Governor Pompa Injeksi

Governor Pompa Injeksi

Regulator/Governor

Governor dirancang untuk mengatur putaran dan daya mesin dengan mengontrol volume penyemprotan berdasarkan beban mesin yang tak terkontrol dari pedal gas. Governor bekerja dengan meng-gerakkan rak pengontrol pompa injeksi dan rak pengontrol akan mengatur langkah efektif plunyer.

Pada mesin diesel terdapat berbedaan yang mendasar jika dibandingkan dengan mesin bensin, volume penyemprotan bahan bakar pada mesin diesel diatur sedemikian rupa dan tidak tergantung dari pembukaan katup gas, hanya saja governor akan bekerja sesuai dengan gerakan katup gas.

 

Pada waktu pedal gas ditekan secara konstan maka putaran mesin akan turun bila beban mesin bertambah, misalnya pada saat tanjakan, untuk mengatasi hal ini maka governor akan menambah volume penyemprotan bahan bakar agar mesin tidak mati dan putaran mesin dapat dipertahankan.

Demikian pula halnya apabila putaran mesin akan bertambah beban mesin akan berkurang contohnya saat jalan menurun, oleh karena itu governor akan mengurangi volume penyemprotan untuk menjaga putaran mesin.

 

Selanjutnya governor juga akan menjaga putaran idel mesin serta membatasi putaran meksimumnya sehingga mesin diesel tidak akan melewati putaran maksimum yang diperbolehkan.

Macam dan Tipe Governor Berdasarkan Mekanismenya

Governor Pneumatis

Pada governor ini volume penyemprotan diatur berdasarkan kevakuman venturi pada saluran masuk mesin diesel. Jenis governor ini sangat baik mengatur pada putaran rendah dan kurang akurat jika mesin berjalan pada putaran tinggi.

Governor Mekanis

Volume penyemprotan bahan bakar diatur oleh bobot sentrifugal governor yang diputar oleh poros nok pompa injeksi, pengontrolan cara ini sangat akurat untuk putaran tinggi, tapi kurang akurat pada putaran rendah, diperlukan mekanisme yang lebih kompleks untuk mengatur volume penyemprotan pada putaran rendah

Kombinasi Governor Pneumatis dan Mekanis

Sesuai dengan jenisnya maka governor ini dapat mengontrol volume penyemprotan bahan bakar mesin diesel secara mekanis dan pneumatis, dengan demikian pengontrolan volume penyemprotan bahan bakar pada putaran rendah dan putaran tinggi dapat dilakukan dengan akurat.

Tipe Governor Berdasarkan Fungsinya

Governor Putaran Minimum dan Maksimum

Type governor ini dirancang untuk mengontrol volume penyemprotan bahan bakar (daya mesin) secara proporsional berdasarkan injakan pedal gas.

Governor Segala Putaran

Jenis governor ini dirancang agar dapat mengatur volume penyemprrotan bahan bakar secara lebih luas, pengaturannya dapat dilakukan saat pertama pedal gas diinjak sampai pada putaran maksimum, pada umumnya governor ini yang digunakan pada aplikasi mesin diesel untuk kendaraan.

Governor Pneumatis (Pneumatic Governor)

Fungsi governor adalah untuk mengontrol secara otomatis volume penyemprotan bahan bakar sesuai dengan beban mesin.

Governor dapat diklasifikaskan secara mekanik dalam tipe-tipe pneumatis dan sentrifugal, dan secara fungsinya governor dapat digolongkan dalam tipe-tipe limit/batas kecepatannya.

Jumlah bahan bakar yang diinjeksikan diatur dengan merubah-rubah posisi rak pengontrol yang secara putaran dikontrol oleh governor.

 

Venturi

Gambar di samping menunjukkan pandangan potongan venturi. Tipe konstruksinya ditentukan oleh diameter dalam minimum saluran masuk dan dengan volume silinder mesin. Mesin dengan volume silinder 1,5 liter (1500cc), diameternya sekitar 34 - 36f mm, dan mesin dengan isi silinder 6 liter, biasanya berdiameter 54f mm. Sebagaimana ditunjukkan dalam persamaan berikut, kevakuman dibangkitkan dalam venturi berubah-ubah tergantung dari putaran/rpm mesin dan secara tidak langsung terhadap luas area venturi yang dilalui oleh udara.

 

Kevakuman

 

DP µ  (  V_n  )²

             ( A )

P…Kevakuman venturi (water column mm)

V…Volume Silinder mesin (cm³)

n…Putaran mesin (rpm)

A…Penampang melintang venturi (cm²)

Gambar kanan atas secara grafik mengilustrasikan hubungan tersebut. Kurva-kurva mengindikasikan pembukaan katup gas, dengan kurva 100 prosen (paling kanan) menunjukkan rpm mesin dan hubungan kevakuman pada waktu katup gas membuka penuh. Seperti dapat dimengerti dari gambar, ketika katup gas tetap konstan dan rpm dinaikkan, kevakuman juga naik. Selain itu, ketika rpm tetap sama dan pembukaan katup gas  kecil, kevakuman akan  tinggi.

Fluktuasi/tinggi/rendahnya kevakuman dan kombinasi aksi pegas regulator menggerakkan rak pengontrol pompa injeksi ke posisi yang tepat sehingga dapat mengontrol volume penyemprotan bahan bakar.

Jadi kevakuman adalah penggerak utama saat governor bekerja.

Adakalanya mesin diesel mungkin tiba-tiba berputar terbalik, untuk mencegah ini, dipasangkan venturi tambahan. Ketika katup gas hampir tertutup penuh dan mesin berputar balik, saat itu akan menyebabkan intake menjadi exhaust akan ada penambahan tekanan positif dalam ruang vakum governor, saat adanya tekanan tersebut ditambah dengan gaya pegas utama sebesar (2-3 kg/cm2) menekan rak pengontrol ke arah menambah penyemprotan bahan bakar, hal in akan menyebabkan putaran mesin naik secara mendadak.

 

Venturi Tambahan

 

Venturi tambahan akan selalu tetap bekerja untuk membangun kevakuman. Aliran udara searah saluran masuk/intake saat mesin bekerja normal atau bahkan aliran udara dalam arah sebaliknya akan tetap menghasilkan kevakuman absolut yang sama, oleh karena itu tidak akan ada kenaikan putaran melebihi putaran idel yang dihasilkan saat mesin berputar terbalik, meskipun putaran mesin terbalik kevakuman mesin akan tetap mengatur rak pengontrol pompa injeksi kearah pengurangan volume penyemprotan.

Pegas-Pegas Governor Pneumatis

Pegas Utama

Pada saat kerja normal, kwantitas penginjeksian diatur oleh pegas utama ini. Perjalanan rak pengontrol secara penuh saling berhubungan dengan kerja pegas ini (ekspansi dan kompresi) dan kevakuman dalam venturi akan dapat mengontrol kerja pegas utama sampai 60%.

Pegas Idel

Pada saat mesin putaran idel kevakuman hampir maksimum dicapai, oleh karena itu pegas utama yang dirancang relatif lemah dan bekerja saat mesin dibebani tidak akan mungkin mengatur putaran idel mesin. Lagi pula akan terjadi gesekan dalam mengontrol pergerakan rak, hasilnya pengontrolan idel mesin tidak stabil yang disebut phenomena ‘hunting’, khususnya saat mesin pada putaran rendah tanpa beban.

Tidak memungkinkan juga untuk megurangi/mereduksi variasi putaran hanya dengan pegas utama, jika putaran mesin direndahkan, penyetelan putaran idle akan terlalu pelan dan akhirnya mesin akan mati.

Untuk pengaturan putaran idel yang lebih halus dan tidak terlalu peka terhadap perubahan putaran maka pegas idle yang agak kuat diikatkan ke pegas utama.

Penambahan pegas idel dalam pegas utama ini supaya dapat melawan dengan baik penambahan kevakuman yang tinggi pada saat putaran idel.

Kapsul Pegas Beban Penuh/Pengontrol Asap

Terjadinya pembakaran yang sempurna dari  bahan bakar yang diinjeksikan dalam silinder akan membutuhkan volume udara 15 sampai 20 kali dari bahan bakarnya, jika tidak bahan bakar diesel  akan gagal  terbakar secara sempurna dan asap hitam akan dikeluarkan (gas buang).

Untuk membatasi jumlah bahan bakar yang diinjeksikan dalam silinder agar asap/gas buang tidak terlalu hitam maka digunakan komponen pengontrol limit asap/pengontrol beban penuh.

Kapsul pegas beban penuh menentukan titik operasi tuas pemberhenti (stop lever) untuk diapragma. Komponen dapat diatur/distel dengan sekrup. Karena itu, kapsul kadang-kadang disebut sekrup limit/pembatas asap atau kapsul pegas beban penuh.

Pegas Adaptor

Pegas Adaptor bekerja hanya dalam kisaran/range yang terbatas pegas ini berfungsi untuk menaikan torsi mesin pada putaran rendah.

Adaptor

Biasanya pompa injeksi bahan bakar bekerja akan cenderung menyemprotkan bahan bakar dengan volume yang lebih besar pada putaran/kecepatan tinggi dibandingkan dengan putaran rendah (lihat grafik di bawah ).

Akan tetapi efisiensi pengisian silinder mesin akan lebih baik pada putaran rendah. Ini artinya bahwa jika volume penyemprotan diberikan lebih pada putaran rendah tidak akan mempengaruhi limit/batas asap, bahkan mengakibatkan hal positif yaitu torsi mesin pada putaran rendah dapat ditingkatkan

Adaptor membantu untuk mengoreksi hal ini dan mendapatkan kenaikan torsi mesin pada putaran rendah.

Bahan bakar yang diminta gambarkan dengan garis a - b. Tanpa adanya adaptor, banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan maksimum diambil pada titik  N1  saat mesin putaran rendah, maka kwantitas injeksi pompa digambarkan dengan a - b’, titik b’ untuk putaran tinggi dengan rpm N2, volume pemasukan udara mesin turun hasilnya akan menyebabkan pembakaran dengan asap hitam. Sebaliknya dengan a - b diset untuk putaran tinggi rpm N2, volume penyemprotan menjadi a’ pada putaran rendah N1 dan ketidakcukupan bahan bakar menyebabkan mesin kekurangan tenaga.

Hubungan ini diilustrasikan dalam gambar.

 

Tujuan adaptor adalah untuk mendapatkan rasio seragam antara volume udara yang diisap mesin dengan bahan bakar yang disemprotkan.

Ketika mesin pada beban penuh, adaptor menggerakkan rak pengontrol dalam dalam kisaran putaran rendah, meningkatkan volume injeksi bahan bakar seperti saat mesin dalam beban penuh hal ini akan meningkatkan torsi mesin pada putaran rendah.

Seperti terlihat dalam gambar di samping, adaptor dimasukkan pas ke dalam the joint lug sealed diapragma. baut penghubung jalan melalu assimulation pin , karena lubang pin simulasi berbentuk ellips maka ada kerenggangan diantara keduanya Jika pegas adaptor ditekan dan pin masuk ke pelat sambung/lug, rak pengontrol digerakkan ke arah injeksi bahan bakar yang lebih besar. Adaptor sepenuhnya ditekan pada arah tuas pemberhenti/stop lever oleh pegas utama jika mesin mati

Konstruksi Adaptor

 

Regangan pegas adaptor lebih lemah dari pegas utama, pada saat mesin mati adaptor ditekan oleh pegas utama, penghubung/the joint lug dibawa seluruhnya bergerak ke arah tuas pemberhenti, sementara pelat sambung/ joint lug  bawah dan akhir pin asimilasi (assimilation pin) menjadi nol. Rak pengontrol dirakitkan ke joint lug/pelat sambung dengan memakai baut dan bergerak ke arah penambahan volume penyemprotan.

Cara Kerja

 

Jika mesin berputar dengan beban sedang, kevakuman dalam ruang vakum akan menyebabkan diafragma menekan pegas utama, akibatnya pin adaptor akan menjauh dari stopper beban penuh (full load stopper).

Bila putaran mesin menurun akibat beban tinggi, maka kevakuman pada venturi juga menurun, difragma akan terdorong kembali oleh pegas utama dan menghasilkan penambahan volume penyemprotan sampai  pin adaptor menyentuh pembatas beban maksimum (full load stopper)

Setelah pin adaptor ditahan oleh pembatas beban maksimum maka kevakuman akan melemah dan rak pengontrol akan bergerak masih ke arah penambahan volume penyemprotan sepanjang L oleh difragma, hal ini akan menambah daya mesin

Kombinasi Governor Pneumatis dan Mekanis

 

Oleh karena itu dari putaran idel sampai putaran menegah, kerja governor/regulator mekanis disempurnakan oleh governor/regulator pneumatis.

 

Ciri Utama

Dibandingkan dengan governor/regulator pneumatis, governor kombinasi mempunyai beberapa keuntungan sebagai berikut :

1. Kecepatan maksimum dikontrol secara mekanis sehingga dibandingkan dengan governor pneumatis yang mengontrol hanya dengan perbedaan tekanan/kevakuman pada venturi, maka pengontrolan putaran maksimum  lebih stabil.

2. Jika perbedaan tekanan pada venturi harus menjadi lebih kecil dari yang seharusnya misalnya terjadi perubahan kondisi atmosfir atau terjadi hambatan/penyumbatan pada saringan udara, maka pada  governor pneumatis akan terjadi kenaikan  putaran maksimum karena efek perbedaan tekanan. Sedangkan pada governor kombinasi tidak akan ada kenaikan yang mencolok pada putaran maksimum karena pengontrolan secara mekanis.

3. Pada governor pneumatis, pengontrol putaran maksimum tergantung dari perbedaan tekanan venturi, untuk mendapatkan perbedaan tekanan, maka dibuat diameter venturi lebih kecil, sedangkan dengan governor kombinasi; kecepatan maksimum dapat dikontrol secara mekanis sehingga diameter venturi dapat dibuat lebih besar dan efisiensi pemasukan udara pada  intake saat putaran tinggi menjadi lebih baik dari pada governor pneumatis. Daya maksimum mesin dapat ditingkatkan.

Konstruksi

Komponen Pneumatis

Pengarah bola (ball guide) dirakitkan sedemikian rupa ke poros nok/camshaft pompa injeksi dengan mur di sekitarnya. Alur pengarah bola (ball guide groove) mempunyai 6 bola baja. Bola-bola baja itu dapat bergerak sepanjang alur pengarahnya sehingga ketika kecepatan meningkat bola-bola terlempar keluar karena gaya sentrifugal dalam slider. Slider idiletakkan dalam bos pengarah bola (ball guide boss), dan mampu bergerak hanya dalam arah aksial tetapi dapat berputar dengan bebas dengan pengarah bola (ball guide). Ujung tuas rak pengontrol diletakkan dalam slider dan gerakannya diteruskan ke rak pengontrol, gerakan slider disebabkan oleh gaya sentrifugal bola-bola baja. Slider ditekan secara konstan terhadap sisi bola oleh pegas pengontrol kecepatan. Penyetelan beban dalam pegas kontrol kecepatan ditentukan oleh sekrup pengontrol kecepatan.

Komponen pneumatis dibagi dalam dua bagian yaitu diapragma, ruang atmosfir dan ruang vakum. Ruang atmosfir dihubungkan ke saringan udara dan ruang vakum ke venturi. Rak pengontrol dirangkaikan ke diapragma dengan baut penghubung dan dikopelkan ke pin assimilasi (assimilate pin). Pegas utama dirakitkan dalam ruang vakum dan juga kapsul pegas idel. Pegas utama ruang vakum cenderung menekan diapragma dan rak pengontrol bahan bakar ke penambahan volume injeksi dan berlawanan dengan vakum. Pembatas gerak  diapragma (diaphragm stopper) dalam hal ini dilakukan oleh tuas pemberhenti (stop lever). Posisi berhenti ditentukan oleh pembatas beban penuh (full load stopper).

Komponen Mekanis

 

Prinsip Kerja

Komponen Pneumatis

Pada putaran rendah sampai medium, rak pengontrol digerakkan oleh kevakuman dalam venturi yang diberikan  melalui pipa saluran intake mesin untuk memainkan fungsi semua kecepatan governor. Produksi vakum pada venturi ini tergantung pembukaan katup gas dan putaran mesin. Posisi rak pengontrol tergantung pada keseimbangan antara vakum ini dan pegas utama.

Komponen Kekanis

 

Pada putaran tinggi, ketika gaya sentrifugal bobot/bola baja (flyweight) yang dipasangkan ke poros nok/camshaft dapat melawan tegangan pegas pengontrol kecepatan, slider ditekan ke luar melalui tuas rak pengontrol pegas utama pneumatis, hal ini akan menyebabkan penarikan rak pengontrol ke arah pengurangan injeksi bahan bakar. Volume injeksi bahan bakar dikurangi sehingga kecepatan mesin turun.

Gaya sentrifugal bobot/bola baja (flyweight centrifugal force) kemudian menjadi lebih lemah dan kevakuman dalam ruang vakum timbul kembali, keseimbangan dipertahankan. Dengan kata lain, jika kecepatan mesin mulai turun, proses pengaturan governor dengan vakum kembali terjadi sampai  keseimbangan dapat dicapai.

Proses Kerja

Putaran Idel dan Menengah

Pada putaran idel gaya tekan bobot/bola baja lebih kecil dari regangan pegas pengontrol sehingga tidak ada pengontrolan mekanis.

 

Seperti yang sudah dijelaskan terdahulu pada governor pneumatis bahwa gerakan rak pengontrol dikontrol berdasarkan kevakuman venturi dan pegas utama serta pegas idel.

Ketika pedal gas ditekan sedikit, katup gas juga akan membuka sedikit sehingga kevakuman akan turun, hasilnya pegas utama menekan rak pengontrol dan menaikkan putaran mesin.

Rak pengontrol akan  dipertahankan pada posisi dimana kevakuman dan pegas utama seimbang.

Pengontrol Putaran Maksimum

 

Pada saat beban penuh (venturi membuka penuh) tapi putaran di bawah keluaran maksimum mesin, gaya penekanan bobot bola baja/flyweight lebih kecil dari pada gaya pegas pengontrol kecepatan.

Kevakuman juga lebih kecil dari pada gaya pegas utama, sehingga rak pengontrol dipertahankan pada posisi beban penuh oleh pegas utama untuk mendapatkan volume penyemprotan bahan bakar maksimum.

Ketika putaran dan daya maksimum dicapai, gaya penekanan bobot bola baja/flyweight naik dan melawan gaya pegas pengontrol putaran. Bila putaran terus naik, pegas pengontrol putaran tertekan hingga slider dan tuas rak pengontrol ditekan ke arah kiri. Hasilnya tuas rak pengontrol berputar dan menyebabkan titik atasnya berhubungan dengan rak pengontrol, tetapi rak pengontrol tidak akan bergerak sampai gaya pegas utama bagian governor pneumatis dicapai.

Jika putaran mesin naik di atas nilai spesifikasi akibat variasi/menurunnya beban mesin, dan jika putaran cenderung terus naik, gaya penekanan bobot bola baja/flyweight dan kevakuman venturi akan menjadi lebih besar dan menarik rak pengontrol ke kanan/ke arah “pengurangan bahan bakar”, maka terjadilah pengurangan jumlah  penyemprotan dan penurunan putaran.

Hal ini dimaksudkan untuk mencegah putaran mesin terus naik atau lebih tinggi dari putaran yang diperbolehkan.