JOBSHEET PENYETELAN KATUP A. TUJUAN
Mempelajari cara memeriksa dan menyetel celah katup dengan prosedur yang benar.
ketentuan dan cara kerja masing-masing komponen.
• Mengetopkan piston pada posisi top kompresi dengan benar.
• Menentukan katup-katup yang dapat dilakukan penyetelan pada top kompresi silinder 1 dan 4.
• Menyetel celah katup untuk berbagai jenis mesin dengan prosedur yang benar.
B. PERSIAPAN ALAT & BAHAN
• Engine Stand (Toyota Seri 5K)
• Tool Box
• Fuler
• Majun
C. KESELAMATAN KERJA
1. Gunakan pakaian dan alat keselamatan kerja.
2. Siapkan dan gunakan peralatan kerja yang diperlukan sesuai SOP.
3. Lakukan pekerjaan dengan teliti dan aman mengikuti SOP.
4. Kunci kontak harus selalu pada posisi OFF jika tidak diperlukan.
5. Hati-hati dalam bekerja dengan bahan-bahan yang mudah terbakar.
6. Letakkan komponen yang telah dilepas pada tempat yang bersih.
D. MATERI
MEKANISME KATUP 1. Pengertian
Mekanisme katup adalah sebuah rangkaian mekanis yang tersistematis untuk membuka saluran intake disaat piston berada pada fase hisap, dan membuka saluran exhaust ketika posisi piston berada pada fase buang.
Mekanisme katup berfungsi untuk menggerakkan katup agar bisa terbuka dan tertutup sesuai dengan waktunya. Katub masuk atau intake akan terbuka pada saat langkah hisap dimana bahan bakar/udara masuk ke ruang bakar. Sementara katup buang akan terbuka disaat langkah buang dimana gas sisa pembakaran akan didorong keluar ke knalpot.
2. Komponen-komponen Mekanisme Katup a) Katup
Gambar 1. Katup (valve)
Katup (Valve) merupakan kompnen yang terdapat pada mesin. Fungsi katup sebagai karena penutup dan pembuka saluran masuk dan buang. Katup yang berada pada saluran masuk namanya katup In (intake) dan katup yang berada pada saluran buang namanya katup Ex (exhaust). Pada katup terdapat komponen yang bernama valve seat yang merupakan dudukan dari katup. Dudukan ini berfungsi untuk mencegah terjadinya kebocoran pada katup.
b) Pengangkat Katup
Gambar 2. Pengangkat Katup (valve lifter)
Pengangkat katup (valve lifter) berfungsi untuk meneruskan gerakan camshaft ke push rod.
Pada mesin yang menggunakan lifter konvensional celah katupnya harus distel secara manual, tetapi ada mesin yang menggunakan hydraulic lifter tidak perlu melakukan penyetelan celah katup karena celahnya selalu 0 mm.
c) Batang Penekan
Gambar 3. Batang Penekan (Push Rod)
Batang penekan (push rod) berfungsi untuk meneruskan gerakan lifter ke rocker arm. Mekan isme kerjanya hanya sebagai penerus tekanan yang berasal dari putaran poros camshaft.
d) Rocker arm
Gambar 4. Rocker arm
Rocker arm terpasang pada rocker arm shaft. Rocker arm merupakan pengungkit yang berfungsi untuk mengungkit katup agar dapat terbuka dan tertutup. Saat katup terbuka, hal tersebut dikarenakan rocker arm terdorong leh pushrod sehingga menekan katup dan mengalahkan pegas katup sehingga katup dapat membuka. Namun saat rocker arm tidak tertekan oleh push rod maka pegas katup akan mengembalikan katup ke posisi semula atau menutup rapat agar tidak terjadi kebocoran.
e) Camshaft
Gambar 5. Poros Nok (Camshaft)
Camshaft merupakan bagian dari mekanisme katup yang mempunyai tonjolan atau nok.
Tonjolan atau nok ini berfungsi untuk membuka dan menutup katup sesuai dengan valve timing diagram pada mesin atau sederhananya yaitu membuka dan menutup katup sesuai dengan waktunya. Lobe atau nok ini mempunyai tinggi yang sudah disesuaikan dengan jenis kendaraan yang ada. Pada umumnya terdapat satu poros camshaft untuk menggerakan katup baik intake maupun ekhaust. Namun berbeda dengan mekanisme double overhead camshaft yaitu terdapat dua poros camshaft, 1 poros intake dan 1 poros ekhaust.
f) Crankshaft
Gambar 6. Poros Engkol (Crankshaft)
Cranshaft merupakan komponen pada mesin yang berfungsi untuk menghasilkan tenaga putar untuk langkah lain selain langkah tenaga. Pada mekanisme katup, fungsi dari crankshaft yaitu sebagai penghasil tenaga putar untuk menggerakkan katup agar dapat membuka dan menutup.
g) Timing Belt/Timing Chain/Timing Gear
Gambar 7. Timing Belt dan Timing Gear
Timing belt atau timing chain atau timing gear merupakan bagian dari mekanisme katup yang berfungsi untuk meneruskan tenaga putar dari crankshaft ke poros camshaft.
h) Tensioner
Gambar 8. Tensioner
Tensioner merupakan bagian dari mekanisme katup yang berfungsi untuk menarik timing chain atau belt agar tegangan selalu sesuai dengan standar (kencang). Tensioner terdiri dari dua jenis yaitu tipe roller dan tipe hidrolik. Tipe roller memanfaatkan pegas untuk mengatur kekencangan dari chain atau belt. Sementara untuk tipe hidrolik memanfaatkan oli mesin untuk mengatur kekencangan dari chain atau belt.
i) Gear Sprocket
Gambar 9. Gear Sprocket
Gear sprocket merupakan bagian dari mekanisme katup yang berfungsi untuk menghubungkan tenaga putar dari crankshaft ke camshaft. Selain menghubungkan tenaga putar, gear sprocket juga berfungsi untuk menentukan timing pembukaan dan penutupan katup agar sesuai dengan langkah-langkah pada mesin. Perbandingan gear sprocket pada poros camshaft dan crankshaft biasanya adalah 1:2. Hal ini berfungsi agar poros camshaft dapat berputar 1 kali ketika mesin sudah menyelesaikan ke empat langkah.
j) Valve Spring
Gambar 10. Pegas Katup (Spring Valve)
Valve spring merupakan bagian dari mekanisme katup yang berfungsi untuk mengembalikan katup ke posisi semula serta menahan katup agar tidak berpindah posisi dari valve seat. Hal ini diperlukan agar tidak terjadi kebocoran pada katup karena dapat mempengaruhi perfoma dari kendaraan.
3. Valve Timing Diagram
Gambar 11. Valve Timing Diagram
Valve timing diagram adalah diagram waktu kerja katup (pembukaan dan penutupan katup per derajat putaran poros engkol). Valve timing diagram dipengaruhi oleh bentuk cam dan celah katup. Dari gambar diatas dapat kita ketahui bersama bahwa langkah hisap dimuali dari 6 derajat sebelum TMA sampai 37 derajat setelah TMB, dilanjutkan dengan langkah kompres hingga 3 derajat setelah TMA selanjutnya langkah dilanjutkan ke langkah kerja. Akan terjadi pembuangan sisa-sisa pembakaran pada 63 derajat sebelum TMB dan diakhiri dengan langkah pembuangan.
Nb. Valve timing tergantung jenis dan tipe kendaraan
4. Jenis-jenis Mekanisme Katup
Berdasarkan prinsip kerjanya, valve mechanism dibedakan menjadi dua tipe yaitu tipe OHV dan tipe OHC.
a. Overhead Valve (OHV)
Gambar 12. Overhead Valve
Katup dengan tipe OHV memiliki camshaft yang terletak didalam blok silinder. untuk menggerakan rocker arm, diperlukan komponen khusus yang disebut push rod. Jenis ini menggunakan penggerak timing gear, sehingga tidak ada istilah rantai keteng yang molor.
Prinsip Kerja Overhead Valve
1. Katup Terbuka Tekanan hasil pembakaran pada ruang bakar akan mendorong torak turun ke bawah (langkah kerja/usaha). Poros engkol (crankshaft) kemudian merubah gerak bolak balik torak menjadi gerak putar pada ujung-ujungnnya. Putaran yang terjadi pada ujung poros engkol kemudian memutarkan camshaft gear/sprocket melalui valve timing drive mechanism (timing gear, timing chain atau timing belt). Cam Lobe pada cam akan mendorong tappet (valve lifter), mendorong pushrod kemudian mendorong rocker arm.
Ungkitan dari rocker arm akan mendorong katup (valve) hingga terbuka, maka saluran terbuka. Saat katup membuka maka pegas katup (valve spring) memendek.
2. Katup Tertutup Camshaft terus berputar hingga cam lobe meninggalkan valve lifter dan tekanan pada valve spring akan terlepas. Valve spring memanjang dan menarik valve hingga saluran tertutup.
Keuntungan Overhead Valve
Mesin dengan mekanisme katup OHV (Overhead Valve) memiliki keuntungan sebagai berikut:
• Ukuran mesin relatif kecil; hal ini karena konstruksi mekanisme katup overhead valve relatif sederhana jika dibandingkan dengan overhead cam (OHC) yang menempatkan camshaft pada kepala silinder.
• Mekanisme penggerak lebih kompak; Mekaniskme katup Overhead Valve memiliki konstruksi yang sederhana namun kompak karena posisi camshaft yang berdekatan dengan crankshaft. Mekanisme penggerak camshaft pada OHV biasanya menggunakan timing gear atau timing chain dengan lokasi yang sangat berdekatan, hal ini membuat proses penyaluran tenaga putaran cenderung lebih responsif jika dibandingkan OHC. Pada mekanisme katup OHC posisi camshaft ada pada kepala silinder, sehingga membutuhkan timing chain atau timing belt yang relatif lebih panjang.
Walaupun ada penambahan high tensioner untuk memperkecil defleksi namun tetap penyaluran tenaga putar dari crankshaft ke camshaft kurang responsif bahkan lebih banyak resiko jeda waktu perpindahan putaran.
Kerugian Overhead Valve
Beberapa masalah khusus yang terjadi pada mesin overhead valve (OHV) antara lain:
• Kecepatan putaran mesin terbatas (RPM); OHV memiliki komponen-komponen yang relatif lebih banyak sehingga cenderung kehilangan gaya inersia akibat celah-celah yang terbentuk antar masing-masing komponen. Kehilangan gaya inersia membuat katup lebih mudah untuk “mengambang”. Hal inilah yang membuat mesin-mesin dengan mekanisme katup OHV tidak mampu berputar pada putaran tinggi. Mesin OHV hanya mampu berputar pada putaran 6.000 sampai dengan 8.000 rpm (revolutions per minute) untuk mobil-mobil yang diproduksi umum, 9.000 sampai dengan 10.500 rpm untuk mobil-mobil balap. Sedangkan untuk mobil dengan mekanisme katup modern (terutama yang menggunakan DOHC), mesin mampu berputaran pada kisaran 6.000 hingga 9.000 rpm untuk mobil produksi masal, dan hingga 20.000 rpm (walau sekarang dipatok hanya sampai 18.000 rpm) untuk mobil balap.
• Desain kepala silinder kaku; Hal ini dikarena pushrod yang lurus sehingga posisi antara blok silinder dengan kepala silinder tidak boleh dalam bentuk yang kompleks (cenderung lurus). Desain kepala silinder yang kaku membuat lokasi dan jumlah katup menjadi terbatas yang pada umumnya hanya terdiri dari 2 katup (1 katup masuk dan 1 katup buang). Sedangkan pada mesin OHC, desain kepala silinder bisa lebih fleksibel dengan lokasi dan jumlah katup yang bisa lebih dari 2 katup, hal ini karena posisi camshaft yang berada dikepala silinder dan mekanisme penggerak camshaft yang lebih fleksibel (biasanya menggunakan timing belt atau timing chain).
• Bising dan kasar; Hal ini karena banyaknya komponen mekanisme katup yang terlibat dan bergerak, membuat mekanisme katup OHV menimbulkan suara yang lebih bising.
Pada saat mesin panas, celah yang terbetuk antar masing-masing komponen menjadi lebih lebar sehingga suara mesin terdengar lebih kasar.
• Perawatan rumit; Salah satu komponen yang terkadang dilewati untuk diperiksa adalah camshaft, hal ini karena posisi dan lokasi camshaft yang tersimpan pada blok mesin, sehingga cenderung lebih sulit untuk di bongkar.
b. Overhead Camshaft (OHC)
Gambar 13. Overhead Camshaft
Untuk tipe OHC memiliki camshaft yang langsung terpasang pada kepala silinder, sehingga cam atau nok langsung menyentuh rocker arm tanpa bantuan push rod. Tipe ini juga dibedakan menjadi dua macam, yaitu SOHC dan DOHC. Perbedaan kedua jenis ini terletak pada jumlah camshaft, SOHC memiliki satu buah camshaft sementara DOHC memiliki dua buah camshaft.
a) Single Overhead Camshaft (SOHC)
Single Overhead Camshaft (SOHC) adalah mesin yang didesain dengan menggunakan satu buah camshaft yang ditempatkan pada kepala silinder. Pada mesin dengan konfigurasi inline (sebaris) terdapat satu camshaft yang diletakan pada kepala silinder, sedangkan untuk mesin dengan konfigurasi lain (misal; konfigurasi mesin V atau konfigurasi mesin boxer) ini berarti mesin memiliki lebih dari satu kepala silinder, maka
jumlah camshaft juga sebanyak jumlah kepala silinder, karena setiap satu kepala silinder terdapat satu camshaft.
Gambar 14. Single Overhead Camshaft
Pada desain SOHC, camshaft secara langsung menggerakan katup melalui perantara bucket tappet atau ada pula yang melalui perantara rocker arm. Desain SOHC memberikan kompleksitas yang lebih rendah jika dibandingkan dengan desain OHV, terutama jika menggunakan multivalve pada kepala silinder, dimana mesin memiliki lebih dari dua katup (isap-buang) pada masing-masing silinder. Exhaust manifold dan intake manifold ditempatkan sejajar pada kedua sisi kepala silinder sehingga kinerja mesin meningkat karena tidak lagi terjadi crossflow, percikan api pada busi dapat dengan mudah berhadapan langsung dengan gas.
b)
Double Overhead Camshaft (DOHC)Double Overhead Camshaft ditandai dengan dua camshaft yang terletak didalam satu kepala silinder, satu camshaft melayani semua katup masuk dan satu camshaft lagi melayani semua katup buang. Desain seperti ini mengurangi insersia penggerak mekanisme katup, karena rocker arm sudah tidak lagi digunakan (dihilangkan) pada mesin DOHC. Desain DOHC memungkinan sudut yang lebih luas antara katup masuk dan katup buang dibanding mesin SOHC. Hal ini dapat memperlancar aliran udara yang lebih baik pada kecepatan tinggi. DOHC yang didesain dengan multivalve juga memungkinkan penempatan busi secara optimal sehingga mampu meningkatkan efisiensi pembakaran.
Gambar 15. Double Overhead Camshaft
DOHC dengan desain multivalve (katup lebih dari dua) muncul pada kisaran tahun 1980-an, namun harus diingat bahwa DOHC tidak selalu multivalve. Hal ini kadang membingungkan, karena pada beberapa mesin SOHC juga didesain dengan multivalve.
Memang, jika memperhatikan perkembangan mesin-mesin DOHC hampir semua menggunakan multivalve dengan jumlah katup antara tiga sampai lima katup per silinder. Multivalve tidak selalu DOHC karena keduanya merupakan fitur yang berbeda.
Keuntungan Overhead Camshaft
•
Pembakaran sempurna. Alasan mendasar para produsen mesin memilih Overhead Camshaft adalah bahwa mekanisme jenis ini menawarkan peningkatan kemampuan mesin saat terjadi pertukaran (exchange) induksi dan gas buang (pertukaran ini sering disebut "engine breathing").•
Torsi maksimum. Keuntungan kinerja lainnya yaitu diperoleh dari konfigurasi saluran (port) yang lebih baik dengan mengoptimalkan desain overhead camshaft. Dengan tidak digunakannnya pushrod, desain kepala silinder bisa menggunakan saluran tegak sehingga perlintasan (crossection) lebih menguntungkan dan panjang. Desain Overhead Camshaft merupakan salah satu mekanisme katup yang dewasa ini banyak digunakan pada mobil-mobil dengan kecepatan dan teknologi tinggi, bahkan banyak digunakan untuk mobil-mobil balap, karena OHC mampu meningkatkan daya keluaran (output) sehingga menghasilkan torsi maksimum.•
Ringan. Mekanisme penggerak OHC bisa saja menggunakan metode yang sama seperti halnya yang digunakan pada OHV, tetapi dalam prakteknya (tergantung aplikasi), bobot yang lebih ringan dan bebas perawatan lebih sering digunakan pada mekanisme penggerak OHC. Misal; penggunaan timing belt karet/kevlar bergigi, rantai roller (roller chain) pada double overhead camshaft (DOHC), atau dalam beberapa kasus masih tetap menggunakan roda gigi. Pada mesin Ducati versi awal, penggerak camshaft pada mesin OHC-nya masih menggunakan roda gigi bevel (bevel gear).•
Multivalve. Pada mesin dengan konstruksi khusus ada yang menggunakan beberapa katup (tiga, empat, atau lima) per silinder, selain itu banyak mesin OHC sekarang ini yang telah menggunakan variable valve timing untuk meningkatkan efisiensi dan daya mesin. OHC dengan peletakan camshaft pada kepala silinder (cylinder head) memungkinkan mesin dengan kecepatan yang lebih tinggi dibanding dengan OHV (posisi camshaft pada blok mesin), hal ini karena OHC memiliki massa penggerak (valvetrain) yang rendah.Kerugian Overhead Camshaft
•
Ukuran kepala sinlinder (Cylinder Head) menjadi lebih besar terutama pada tipe DOHC karena semua komponen mekanisme katup diletakkan pada kepala silinder.•
Pada tipe DOHC celah katup sulit distel. Karena tidak tersedianya rocker arm, sehingga camshaft diletakan tepat diatas batang katup. Dan celah yang terbentuk adalah antara cam dengan batang katup. Penyetelan celah katup dilakukan dengan mengganti shim tipis yang terletak diantara cam dengan batang katup.Pemeriksaan driven-belt (timing belt) harus dilakukan berkala, karena putusnya driven-belt dapat berakibat fatal pada mesin.
•
Lebih mahal. Terutama pada mekanisme katup tipe DOHC. Karena camshaft terdiri dari dua batang dan biasanya jumlah katup yang digunakan juga lebih dari 2.E. LANGKAH KERJA 1) PERSIAPAN
a. Menyiapkan mesin, alat, dan bahan yang diperlukan b. Memeriksa air radiator dan minyak pelumas mesin c. Menghidupkan mesin ± 5 menit
2) PENYETELAN CELAH KATUP
1. Cari spesifikasi besar celah katup di dalam buku data.
2. Lepaskan tutup kepala silinder
3. Menepatkan piston pada posisi top kompresi 1 atau 4, dengan memutar puli motor searah dengan putarannya sampai tanda TMA Tanda TMA terletak pada puli motor atau pada roda gaya.dengan cara sebagai berikut:
Cara 1 :
a. Memutar poros engkol sehingga tanda pada pully poros engkol bertepatan dengan tanda ”0” pada tutup rantai timing.
b. Pada saat memutar poros engkol sambil memperhatikan katup masuk silinder mana yang bergerak.
c. Apabila yang bergerak katup masuk silinder 1 pada saat saudara memutar poros engkol, berarti ketika tanda pada puli tepat dengan tanda 0, yang sedang top kompresi adalah silinder 1.
Cara 2 :
a. Melepas busi silinder 1 atau 4
b. Sumbat lubang busi dengan majun (tekan dengan obeng supaya rapat)
c. Putar kunci kontak ke posisi start 1 detik hingga majun terlempar ke luar dari lubang busi.
d. Putar balik poros engkol hingga tanda pada puli segaris dengan angka 10 pada tutup rantai timing
Gambar 16. Cara melakukan top kompresi
4. Tentukan apakah silinder pertama atau terakhir, yang berada pada posisi saat akhir langkah kompresi. Pada saat akhir langkah kompresi, kedua katup mempunyai celah.
5. Menentukan katup-katup yang bias distel pada saat top kompresi silinder 1 atau 4.
6. Menyetel celah katup sesuai spesifikasi.
Gambar 17. Penyetelan Katup
7. Memutar poros engkol 360o sehingga tanda puli motor bertepatan dengan tanda 0 pada cover/tutup rantai timing.
Tanda TMA pada puli motor
8. Menyetel celah katup yang belum dilakukan penyetelan. (sesuai spesifikasi) Motor 4 silinder, silinder pertama pada saat akhir langkah kompresi.
M1 M2 M3 M4
B1 B2 B3 B4
Gambar 18. Celah Katup yang dapat distel (4 Silinder) Motor 6 silinder, silinder keenam pada saat akhir langkah kompresi
M1 M2 M3 M4 M5 M6
B1 B2 B3 B4 B5 B6 Gambar 19. Celah Katup yang dapat distel (6 Silinder)
M Katup masuk B Katup buang X Katup yang dapat distel
3) HAL-HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN DALAM PENYETELAN KATUP
• Fuler harus dapat didorong / tarik
• Fuler yang berombak harus diganti baru.
• Jangan mengencangkan mur-mur terlalu keras Gunakan kunci ring rata dan obeng yang cocok.
“SELAMAT MENGERJAKAN”
