BAGI penggemar otomotif, tentu sudah tidak asing lagi mendengar piston, katup, dan memahami bentuk serta sistem kerja mesin. Namun di balik itu, ternyata ada komponen mesin yang tugasnya amat berat. Sebuah katup atau klep, misalnya, bisa ditugaskan bergerak membuka dan menutup lebih dari 60 kali pada putaran mesin 7.500 rpm dalam suhu 7000 Celcius lebih. Sedangkan piston harus bergerak naik turun sebanyak 400 kali.
BERIKUT disajikan nama dan fungsi bagian mesin mobil, agar tugas mesin bisa dimengerti.
Bantalan peluru dan metal
Ada dua macam bantalan (bearing) yang biasa dipasang pada poros engkol (crank shaft) mobil, yaitu bantalan peluru dan metal. Kedua bantalan itu berciri khas dan keunggulan berbeda. Dibanding bantalan metal, bantalan peluru lebih kuat dan tahan lama. Namun pada mesin mobil yang menggunakan sistem pelumasan bertekanan (force feeding lubrication), hanya bantalan jenis metal yang dapat dipasang, karena celah bebas antara permukaan poros engkol dan bantalan harus sempit, agar oli yang dipompa melalui jaringan saluran pelumasan yang ada di dalam poros engkol (kruk as) tidak bocor keluar.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Bantalan peluru jarang digunakan pada mesin mobil yang jumlah silindemya lebih dari dua, karena poros engkol yang menggunakan bantalan peluru harus didesain khusus agar dapat dibongkar-pasang saat bantalan aus.
Bantalan peluru yang dipasang pada poros engkol adala tipe jarum (roller bearing). Bantalan jenis ini jauh lebih kuat ketimbang bantalan model bola (ball bearing), dan awet. Jika mutunya baik, sekali pasang bantalan tadi dapa berfungsi minimal selama tiga tahun atau setelah mobil menempuh jarak 40.000 km. Namun karena pelumasan dilakukan secara terbuka dan Iangsung dari karter, kotoran pun sering terbawa ke dalam bantalan, terjepit di antara peluru dan bos, sehingga koefisien gesekan meningkat.
Mesin mobil yang menggunakan bantalan peluru, poros engkolnya praktis tidak pernah aus, karena antara bantalan dan poros tidak terjadi kontak langsung. Dalam hal pelumasan, bantalan peluru tidak merepotkan karena tidak menuntut perlakuan khusus seperti bantalan metal.
Dibanding bantalan peluru penggunaan bantalan metal agaknya lebih populer, karena mobil yang dilengkapi mesin dengan jumlah silinder lebih dari dua ternyata lebih banyak. Bantalan metal semuanya berbentuk setengah silinder. Setiap poros –baik poros duduk maupun poros jalan– dilengkapi sepasang bantalan. Bantalan metal dibuat dari Iogam paduan yang ditambah sedikit dengan grafit agar koefisien gesekannya lebih rendah.
Bantalan metal terdiri dua lapisan. Bagian dalam yang langsung bergesekan dengan kruk as (poros engkol) adalah lapisan dari logam paduan, sedang bagian luar dibuat dari perunggu dan kuningan. Dibanding bantalan peluru, penanganan bantalan metal lebih sulit. Ketelitian, kesabaran, kecermatan, dan keahlian amat diperlukan. Selain itu, setelah bantalan metal dipasang, sistem pelumasan harus berfungsi baik, karena kegagalan sistem pelumasan akan menghancurkan bantalan metal itu. Sebaliknya, jika pelumasan bekerja baik, bantalan metal mampu bertahan paling sedikit tiga tahun.
Ruang bakar
Kerja mesin selalu tidak lepas dari proses pembakaran. Proses itu akan menghasilkan energi panas yang lalu diubah menjadi energi mekanis. Proses pembakaran mesin berlangsung dalam ruang bakar (combustion chamber). Letak ruang bakar ini ada di kepala silinder (cylinder head). Pada motor bensin, proses pembakaran berlangsung pada akhir langkah kompresi, di mana campuran udara dan bahan bakar (bensin) dinyalakan dengan bantuan pijaran bunga api dari busi (pemantik api), pada kondisi tekanan tertentu.
Pada motor diesel, diinjeksikan ke ruang bakar yang punya tekanan dan temperatur udara tinggi yang memungkinkan terjadinya proses pembakaran sendiri secara bertahap.
Pada dasarnya, proses pembakaran membutuhkan tiga komponen dasar: bahan bakar, pemanas, dan oksigen. Tanpa salah satu komponen dasar itu, proses pembakaran tidak mungkin berlangsung. Pada mesin mobil, oksigen diperoleh waktu piston melakukan langkah isap. Selanjutnya, sistem pengapian memberi loncatan bunga api listrik untuk memulai proses pembakaran. Proses pembakaran harus berlangrsung sempurna, sisa pembakaran ditekan serendah mungkin.
Proses pembakaran tak sempurna menghasilkan polutan, seperti CO, NOx, HC, dan partikel lain. Untuk menghasilkan proses pembakaran sempurna dapat dilakukan dengan menyiapkan tiga komponen dasar proses pembakaran sebaik mungkin. Dengan cara itu, akan dihasilkan kondisi yang mendukung kesempurnaan proses pembakaran, seperti jumlah atau massa oksigen yang memadai, campuran udara dan bahan bakar yang homogen, serta bunga api busi sekuat mungkin.
Perkembangan teknologi otomotif kini banyak mengacu pada metode yang dapat menghasilkan proses pembakaran sempurna. Salah satunya adalah dengan sistem injeksi bahan bakan motor bensin yang dikontrol secara elektronik(EFI). Dengan sistem ini diharapkan dapat dihasilkan rasio dan komposisi campuran udara dengan bahan bakar yang sesuai kondisi kerja mesin. Hasil akhir yang diharapkan adalah proses pembakaran yang sempurna dengan kadar emisi gas buang yang rendah.
Poros nok
Tugas utama poros nok (camshaft) ialah menggerakkan katup-katup agar membuka dan menutup pada saat yang tepat. Poros nok biasanya dilengkapi minimal dua poros bantalan. Mesin dengan jumlah silinder empat dan letaknya sederet biasanya punya sebuah poros nok dengan tiga atau empat poros.
Tugas utama poros nok (camshaft) ialah menggerakan katup-katup agar membuka dan menutup pada saat yang tepat. Poros nok biasanya dilengkapi minimal dua poros bantalan. Mesin dengan jumlah silinder empat dan letaknya sederet biasanya punya sebuah poros nok dengan tiga atau empat poros bantalan. Garis tengah poros bantalan ini biasanya lebih besar dari garis tengah nok, sehingga dapat didorong masuk lubang-lubang metal. Banyaknya, nok pada poros nok bergantung pada jumlah silinder mesin. Mesin mobil yang berkemampuan tinggi, banyak menerapkan sistem nok ganda (double camshaft/DOHC) dengan nok-nok yang berjumlah dual kali lebih banyak dari pada nok mesin standar.
Poros nok berputar dengan kecepatan separuh kecepatan putaran mesin, sambil mendorong penekan katup atau “batang penekan katup” melalui nok-noknya. Beban yang dipikul poros nok tidak ringan. Ia harus mengangkat katup-katup pada putaran mesin yang cukup tinggi (sekitar7.500 rpm) sambil menolak tekanan pegas-pegasnya. Selain itu, poros nok juga harus menahan desakan yang timbul selama proses pembakaran berlangsung di dalam ruang bakar.
Penyetelan celah bebas katup yang kurang cermat mengakibatkan poros nok harus menahan desakan kuat yang diterima piringan katup-katup saat gas yang ada di dalam silinder mulai terbakar. Karena itu poros nok dibuat dari baja khusus diperkeras dengan menyepuhnya lewat proses pemanasan. Selain itu, seluruh permukaan nok-noknya diperkeras hingga mampu menahan dan memperlambat proses keausan, akibat gesekan dengan batang-batang penekan katup.
Blok mesin dan kepala silinder
Bagian ini merupakan pondasi mesin. Blok mesin modern dibuat dari aluminium. Pembuatanya dengan cor. Cairan panas aluminium dituang dalam cetakan. Ketika mengeras dan cetakan berangsur dingin, namun masih ada toleransi kelonggaran, segera dipasang banatalan dan dudukan-dudukan (mounting) untuk komponen-komponen lain.
Pengerjaan konstruksi kepala silinder(cylinder head) tak beda dengan blok mesin, memakai gasket sebelum dihubungkan ke bodi silinder. Gunanya, agar kompresi campuran bahan bakar udara tidak bocor. Pada mesin berkonstruksi penggerak katup di atas (over head valve) yang banyak diaplikasi pada motor empat langkah modern, kepala silinder juga berfungsi sebagai rumah penggerak, termasuk tempat pemasangan cam dan katup (valve).
Katup
Katup dibuat dari baja tahan panas dan karat. Saat kompresi dan selama pembakaran berlangsung di dalam silinder, katup-katup ini bertugas menutupi lubang-lubang pada silinder. Pada saat pembakaran berakhir, katup buang (exhaust valve) segera membuka sehingga gas-gas sisa pembakaran segera keluar dari lubang katup menuju manifold. Setelah proses pembuangan sisa pembakaran selesai, katup pemasukan membuka, sehingga campuran udara dan bensin segar tersedot masuk ruang bakar. Setiap katup dari sebuah silinder melakukan gerakan dan menutup satu kali untuk setiap dua kali putaran poros engkol.
Pada mesin berkonstruksi katup samping, katup-katup digerakkan penekan katup yang bergerak di dalam bos. Sedangkan pada mesin yang menerapkan sistem katup di atas (SOHC/DOHC), penekan katup dan batang penekan sama sekali tidak diperlukan. Yang ada hanya tuas penekan katup atau rocaker arm. Setelah diangkat sehingga terlepas dari tempat duduknya, katup-katup itu dikembalikan pada kedudukan semula oleh sebuah pegas. Pada saat membuka, katup-katup itu akan terangkat dari dudukannya antara 5/16 – 3/8 inci.
Selain itu, kerja katup juga berat. Misalnya, jika mesin berputar 7.500 rpm, katup membuka dan menutup lebih 60 kali per detik. Jika mesin digeber mencapai 10.000 rpm, katup dipaksa lebih dari 80 kali membuka-menutup. Sedangkan suhunya bisa mencapai sekitar 700 derajat Celcius.
Sumber: Kompas, tanpa tanggal dan tahun
