camshaft katup buang, meskipun ada beberapa tipe mesin yang menggunkan satu camshaft saja untuk mengatur katup hisap dan katup buang. Poros camshaft diputar oleh poros engkol (crankshaft) melalui transmisi roda gigi atau rantai. Poros camshaft berputar dengan kecepatan setengah putaran poros engkol. Jadi, diameter roda gigi pada poros camshaft adalah dua kali diameter roda gigi pada poros engkol. Sebab itu lintasan pena pada poros engkol setengah kali lintasan poros camshaft. Katup dibuat dari bahan yang keras dan mudah menghantarkan panas. Katup menerima panas dan tekanan yang tinggi dan selalu bergerak naik dan turun, sehingga memerlukan kekuatan yang tinggi. Selain itu hendaknya katup tahan terhadap panas dan gesekan.
Gambar 2.13 Mekanisme Katup (Sumber : Soenarta & Shoechi, 1998)
Fungsi katup sebenarnya untuk memutuskan dan menghubungkan ruang silinder di atas piston dengan udara luar pada saat yang dibutuhkan. Karena proses pembakaran gas dalam silinder mesin harus berlangsung dalam ruang bakar yang tertutup rapat. Jika sampai terjadi kebocoran gas meski sedikit, maka proses pembakaran akan terganggu. Oleh karenanya katup-katup harus tertutup rapat pada saat pembakaran gas berlangsung.Katup masuk dan katup buang berbentuk cendawan
pembakaran, dengan demikian katup mengalami pemuaian yang tidak merata yang akan berakibat dapat mengurangi efektivitas kerapatan pada dudukan katup. Untuk meningkatkan efisiensi biasanya lubang pemasukan dibuat sebesar mungkin. Sementara itu katup buang juga menerima tekanan panas, tekanan panas yang diterima lebih tinggi, hal ini akan mengurangi efektivitas kerapatan juga, sehingga akibatnya pada dudukan katup mudah terjadi keausan. Untuk menghindari hal tersebut, kelonggaran (clearence) antara stem katup dan kepala stem dibuat lebih besar.
Untuk membedakan katup masuk dengan katup buang dapat dilihat pada diameter keduanya, diameter katup masuk umumnya lebih besar dari pada katup buang. Kepala katup mempunyai peranan yang sangat penting, karena ia harus tetap bekerja baik, walaupun temperaturnya berubah-ubah. Bidang atas kepala katup ini disebut tameng. Bentuknya ada yang cekung dan ada yang cembung. Tameng cekung disebut tameng terompet dan biasanya dipakai sebagai katup masuk. Sedangkan tameng cembung dipakai sebagai katup buang karena kekuatannya yang lebih tinggi.Pada katup juga terpasang pegas-pegas. Pegas-pegas katup ditugaskan untuk menutup katup sesuai dengan gerak tuas ungkit menjauhi ujung batang katup.
2.4.3 Katup (Valve)
Katup dipergunakan untuk mengatur pemasukan dan pengeluaran campuran udara pada silinder mesin. Gerakan katup diatur oleh camshaft, katup pada mesin berfungsi untuk mengontrol aliran campuran udara yang masuk dan keluar dari ruang bakar. Waktu katup menutup, maka katup harus mampu menahantegangan tinggi akibat terbakarnya campuran bahan bakar dengan udara. Katup terdiri dari batang katup dan kepala katup yang dibuka oleh gaya dorong dari camshaftdan ditutup oleh gaya pegas. Kepala katup berbentuk piringan pipih dan dudukannya berbentuk kerucut dengan sudut antara 30-45˚ pada sisi luarnya. Katup dapat digunakan sesuai dengan fungsinya dan didukung oleh rangkaian katup, artinya katup tidak dapat bekerja dengan baik apabila salah satu komponen rangkaian tidak berfungsi. Rangkaian katup terdiri dari beberapa bagian yaitu katup, pegas katup, pengunci katup, penahan pegas katup, tutup pegas katup dan sil katup.
Gambar 2.14 Komponen Katup (Sumber : Susilo, 2001)
Untuk membedakan katup masuk dan katup buang adalah dengan melihat daun katupnya. Daun katup untuk katup masuk diameternya lebih besar daripada katup buang yang bertujuan untuk memasukkan campuran bahan bakar dan udara ke dalam silinder sebanyak-banyaknya dalam waktu yang relatif singkat. Katub terdiri dari kepala margin, margin, muka katup, batang katup, bidang alur pengunci dan ujung batang katup. Bagian yang merapat pada dudukan katup disebut muka katup. Sudut muka katup diukur dari bagian atas katup. Umunya muka katup bersudut 45˚ sehingga dapat menutup rapat dan kuat serta dapat memberikan aliran udara yang lebih deras.
Gambar 2.15 Katup Dengan Bagian-Bagiannya (Sumber : Susilo, 2001)
2.4.4 Kerenggangan Celah Katup (Valve Clearance)
Tekanan kompresi di dalam ruang bakar sangat dipengaruhi oleh penyetelan celah katup. Jika celah katup lebih kecil dari standar berarti katup cepat membuka dan lebih lama menutup, pembukaan yang lebih lama membuat gas lebih banyak masuk.
tekanan kompresi menjadi bocor karena pada saat terjadi langkah kompresi (saat piston bergerak dari bawah keatas), katup belum menutup padahal seharusnya pada saat itu katup harus menutup rapat hal ini mengakibatkan tenaga mesin berkurang. Mesin tidak bisa stasioner, dan sulit dihidupkan, selain itu akibat celah katup terlalu sempit dapat terjadi ledakan pada karburator.
Selanjutnya apabila celah katup lebih besar dari standar berarti katup terlambat membuka dan cepat menutup. Apabila hal ini terjadi pada katup masuk maka pemasukan campuran bahan bakar udara berlangsung cepat sehingga jumlah campuran yang masuk sedikit. Tekanan kompresi menjadi rendah karena jumlah campuran bensin dan udara yang dikompresikan menjadi sedikit. Jika tekanan kompresi rendah maka akan berakibat tenaga motor yang menjadi berkurang. Akibat selanjutnya adalah mesin sulit untuk dihidupkan. Setelah mesin hidup maka suara yang ditimbulkan mesinpun akan menjadi lebih kasar. Karena pemasukan gas yang kurang, maka mesin akan tersendat- sendat pada putaran tinggi. Sementara itu mesin tidak dapat berputar dengan baik saat stasioner atau idle. Selain itu celah katup yang tidak teoat juga dapat mengakibatkan buruknya emisi gas buang pada mesin dan meningkatnya getaran pada mesin. Maka dari itu celah katup harus disetel dengan tepat sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan agar peforma mesin tetap dalam kondisi terbaiknya.
Gambar 2.16 Celah Katup (Sumber : Soenarta & Shoechi, 1998)
