Teknik Dasar Mesin

 

Teknik otomotif adalah salah satu cabang ilmu teknik mesin yang mempelajari tentang bagaimana merancang, membuat dan mengembangkan alat-alat transportasi darat yang menggunakan mesin, terutama sepeda motor, mobil, bis dan truk. Teknik otomotif menggabungkan elemen-elemen pengetahuan mekanika, listrik, elektronik, keselamatan dan lingkungan serta matematika, fisika, kimia, biologi dan manajemen.

Cabang-cabang dari teknik otomotif meliputi :

• Perencanaan (product atau design)
• Pengembangan (development)
• Produksi (manufacturing)
• Perawatan (maintenance)

Di Indonesia saat ini cabang yang sangat berkembang adalah perawatan dan umumnya mengenai perawatan mobil dan sepeda motor.

Sistem dalam otomotif

Dalam teknik otomotif, menguasai sistem-sistem yang ada alat-alat transportasi darat merupakan suatu keharusan. Sistem tersebut terdiri beberapa sistem utama dan puluhan subsistem. Sistem tersebut dapat dikelompokkan :

1. mesin (engine)
• mesin pembakaran dalam (internal combustion engine).
• sistem bahan bakar (fuel system).
• tangki bahan bakar.
• pompa bahan bakar
• karburator atau sistem injeksi bahan bakar.
• sistem pengapian (ignition system).
• sistem pemasukan udara dalam ruang bakar (intake system).
• sistem pembuangan udara hasil pembakaran (exhaust system).
• sistem pendinginan (cooling system).
• sistem pelumasan (lubricating system).
• sistem keseimbangan roda (spooring balancing)
2. Pemindah daya (power train).
• sistem transmisi (transmission system).
• rangkaian penggerak (drive train).
• Transfer case (untuk penggerak 4 roda)
• Penggerak akhir (final drive)
• roda (wheel)
3. sistem kemudi (steering system).
4. sistem suspensi (suspension system).
5. sistem rem (brake system).
6. sistem kelistrikan (electric system)

Dasar dasar otomotif

Seperti kita ketahui bahwa suatu kendaraan membutuhkan suatu tenaga yang memungkinkan dapat bergerak dan mengatasi keadaan jalan, beban, angin dan sebagainya. Sumber tenaga atau energi dihasilkan dari sebuah mesin yang merubah tenaga listrik, panas, gerak, angin atau sebagainya menjadi tenaga gerak (mechanical energi).
 

1. Pengertian Mesin (Engine)
Engine atau mesin merupakan sesuatu untuk merubah tenaga panas yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar menjadi tenaga gerak yang nantinya akan memutarkan roda-roda sehingga memungkinkah mobil bisa bergerak. Mesin yang digunakan oleh mobil haruslah kompak, ringan dan mudah ditempatkan pada ruangan yang terbatas. Selain itu mesin harus dapat menghasilkan kecepatan tinggi dan tenaga yang besar. Mesin juga harus mudah dalam pengoperasiannya dan dapat meredam bunyi dan getaran. Oleh karena itu sekarang banyak menggunakan mesin dengan berbahan bakar bensin dan solar. Sekarang ada mobil tenaga listrik.
 

2. Komponen-Komponen Mesin Bensin dan Fungsinya
Mesin bensin terdiri dari mesin itu sendiri dan komponen – komponen lain sebagai kelengkapannya. Komponen Utama Mesin ialah : blok silinder dan kepala selinder, torak dan batang torak, poros roda dan roda penerus mekanisme katup, dan bak oli (carter)
Sedangkan yang termasuk Kelengkapan Mesin ialah sistem pelumasan, sistem pendinginan, sistem pemasukan dan pembuangan, sistem bahan bakar dan sistem kelistrikan.
Semua komponen – komponen itu saling mendukung satu sama lainnya.
 

• Blok Silinder dan Kepala Silinder

Blok Silinder (Cyilinder Block) merupaka inti dari sebuah mesin, dirancang sedemikian rupa untuk tempat berdiamnya komponen –komponen mesin dan kelengkapannya. Bagian dalam terdapat lubang-lubah sebagai ruang bergerak naik turunnya torak sebagai ruang bakar yang diselimuti oleh mantel pendingin (water jacket) sebagai sistem pendingin.

• Kepala Silinder (Cylinder head) 

merupakan tutup dari blok silinder dan mekanime katup.kepala silinder dibagian atas blok silinde. kepala silinder harus tahan terhadap temperatur dan tekanan yang tinggi selama mesin bekerja. oleh sebab itu, umumnya kepala silinder dibuat dari besi tuang, dan di era yang modern ini kepala silinder juga dibuat dari paduan alumunium dengan tujuan memilki kemampuan pendinginan lebih besar dari besituang.

• gasket kepala silinder

Antara Blok silinder dengan kepala silinder dipasang Gasket untuk mencegah kebocoran gas pembakaran, air pendingin dan oli.

• Torak (Piston)

Fungsinya untuk meneruskan tenaga hasil pembakaran bahan bakar untuk memutarkan poros engkol melalui batang torak yang nantiya poros engkol dapat memutarkan flywheel. Selain itu juga piston sebagai perubah tenaga panas menjadi tenaga gerak yang dibutuhkan.
Pada piston terdapat pegas atau cincin yang umumnya ada 3 buah cincin.2 pegas cincin kompresi dan 1 pegas cincin oli. Pegas kompresi (compression ring) berfungsi untuk mencegah kebocoran campuran bahan bakar udara dan gas dari ruang bakar ke bak engkol. Sehingga pegas kompresi berada di dekat ruang bakar atau berada di atasnya pegas cincin oli. Pegas Oli (Oil ring) diperlukan untuk membentuk lapisan oli di dinding silinder yang nantinya oli itu sebagai pelumas akibat gesekan antara torak dengan dinding silinder.
 

• Poros engkol (Crankshaft)

Tenaga yang dibutuhkan oleh flywheel adalah tenaga putar. Karena yang dihasilkan Torak sebagai penerima pertama tenaga adalah tenaga turun naik torak maka dibuatlah poros engkol sebagai perubah gaya turun naik torak menjadi gaya putar.
 

• Roda Penerus (Flywheel)

Sesuai namanya maka roda penerus fungsi utamanya adalah sebagai penerus tenaga putar dari poros engkol ke roda melalui propeler shaft.
Ketika pertama kali mesin dihidupkan yang pertama kali digerakan sebagai penggerak awal adalah Roda penerus ini yang digerakkan oleh motor starter.

• Mekanisme Katup

Diatas diketahui bahwa fungsi piston sebagai penerima tenaga dari proses pembakaran. Nah apa itu proses pembakaran ?Untuk apa proses pembakaran itu ?Mengapa dapat terjadi pembakaran bahan bakar?
Yang dimaksud dengan proses pembakaran adalah proses dimana campuran bahan bakar (bensin/solar) dan udara yang telah dikabutkan masuk ke ruang bakar dan busi memercikan bunga api akibat adanya loncatan listrik bertegangan ribuan Volt.Bayangkan jika tabung gas dimasukkan sedikit api rokok maka akan terjadi sebuah ledakan. Begitu juga yang terjadi di sini. Ketika campuran bahan bakar dan udara masuk keruang bakar pada waktu itu terjadi loncatan bunga api oleh busi maka terjadilah LEDAKAN. Yang nantinya ledakan itu dimanfaatkan untuk menggerakan torak yang merubah tenaga panas menjadi tenaga gerak.
Nah sekarang bagaimana supaya campuran bahan bakar udara itu masuk ke ruang bakar tepat ketika busi akan memercikan api supaya terjadi ledakan? Memang benar jika campuran bahan bakar udara masuk di waktu yang tidak tepat maka tidak akan ada ledakan yang besar atau mungkin tidak ada. Faktor-faktor yang dapat menghasilkan tenaga yang optimal adalah : ketika campuran bahan bakar udara masuk ke ruang bakar harus dalam keadaan sudah menjadi gas atau kabut, busi harus sudah siap dalam meloncatkan listrik yang bertegangan besar, keadaan piston/torak harus berada di atas (TMA) sekitar 80 sebelum TMA/ Titik Mati Atas, dan beberapa faktor-faktor lainnya.
Untuk mengatur kejadian itu supaya tepat maka fungsinya komponen dari mekanisme katup lah yang mengatur membuka menutupnya katup hisap/buang. Katup hisap untuk membuka saluran campuran bahan bakar udara masuk ke ruang bakar. Katup buang untuk membuka saluran untuk membuang sisa hasil pembakaran dari ruang bakar ke knalpot melalui exhaust manifold.

• Bak Oli (Oil Pan)

Bagian bawah dari blok silinder adalah bak oli (oil Pan) ada yang menyebutnya carter adalah sebuah wadah oli mesin yang nantinya digunakan dalam sistem pelumasan. Bak Oli dibuat dari baja yang dicetak dan dilengkapi dengan penyekat (separator) untuk menjaga agar permukaan oli tetap rata ketika dalam keadaan jalan yang menurun atau menanjak. Bak oli harus kuat untuk menjaga dari benturan langsung dengan jalan.

 

Sistem Pemindah Tenaga (SPT)

gambar di atas merupakan contoh SPT yang digunakan pada kendaraan tipe penggerak roda belakang (Front Engine Rear Drive-FR), salah satu SPT yang sekarang sering diterapkan pada kendaraan roda empat.

Kendaraan akan bisa bergerak ketika kendaraan tersebut dilengkapi dengan SPT.. SPT berfungsi untuk mengatur/mengubah putaran yang dihasilkan oleh engine supaya bisa diteruskan ke jalan melalui roda/ban.

Klasifikasi kendaraan jika dilihat dari SPT yang digunakan dapat dibedakan menjadi:

1. Front Engine Rear Drive (FR) 2. Front Engine Front Drive (FF) 3. Rear Engine Rear Drive (RR) 4. Four Wheel Drive (FWD)

Secara garis besar, materi yang akan dipelajari pada SPT yaitu: Kopling (Clutch), Transmisi (Transmission), Propeller shaft, Gardan (Differensial) dan Poros Penggerak Roda (Axle)

• Kopling (cluctch)

terletak diantara mesin dan transmisi, fungsinya adalah untuk menghubungkan dan melepaskan tenaga dari mesin ke transmisi melalui kerja pedal selama perkaitan roda gigi. Kopling juga dapat memindahkan tenaga secara perlahan - lahan dari mesin ke roda - roda penggerak agar gerak mula kendaraan dapat berlangsung dengan lembut dan perpindahan roda - roda gigi transmisi dapat lembut sesuai dengan kondisi jalanya kendaraan.

rankaian kopling:

1. pelat kopling(cluctch disc)
2. tutup kopling (cluctch cover)
3. mekanisme penggerak

• ·         Transmisi(transmission)

berfungsi untuk merubah kecepatan sesuai dengan keinginan serta memperbesar momen.Transmisi dibagi 2 yaitu : transmisi manual dan transmisi otomatis

• propeller shaft

berfungsi untuk meneruskan tenaga putar dari transmisi ke gardan (differential). Propeller shaft dibuat dari tabung pipa baja yang memiliki ketahanan terhadap gaya puntiran atau bengkok. Pada propeller shaft terdapat balance weight yang berfungsi untuk mennyeimbangkan propeller pada saat berputar. Untuk kendaraan yang panjang maka propeller shaft itu terdiri dari 2 atau 3 joint.

• Gardan(differential)

berfungsi untuk memperbesar momen, meneruskan putaran dari propeller shaft ke axle shaft, dan merubah sudut putar 180 derajat menjadi 90 derajat. Gardan terdiri dari 2 bagian yaitu : final gear dan differential gear.

• Poros penggerak(drive shaft)

berfungsi menggerakkan roda - roda kendaraan, yang menggunakan sistem suspensi independent.Poros penggerak yang di bahas kali ini adalah kombinasi Fixed constant velocity joint, dan Slidable constant velocity joint.

tipe constant velocity joint :

1. tripod joint : mempunyai tiga roller dan bentuknya sederhana dan umumnya joint tipe ini dibuat agar dapat bergerak pada arah axial.
2. birfield joint : mempunyai beberapa steel ball,agar kecepatan seragam dapat di pertahankan dengan ketelitian yang tinggi. Birfield joint dibuat sedemikian rupa hingga perubahan panjangnya berlaku sesuai gerak kendaraan.

• axle dan axle shaft

berfungsi untuk meneruskan tenaga putar dari Gardan (differential) ke roda - roda. Adapun tipe - tipe axle shaft antara lain : tipe full floating, tipe 3/4 floating, dan tipe semi floating.

1. tipe full floating : bearing terletak diantara axle housing dan wheel hub dan roda terkait pada wheel hub.tipe ini banyak digunakan pada truk.
2. tipe 3/4 floating : pada tipe ini antara axle housing dan wheel hub diapasang bearing tunggal dan roda terpasang langsung pada poros.
3. tipe semi floating : pada tipe ini bearing dipasang diantara axle housing dan poros axle, dan roda terpasang langsung pada poros.

 

Sistem Kemudi

Berfungsi untuk mengatur arah kendaraan dengan cara membelokan roda depan. Bila roda kemudi di putar, steering coloum akan meneruskan tenaga putarnya ke steering gear. Steering gear memperbesar tenaga putar ini sehingga dihasilkan momen yang lebih besar untuk menggerakan roda depan melalui steering lingkage, Tipe steering yang akan di bahas hanya dua yaitu tipe rack and pinion dan tipe recirculating ball. Bagian utama sistem kemudi : steering coloum, steering gear, steering lingkage, dan steering wheel. Pada sistem kemudi ada yang disebut dengan power steering. Power steering memliki booster hidraulis dibagian tengah mekanisme kemudi agar kemudi menjadi lebih ringan.

Sistem Suspensi

Suspensi adalah kumpulan komponen tertentu yang berfungsi meredam kejutan, getaran yang terjadi pada kendaraan akibat permukaan jalan yang tidak rata yang dapat meningkatkan kenyamanan berkendara dan pengendalian kendaraan. Sistem suspensi kendaraan terletak di antara bodi (kerangka) dengan roda. Ada dua jenis utama suspensi yaitu :

• Sistem suspensi dependen atau sistem suspensi poros kaku (rigid)

Roda dalam satu poros dihubungkan dengan poros kaku (rigid), poros kaku tersebut dihubungkan ke bodi dengan menggunakan pegas, peredam kejut dan lengan kontrol (control arm). banyak digunakan pada kendaraan niaga.

•  Sistem suspensi independen atau sistem suspensi bebas

Antara roda dalam satu poros tidak terhubung secara langsung, masing-masing roda (roda kiri dan kanan) terhubung ke bodi atau rangka dengan lengan suspensi (suspension arm), pegas dan peredam kejut. Goncangan atau getaran pada salah satu roda tidak memengaruhi roda yang lain.

Sistem Rem

Sistem rem dalam teknik otomotif adalah suatu sistem yang berfungsi untuk :

1. Mengurangi kecepatan kendaraan.
2. Menghentikan kendaraan yang sedang berjalan.
3. Menjaga agar kendaraan tetap berhenti.

Komponen utama dalam sistem rem terdiri dari :

• Pedal rem atau tuas rem.
• Penguat (booster).
• Silinder master (master cylinder).
• Saluran pengereman atau kabel (lines).
• rem drum atau rem cakram.

 

Sistem Kelistrikan

kelistrikan mesin
  ialah sistem otomatiasi yang dipergunakan untuk menghidupkan mesin serta mempertahankanya agar tetap hidup. Bagian - bagianya terdiri atas baterai yang mensuplai listrik ke komponen kelistrikan lainnya, sistem pengisian yang mensuplai listrik ke baterai, sistem stater yang memutarkan mesin pertama kali, sistem pengapian yang membakar campuran udara bahan bakar yang dihisap ke dalam silinder, dan perlengkapan kelistrikan lainnya.
kelistrikan bodi
komponen - komponen kelistrikan bodi adalah komponen kelistrikan yang di lengkapi dalam bodi kendaraan. Termasuk komponen sistem penerangan, meter kombinasi, sistem wiper dan washer dan komponen lainnya yang bertujuan untuk menjamin keamanan dan kenikmatan saat mengendarai. juga termasuk jaringan kabel yang menghubungkan komponen- komponen listrik.