SISTEM BAHAN BAKAR ( FUEL SYSTEM ) Adalah sistim yang terdapat pada engine diesel yang berfungsi untuk mensuplay bahan bakar dari tangki ke masing-masing silinder melalui injector, sesuai jumlah dan waktu yang tepat dalam bentuk partikel yang sangat halus/kabut, sehingga menghasilkan pembakaran yang sempurna untuk mendapatkan power/tenaga yang maksimum. Melihat model/type engine yang bermacam-macam, maka sistim penyaluran bahan bakar dibedakan atas: In-Line Pump Distri-butor Pump Pressure Time ( PT ) System Unit Injector.
1
Injeksi bahan bakar Terdapat dua metode penginjeksian bahan bakar yaitu secara mekanis dan elektronis. Unit alat berat saat ini menggunakan metode mekanis. Namun, peraturan udara bersih ( clean-air regulations ) menghendaki standar yang lebih berat dalam hal sistem injeksi bahan bakar yang mendorong ke arah penggunaan sistem injeksi bahan bakar elektronis. Pola aliran bahan bakar Diesel Bahan bakar dihisap dari fuel tank(1) melalui tank stariner dan Suction Line ( 2 ) oleh fuel feed pump(3). Bahan bakar tersbut kemudian dipompakan menuju fuel filter (4) dan (5) dan terus ke fuel injection pump. Bahan bakar kemudian dinaikkan tekanannya oleh fuel injection pump dan dikirim ke delivery pipe(6) menuju injector (7). Kelebihan bahan bakar kemudian kembali ke Fuel tank lewat return line (8).
Komponen-Komponen Pada Fuel Sistem
Fuel tank ( tangki bahan bakar ) dan sending unit Fuel tank berguna untuk menyimpan sejumlah bahan bakar. Kapasitas tangki umumnya untuk 1 hari operasi (± 10 jam kerja ), tetapi ada juga yang memiliki kapasitas yang lebih besar, seperti pada Stationer Engine. Fuel tank biasanya dilengkapi dengan sending unit, pick up tube dan vent. Sending unit biasanya berupa pelampung, yang berhubungan dengan rheostat (variable resistor), yang mengirimkan besaran listrik (tegangan) menuju fuel gauge (meter penunjuk bahan bakar) di dashboard. Pada tangki bahan bakar terdapat bagian-bagian: 2
1. Filler Cap ( Tutup Tangki ) Adalah tutup tangki yang dilengkapi dengan lobang pernapasan yang berfungsi untuk mencegah kevakuman dan tekanan yang berlebihan di dalam tangki, lobang pengisian biasanya dilengkapi dengan Strainer yang berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran yang terbawa bahan bakar selama pengisian. 2. Drain Valve Adalah lubang untuk menguras tangki atau membuang endapan kotoran-kotoran/air dari dalam tangki. 3. Stand Pipe Adalah pipa hisap Transfer Pump yang ujungnya diletakkan ± 5 cm di atas dasar tangki, agar endapan kotoran/air tidak masuk ke dalam sistim. 4. Baffle Adalah pelat penyekat yang berfungsi untuk menjaga permukaan bahan bakar pada Stand Pipe selalu standby pada saat unit/mesin beroperasi pada medan bergelombang/Off Road.
3
Primary Fuel Filter/Water Separator Adalah komponen yang berfungsi menyaring partikel kotoran yang kasar/air agar tidak ikut terbawa bahan bakar ke dalam sistim, dengan tujuan melindungi Transfer Pump dari partikel kasar/melindungi komponen dari kemungkinan karat. Elemen filter ini terbuat dari strainer /kawat halus yang dapat dibersihkan, sedangkan untuk Water Separatornya digunakan hanya untuk sekali pakai.
Fuel Transfer Pump/Feed Pump Adalah pompa yang berfungsi untuk mentransfer bahan bakar dari Tangki ke Fuel Injection Pump/Unit Injector. Fuel feed pump akan memompakan sejumlah bahan bakar ke injection pump pada tekanan tertentu. Fuel injection pump mendapat pasokan bahan bakar dari fuel feed pump yang memperoleh bahan bakar dari fuel tank. Fuel feed pump juga Umumnya pompa Positif Displacement Pump dengan type Fixed (dimana flownya tidak dapat diatur) bentuknya berupa: Gear Pump, Vane Pump, Plunger Pump dan lain-lain. dilengkapi dengan hand priming pump yang digunakan untuk memompa bahan bakar dengan tangan saat fuel tank kehabisan bahan bakar dan telah diisi kembali. 4
Fuel Priming Pump Adalah pompa tangan yang dipergunakan untuk membantu memompakan bahan bakar dari Tangki ke filter dan Fuel Injection Pump secara manual, untuk mengisi kekosongan bahan bakar pada komponen-komponen tersebut pada waktu selesai diganti/dipasang atau membuang angin yang masuk ke dalam sistim agar engine mudah dihidupkan.
5
Dengan menggunakan hand priming pump, kita dapat membuang udara yang masuk dalam sistem bahan bakar bersamaan dengan mengisi bahan bakar kembali ke jalur-jalurnya, dengan membuka air venting screw pada bracket dari fuel flter.
6
Secondary Fuel Filter Adalah filter bahan bakar yang berfungsi menyaring partikel-partikel kotoran yang lebih halus sebelum bahan bakar masuk ke dalam Fuel Injection Pump. karena kotoran dapat merusak fuel pump dan injector dan dapat menyebabkan maslaah/gangguan pada operasi engine, bahkan kerusakan besar pada engine. Filter-filter yang digunakan disebut spin-on filter yang berisi kertas yang berlipat-lipat.
Ada 2 jenis filter : 1. Spin On Adalah jenis filter yang Elemen dan Housingnya menjadi satu komponen, sehingga penggantiannya dilakukan dengan housingnya ( satu assy. ). 2. Catridge Adalah jenis filter yang elemen-elemennya dapat dipisahkan dari housingnya, sehingga penggantiannya cukup elemennya saja.
7
Bahan bakar harus benar-benar bersih sebelum memasuki fuel pump, karena kotoran dapat merusak fuel pump dan injector dan dapat menyebabkan masalah/gangguan pada operasi engine, bahkan kerusakan besar pada engine. Filter-filter yang digunakan disebut spin-on filter yang berisi kertas yang berlipat-lipat.
Pressure Relief Valve Adalah valve yang berfungsi membatasi tekanan bahan bakar di dalam sistim dan akan mengembalikan kelebihan flow bahan bakar yang disuplay oleh Transfer Pump untuk dikembalikan ke Tangki.
Bleeding Valve Adalah untuk membuang dihidupkan.
udara yang terperangkap di dalam sistim agar engine mudah
Fuel Return Line/Overflow Line Adalah saluran pengembalian kelebihan bahan bakar ke tangki.
8
Fuel Pressure Gauge Adalah alat untuk mengukur tekanan flow bahan bakar, yang dipasang setelah bahan bahan bakar melewati filter, sehingga secara tidak langsung juga dapat digunakan untuk mendeteksi filter block.
Fuel injection pump Adalah komponen yang berfungsi untuk mendistribusikan fuel dengan tekanan tinggi ke dalam masing-masing silinder melalui Injector sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan dan waktu yang tepat ( Injection Timing ) serta urutan pembakaran ( Firing Order ). Bahan bakar yang telah bersih kemudian dikirim ke fuel injection pump. Kebanyakan unit alat berat menggunakan pompa model in-line ( rotary pump hanya digunakan pada engine ukuran kecil ).
Control rod mengendalikan jumlah bahan bakar yang akan dikirim ke injector diinjeksikan ke dalam ruang bakar.
untuk
Saat operator menginjak accelerator pedal (pedal gas), control rod akan bekerja mengubahubah jumlah bahan bakar yang dikirim. Pengendalian pemompaan ini dipengaruhi oleh preset timing (dari posisi timing gear), pressure udara di dalam intake manifold (smoke limiter), RPM engine (injection timing advancer), suhu start (cold start device) dan beban engine (mechanical governor). Injection pump digerakkan oleh engine melalui timing gear assembly dan diperantarai oleh injection timing advancer. Tipe yang digunakan di engine Volvo adalah in-line dimana jumlah plunger sama dengan jumlah silinder engine.
9
10
Bagian-bagian dari Fuel Injection Pump:
11
Bagian dalam dari fuel injection pump terdiri dari : (1) injection pump camshaft (2) tappet dan roller, (3) plunger dan barrel, (4) return spring, (5) control rod, (6) pressure valve, dan pressure valve spring (7). Plunger bergerak naik turun di dalam barrel oleh dorongan dari camshaft melalui perantaraan tappet dan roller untuk mengurangi gesekan dan memperhalus gerakan. Untuk mengembalikan plunger ke posisi TMB, digunakan return spring. Plunger duduk pada plunger holder yang salah satu bagiannya dikaitkan dengan control rod. Gerakan control rod secara translasional menyebabkan plunger holder berputar secara aksial, sambil bergerak naik-turun, yang dapat mengubah posisi control groove relatif terhadap delivery hole. Barrel bertindak sebagai silinder dimana terdapat lubang pemasukan solar (delivery hole) yang mendapat pasokan dari delivery chamber – fuel feed pump. Barrel dapat disetel perkaitannya dengan injection pump housing untuk mengatur jumlah bahan bakar secara preset. Pressure valve berfungsi untuk memungkinkan solar mengalir menuju injektor dengan suatu tekanan dan mencegah solar dari pipa tekanan tinggi terhisap kembali oleh plunger. Valve tersebut segera menutup aliran begitu tekanan solar drop.
Plunger Adalah sebagai pompa yang menginjeksikan fuel, dengan gerakan turun untuk hisap dan gerakan naik untuk penginjeksian, serta gerakan berputar untuk menentukan jumlah yang akan dikonsumsikan ke dalam silinder. 12
Plunger bergerak naik-turun di dalam barrel. Barrel dilengkapi dengan lubang pemasukan (delivery hole) yang akan memasok solar saat plunger berada pada posisi terendahnya (TMB). Saat ini lbang pemasukan terbuka dan solar dengan tekanan rendah mengisi ruangan di atas plunger (1). Saat plunger bergerak naik, sebagian solar akan kembali keluar dari barrel hingga lubang pemasukan tertutup sepenunya oleh plunger. Solar yang terjebak akan naik pressure-nya dan mulai membuka pressure valve melawan spring (2). Solar akan terus disalurkan ke injector selama plunger bergerak naik (3).
13
Ketika control groove bertemu dengan lubang pemasukan, solar dapat kembali keluar dari barrel dan pressure-nya langsung drop karena kebocoran kompresi. Saat ini pemompaan solar berakhir walaupun plunger tetap bergerak ke atas. Dengan memutar posisi plunger, maka pertemuan control groove dengan delivery hole dapat berubah, yang berarti mengubah volume solar yang dipompakan tiap langkahnya.
Rack/Sleeve Adalah komponen yang posisinya menentukan jumlah konsumsi fuel yang akan diinjeksikan ke dalam silinder, sesuai dengan gerakan: a. Rack : Bergerak ke kiri atau kanan untuk menentukan posisi plunger saat diperlukan perubahan konsumsi fuel yang akan diinjeksikan.
b. Sleeve : Bergerak naik dan turun untuk menentukan posisi plunger saat diperlukan perubahan konsumsi fuel yang akan diinjeksikan. 14
Barrel Adalah housing dari plunger yang dilengkapi dengan lubang pemasukan dan pembuangan fuel.
Check Valve/Delivery Valve Adalah katup yang berfungsi memberikan tekanan tinggi bahan bakar ke injector melalui pipa tekanan tinggi ( Injection Line ), dan mencegah aliran balik bahan bakar dari pipa tekanan tinggi ke barrel.
Cam Shaft Adalah komponen yang 15
mendorong masing-masing Plunger melalui Tapet melawan spring mendorong Plunger bergerak naik untuk melakukan pemompaan fuel sesuai dengan waktu yang tepat ( Injection Timing ) serta urutan pembakaran (Firing Order ) yang ditunjukkan oleh konstruksi dari Cam Shaft itu sendiri. Cam Shaft diputar oleh Drive Gear Engine.
Dilihat dari segi pengaturan konsumsi bahan bakarnnya, Injection Pump terbagi atas: 1. Scroll Type Adalah bentuk pengaturan jumlah konsumsi bahan bakar yang akan diinjeksikan ke dalam silinder ditentukan oleh posisi Rack. Gerakan yang diberikan tergantung dari jenis Helix Plunger yang digunakan.
16
2. Sleeve Matering Adalah bentuk pengaturan jumlah konsumsi bahan bakar yang akan diinjeksikan ke dalam silinder ditentukan oleh posisi Sleeve.
17
Pada beberapa Merk/Model sistim Injection Pump ditempatkan di Kepala Silinder, yaitu di atas masing-masing silinder, yang bekerja secara individu melalui kerja kontrol Rack ( Scroll Type ) untuk menggerakkan plungernya dalam menentukan jumlah konsumsi bahan bakar. Jenis ini disebut Unit Injector.
Governor Adalah komponen yang berfungsi: 1. Mengatur putaran engine agar konstan. 2. Merubah putaran engine sesuai dengan power yang dinginkan. 3. Mengatur respon engine. Governor akan mempertahankan RPM engine saat terjadi perubahan load ( beban ) pada engine. Dengan mengindera RPM engine, governor akan memberi sedikit lebih banyak bahan bakar bila beban meningkat dan RPM turun, dan mengurangi jumlah bahan bakar sedikti bila beban berkurangi agar RPM relatif tetap stabil.
Untuk melakukan fungsinya tersebut, governor mengatur langsung jumlah konsumsi fuel yang akan diinjeksikan ke dalam silinder melalui pengaturan posisi Rack/Sleeve.
18
Prinsip Dasar Kerja Governor Posisi Rack/Sleeve yang menentukan jumlah konsumsi bahan bakar yang akan diinjeksikan Ke dalam silinder diatur oleh keseimbangan gaya antara Governor Spring dan Flyweight, dengan ketentuan: 1. Apabila Gaya Spring lebih besar dari Gaya Flyweight ( GS > GF ), maka Rack/Sleeve akan bergerak pada posisi menambah fuel, sehingga putaran engine menjadi naik. 2. Apabila Gaya Spring sama dengan Gaya Flyweight ( GS = GF ), maka Rack/Sleeve akan diam tetap pada posisinya, sehingga putaran engine menjadi tetap. 3. Apabila Gaya Spring lebih kecil dari Gaya Flyweight ( GS < GF ), maka Rack/Sleeve akan bergerak pada posisi mengurangi fuel, sehingga putaran engine menjadi menurun.
Perbedaan antara Gaya Spring dan Gaya Flyweight akan terjadi apabila: a. Terjadi pengaturan Gaya Spring/Putaran engine oleh Operator (putaran naik/turun). b. Penambahan/pengurangan beban, sehingga menurunkan/menaikkan putaran engine yang mengakibatkan terjadinya perubahan Gaya pada Flyweight.
Saat engine hidup tanpa beban Saat engine hidup tanpa beban dan kecepatannya dinaikkan hingga 2000 RPM dengan perantaraan handle gas (throttle lever) yang digerakkan ke kiri, control rod terdorong ke kiri untuk memberikan solar yang lebih banyak. Saat ini camshaft berputar dengan kecepatan setengahnya yaitu 1000 RPM. Putaran camshaft ini menyebabkan flyweight mengembang ke arah luar melawan spring karena gaya centrifugal. saat ini sprung governor sleeve akan tertarik ke arah kiri dan mengayunkan governor arm ke arah kanan dengan handle gas 19
(throttle lever) sebagai titik tumpunya (fulcrum). Gerakan governor arm ini menyebabkan control rod tertarik ke kanan ke arah pengurangan suplai hingga terjadi kesetimbangan (saat akselerasi, kuantitas solar yang diinjeksikan sedikit lebih banyak dibanding saat RPM yang diinginkan telah tercapai).
Saat engine diberi beban Engine tersebut kemudian diberi beban (dengan menghubungkan dengan sistem peindah tenaga/drivetrain). Beban menyebabkan terjadinya penurunan RPM engine (menjadi 1800 RPM), yang berdampak pada penurunan RPM camshaft (900 RPM). Saat penurunan RPM terjadi, gaya centrifugal yang terbangkit pada flyweight berkurang dan flyweight menguncup oleh tegangan spring. Saat ini sprung governor sleeve terdorong ke arah kanan dan menyebabkan control rod terdorong ke kiri melalui governor arm.hal ini menyebabkan terjadinya penambahan kuantitas solar yang dipompakan plunger. Dengan kuantitas solar yang lebih banyak, RPM engine akan kembali terdongkrak kembali ke 2000 RPM. Pada kondisi ini, handle gas ( throttle lever) idah mengalami perubahan posisi.
20
Saat beban dilepaskan dari engine Saat beban dilepaskan dari engine, dengan pasokan solar yang lebih banyak, RPM engine meningkat (hingga 2200 RPM) dan berdampak pula pada RPM camshaft. Centrifugal weight mengembang berlebihan melawan spring dan menyebabkan sprung governor sleeve tertarik kembali ke kiri dan menggerakkan control rod bergerak ke kanan untuk mengurangi pasokan solar. Hal ini terjadi untuk menurunkan kembali RPM engine kembali ke 2000 RPM hingga kesetimbangan terjadi.
Ada beberapa jenis Governor yang dibagi menurut mekanisme kerjanya: 1. Mechanical Governor Adalah Governor yang bekerja secara full mekanis untuk mengatur Rack/Sleeve.
21
2. Hydraulic Governor Adalah Governor yang bekerja secara full hidrolis, melalui out put linkage untuk me-ngatur Rack/Sleeve.
3. Hydra Mechanical Governor 22
Adalah Governor yang bekerja secara mekanis dan hidrolis untuk mengatur Rack/ Sleeve.
3. Pneumatic Governor Adalah Governor yang bekerja secara pneumatic untuk mengatur Rack/Sleeve, yang bekerja berdasarkan mekanisme terbukanya Throttle.
23
24
4. Electronic Governor Adalah Governor yang bekerja secara elektronik untuk mengatur Rack/Sleeve, dilengkapi dengan Actuator yang bekerja secara Electro Hydra Mechanical.
Bagian-bagian dari Governor: a. Drive Gear/Magnetic Pick Up Adalah komponen yang dapat mendeteksi/mengetahui kecepatan putaran engine. b. Flyweight Adalah komponen yang berfungsi merubah gaya putar engine ( Gaya Sentrifugal ) menjadi gaya Translasi. c. Governor Spring Adalah spring yang berfungsi membalance/mengimbangi gaya translasi Flyweight, sehingga didapatkan posisi-posisi tertentu yang stabil sesuai dengan putaran engine. d. Lever Adalah bagian yang dihubungkan secara mekanis dengan pedal throttle untuk mengatur speed ( menambah/mengurangi ) putaran/power engine. e. Output Linkage Adalah bagian yang dihubungkan dengan mekanisme perubah jumlah konsumsi fuel pada Injection Pump ( Rack/Sleeve ).
Mekan isme Kerja Gover nor Kecep atan Variab el
25
LEVER ASSEMBLY GOVERNOR KECEPATAN VARIABEL
1. Saat Engine Dihidupkan
26
2. Saat Engine Idling
27
3. Kontrol Kecepatan Maksimum Beban Penuh ( Full Load )
4. Kontrol Kecepatan Maksimum Tanpa Beban
28
29
