MAKALAH MESIN PENGGERAK UTAMA
TENTANG “MESIN DIESEL PUTARAN TINGGI”
Disusun Oleh : 1. M.AKBAR (175520097) 2. M.ALFIAN NUR (175520098) 3. M.ARIF (175520099) 4. M.FEBRIANTO (175520100) 5. M.HARIS (175520101) 6. M.IKMAL (175520102) 7. M.ILHAM A. (175520103) 8. M.KHOIRUDIN A.G.C. (175520104) Kelas : Teknika E
STIMART “AMNI” SEMARANG
2017
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan anugerah-Nya sehingga Rangkuman yang berisi tentang “Mesin Diesel Common-Rail Putaran Tinggi Injeksi” ini dapat diselesaikan dengan baik.
Kami berharap agar Rangkuman ini dapat dimanfaatkan sebaik-baiknya oleh pembaca sekalian.Kami menyadari bahwa tidak ada yang sempurna di dunia ini, apalagi Rangkuman yang dibuat ini. Rangkuman ini memang masih jauh dari sempurna,baik dalam hal isi, maupun penyajiannya. Karena itu kami mengharapkan segala sara dan kritik yang bersifat membangun dari semua pihak untuk memperbaiki Makalah ini agar lebih layak untuk dibaca.
Akhir kata, kami menyampaikan permohonan maaf yang sebesar-besarnya bila ada kata-kata yang salah dan semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca sekalian.
MESIN DIESEL COMMON RAIL
A. PENDAHULUAN
Selama ini mesin Diesel memiliki image atau dikenal digunakan pada kendaraan niaga dengan suara mesin yang keras dan asap knalpotnya pekat, berbau dan kotor. Hal itu adalah mesin Diesel hasil produksi masa lalu. Dengan terus dikembangkannya teknologi mesin Diesel, sejak tahun 1997 di Eropa sudah banyak kendaraan sedan kecil bermesin Diesel modern. Suara mesinnya halus seperti mesin bensin, nyaman dipakai, kecepataannya tinggi, konsumsi pemakaian bahan bakar ekonomis dan ramah lingkungan, bahkan pemakaian konvertor katalitis jenis oksidasi, yang mengubah karbon monoksida (CO) dan hydrocarbons (HC) dari gas buang, adalah alat-alat perlengkapan standar pada mesin Diesel modern. Saat ini kendaraan bermesin Diesel modern sudah mulai banyak di jalanan negara kita Indonesia.
Mesin Diesel putaran tinggi injeksi langsung yang modern menggunakan Sistem Common-Rail, yaitu sistem injeksi bahan bakar yang mengurai ke dalam atom bahan bakar dengan cukup sempurna melalui tekanan injeksi yang tinggi pada injektor bahan bakar. Komponen utama dari sistem common-rail adalah injektor, yang terdiri dari dua jenis: injektor katup solenoid dan injektor piezo inlineyang baru, yang diperkenalkan tahun 2004.
B. Sistem Common Rail untuk Mesin-mesin Diesel di Kapal
Sesuai dengan namanya, sistem common rail merupakan suatu sistem (pengabutan bahan bakar) yang digunakan secara berbarengan atau bersama-sama untuk setiap unit silinder dalam mesin diesel itu. Sedangkan mesin-mesin diesel sebelumnya dan yang sampai sekarang masih digunakan di kapal, sistem (pengabutan bahan bakar) dilakukan lewat satu pompa pelocok (jerk pump) yang terpasang secara terpisah untuk masing-masing unit silinder dalam mesin diesel itu.
Dalam sistem common rail semua unit silinder dihubungkan dengan satu sistem pipa pengumpul bahan bakar bertekanan sangat tinggi dan satu sistem serupa yang menggunakan minyak hidrolik (servo) untuk membuka katupkatup gas buang.
Sistem pengabutan bahan bakar dengan sistem common rail ini sesungguhnya sudah pernah dipergunakan dan bahkan sebelum sistem pompa pelocok yang sekarang masih ada itu diesel yang tidak mengeluarkan buka katup-katup gas buang digunakan secara luas, namun pada saat itu tidak terlalu berhasil karena masih memiliki kelemahan. Akan tetapi, dengan kemajuan
teknologi elektronik mutakhir yang mampu menghilangkan kelemahan-kelemahan sebelumnya dan bahkan memiliki keunggulan-keunggulan lain, sistem common rail ini sekrang mulai populer lagi dan sedang bergerak untuk menggantikna sistem pompa pelocok.
commondRail01Mesin-mesin dengan sistem pengabutan common rail juga dikenal sebagai mesin-mesin diesel yang tidak mengeluarkan asap karena tekanan bahan bakar yang diperlukan untuk pengabutan yang baik bisa tersedia pada beban ataupun putaran berapapun dari mesin diesel itu.
Sistem pengabutan common rail bercirikan hal-hal berikut:
1. Pipa penumpul bahan bakar (rail) yang sudah dipanaskan dan bertekanan lebih dari 1000 bar.
2. Sistem minyak servo atau terdiri dari sebuah pompa hidrolik bertekanan 200 bar buka katup-katup gas buang
3. Sistem pengontrol minyak hidrolik bertekanan 200 bar untuk membuka dan menutup blok-blok katup.
4. Udara bertekanan untuk menjalankan mesin induk.
Komponen-komponen utama dari sistem common rail 1. Pompa bahan bakar bertekanan tinggi
Sistem pengabutan common rail teridiri sari sebuah pompa bertekanan tinggi yang bisa saja digerakkan oleh bubungan (cam driven) atau oleh motor listrik atau keduanya.
Persyaratan (besarnya tekanan bahan bakar) akan berbeda untuk sistem yang berbeda. Untuk sistem bahan bakar bertekanan 1000 bar, tekanan minyak hidrolik untuk servo dan sistem pengontrol kira-kira 200 bar. Pompa bahan bakar bertekanan tinggi digerakkan oleh poros bubungan (camshaft) dengan tiga bubungan berlubang (lobe cams). Pompa-pompa ini membuat beberapa langkah dengan bantuan tiga lobe cam itu dan serangkaian roda gigi peningkat kecepatan (speed increasing speed gear).
Pompa-pompa untuk nahan bakar dan minyak servo / hidrolik digerakkan oleh mesin diesel itu sendiri sedangkan pompa minyak hidrolik untuk sistem pengontrol digerakkan oleh motor listrik.
2. Rail unit, sejumlah pipapipa pengumpul bahan bakar dan minyak hidrolik bertekanan tinggi a) Pipa pengumpul bahan bakar bertekanan tiggi.
b) Pipa pengumpul minyak hidrolik untuk sistem pengontrol. c) Pipa pengumpul minyak hidrolok untuk sistem servo.
d) Unit pengontrol pengabutan (Injection Control Unit atau ICU). e) Unit pengontrol katup (Valve Control Unit atau VCU).
Komponen-komponen diatas ditempatkan setelah pompapompa yang memasok bahan bakar dan minyak hidrolik bertekanan tinggi dalam pipa-pipa pengumpul dan selanjutnya memasok ke setiap unit silinder pada saat diperlukan. Kesemua komponen ini diletakkan diatas platform dari mesin. Komponenkomponen ini berada dalam suatu kotak dan memiliki lubang / akses diatasnya untuk keperluan perawatan dan overhaul.
3. Sistem-sistem blok katup dan pengontrol elektronik
Sistem-sistem ini diperlukan untuk mengontrol / mengendalikan aliran bahan bakar, minyak servo dan udara penjalan dari pipa-pipa pengumpul (rail) keunit-unit selinder. Blok katup dioperasikan oleh suatu alat pengontrol elektronik yang bekerja jika ia mendapatkan suatu sinyal yang mengindikasikan bahwa torak unit silinder ini sedang berada di titik mati atas (TDC) dan bahan bakar harus di masukkan dan menetapkan kapal katup gas buang harus terbuka.
Dengan bantuan sistem elektronik pengabutan bahan bakar bisa dikontrol dari jarak jauh (remotely)
dari komputer. Seperti misalnya, jika kita menginginkan untuk pemutus pasokan bahan bakar untuk satu unit silinder, selanjutnya kita memerlukan untuk memutus sinyal yang dipancarkan dari sistem pengontrol sehingga katupnya tidak akan membuka.
Sistem bahan bakar dalam blok ini dikenal dengan ICU dan untuk katup gas buang dikenal sebagai VCU. Sistem pengontrol untuk membuka dan menutup ICU dan VCU dilakukan oleh pengontrol elektro-hidrolik yang pada saat ada sinyal untuk membuka maka katup untuk mengontrol minyak hidrolik membuka dan minyak pengontrol akan mendorong katup-katup ICU dan VCU untuk terbuka. Sinyal untuk pengontrol elektronik diberikan oleh sensor sudut engkol yang memindai setiap unit silinder dan mengirimkan sinyal ke sistem yang menetapkan apakah untuk membuka atau menutup katup itu.
Timing dari pembukaan katup juga bisa dikontrol secara elektronik, yang berarti bahwa jika sinyal telah diberikan untuk membuka katup lebih dini maka katup itu akan mem-buka lebih dini atau sebaliknya.
Keunggulan-keunggulan dari sistem Common Rail terhadap Sistem Pompa Pelocok yang konvensional.
1. Besarnya tekanan pengabutan bahan bakar yang sama untuk setiap unit silinder untuk beban dan putaran mesin berapapun, sesuatu yang tidak bisa dilakukan untuk sistem dengan pompa pelocok yang hanya tergantung pada putaran mesinnya.
2. Timing dari pengabutan bisa diubahubah selagi mesin sedang beroperasi, sesuatu yang tidak bisa dilakukan untuk sistem dengan pompa pelocok yang harus mematikan mesin untuk menyetel / mengubah timing pengabutan untuk setiap unit silindernya
3. Rancang bangun dari sistem common rail lebih sederhana karena tidak adanya pompapompa dan bubungan bubungan individual untuk setiap unit silinder mesin.
4. Sistem common rail tidak menghasilkan asap saat mesin beroperasi sedangkan mesin dengan sistem pompa pelocok tidak menghasilkan asap hanya jika beroperasi dengan putaran yang tinggi.
5. Pekerjaan perawatan menjadi jauh lebih ringan karena jumlah pompa-pompa bahan bakarnya lebih sedikit dan masa pembakaran yang efisien diantara overhaul mesin menjadi lebih lama. 6. Waktu pembukaan katup gas buang bisa diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan lewat sistem
C Klasifikasi Mesin Diesel Dan Definisi-Definisi
Mesin diesel adalah termasuk pesawat kalor, yaitu pesawat yang merubah energi potensial berupa panas mejadi usaha mekanik.
Mesin diesel adalah pesawat pembakaran dalam ( Internal Combustion Engine ), karena didalam mendapatkan energi potensial ( berupa panas ) untuk kerja mekaniknya diperoleh dari pembakaran bahan bakar yang dilaksanakan didalam pesawat itu sendiri, yaitu didalam silindernya.
Mesin diesel adalah motor bakar, dimana proses pembakaran bahan bakar terjadi akibat proses kompresi / penekanan udara didalam silinder ( 30 s/d 40 Kg/cm2 dengan suhu 600 s/d 800 °C ) untuk kemudian bahan bakar disemprotkan dalam bentuk kabut kepada udara yang bersuhu dan bertekanan tinggi tersebut Sebagai Mesin Penggerak Utama Kapal, mesin diesel lebih menonjol dibandingkan jenis Mesin Penggerak Utama Kapal lainnya, terutama :
untuk rute pelayaran antar pulau ( Interinsulair ), rute pelayaran yang sempit ( sungai ) dan ramai, karena pada saat olah gerak mesin kapal, mesin mudah dimatikan dan mudah dijalankan kembali.
Konsumsi bahan bakar lebih hemat Lebih mudah dalam mengoperasikannya
Klasifikasi Mesin Diesel :
Menurut jumlah silinder: 1. Silinder 1, tunggal
2. Silinder lebih dari 1, banyak Menurut putaran
2. Putaran Menengah ( Intermediate Spped ) 1000 – 2500 RPM
3. Putaran Tinggi ( Hig Speed ) 2500RPM keatas Menurut susunan posisi silinder
1. Tipe Berdiri – In Line
2. Tipe V
3. Tipe Horizontal
4. Tipe Berlawanan – Opposed Type
5. Tipe Radial
Menurut jumlah langkah per siklus
1. Mesin 2 tak – 2 strokes
2. Mesin 4 tak – 4 strokes Menurut tipe torak
1. Tipe torak “ trunk “
2. Tipe crosshead
Menurut tipe mesin dan arah putaran
1. Mesin sebelah kiri, arah putaran berlawanan jarum jam
2. Mesin sebelah kiri, arah putaran searah jarum jam
3. Mesin sebelah kanan, arah putaran searah jarum jam
Kualitas Mesin Diesel adalah Sebagai Berikut :
1. Menurut Silinder
Mesin Diesel Putaran Tinggi
2. Menurut Susunan Posisi Silinder
Gambar Skema Mesin Diesel Type Horizontal Gambar Skema Mesin Diesel Type Radial
Gambar Skema Mesin Diesel Type Berlawanan Opossed
Menurut Jumlah langkah Per Siklus Pembakaran In line type dan V type
Gambar Skema Mesin Diesel 4 Langkah 4 Stroke
Istilah Dalam Motor Diesel Kapal
Beberapa Definisi
1. Mesin Dua Tak Adalah mesin dimana satu kali putaran poros engkol, mesin menghasilkan satu kali usaha.
2. Mesin Empat Tak Adalah mesin dimana dua kali putaran poros engkol, mesin menghasilkan satu kali usaha.
3. Titik Mati Atas
a) Posisi dimana torak tertinggi.
b) Posisi dimana volume silinder terkecil
c) Posisi dimana torak – pena engkol – poros engkol terletak pada satu gari lurus.
4. Titik Mati Bawah ( TMB )
a) Posisi dimana torak terendah
b) Posisi dimana volume silinder terbesar
5. Langkah Torak ( S ) Adalah lintasan yang ditempuh torak antara titik Mati Atas hingga Titik Mati Bawah, atau sebaliknya dari Titik Mati Bawah hingga Titik Mati Atas.
6. Volume Langkah ( Vs ) Adalah isi / volume silinder sepanjang jarak dari TMA sampai dengan TMB. Langkah volume dihitung dari luas penampang torak dikalikan dengan langkah torak, atau
Vs = π r2 . S
karena D = 2r
r = ½ D; maka
Vs = ¼ π D2 . S
7. Ruang Kompresi ( Vc ) Seperti diketahui pada saat mesin Diesel melakukan langkah kompresi, maka udara yang berada dalam silinder akan dimampatkan hingga pada posisi dimana torak mencapai TMA. Volume silinder diatas torak pada kedudukan TMA disebut Ruang Kompresi (Vc).
8. Lipat Kompresi ( ∑ ) Perbandingan antara volume silinder diatas torak pada saat awal langkah kompresi dengan volume silinder diatas torak pada akhir langkah kompresi disebut Lipat Kompresi atau Perbandingan Kompresi.
Dengan demikian
∑ = Vs + VC
9. RPM ( Revolution n per minute ) Adalah banyaknya putaran yang dihasilkan mesin tiap menitnya. Misalkan RPM = n, berarti tiap menitnya mesin menghasilkan putaran sebanyak n kali.
10. Kecepatan Torak Rata – Rata ( Cm )Apabila langkah torak = s meter, maka satu kali putaran poros engkol jarak yang ditempuh torak = 2.S meter.
11. Definisi kecepatan adalah jarak per satuan waktu
Dengan demikian apabila suatu motor dengan RPM = n ; berarti selama 1 menit membuat n kali putaran poros engkol, sedangkan jarak yang ditempuh torak selama itu = 2.S.n meter / menit
Atau kecepatan = 2.S.n meter / detik ; harga ini 60 disebut kecepatan torak rata-rata ( Cm )
Cm = 2.S.n m/det 60
12. Mesin Kerja Tunggal – Single Acting Mesin dimana usaha hanya dihasilkan dari sisi atas torak saja .
13. Mesin Kerja Ganda – Double Acting Mesin dimana usaha dihasilkan baik dari sisi atas maupun sisi bawah torak.
DAFTAR PUSTAKA
1. Bohner, Max, Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, Verlag Europa Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co., Duesslberger Strasse 23, 42781 Hanan-Gruiten, 27 Auflage 2008. 2. ---, Diesel Fuel-Injection System Common-Rail, Robert Bosch GMBH, Stuttgart, 2005.
