Motor Bakar Katup

carita_tep.unsoed.2009 Mei.2011

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Katup (dalam bahasa inggris valve) atau sering disebut sebagai klep

merupakan komponen penting dalam sebuah kendaraan. Katup berada pada

kepala silinder pada setiap kendaraan yang berbentuk seperti payung atau jamur.

Katup terbagi menjadi 2 kerja, pertama adalah katup masuk dan yang kedua

adalah katup buang. Katup masuk fungsinya adalah untuk memasukan campuran

udara dan bensin yang sudah berbentuk kabut kedalam silinder mesin. Sedangkan

katup buang adalah katup yang berfungsi untuk membuang gas hasil pembakaran

setelah piston melakukan kompresi.

Setiap kendaraan memiliki jumlah katup yang berbeda-beda. Pada mobil-

mobil kecil buatan Jepang tahun 80-an, biasanya jumlah katup pada setiap

silindernya ada 3 katup. Namun, untuk mobil modern sudah mengadopsi 4 katup

pada setiap silindernya. Hal ini dilakukan untuk mempertinggi efisiensi

volumetrik sehingga pemanfaatan BBM dapat lebih efektif dan daya yang

dihasilkanpun semakin besar untuk mesin bersilinder sama. Sehingga bila suatu

mesin memiliki 4 silinder maka jumlah katup masuk dan buang berjumlah 16.

B. Rumusan Masalah

1. Apakah fungsi katup dalam motor bakar empat tak?

2. Apa saja jenis katup pada motor bakar empat tak?

3. Bagaimanakah mekanisme katup pada motor bakar empat tak?

C. Tujuan

1. Mengetahui fungsi katup pada motor bakar empat tak.

2. Mengetahui jenis-jenis katup motor bakar empat tak.

3. Mengetahui mekanisme katup motor bakar empat tak.

1


BAB II PEMBAHASAN

A. Fungsi Katup

Katup atau klep merupakan salah bagian terpenting dari mesin, utamanya

yang bekerja dengan prinsip empat langkah (4 tak). Fungsinya sama dengan klep

pada jantung manusia. Katup inilah yang mengatur jumlah bahan bakar dan udara

yang dapat masuk ke dalam mesin dan setelah itu dikonversi menjadi tenaga.

Selanjutnya, katup juga bertugas mengatur sisa pembakaran untuk dibuang

sehingga campuran bahan bakar dan udara yang masih segar dapat masuk dengan

lancar ke mesin. Untuk mengatur energi baru yang akan dibakar dan ampas yang

akan dibuang, dilakukan oleh katup yang berbeda.

Karena katup sangat menentukan kinerja dan performa mesin, maka

muncul istilah mesin multiklep. Maksudnya, mesin yang punya katup lebih dari

dua atau sepasang. Kini, sudah biasa mesin menggunakan 4 atau 5 katup untuk

setiap silindernya. Katup biasanya terbuat dari baja yang tahan panas dan karat

(stainless steel). Saat sedang melakukan kompresi, katup berfungsi menutup

lubang atau saluran pada silinder. Pada saat pembakaran berakhir, katup buang

segera membuka untuk mengalirkan gas sisa hasil pembakaran menuju exhaust

manifold. Setelah proses pembuangan selesai, maka piston akan melakukan

langkah hisap dan katup hisap pun membuka untuk memasukkan campuran udara

dan bensin yang sudah mengabut menuju silinder mesin. Setiap katup dari sebuah

silinder melakukan gerakan membuka dan menutup satu kali untuk setiap dua kali

putaran poros engkol (crankshaft).

Dari segi kerja, tugas katup tampak sederhana, yaitu buka dan tutup.

Namun untuk membuka dan menutup silinder, katup harus dilengkapi mekanisme

lainnya. Sebagai contoh, untuk mendorong katup digunakan mekanisme yang

disebut bubungan, nok atau kem. Sebaliknya agar katup kembali ke posisi semula

2


setelah didorong oleh nok, harus digunakan pegas. Kedua komponen inilah yang

berkembang teknologinya pada mesin-mesin modern.

B. Jenis-Jenis Katup

Jenis-jenis katup dapat dibedakan sebagai berikut:

1. Berdasarkan Fungsi.

a. Katup hisap berfungsi untuk mengatur masuknya campuran bahan bakar

dan udara (motor bensin) dan udara (motor diesel) pada saat langkah

hisap.

b. Katup buang, berfungsi untuk mengatur keluarnya gas sisa pembakaran

pada saat langkah buang.

2. Berdasarkan Dudukan Katup.

a. Susunan Katup L

Motor otto dengan susunan katup L, ruang bakar berbentuk huruf L

terbalik. Kedua katup diletakan berdampingan pada salah satu sisi silinder.

Jenis ini sering dipakai pada motor silinder sebaris. Semua katup terletak

dalam satu baris, sehingga dapat digerakan dengan menggunakan satu

poros kam. Susunan katup jenis ini baik digunakan untuk motor dengan

kompresi rendah. Susunan katup ini sekarang sudah tidak digunakan lagi.

Gambar 1. Susunan Katup L

3

Halve guide

valve spring _

valve spring retainàr

in


b. Susunan Katup F

Susunan katup jenis ini adalah gabungan antara susunan katup I

dan L. Katup hisap berada pada kepala silinder dan katup buang pada blok

silinder dan menggunakan satu poros kam.

c. Susunan Katup T

Jenis ini menempatkan katup pada kedua sisi silinder di blok

silinder. Jarak kedua katup berjauhan maka diperlukan dua buah poros

kam, untuk menggerakan katup masuk dan katup buang.

d. Susunan Katup I

Motor dengan susunan katup I kedua katup baik masuk dan buang

berada pada kepala silinder. Jenis ini banyak digunakan karena

perbandingan kompresinya tinggi sehingga efisiensi panasnya lebih besar.

Gambar 2. Susunan katup I

3. Berdasarkan Mekanisme Katup

a. OHV (Over Head Valve)

Motor yang menggunakan mekanisme katup jenis ini mempunyai

ciri fisik yaitu poros kam berada pada blok silinder dan katup berada

pada kepala silinder. Motor dengan mekanisme katup OHV mempunyai

perbandingan kompresi yang tinggi dibandingkan dengan katup sisi.

Penempatan katup di kepala silinder menyebabkan perbandingan

kompresi tinggi sehingga meningkatkan torsi dan daya.

4


Gambar 3. OHV (Over Head Valve)

b. SOHC (Single Over Head Camshaft)

Pada jenis SOHC poros kam dipasangkan di atas kepala silinder,

yang mana rocker arm dan katup-katup digerakkan langsung oleh poros

kam. SOHC yang memakai noken as tunggal sebagai tempat

penyimpanan katup hisap dan buang. Setiap noken as untuk setiap

silinder hanya mampu menampung 2 katup, 1 hisap dan 1 buang. Oleh

karena itu, mesin yang memiliki 4 silinder pasti hanya bisa memakai 8

katup. OHC mempunyai keuntungan dibanding OHV yaitu proses

pembukaan dan penutupan katup lebih cepat, sehingga cocok digunakan

oleh motor kecepatan tinggi.

Gambar 4. SOHC (Single Over Head Camshaft)

c. DOHC (Double Over Head Camshaft)

Mesin DOHC mempunyai suara yang lebih halus dan performa

mesin yang lebih baik daripada SOHC karena masing-masing poros pada

mesin DOHC memiliki fungsi berbeda untuk mengatur katup masuk dan

5


buang. Pembakaran yang terjadi pada mesin DOHC lebih maksimal dan

akselerasi mobil bermesin DOHC menjadi lebih baik.

DOHC memakai dua noken as yang ditempatkan pada kepala

silinder. Satu untuk menggerakkan katup hisap dan satu lagi untuk

menjalankan katup buang. Sistem buka tutup ini tidak memerlukan

rocker arm sehingga proses kerja menjadi lebih presisi lagi pada putaran

tinggi. Konstruksi tipe ini sangat rumit dan memiliki kemampuan yang

sangat tinggi dibandingkan dua teknologi lainnya. Mekanisme katup

DOHC bisa dibagi menjadi dua model, yaitu single drive belt directly dan

noken as intake (hisap) yang digerakkan roda gigi.

Pada teknologi pertama, dua noken as digerakkan langsung

dengan sebuah sabuk. Sedangkan pada model kedua, hanya salah satu

noken as yang disambungkan dengan sabuk. Umumnya adalah bagian

roda gigi katup intake. Antara roda gigi intake disambungkan dengan

roda gigi exhaust (buang), sehingga katup exhaust akan turut bergerak

pula.

Adanya dua batang noken as memungkinkan produsen untuk

memasangkan teknologi multikatup dan katup variabel pada mesin

DOHC. Dalam satu silinder bisa dipasang lebih dari satu katup. Saat ini

umumnya produsen menggunakan model 2 katup hisap dan 2 katup

buang, sehingga mesin DOHC yang memiliki 4 silinder bisa memasang

16 katup sekaligus.

Gambar 5. DOHC (Double Over Head Camshaft)

6


4. Berdasarkan Jumlah Katup

Berdasarkan jumlah katup, motor dapat diklasifikasikan menjadi motor

konvensional dan motor multikatup.

a. Motor Konvensional

Yaitu motor yang hanya mempunyai satu katup masuk dan satu

katup buang (dua katup) tiap silinder.

Gambar 6. Konvensional

b. Motor Multikatup

Yaitu suatu motor yang mempunyai jumlah katup lebih dari dua

tiap silindernya. Biasanya, motor multikatup mempunyai tiga, empat dan

lima katup tiap silinder. Penggunaan multikatup ini bertujuan untuk

memperbaiki sistem pengisian dan mempertinggi efisiensi volumetris.

Gambar 7. Mutikatup

7


C. Bagian-bagian Utama Katup

1. Katup (Valve)

Katup berfungsi untuk membuka dan menutup saluran hisap dan buang.

Konstruksi katup terdiri atas kepala katup, muka katup dan tangkai katup. Bentuk

katup menyerupai jamur, pada kepala katup bentuknya disesuaikan dengan

kebutuhan, agar gas baru dapat masuk ke dalam silinder dengan lancar, demikian

pula dengan gas bekas dapat keluar dengan lancar. Kepala katup terdapat

permukaan yang berimpitan dengan dudukan katup. Bagian katup yang

berimpitan disebut permukaan katup.

Gambar 8. Bagian-bagian Katup

Permukaan katup (valve face) dibuat miring, sesuai dengan kemiringan

permukaan dudukan katup. Kepala katup juga disebut daun katup (leaf valve).

Diameter katup hisap lebih besar dibandingkan dengan diameter katup buang. Hal

ini dimaksudkan agar pemasukan gas baru lebih sempurna dengan massa gas yang

lebih berat. Keadaan yang sebenarnya, apabila langkah dalam torak 180º engkol

maka akan terjadi kekurangsempurnaan dalam tiap langkah torak, misalnya untuk

langkah hisap, apabila katup hisap dibuka saat torak berada di titik mati atas dan

ditutup saat berada di titik mati bawah, pemasukan gas sedikit sekali karena

mendapat hambatan pada saluran-saluran hisap, termasuk tinggi pembukaan

katup.

Demikian pula untuk langkah buang apabila katup buang dibuka pada saat

torak berada di titik mati bawah dan ditutup pada saat torak berada di titik mati

8

Valve

Valvo face

head

I


atas, maka akan terjadi ketidaksempurnaan dalam pembuangan gas bekas, gas

bekas tidak seluruhnya dapat terbuang keluar.

Peranan katup pada mesin sangatlah penting. Disamping katup berfungsi

untuk membuka dan menutup saluran hisap dan buang, tentunya katup pada saat

langkah kompresi maupun ekspansi kedua katup harus menutup saluran tersebut,

supaya meningkatkan kompresi dalam ruang bakar. Apabila katup hisap terjadi

kebocoran maka kerja mesin tidak akan sempurna dan dapat menyebabkan

tekanan kompresi rendah sehingga mengakibatkan akan terjadi guncangan yang

besar pada mesin. Hal itu bisa terlihat mesin mudah mati karena tidak dapat

stasioner dan juga mesin pincang pada putaran bawahnya saja. Apabila katup

buang yang terjadi kebocoran maka kerja mesin tidak akan sempurna itu dapat

berakibat timbulnya suara ledakan pada knalpot (keluarnya gas buang pada

knalpot tidak terlihat konstan).

Pada saat mekanisme katup bekerja tentunya selalu ada yang saling

bergesekan, bertumbukan maupun melakukan kontak. Itu mengakibatkan keausan

pada komponen sehingga menimbulkan suara gemericik atau kasar di cylinder

head. Misalnya ujung rocker arm yang seharusnya berkontak tepat pada ujung

batang katup, bisa bergeser karena keausan. Itulah yang menyebabkan suara

gemericik. Dan cara perbaikannya bisa dihaluskan dengan gerinda ataupun kikir.

Dengan catatan menghaluskan komponen tersebut harus merata apabila dalam

pengerjaan tersebut tidak merata bunyi tersebut masih terdengar. Supaya suara

gemericik itu tidak berbunyi dan gaya menekan rocker arm bisa lebih sempurna

alangkah baiknya komponen yang aus tadi diganti.

Apabila penghantar katup terjadi keausan, knalpot akan mengeluarkan

asap putih dan pada cylinder head berbunyi gemericik. Dudukan katup lepas

sehingga menimbulkan suara gemericik. Misalnya pada waktu katup bergerak

turun dudukan tersebut juga ikut turun begitu juga sebaliknya apabila katup

bergerak ke atas dudukan katup juga ikut naik. Itulah yang menyebabkan suara

9


gemericik pada cylinder head. Untuk cara perbaikannya dudukan katup harus

diganti dan dipasang dengan kuat supaya dudukan tersebut tidak mudah lepas.

Camshaft bisa terjadi keausan karena hubungan kontak yang terus

menerus antara camshaft dengan valve lifter. Misalnya lift cam atau tinggi cam

termakan atau aus itu mengakibatkan bukaan katup berkurang. Pengaruhnya

terhadap mesin adalah motor menjadi irit akan tetapi tenaga mesin tidak bisa

maksimal. Cara perbaikan camshaft agar dapat bekerja dengan baik adalah

membentuk bubungannya menggunakan gerinda tetapi dengan catatan bentuk

cam tersebut harus sama tiap silindernya, akan tetapi pengerjaan untuk membuat

bentuk cam bisa sama persilindernya tidak mudah. Butuh ketepatan dan ketelitian

dalam pengerjaannya. Alangkah baiknya supaya camshaft dapat bekerja dengan

sempurna dilakukan penggantian.

2. Dudukan Katup

Dudukan katup berfungsi sebagai tempat dudukan kepala katup, antara

kepala katup dengan dudukan katup harus rapat agar tidak terjadi kebocoran pada

bidang persinggungannya.

Gambar 9. Dudukan Katup

Bahan dudukan katup dibuat lebih kuat dari pada bahan blok mesin atau

kepala silinder. Ini dimaksudkan agar dudukan katup dapat diganti. Angka

pemuaian akibat panas dudukan katup harus sama angka pemuaiannya dengan

blok mesin dan kepala silinder. Hal ini dimaksudkan agar saat terjadi pemuaian

panas akibat pembakaran, dudukan katup dan kepala silinder serta blok mesin

akan sama-sama memuai dengan angka pemuaian yang sama, sehingga tetap

10

Documents

Motor Bakar Katup