KONSTRUKSI DAN PRINSIP KERJA GOVERNOR PADA MESIN DIESEL

A. Fungsi governor

Saat kendaraan bekerja, ia membutuhkan tenaga yang dapat mengakomodasi berbagai kondisi beban. Fungsi dari governor adalah sacara otomatis mengatur proporsi volume bahan bakar terhadap fluktuasi beban ini. Volume bahan bakar yang diinjeksikan diatur dengan merubah posisi dari rack control. Bahkan gerakan yang sedikit saja dari rack control akan menghasilkan perubahan pada output mesin. Karena volume injeksi kecil pada pengoperasian tanpa beban, kendaraan bereaksi bahkan terhadap gerakan kecil pada rack control, yang menyebabkan sulitnya pengendaraan yang stabil.

Untuk itu, untuk membuat kendaraan merubah kecepatannya sesuai dengan keinginan pengemudi, digunakanlah governor dengan fungsi-fungsi sebagai berikut:

1) Dapat menjaga kecepatan yang konstan pada berbagai kondisi beban

2) Dapat merubah kecepatan sesuai dengan keinginan pengemudi

3) Dapat menjaga mesin dalam kondisi idle

4) Dapat menjaga mesin kelebihan putaran

B. Tipe - tipe governor

Beberapa tipe governor yang digunakan saat ini dapat dikelompokkan berdasarkan cara kerjanya sebagai berikut:

1) Governor Pneumatic, menggunakan vacuum yang terbentuk di intake manifold mesin

2) Governor Mekanis, menggunakan gaya centrifugal yang terbentuk oleh putaran flyweight

3) Governor Kombinasi, menggabungkan fitur governor pneumatik dan mekanis

Governor juga dapat dikelompokkan berdasarkan fungsinya:

1) Governor semua kecepatan, mengatur kecepatan mesin pada semua range kecepatan, dari idle hingga kecepatan maksimum

2) Governor kecepatan minimum dan maksimum, melakukan pengaturan pada kecepatan tinggi untuk mencegah mesin kelebihan putaran, dan pada kecepatan rendah memastikan kondisi idle yang halus, dan tidak melakukan pengaturan pada kecepatan menengah

C. Garis besar konstruksi dan pengoperasian

1. Governor Mekanis

Untuk mengatur volume Injeksi, governor mekanis menggunakan gaya centrifugal yang dibentuk oleh putaran pemberat. Pemberat diputar oleh camshaft pompa. Governor mekanis terdiri dari pemberat, beberapa lever dan spring. Governor mekanis terdiri dari mekanisme untuk mengatur volume injeksi bahan bakar dengan mengendalikan gerakan rack control.

Gerakan lever yang terhubung pada pedal akselerator diteruskan pada rack control melalui control lever, yang mempunyai titik A sebagai titik tumpu. Mekanisme untuk mengatur volume injeksi bahan bakar pada rentang kecepatan mesin minimum dan maksimum dengan merubah posisi guide lever titik tumpu B.

Gambar prinsip mekanis pengoperasian governor

Jika karena sesuatu hal kecepatan mesin turun pada saat idle, gaya sentrifugal pemberat berkurang. Kekuatan spring menjadi lebih besar dari pada gaya sentrifugal pemberat dan menekan block kontrol ke kiri.

Gerakan ini diteruskan melalui lever kontrol untuk menarik block kontrol ke posisi "pengurangan bahan bakar", sehingga mengurangi volume injeksi bahan bakar.

Pada akhirnya kecepatan mesin berkurang untuk mencegah mesin kelebihan putaran.

Tekanan spring yang menekan block konrol diciptakan oleh dua spring: spring lemah yang bekerja pada kecepatan rendah, dan spring kuat yang menekan block kontrol ke kiri hingga mesin mencapai kecepatan maksimum yang diinginkan.

Pada kecepatan menengah, block kontrol tidak terpengaruh oleh pemberat. Pada range kecepatan menengah, gerakan pedal akselerasi, yang terhubung dengan lever control akan mengatur volume injeksi.

Dikarenakan rack kontrol tidak terpengaruh oleh pemberat pada kecepatan menengah, posisi titik tumpu A lever kontrol tetap. Pada kondisi ini, jika pengemudi menekan pedal akselerasi, lever kontrol (pada titik tumpu A) mendorong rack kontrol ke posisi "menambah bahan bakar", sehingga meningkatkan volume injeksi bahan bakar.

Saat pedal akselerasi dilepaskan, lever kontrol menarik kembali rack kontrol, sehingga mengurangi volume injeksi. Untuk mengatur output mesin pada kecepatan mesin minimum dan maksimum, governor mekanis konvensional mengatur volume injeksi menggunakan gaya sentrifugal yang dihasilkan pemberat. Dan pada range kecepatan menengah, ia bergantung pada gerakan pedal akselerator.

2. Governor Pneumatic

Tekanan vakum yang terbentuk pada venturi ditentukan oleh bukaan throttle valve dan kecepatan mesin. Posisi rack control di tentukan oleh lokasi di mana tekanan vakum dan tekanan spring seimbang. Sementara itu, beban mesin di tentukan oleh posisi rack control. Cara lain untuk menunjukkannya adalah bahwa beban mesin di tunjukkan oleh besarnya kevakuman.

Governor penumatic bekerja karena tekanan vakum yang terbentuk di venturi. Venturi terdapat pada intake manifold di mesin. Oleh karena itu sistem governor pneumatic terdiri dari venturi dan governor.

Bagian governor terbagi menjadi dua ruang: ruang atmosperik dan ruang vacuum. Ruang atmosfir terbuka di atmosfir atau terhubung dengan rumah pembersih udara, dan ruang vakum terhubung dengan lubang outet vakum pada venturi. Ruang vacuum terdiri dari spring utama, yang menekan rack control ke "Penambahan bahan bakar", melalui diaphragma.

Gambar diagram prinsip pengoperasian governor pneumatic

Saat kendaraan bergerak menurun dengan posisi pedal konstan dikarenakan pengurangan beban pada mesin, kecepatan mesin akan bertambah, menciptakan kevakuman yang besar di ruang vacuum. Karena gaya vacuum meningkat, diaphragma (sebab itu rack contro) bergerak ke "pengurangan injeksi" hingga gaya vakuum dan gaya tekan spring utama seimbang. Kondisi ini menggerakkan rack control ke posisi "bahan bakar yang lebih sedikit", hingga gaya vakum dan tekanan spring utama seimbang. Saat beban pada mesin bertambah, seperti saat sedang mendaki, governor pneumatic bekerja dengan urutan terbalik, sehingga memungkinkan mesin menjaga kecepatannya yang optimal. Untuk melakukan akselerasi pada kendaraan yang digerakkan oleh kevacuumann yang konstan, pedal akselerator harus di tekan lebih dalam. Ini akan menyebabkan valve throttle terbuka, yang akan menurunkan vakum dan menyebabkan diapraghma bergerak ke control rack pada posisi "Peningkatan bahan bakar". Pada akhirnya, kecepatan mesin meningkat, dan resultan vacuum menyebabkan rack control bergerak ke titik kesimbangan dulu. Untuk pengurangan kecepatan, governor penumatic bekerja dengan urutan yang sebaliknya.

D. Konstruksi dan prinsip kerja governoor

1. Governoor Mekanik (konstruksi yang akan dibahas adalah type R801)

Governoor Mekanik

a) Konstruksi flyweight

b) Pemasangan flyweight

1) Holder pemberat dipasang dan digerakkan oleh camshaft pompa. Sepasang pemberat dipasang pada pemberat holder sedemikian rupa sehingga mereka dapat berayun ke arah di mana shaft bellcrank tertekan penuh di dalam holder pemberat.

2) Dua pemberat disatukan menggunakan baut penghubung, yang meneruskan gerakan pemberat ke baut bearing.

3) Pemberat terdiri dari spring kontrol dan dua spring idle. Dudukan spring untuk menahan spring ini mempunyai dua lengan V sehingga terpasang dengan baik pada alur V di pemberat

4) Pada design ini, spring idle dapat bersentuhan dengan baik dengan dudukan spring.

5) Spring governor mekanis di dalam pemberat menyerap langkah dari sleeve guide.

6) Juga terdapat pemberat khusus yang bernama pemberat damper. Mereka memiliki damper karet antara camshaft dan pemberat. Gambar disamping menunjukkan konstruksi unit pemberat damper.

c) Sistem penghubung (kinkage)

1) Baut bearing terhubung melalui silinder ke lever pendukung dan floating lever. Lever pendukung menumpu supporting shaft dan floating lever yang terhubung pada supporting shaft sehingga gerak memutar dari supporting lever dirubah menjadi gerak naik turun floating lever

2) Lengan floating dan control lever dipasang pada bagian ujung atas floating lever. Unit ini memungkinkan mereka untuk bergerak, melalui spring lengan floating dan spring return, bersama floating lever. Control lever terhubung pada rack kontrol dengan selubung dan lengan, sehingga gerakan floating lever diteruskan ke rack kontrol

3) Adjusting lever dan steering lever dipasang pada shaft adjusting lever. Guide shaft steering lever bergerak di dalam slot cam plate, sementara sliding block bergerak di dalam silinder floating lever. Gerakan adjusting lever, terhubung oleh shaft adjusting lever, menyebabkan sliding block meluncur di dalam silinder floating lever. Housing stoper beban penuh terdapat pada bagian atas governor. Ia terdiri dari:

- Stop cam…Menentukan karakteristik pada beban penuh

- Sekrup adaptor…Menentukan posisi vertikal stop cam

- Stoper beban penuh…Menentukan posisi horizontal stop cam

- Sliding plate…Memegang stop cam

- Stop lever, terdapat pada sisi housing governor, digunakan untuk menggerakkan rack kontrol ke posisi shut-off.

d) Cara Kerja Governoor Mekanik

1) Saat start (menghidupkan mesin)

• Saat mesin mati, pemberat berada pada posisi menutup. Oleh karena itu, slider berada pada posisi paling kanan, dan titik B supporting lever berada pada posisi paling bawah (B1).
• Jika adjusting lever bergerak ke posisi "full", sliding block (titik C) bergerak ke bawah sepanjang slot di cam plate dan silinder floating lever. Secara bersamaan, floating lever memindahkan rack kontrol ke arah "menambah bahan bakar".
• Besar langkah rack kontrol dapat diatur oleh posisi dan bentuk stop cam. Bentuk cam khusus memungkinkan pasokan bahan bakar ekstra bahkan saat kecepatan pompa meningkat

2) Saat putaran idling (pengontrol kecepatan idle)

Kecepatan idle diatur dalam dua cara: menggunakan spring di dalam pemberat (tipe standard), dan menggunakan spring idle ke-3

1. Ketika adjusting lever kembali ke posisi "idle" setelah mesin hidup, sliding block pada floating lever bergerak ke atas sepanjang slot di cam plate. Floating lever berputar berlawan dengan arah jarum jam pada titik B2. Gerakan ini, pada akhirnya, menarik rack kontrol kembali ke posisi "idle" dan floating arm tidak bersentuhan dengan stop cam.
2. Jika kecepatan mesin melebihi ketentuan, pemberat akan mengayun lebih jauh, menyebabkan baut bearing bergerak ke kiri. Hal ini memutar titik B sejauh titik A dari B2 ke B3 (lihat gambar). Floating lever berputar searah dengan jarum jam disekitar titik "C", dengan demikian menggerakkan rack kontrol ke posisi "idle" untuk menurunkan kecepatan mesin.
3. Ketika kecepatan idle menurun, rack kontrol kembali ke posisi "idle" semula tetapi dengan prosedur yang terbalik. Dengan begitu kecepatan idle dari mesin dijaga agar tetap sesuai dengan yang ditentukan
4. Kecepatan pompa menurun dan ketika pemberat terbuka, baut bearing akan bersentuhan dengan spring idle ke-3. spring idle ke-3 akan mengatur selama jeda peningkatan kecepatan putaran pompa dan waktu spring kontrol tertekan. Karena spring idle ke-3 sekarang mengatur bagian yang selama ini diatur oleh spring control, fluktuasi kecepatan pada segmen tersebut berhasil dikurangi

3) Saat kecepatan medium pada beban penuh (adjusting lever bergerak dari idle ke posisi full)

1. Ketika adjusting lever bergerak dari "idle" ke posisi "full", sliding block akan meluncur di dalam floating lever dan mengikuti slot di dalam cam. Ini akan memutar floating lever dan berlawanan arah jarum jam pada titik "B" (juga di titik "B2"), menarik rack kontrol ke penambahan bahan bakar hingga floating arm menyentuh stop cam.
2. Dengan memutar adjusting lever lebih jauh, sliding block bergerak ke bawah, menyebabkan cam plate berputar berlawanan arah jarum jam pada titik "E". (Cam Plate berputar dari "garis putus" ke "garis tegas")
3. Selama operasi adjusting lever di atas, cam plate dipisahkan dari stopper, dengan demikian akan membentuk jarak antara "l" antara stopper dan cam plate. Besar "l" menentukan pengaturan semua-kecepatan.

4) Saat kecepatan medium beban penuh (pengaturan kecepatan medium pada beban penuh)

1. Saat kecepatan pompa bertambah, dan adjusting lever berada di posisi "full", pemberat bergerak ke luar, dengan meningkatkan gaya sentrifugal, untuk menekan spring idle dan spring control. Supporting lever berputar berlawanan dengan arah jarum jam untuk memindahkan titik "B" dari "B2" ke "B3". Gerakan ini diteruskan ke floating lever untuk memutar cam plate searah dengan jarum jam pada titik "E", yang akan mengurangi celah "l". Pada saat yang sama, pergerakan floating lever mengangkat floating arm mengikuti bentuk top cam. Rack kontrol bergerak mengikuti gerakan floating arm.
2. Pengaturan beban penuh dengan stop cam berlanjut hingga cam plate menyentuh stopper, atau hingga supporting lever memindahkan "B2" (posisi garis putus-putus). Harus diingat bahwa karakteristik governor ditentukan oleh bentuk stop cam.

5) Pengatur kecepatan maksimum

1. Jika kecepatan pompa "N5" tercapai, supporting lever berputar ke "B3", cam plate menyentuh stopper dan berhenti di titik "C4".
2. Peningkatan kecepatan pompa lebih jauh akan memutar supporting lever dari "B3" ke "B4", di mana akan menyebabkan floating lever berputar searah jarum jam pada titik "C4" dan floating arm tidak bersentuhan lagi dengan stop cam. Oleh karena itu, menarik rack kontrol ke arah "mengurangi bahan bakar", yang mencegah mesin berputar melebihi batas maksimum yang diijinkan

6) Pengatur pada beban sebagian

1. Ketika adjusting lever diposisikan pada posisi intermediate antara "idle" dan "full" celah "l" antara stopper dan camplate, lebih sempit dari celah "l" dari posisi "full". Oleh karena itu, jika kecepatan pompa meningkat, cam plate akan menyentuh stopper lebih cepat, dan rack kontrol akan merespon seakan-akan sedang dalam beban penuh. Oleh karena itu, kecepatan di mana rack kontrol mulai tertarik oleh perubahan dengan posisi adjusting lever. Governor akan dapat berfungsi sebagai governor control all-speed.
2. Lever rasio dari floating lever dapat berubah dengan posisi adjusting lever; sebagai contoh, ia akan menjadi kecil seiring bergeraknya adjusting lever ke posisi "idle", dan kecepatan menurun lebih jauh.

2. Governoor Pneumatic

Governor pneumatik dibagi dalam dua bagian utama:

a) Bagian venturi yang dipasang pada saluran isap mesin.

b) Bagian blok membran yang dipasang pada pompa injeksi

Governor pneumatik

Pada gambar diatas ditunjukkan bahwa pada governor pneumatic ada dua buah ruangan (chamber) yang dipisahkan oleh diaphragm, dimana ruang A dihubungkan oleh slang (hose) ke venturi yang mengarah ke air cleaner (air horn). Dan ruang B dihubungkan oleh slang (hose) ke intake manifold (auxiliary ventury). Diaphragm berkaitan dengan ujung dari control rack dan selalu ditahan ke arah penyemprotan bahan bakar maksimum oleh pegas utama (main spring).

Bila mesin hidup, diaphragm bergerak oleh adanya perbedaan tekanan antara kevakuman yang ditimbulkan oleh aliran udara dan tekanan pada air clearner. Pengontrolan bahan bakar didapat oleh adanya keseimbangan antara diagram dan main spring.

a) Konstruksi

1. Saringan udara

2. Venturi (utama dan tambahan)

3. Throtel valve

4. Tuas penyetel

5. Saluran vakum

6. Pegas pengatur

7. Ruang vakum

8. Membran

9. Ruang atmosfer

10. Ventilasi ruang atmosfer

11. Batang pengatur

b) Prinsip Kerja

1) Posisi start

Mesin mati, throtel dibuka penuh, kevakuman nol. Batang pengatur pada posisi maksimum.

2) Posisi Idle

Throtel pada penahan putaran idle kecepatan udara tinggi kevakuman besar dan batang pengatur tertarik kearah stop/sedikit. Putaran mesin menurun kevakuman menurun batang pengatur terdorong kearah maksimum. Putaran mesin naik kevakuman naik

3) Posisi putaran maksimum dan pembatasan

Throtel pada penahan putaran maksimum, kevakuman kecil batang pengatur terdorong kearah volume maksimum.

Putaran maksimum tercapai, bila kekuatan kevakuman dan pegas pengatur sebanding.

Jika putaran mesin naik lagi, maka kecepatan udara bertambah naik, kevakuman naik, batang pengatur tertarik kearah stop / sedikit, ada pengurangan jumlah injeksi putaran maksimum di regulasi. 

4) Cara mematikan motor

c) Venturi tambahan

Fungsi utama venturi tambahan adalah mengatur kevakuman pada ruang vakum pompa injeksi berdasarkan aliran udara dan mencegah putaran balik motor.

Cara kerja:

Pada saat mesin berputar membalik, saluran isap menjadi saluran buang. Kecepatan gas buang pada venturi tambahan besar, kevakuman pada ruang vakum juga besar, batang pengatur tertarik kearah stop mesin mati.

d) Perlengkapan tambahan

Pada putaran idle, siklus regulasi kurang cepat, gerakan batang pengatur dari maksimum ke minimum terlalu panjang sehingga putaran mesin tidak dapat stabil. Untuk mencegah hal ini dipasang perlengkapan tambahan.

Pegas tambahan putaran idle dengan sekrup penyetel

Fungsi:

Meredam siklus regulasi yang terlalu besar sehingga putaran idle dapat stabil. Ruang atmosfer dihubungkan dengan saringan udara supaya aliran udara tidak mempengaruhi proses regulasi.

Pegas tambahan putaran idle dengan saklar nok

Pada putaran idle saklar nok, penekan pegas tambahan putaran idle sehingga siklus regulasi yang terlalu besar dapat diperkecil.

Saat throtel dibuka, saklar nok terlepas pegas tambahan tidak berfungsi lagi

e) Peredam getaran

Fungsi: meredam getaran vakum didalam blok membran yang ditimbulkan oleh kecepatan udara didalam venturi.

Spuyer ini digunakan pada motor Diesel dengan jumlah silinder 6 dan 8 silinder

Celah berfungsi untuk menghindari getaran batang pengatur yang ditimbulkan oleh tuas membran.

Karet peredam berfungssi meredam suara benturan yang ditimbulkan oleh gerakan aksial dari tuas membran dengan tuas sistem idle.

3. Governoor Kombinasi

Governor tipe kombinasi menggabungkan feature dari governor pneumatic dan mekanis. Hal ini adalah governor all-speed yang melakukan pengaturan-pengaturan governor pneumatic dan mekanis pada kecepatan tinggi, dan hanya pengaturan governor pneumati pada range kecepatan yang lain.

Gambar Konstruksi Governor Tipe Kombinasi

Dalam mengendalikan kecepatan mesin dari idle hingga kecepatan tinggi, cara kerja governor kombinasi ini identik dengan governor pneumatic konvensional. Oleh karena itu, bagian ini hanya menjelaskan pengaturan kecepatan tinggi, yang dikontrol oleh kedua jenis governor tersebut.

a) Pengatur kecapatan tinggi

Selama pengoperasian dalam kecepatan tinggi, ketika gaya sentrifugal yang terbentuk di bola besi melebihi tekanan spring pengatur kecepatan dari bagian mekanis, silinder bergerak ke kanan. Kemudian, slider memberikan tekanan melalui rack kontrol lever untuk mendorong dan menekan spring utama dari bagian pneumatic. Pada akhirnya, rack kontrol tertarik ke arah "mengurangi bahan bakar". Pada saat ini, rack kontrol lever berputar seperti pada gambar di samping untuk mengatur gerakan rack kontrol.

Gambar Cara Kerja Bagian Mekanis

b) Penurunan Kecepatan

Dikarenakan fungsi kerja governor bergantung pada kecepatan pompa, kecepatan maksimum mesin pada posisi adjusting lever tertentu sedikit lebih tinggi pada kondisi tanpa beban dibandingkan dengan kondisi beban penuh. Variasi ini disebut "speed drop factor", yang dapat dijelaskan sebagai berikut: Faktor penurunan kecepatan = (Nn-Nf) : Nf x 100 % Nn = Kecepatan Maksimum tanpa beban (rpm) pada suatu posisi adjusting lever Nf = Kecepatan maksimum beban penuh (rpm) pada posisi adjusting lever sama dengan Nn. Contoh = Jika kecepatan maksimum beban penuh adalah 1200 rpm dan kecepatan maksimum tanpa beban adalah 1260 rpm, maka speed drop factor-nya adalah: (1260 - 1200) : 1200 X 100% = 5 % Speed drop factor menjelaskan efektifitas governor. Pada umumnya, semakin kecil speed drop factor, semakin efektiflah sebuah governor. Walaupun begitu, dikarenakan dipengaruhi performa mesin, speed drop factor tidak bisa dikurangi terlalu banyak.