nota enjin (sambungan )khb kt tingkatan 3
Post on 12-Feb-2016
152 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
111
5.0 ENJIN
5.1 Fungsi bahagian-bahagian enjin
5.1.1 Piston
Piston terletak di dalam lubang silinder enjin. Piston diperbuat daripada aloi
alumunium atau besi tuangan. Fungsi piston adalah untuk memampatkan campuran
udara dengan bahan api dan menerima kuasa hasil dan memindahkan daya ini ke aci
engkol. Pada bahagian dinding piston terdapat tiga jenis gelang iaitu:
(i) Gelang mampatan - terletak di bahagian atas sekali, berfungsi untuk
menghalang kebocoran gas.
Gambarajah 5.1.1: Gelang mampatan
(ii) Gelang pengikis - terletak di bawah gelang mampatan, berfungsi untuk
mengikis minyak yang berlebihan pada dinding lubang silinder.
Gambarajah 5.1.2: Gelang pengikis
(iii) Gelang minyak - terletak dibawah sekali, berfungsi untuk mengedarkan
aliran minyak pada dinding silinder.
112
Gambarajah 5.1.3: Gelang minyak
Piston disambungkan pada rod penghubung.
Alur Gelang
Gambarajah 5.1.4: Bahagian-bahagian piston
5.1.2 Rod penghubung
Rod penghubung menghubungkan piston dengan aci engkol. Rod ini diperbuat
daripada alumunium tuangan. Fungsi rod penghubung adalah untuk menukarkan
salingan piston ke gerakan putaran aci engkol.
Terdapat dua bahagian rod penghubung iaitu:
(i) Bahagian hujung kecil - disambungkan ke piston.
Kepala piston
Lubang cemat piston
113
(ii) Bahagian hujung besar - disambungkan ke aci engkol.
Pada hujung besar terdapat pengaut yang menyimbah minyak pelincir ke dinding
silinder.
Gambarajah 5.1.5: Bahagian-
bahagian rod penghubung
5.1.3 Aci engkol
(a)
(b)
Gambarajah 5.1.6: Aci engkol
Aci engkol dipasang di dalam bongkah enjin. Pada aci engkol terdapat pengimbang
tara berat yang mengimbang dan melicinkan pergerakan putaran enjin. Satu hujung
aci engkol disambungkan dengan roda tenaga. Manakala satu hujung lagi ialah aci
penghantar kuasa yang menukar pergerakan salingan omboh kepada pergerakan
pusingan untuk memusing roda tenaga. Engkol merupakan komponen lengan yang
terpasang pada aci berputar secara sudut tegak, di mana gerakan salingan
114
disampaikan kepada aci atau diterima dari aci. Engkol digunakan untuk menukar
gerakan membulat menjadi gerakan salingan, atau sebaliknya. Lengan engkol boleh
dijadikan sebahagian aci itu ataupun komponen berasingan yang terpasang pada aci.
Pada hujung engkol sebelum pangsi terpasangnya rod penyambung. Hujung rod itu
yang bersambung dengan engkol bergerak secara membulat, manakala hujung yang
satu lagi biasanya terkekang supaya bergerak gelangsar keluar masuk secara linear.
5.1.4 Aci Sesondol
Gambarajah 5.1.7: Aci sesondol
Aci sesondol merupakan peralatan yang digunakan pada enjin omboh untuk
membuka dan menutup injap. Ia terdiri daripada rod silinder yang merentasi enjin
dengan beberapa sesondol berbentuk lonjong, satu untuk setiap injap. Sesondol
membuka injap dengan menolaknya ataupun menggunakan mekanisme perantaraan,
sambil ia berputar. Hubungan antara putaran aci sesondol dengan putaran aci engkol
adalah sangat penting. Memandangkan injap mengawal aliran campuran udara-bahan
api masukan serta gas ekzos, injap mesti dibuka dan ditutup pada masa yang tepat
mengikut lejang enjin. Oleh sebab itu, aci sesondol dihubungkan dengan aci engkol
sama ada secara terus melalui mekanisme gear, atau secara tidak terus melalui tali
sawat pemasaan ataupun rantai pemasaan. Dalam beberapa reka bentuk, aci sesondol
juga menggerakkan pengagih serta pam minyak pelincir dan pam bahan api. Juga
dalam reka bentuk sistem suntikan bahan api terawal, aci sesondol turut
mengendalikan pemancit bahan api.
Dalam enjin dua lejang yang menggunakan aci sesondol seperti enjin diesel
dua lejang, injap dibuka sekali pada setiap putaran aci engkol, manakala pada enjin
empat lejang pula aci sesondol berputar pada kadar separuh daripada putaran aci
engkol. Bergantung kepada kedudukan aci sesondol, sesondol membuka injap secara
115
terus ataupun melalui pautan rod penolak dan lengan jumpelang. Pengendalian terus
melibatkan mekanisme yang lebih mudah serta dengan kadar kegagalan yang rendah,
tetapi memerlukan aci sesondol untuk ditempatkan pada bahagian atas silinder.
Walau bagaimanapun, pada zaman dahulu di mana enjin tidaklah secekap sekarang,
faktor tersebut tidak begitu dipedulikan, tetapi kini rekaan aci sesondol atas adalah
lazim. Sesetengah enjin menggunakan dua aci sesondol di mana masing-masing
mengawal injap-injap masukan dan keluaran secara berasingan, dikenali sebagai
sesondol atas berkembar (DOHC), maka enjin V6 DOHC pula mempunyai empat aci
sesondol.
5.1.5 Tapet
Gambarajah 5.1.8: Tapet
Tapet terletak di antara sesondol dan batang injap. Sesondol akan menggerakkan
tapet bagi membuka dan menutup injap.
5.1.6 Injap
Injap terletak pada rongga masukan dan rongga ekzos. Injap digunakan untuk
membuka dan menutup lubang pada rongga masukan dan rongga ekzos. Injap
berfungsi mengawal kemasukan campuran udara bahan api dan pengaliran keluar gas
eksoz. Terdapat 4 bahagian utama yang terdapat pada injap iaitu alur, batang, muka
dan kepala seperti yang ditunjukkan pada Gambarajah 5.1.9.
Alur
Batang
Muka
Kepala
Injap ekzos
Rongga ekzosRongga masukan
masukan
Injap masukan
116
Terdapat dua jenis injap iaitu injap masukan dan injap ekzos. Injap masukan
terletak berhampiran dengan rongga masukan. Injap masukan diperbuat daripada
logam nikel dan kromium. Injap masukan mempunyai saiz lebih besar daripada injap
ekzos kerana kemasukan campuran udara dan bahan api ke dalam lubang silinder
adalah lebih banyak berbanding dengan pengaliran keluar gas ekzos. Injap masukan
juga berfungsi untuk mengawal kemasukan campuran udara bahan api ke dalam
lubang silinder. Injap ekzos terletak berhampiran dengan rongga ekzos. Injap ekzos
diperbuat daripada kromium dan silikon. Injap ekzos mempunyai saiz kecil
berbanding injap masukan. Injap ekzos berfungsi untuk membebaskan gas ekzos.
Gambarajah 5.1.10 menunjukkan kedudukan injap masukan dan injap ekzos.
Gambarajah 5.1.9: Bahagian-bahagian yang terdapat pada injap
Gambarajah 5.1.10: Kedudukan injap masukan dan injap ekzos
5.1.7 Rongga masukan
Rongga masukan ialah rongga yang berbentuk paip dan terletak di dalam bongkah
enjin iaitu antara karburetor dengan ruang pembakaran. Rongga masukan berfungsi
117
untuk menyalurkan campuran udara dengan bahan api dari karburetor ke dalam
lubang silinder.
Gambarajah 5.1.11: Rongga masukan
5.1.8 Lubang silinder
Lubang silinder terletak di dalam bongkah enjin. Bongkah enjin merupakan bahagian
utama enjin dan merupakan komponen luar enjin. Bahagian bongkah enjin diperbuat
daripada besi tuangan. Namun pada masa sekarang, bongkah enjin banyak diperbuat
daripada aluminium tuangan. Ini kerana aluminuim tuangan merupakan bahan ringan
dan mampu untuk menyebarkan haba dengan lebih efektif berbanding besi tuangan.
Lubang silinder merupakan ruang untuk omboh bergerak. Omboh yang terletak
dalam lubang silinder ini bergerak ke atas dan ke bawah. Pergerakan omboh ini
dikenali sebagai gerakan salingan omboh. Selain daripada gerakan salingan omboh,
gerakan putaran juga berlaku di dalam lubang silinder ini. Gerakan putaran ialah
gerakan omboh dari arah kiri ke kanan. Lubang silinder diberi suatu lapisan khas
iaitu “cylinder liner” untuk mengurangi kehausan silinder yang berlaku akibat
pergerakan geseran omboh.
Gambarajah 5.1.12: Lubang silinder
118
5.2 Enjin 4 Lejang
Enjin empat lejang yang juga dikenali sebagai enjin kitar Otto mula dipatenkan oleh
Eric B. Davidson dan Felice Matteucci pada 1854 diikuti dengan prototaip pertama
pada tahun 1860. Ia juga dikonsepkan oleh jurutera Perancis, Alphonse Beau de
Rochas pada tahun 1862 dan secara bebas, oleh jurutera Jerman, Nicholas Otto pada
tahun 1876. Kitaran kuasa terdiri daripada mampatan adiabatik, penambahan haba
seisipadu, pengembangan adiabatik serta penyingkiran haba seisipadu, diwakili
dengan perwatakan empat lejang atau gerakan naik-turun omboh di dalam silinder.
Jadual 5.2.1 menunjukkan definisi-definisi dalam lejang.
Takat Terakhir Atas
(TTA)
Takat yang paling tinggi dapat dicapai oleh piston
apabila bergerak ke atas.
Takat Terakhir Bawah
(TTB)
Takat yang paling rendah yang dicapai oleh piston
apabila bergerak ke bawah.
LejangPergerakan piston untuk mencapai TTA ke TTB
dan dari TTB ke TTA.
Lubang silinder Diameter bahagian dalam silinder.
Jadual 5.2.1: Definisi-definisi dalam lejang
INJAP
EKZOS
INJAP
MASUKA
N
TAKAT
TERAKHIR ATAS (TTA)
TAKAT TERAK
HIR BAWAH (TTB)
LEJANG
LUBANGSILINDER
PISTON
PALAM
PENCUCUH
ACI ENGKOL
ROD
PENGHUBUNG
119
Gambarajah 5.2.1: Bahagian-bahagian dalam lejang
Gambarajah 5.2.2: Sistem enjin empat lejang
Hari ini, jenis enjin pembakaran dalam yang paling lazim digunakan pada
kenderaan seperti kereta, bas, dan lori adalah jenis enjin empat lejang sama ada enjin
petrol ataupun diesel. Enjin empat lejang mendapat namanya daripada empat proses
(lejang) yang masing-masing mempunyai tugas khas iaitu masukan, mampatan,
perolehan kuasa dan ekzos.
5.2.1 Lejang masukan
Dalam lejang masukan, omboh akan bergerak dari TTA ke TTB. Injap masukan akan
terbuka dan injap ekzos tertutup. Semasa piston mula bergerak ke bawah, akan
berlaku keadaan vakum. Ini akan menyebabkan campuran bahan api dan udara akan
mengalir masuk ke dalam lubang silinder melalui injap masukan. Dalam lejang
masukan, aci engkol berputar separuh pusingan iaitu pada darjah pusingan 180o.
120
Gambarajah 5.2.3 menunjukkan kedudukan injap masukan, injap ekzos, omboh dan
aci engkol semasa lejang masukan.
Gambarajah 5.2.3: Lejang masukan
5.2.2 Lejang mampatan
Semasa lejang mampatan pula, omboh bergerak dari TTB ke TTA. Pada masa ini,
kedua-dua injap masukan dan injap ekzos tertutup. Campuran bahan api dan udara
dimampatkan hingga ke ruang pembakaran. Aci engkol berputar lengkap satu
pusingan iaitu pada darjah pusingan 360o. Gambarajah 5.2.4 menunjukkan
kedudukan injap masukan, injap ekzos, omboh dan aci engkol semasa lejang
mampatan.
121
Gambarajah 5.2.4: Lejang mampatan
5.2.3 LejangKuasa
Gambarajah 5.2.5: Lejang kuasa
Pada akhir proses lejang mampatan, omboh telah menghampiri takat terakhir atas
(TTA). Oleh kerana terdapat mampatan bahan bakar dan udara dalam ruang
pembakaran menyebabkan palam pencucuh mengeluarkan percikan api. Campuran
bahan api dan udara tersebut bertindak balas dengan percikan api lalu menyebabkan
berlakunya pembakaran di ruang pembakaran. Pembakaran yang berlaku
menyebabkan tekanan dalam ruang pembakaran tinggi sehingga omboh di tolak ke
takat terakhir bawah (TTB). Dalam proses lejang kuasa aci engkol akan berputar
sebanyak satu separuh pusingan iaitu 540°.
122
5.2.4 Lejang ekzos
Gambarajah 5.2.6: Lejang ekzos
Dalam satu kitaran empat lejang, lejang ekzos adalah kitaran yang terakhir. Dalam
proses akhir lejang kuasa, omboh akan sampai ke takat terakhir bawah (TTB) dan
menyebabkan injap ekzos terbuka. Dalam lejang ekzos berlakunya pergerakan
omboh dari takat terakhir bawah (TTB) ke takat akhir atas (TTA) yang menyebabkan
gas yang terbakar diruang pembakaran ditolak keluar melalui injap ekzos. Dalam
lejang ekzos ini, aci engkol berputar sebanyak dua pusingan iaitu 720°.
123
Perbezaan keadaan yang berlaku dalam setiap kitaran empat lejang
merangkumi keadaan injap masukan dan injap ekzos, gerakan omboh serta tindak
balas yang berlaku dalam silinder dapat dilihat melalui Jadual 5.2.2 dibawah.
LEJANG INJAP
MASUKAN
INJAP
EKZOS
GERAKAN
OMBOH
TINDAK BALAS DALAM
SILINDER
Lejang
masukanTerbuka Tetutup
Bergerak ke
bawah dari
TTA ke TTB
Campuran udara bahan api
memasuki silinder.
Lejang
mampatanTertutup Tertutup
Bergerak ke
atas dari TTB
ke TTA
Omboh memampatkan campuran
bahan api.
Lejang kuasa Tertutup Tertutup
Bergerak ke
bawah dari
TTA ke TTB
Percikan api terhasil dan membakar
campuran udara dan bahan api lalu
menghasilkan tenaga dan haba.
Lejang gekzos Tertutup Terbuka
Bergerak ke
atas dari TTB
ke TTA
Gas ekzos keluar melalui injap
ekzos.
Jadual 5.2.2: Perbezaan keadaan dalam kitaran empat lejang
124
5.3 Kesukaran dan miskonsepsi fungsi bahagian-bahagian utama dan
pergerakan enjin
Dalam bab ini, pelajar akan didedahkan mengenai kesukaran dan miskonsepsi untuk
mempelajari bahagian-bahagian utama enijin dan proses yang berlaku dalam enjin
empat lejang. Bahagian-bahagian utama enjin terdiri daripada piston, rod
penghubung, aci engkol, aci sesondol, tapet, injap, rongga masukan dan juga lubang
silinder. Dalam topik ini, pelajar harus mengingati bentuk setiap bahagian utama
enjin dan memahami fungsi bagi setiap bahagian utama enjin tersebut. Tetapi
terdapat beberapa bahagian utama enjin yang boleh menimbulkan kekeliruan pada
pelajar antaranya seperti aci sesondol dan aci engkol, takat terakhir atas (TTA) dan
takat terakhir bawah (TTB) dan lain-lain bahagian enjin lagi. Pelajar juga selalu
mengalami salah konsep atau miskonsepsi dan sukar untuk mengingati proses yang
berlaku dalam sistem pergerakan enjin empat lejang di dalam topik ini. Di sini,
pelatih akan cuba mengatasi kesukaran dan miskonsepsi tersebut dengan mengajar
cara atau kaedah yang lebih mudah untuk meningkatkan kefahaman dan ingatan
pelajar terhadap topik ini.
5.3.1 Perbezaan antara aci sesondol dan aci engkol.
Bagi memudahkan pelajar untuk memahami perbezaan antara aci sesondol dan aci
engkol, huruf ‘S’ pada sesondol boleh disamakan dengan ‘suis’ di mana fungsi untuk
aci sesondol boleh diibaratkan sebagai ‘suis’ iaitu pergerakan aci sesondol akan
menyebabkan injap terbuka atau tertutup. Injap digunakan untuk membuka dan
menutup lubang pada rongga masukan dan rongga ekzos. Injap juga berfungsi
mengawal kemasukan campuran udara bahan api dan pengaliran keluar gas ekzos.
Manakala fungsi bagi aci engkol pula ialah menghasilkan gerakan putaran
daripada gerakan salingan piston. Daripada gerakan putaran ini, aci penghantar kuasa
dapat menjalankan pelbagai kerja mekanikal untuk pergerakan enjin.
125
Gambarajah 5.3.1: Aci Sesondol
Gambarajah 5.3.2: Aci Engkol
5.3.2 Takat terakhir atas (TTA) dan Takat terakhir bawah (TTB)
Takat Terakhir Atas (TTA) adalah aras yang paling tinggi dapat dicapai oleh piston
di dalam silinder manakala Takat Terakhir Bawah (TTB) adalah aras yang paling
bawah dapat dicapai oleh piston di dalam silinder. Silinder pula merupakan tempat di
mana piston bergerak ke atas dan ke bawah. Manakala jarak antara piston bergerak
dari TTA ke TTB dinamakan lejang. Untuk meningkatkan kefahaman pelajar, TTA
dan TTB dapat ditunjukkan dalam Gambarajah 5.3.3 di bawah.
126
Gambarajah 5.3.3: Aras TTA dan TTB Dalam Lejang Enjin
5.3.3 Pergerakan Enjin Empat Lejang
Bagi memudahkan pelajar memahami dan mengingati proses pergerakan enjin empat
lejang ini, pelatih menggunakan kaedah pembinaan jadual mnemonik di mana pelajar
perlu mengingati huruf-huruf awal bagi setiap tajuk penting yang terdapat di dalam
jadual. Pelatih akan memberikan jadual kosong (7 kotak x 6 kotak) dan pelajar perlu
mengisi jadual tersebut berpandukan arahan yang diberikan oleh pelatih. Pelajar
perlu mengingati ayat “Liyana Minta Emak Goreng Pisang Dan Tempe” yang mana
setiap huruf awalannya ianya merujuk kepada tajuk-tajuk (item-item) bagi setiap
kumpulan di dalam jadual. Huruf ‘L’ bagi Liyana merujuk kepada Lejang, M = injap
Masukan, E = injap Ekzos, G = Gerakan piston, P = Pusingan aci engkol, D = Darjah
pusingan dan T = Tindak balas dalam silinder. Bagi kumpulan ‘Lejang’, pelajar perlu
Aras paling tinggi yang dapat dicapai oleh piston.
Aras paling bawah yang dapat dicapai oleh piston.
127
mengingati ayat “Mastura Makan Kek Epal” dimana M = Masukan, M = Mampatan,
K = kuasa dan E = ekzos. Setelah itu, untuk kumpulan ‘Injap Masukan’ pelajar perlu
mengingati hanya ruang ‘Lejang Masukan’ sahaja yang diisi dengan perkataan
‘terbuka’ manakala ruang lejang yang lain ditulis dengan perkataan ‘tertutup’. Bagi
‘Injap Ekzos’ pula, hanya ruang ‘Lejang Ekzos’ sahaja yang diisi dengan ‘terbuka’
manakala ruang yang lain diisi dengan ‘tertutup’.
Bagi kumpulan ‘Gerakan Piston’, gerakan pistonnya bermula dari atas ke
bawah (TTA-TTB) bagi lejang masukan dan sebaliknya bagi lejang-lejang
seterusnya. Bagi kumpulan ‘Pusingan Aci Engkol’ pula, pelajar perlu diingatkan aci
engkol hanya bergerak ½ pusingan bagi setiap lejang. Maka ia akan ditulis bermula
dengan ‘½ pusingan’ bagi ‘lejang masukan’ dan ditambah ½ pusingan lagi bagi
lejang berikutnya. Darjah pusingan bagi aci engkol pula adalah 180˚ bagi setiap ½
pusingan. Maka pelajar harus mengisi 180˚ bagi ‘Lejang masukan’ dan pelajar
ingatkan untuk menambah 180˚ bagi setiap lejang yang berikutnya.
Bagi kumpulan yang akhir sekali iaitu kumpulan ‘Tindak Balas Dalam
Silinder’, pelajar harus mengingati urutan peristiwa yang berlaku dalam setiap
lejang. Mungkin akan berlaku sedikit kesukaran, tetapi pelatih juga perlu kreatif iaitu
dengan menggunakan kaedah gambarajah supaya pelajar lebih mudah mengingati
dan memahami peristiwa yang berlaku dalam setiap lejang. Jadual 3 dibawah
menunjukkan bagaimana kaedah jadual mnemonik dapat diinterpretasikan. Pelajar
perlu diingatkan supaya penerangan mengenai sistem edaran enjin empat lejang ini
tidak diterangkan mengikut urutan kumpulan dari kiri ke kanan, tetapi ianya harus
diterangkan mengikut lejang-lejang iaitu bermula daripada lejang masukan,
mampatan, kuasa dan juga ekzos.
128
LIYANA MINTA EMAK GORENG PISANG DAN TEMPE
LEJANG INJAP
MASUKAN
INJAP
EKZOS
GERAKAN
PISTON
PUSINGAN
ACI
ENGKOL
DARJAH
PUSINGAN
TINDAK BALAS
DALAM SILINDER
MASUKAN TERBUKA TERTUTUP KE BAWAH
TTA-TTB
½
PUSINGAN
180˚
Campuran udara bahan
api memasuki silinder.
MAMPATAN TERTUTUP TERTUTUP KE ATAS TTB-
TTA
1 PUSINGAN (+180˚)
360˚
Piston memampatkan
campuran udara bahan
api.
KUASA TERTUTUP TERTUTUP KE BAWAH
TTA-TTB
1½
PUSINGAN
(+180˚)
540˚
Percikan api terhasil &
membakar campuran-
menghasilkan tenaga &
haba.
EKZOS TERTUTUP TERBUKA KE ATAS
TTA-TTB
2 PUSINGAN (+180˚)
720˚
Gas ekzos keluar
melalui injap ekzos.
Jadual 5.3.1: Edaran Enjin Empat Lejang
top related