Mekanisme Katup Pada Sepeda Motor

 

Mesin pembakaran dalam 4 tak, memiliki 4 fase yang harus ditempuh untuk menghasilkan output berupa putaran flywheel. 4 fase tersebut, meliputi langkah hisap, langkah kompresi, langkah usaha dan langkah buang. Seperti yang diketahui bahwa campuran udara dan bahan bakar masuk ke silinder melalui katup masuk dan gas bekas pembakaran keluar dari dalam silinder melalui katup buang. Ketika berada pada langkah hisap dan buang, maka ruang bakar harus berinteraksi dengan volume luar, karena terdapat proses pemasukan udara dan pembuangan gas sisa. Untuk itu, didalam ruang bakar harus didesain sebuah pintu untuk keluar masuk udara yang kita kenal dengan sistem katup.

Mekanisme katup adalah mekanisme yang mengatur pergerakkan katup baik saat membuka atau menutup agar sesuai dengan kebutuhan mesin. Fungsi dari mekanisme katup adalah mengatur pemasukan gas baru ke dalam silinder dan mengatur pengeluaran gas bekas pembakaran keluar silinder.

Terdapat 3 Metode Mekanisme Penggerak Katup

1. Timming Gear

Adalah metode dimana camshaft digerakkan cranksaft melalui perkaitan gigi, model ini hampir tidak memerlukan perawatan dan  memiliki kekuatan yang lebih, tapi model ini cenderung menimbulkan suara yang berisik, oleh karena itu model ini kurang cocok untuk mesin bensin modern seperti sekarang. Poros kam digunakan untuk menggerakan valve lifter, push rod dan rocker arm. Gerakan rocker arm ini  diteruskan untuk membuka dan menutup katup. Putaran poros kam ini adalah setengah putaran dari poros engkol. Putaran poros engkol diteruskan melalui roda gigi dengan perbandingan jumlah roda gigi 1 : 2. Mekanisme penggerak poros kam dengan roda gigi digunakan pada motor dengan susunan katup samping dan OHV dengan penempatan poros kam pada blok silinder.

2. Model Timming Chain

Model ini digunakan pada mesin OHC (Over Head Camshaft) & DOHC (Dual Over Head Camshaft) camshaft terletak di kepala silinder dan digerakkan oleh rantai timming yang dilumasi oli, ketegangan rantai diatur oleh chain tensioner, sementara getaran rantai diredam oleh chain vibration damper.  Model ini memiliki daya tahan yang bagus & suara yang ditimbulkan pada model ini cenderung lebih sedikit oleh karena itu model ini sangat populer sampai sekarang. Jenis penggerak poros kam ini memindahkan putaran dari poros engkol ke poros kam melalui mekanisme rantai. Pada poros engkol dipasangkan crangshaft sproket dan pada poros engkol dipasangkan camshaft sproket dengan jumlah giginya dua kali lebih banyak dari crankshaft sproket. Mekanisme penggerak ini digunakan untuk motor dengan susunan katup sisi, OHV dan OHC.   Tetapi untuk susunan OHC jarak dari poros engkol cukup jauh. Karena jarak yang jauh tersebut maka rantai memerlukan chain guide dan tensioner. Chain guide dan tensioner berfungsi untuk menegangkan rantai agar rantai tetap  berkaitan dengan sproket dan mengurangi suara berisik.

3. Model Timming Belt

Pada model ini konstruksinya hampir sama dengan model timming chain, yang membedakan cuma rantai disini digantikan oleh sabuk karet bergerigi, sabuk pada model ini terbuat dari fiberglass yang diperkuat dengan karet sehingga tidak mudah melar karena perubahan suhu, selain itu tipe ini cenderung tidak menimbulkan bunyi dari tipe yang lain sehingga model ini banyak dipilih jenis kendaraan jaman sekarang. Akan tetapi karena umur sabuk tidak sekuat rantai atau gear maka model ini harus dilakukan penggantian cecara rutin.

Mekanisme penggerak menggunakan timing belt (sabuk bergigi) digunakan untuk motor sengan susunan katup OHC. Pada saat sekarang, jenis ini paling banyak digunakan pada motor-motor kendaraan, karena mempunyai beberapa keuntungan yaitu harga sabuk yang relatif murah, ringan, getaran yang dihasilkan kecil tidak berisik dan tidak perlu pelumasan. Tetapi ada kerugian yaitu kekuatan bahan sabuk terbatas, maka timing belt memerlukan penggantian secara berkala untuk menghindari putus timing belt saat motor hidup.

JENIS KATUP

Pada motor 4 langkah (Otto & Diesel) terdiri dari dua jenis katup, yaitu:

• Katup Masuk (intake valve)

• Katup Buang (exhaust valve)

BERDSARKAN SUSUNAN KATUP

Berdasarkan konstruksi susunan katup hisap dan katup buang dapat diletakan dalam berbagai kedudukan pada kepala silinder atau pada blok silinder. Pada umumnya berdasarkan kedudukan katup terdiri dari susunan katup L, F, T dan I.

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.

Susunan Katup F

Susunan katup jenis ini adalah gabungan antara susunan katup I dan L. katup isap berada pada kepala silinder dan katup buang pada blok silinder dan menggunakan satu poros kam.

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.

Sususnan 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, meskipun mempunyai kerugian bentuknya yang kompak.

BERDASARKAN KONTRUKSI POSISI PENEMPATAN CAMSHAFT

Berdasarkan kontruksi posisi penempatan camshaft, mekanisme katup secara umum dibagi menjadi 2, (over head valve) dan OHC (over head camshaft)

1. OHV (over head valve)

Yaitu posisi katup diletakkan berada diatas atau terletak disamping silinder, sedangkan poros cam berada di dekat poros engkol. Ada dua model mekanisme OHV, model yang pertama dengan desain posisi katup di atas piston atau katup berada di kepala silinder, sedangkan model yang kedua katup berada di samping piston dan lebih sering dikenal dengan sebutan Side Valve atau katup samping.

2. Over Head Camshaft (OHC)

Mekanisme katup dengan posisi camshaft (poros kam) berada di atas piston. Perkembangan lebih lanjut, mekanisme OHC sering disebut dengan SOHC, dikarenakan munculnya inovasi dari jumlah camshaft. Sehingga saat ini yang muncul pada label sepeda motor adalah SOHC dan DOHC. Single Over Head Camshaft untuk mekanisme katup dengan jumlah camshaft satu, dan Doble Over Head Camshaft untuk mekanisme katup dengan jumlah camshaft dua. Dari dua model ini, muncul lagi inovasi baru, yaitu variable valve dan desmodromic valve. Variable valve  secara sederhana memiliki tujuan dapat mengatur berbagai variasi durasi dan jarak pembukaan katup, dalam proses membuka dan menutup sesuai kebutuhan mesin. Teknologi ini sering dikenal dengan sebutan VVTi, Vtech, VVA.

Desmodromic valve atau katup desmodromik adalah katup yang bergerak membuka dan menutup disebabkan oleh sistem bubungan dan pengungkit, bukan oleh pegas. Katup pada mesin empat langkah memungkinkan campuran udara / bahan bakar masuk ke dalam silinder pada awal siklus dan gas buang dikeluarkan pada akhir siklus. Dalam katup mesin empat langkah konvensional dibuka oleh cam dan ditutup oleh pegas balik. Mesin yang menggunakan katup desmodromic memiliki dua bubungan dan dua aktuator, masing-masing untuk pembukaan dan penutupan positif tanpa pegas balik.

BAGIAN-BAGIAN UTAMA MEKANISME KATUP

Untuk bagian-bagian utama mekanisme katup akan kami fokuskan pada mekanisme katup OHV.

Katup

Kelengkapan katup terdiri dari :

Katup  (valve) berfungsi untuk membuka dan menutup saluran hidap dan saluran buang. Diameter atau penampang katup masuk lebih besar atau lebih banyak jumlahnya dari katup buang

Dudukan katup (valve seat) berfungsi sebagai tempat dudukan kepala katup.

Pegas katup (valve spring) berfungsi untuk mengembalikan dan merapatkan katup pada valve seat setelah katup terbuka.

Selongsong katup (valver guide) berfungsi sebagai tempat turun naiknya batang katup.  Valve guide ini terbuat dari bahan besi cor yang pemasangannya disatukan dengan kepala silinder dan yang terpisah sehingga bisa dibuka bila telah aus.

Poros kam (cam Shaft)

Poros kam adalah sebuah poros yang mempunyai sejumlah nok atau kam. Kam tersebut disusun sedemikian rupa pada porosnya yang berfungsi untuk mengatur pembukaan dan penutupan katup sesuai dengan firing order yang telah ditentukan. Selain untuk mengatur pembukaan dan penutupan katup, poros kam juga berfungsi untuk menggerakan distributor dan pompa bahan bakar mekanik.

Pengangkat Katup (Valve Lifter)

Pengangkat katup adalah komponen katup yang berbentuk tabung pada mesin OHV, pengangkat katup dihubungkan dengan nok yang berhubungan dengan katup melalui batang pendorong, lebih jelasnya lihat gambar. Saat sumbu nok berputar maka pengangkat katup bergerak turun naik sehingga katup bisa membuka dan menutup.

Motor dengan pengangkat konvensional celah katupnya harus dilakukan penyetelan secara berkala untuk mengantisipasi pemuaian yang terjadi pada komponen mekanisme katup. Pada motor sekarang supaya tidak dilakukan lagi penyetelan maka dibuatkan penyetelan otomatis yang bekerjanya oleh tekanan hidraulis yang dinamakan hydraulic last adjuster. Komponen ini membuat celah katup tidak perlu disetel, celah akan terbentuk sendiri secara otomatis apabila motor hidup. Komponen tersebut bisa digunakan untuk mekanisme katup OHV maupun OHC. Pada OHV hydraulik last adjuster ini pengganti valve lifter

Batang penekan (Push Rod)

Batang penekan (Push rod) meneruskan tekanan dari valve lifter ke rocker arm. Batang penekan ini digunakan hanya pada mekanisme katup OHV.

Rocker Arm & Shaft

Rocker arm dipasang pada rocker arm shaft, bila rocker arm ditekan keatas oleh batang penekan katup akan tertekan dan membuka, rocker arm dilengkapi dengan sekrup dan mur pengunci untuk penyetelan celah katup, tapi pada pengangkat katup hidraulis tidak dilengkapi sekrup penyetel.

CARA KERJA KATUP

Bila poros engkol berputar menyebabkan exhaust camshaft juga berputar melalui timing belt, sedangkan poros camshaft berputar oleh exhaust camshaft melalui roda – roda gigi. Bila sumbu nok berpuar, nok akan menekan ke bawah pada valve lifter dan membuka katup. Bila sumbu nok trus berputar satu kali, akan membuka dan menutup katup hisap dn katup buang satu kali pada setiap 2 kali putaran poros engkol.

Tes Pemahaman