Mekanisme katup, Jenis Beserta Kelebihan dan Kekurangannya Masing-Masing

Perlu sahabat ketahui bahwa pada sebuah kendaraan dengan jenis mesin 4 tak atau 4 langkah terdapat sebuah sistem yang disebut sebagai sistem mekanisme katup (valve mechanisme). sistem mekanisme katup ini berfungsi untuk mengatur pembukaan dan penutupan katup sesuai pada waktunya.
Mekanisme katup
Mekanisme katup DOHC
Katup ini akan membuka saluran isap yang merupakan empat masuknya campuran bahan bakar dan udara ke dalam silinder dan saluran buang yang merupakan tempat keluarnya gas buang hasil pembakaran. Katup yang berfungsi untuk membuka saluran hisap atau masuk disebut katup isap atau katup in sedangkan katup yang berfungsi untuk membuka saluran buang disebut dengan katup buang atau katup ex.

Mekanisme Katup

Waktu pembukaan katup-katup ini diatur sesuai dengan timing dan langkah kerja mesinnya oleh sistem mekanisme katup. Pada saat terjadi langkah isap maka katup isap atau katup in akan membuka dan katup buang akan menutup. Dan pada saat terjadi langkah kompresi maka katup isap dan katup buang keduanya akan menutup. Selanjutnya pada langkah usaha maka kedua katup in dan katup ex juga masih dalam kondisi menutup keduanya. Sedangkan pada saat langkah buang maka katup isap kondisi menutup dan katup buang akan membuka.

Jenis Mekanisme Katup

Sahabat otomotif, dalam perkembangannya terdapat beberapa mekanisme katup yang ada pada kendaraan, yaitu mekanisme katup tipe OHV (Over Head Valve), mekanisme katup tipe SOHC (Single Over Head Camshaft) dan mekanisme katup tipe DOHC (Double Over Head Camshaft).

Mekanisme katup OHV

Mekanisme katup tipe OHV ini dapat kita lihat dari penempatan katup-katupnya yang berada di kepala silinder dan posisi cam shaft (poros nok) nya berada di bawah yaitu di dalam blok silinder. Untuk menggerakkan katup-katupnya baik katup isap (katup in) maupun katup buang (katup ex) yang berada di atas maka cam shaft atau poros nok dibantu oleh pengangkat katup (valve lifter) dan batang penekan (push rod) yang letaknya diantara cam shaft dengan rocker arm (templar).
Mekanisme katup pada mesin
Mekanisme katup tipe OHV
Pada Mekanisme katup tipe OHV ini memiliki banyak komponen penghubung yang digunakan untuk membuka dan menutup katupnya, sehingga pada putaran tinggi, pembukaan katup akan kurang respinsif dan kurang optimal. Mekansime katup ini digunakan pada mesin keluaran lama, hampir semua mesin keluaran baru tidak mengaplikasikan mekanisme katup tipe ini.

Kelebihan mekanisme katup OHV

Berikut ini beberapa kelebihan mekanisme katup tipe OHV, yaitu diantaranya:
  • Mempunyai usia pakai komponen timming chain yang relatif lebih awet karena ukuran timming chain yang pendek pendek.
  • Mesin dengan mekanisme katup tipe OHV ini terbilang konstruksinya kokoh dan cukup kompak.

Kekurangan Mekanisme Katup OHV

Adapun kekurangan dari mekanimse katup tipe OHV:
  • Tenaga mesin yang dihasilkan terbatas karena RPM maksimal yang dapat dicapai hanya sekitar 6.000 rpm.
  • Terdapat banyak sekali komponen yang saling bergesekan, Sehingga suara mesinnya relatif kasar.

Cara kerja mekanimse katup OHV

Ketika poros engkol atau crank shaft berputar pada saat mesin dihidupkan maka putaran poros engkol ini akan diteruskan ke poros nok melalui mekanisme penghubung atau penggerak poros nok (timing gear atau timing chain). Ketika poros nok berputar dan pada bagian tonjolan poros nok menekan valve lifter sehingga mengakibatkan valve lifter akan terangkat dan kemudian gaya angkat ini akan diteruskan menuju push rod, selanjutnya push rod akan menekan rocker arm. dan akhirnya Rocker arm ini kemudian akan menekan katup untuk membuka sesuai dengan timingnya dan pada saat nok pada poros nok tidak menekan valve lifter maka rocker arm juga tidak menekan katup untuk membuka (saat ini katup akan menutup).
Cara kerja mekanisme katup
Mekanisme katup tipe OHV
Rocker arm terdiri dari rocker arm untuk katup in dan rocker arm untuk katup ex begitu juga nok pada poros nok (camshaft) terdiri dari nok untuk katup in dan nok untuk katup ex, keduanya akan bekerja untuk membuka dan menutup katup secara bergantian dan katup akan kembali menutup karena gaya tekan pegas katup pada saat rocker arm tidak menekan katup.

Mekanisme katup SOHC

Mekanisme katup tipe SOHC dapat sahabat perhatikan pada penempatan katup-katupnya yang berada di kepala silinder dan posisi cam shaftnya juga berada di kepala silinder juga,  sehingga mekanisme katup tipe ini tidak memerlukan komponen tambahan berupa valve lifter dan push rod karena cam shaft akan langsung menggerakkan rocker arm atau katup untuk membuka sesuai timingnya.
Mekanisme katup tipe SOHC
Mekanisme katup tipe SOHC
Perlu sahabat otomotif ketahui bahwa mekanisme katup tipe ini memiliki kemampuan yang lebih baik dibandingkan dengan mekanisme katup tipe OHV karena tidak menggunakan komponen penghubung tambahan, sehingga mesin dengan mekanisme katup tipe inipada saat putaran tinggi pembukaan katup-katupnya akan lebih baik dibandingkan tipe OHV.

Pada mekanisme katup tipe SOHC ini hanya memiliki satu buah cam shaft yang memiliki nok atau tonjolan pada porosnya yang digunakan untuk membuka katup in dan katup ex secara bergantian yang ada pada masing-masing silinder sesuai dengan timing bukaan katupnya.

Kelebihan mekanisme katup SOHC

Berikut ini beberapa kelebihan dari mekanisme katup tipe SOHC, antara lain:
  • Bobot mesin yang lebih ringan karena didalamnya tidak terdapat banyak komponen yang berhubungan.
  • Konstruksi lebih sederhana dan biaya produksi lebih murah dibandingkan tipe DOHC. 
  • Perpindahan tenaga lebih singkat sehingga membuat kinerja mesin lebih efisien
  • Memiliki RPM maksimal yang lebih tinggi dibandingkan mesin dengan mekanisme tipe OHV.

Kekurangan mekanisme katup SOHC

Adapun kekurangan mesin dengan mekanisme katup tipe SOHC yaitu sebagai berikut:
  • Keseluruhan komponen kerja dari mekanisme katup ini terdapat di bagian kepala silinder sehingga membuat rongga terlihat lebih besar pada konstruksi kepala silinder.
  • Dengan penggunaan timming chain yang lebih panjang, membuat resiko rantai kendor atau molor jauh lebih cepat.
  • Ketika timming chain kendor akan membuat mesin mengeluarkan bunyi berisik saat mesin hidup.


Cara kerja mekanisme katup SOHC

Ketika poros engkol atau crank shaft berputar pada saat mesin dihidupkan maka putaran poros engkol ini akan diteruskan ke poros nok melalui mekanisme penghubung atau penggerak poros nok (timing belt maupun timing chain). Pada poros nok tipe ini hajya terdapat 1 buah poros nok yang memiliki tonjolan untuk katup in dan katup ex sekaligus dan tersusun secara bergantian antara tonjolan katup in dan tonjolan katup ex. Pada saat poros nok berputar dan pada bagian tonjolan poros nok menekan katup untuk membuka sesuai dengan timingnya, tergantung tonjolan katup in atau tonjolan katup ex-nya, mana yang menekan katupnya.
Mekanisme katup
Mekanisme katup tipe OHC
Katup in dan katup ex akan membuka oleh kerja tekan pada tonjolan poros nok ini secara bergantian dan katup akan menutup kembali karena gaya pegas pada pegas katup pada saat nok atau tonjolan pada poros nok tidak menekan katup. proses ini akan terus-menerus berjalan selama mesin dihidupkan.

Mekanisme katup DOHC

Mekanisme katup tipe DOHC memiliki penempatan katup dan cam shaft yang sama dengan tipe SOHC yaitu berada di kepala silinder. Namun perbedaan mencolok antara tipe DOHC dengan SOHC adalah jumlah dari cam shaftnya, pada mekanisme katup tipe DOHC memiliki 2 buah cam shaft. Satu buah cam shaft digunakan untuk membuka katup in atau katup isap dan satu buah cam shaft lainnya digunakan untuk membuka katup ex atau katup buang. 
Mekanisme katup
Mekanisme katup tipe DOHC
Mekanisme katup tipe DOHC ini lebih baik dibandingkan dengan mekanisme katup tipe lainnya karena terdapat dua buah cam shaft yang masing-masing mengatur pembukaan katup in dan katup ex secara terpisah,  sehingga bukaan katup akan lebih akurat pada saat putaran tinggi.

Mesin keluaran baru kebanyakan menggunakan tipe mekanisme katup tipe DOHC ini, meskipun sebagian masih menggunakan mekanisme katup tipe SOHC.

Kelebihan mekanisme katup DOHC

Diantara kelebihan mekanisme katup tipe DOHC adalah sebagai berikut:
  • Tenaga yang di hasilkan mesin dengan mekanisme tipe DOHC cukup besar.
  • Memungkinkan untuk dipasang multi valve pada setiap saluran masuk dan saluran buangnya.
  • Konsumsi bahan bakar lebih optimal pada putaran menengah sampai tinggi.
  • Memiliki putaran RPM mesin yang cukup tinggi yaitu sekitar 8.000 rpm.
  • Proses pemasukan campuran bahan bakar dan udara ke dalam ruang bakar lebih cepat atau responsip sehingga cocok untuk mesin dengan kapasitas yang besar. 
  • Gas sisa pembakaran di ruang bakar juga bisa keluar melalui saluran exhaust lebih cepat sehingga pembilasan ruang bakar pada saat awal langkah isap sangat efesien.

Kekurangan mekanisme katup DOHC

Adapun kekurangan mekanisme katup tipe DOHC ini antara lain :
  • Memiliki bobot yang jauh lebih berat karena menggunakan double velve.
  • Suara mesin terdengar lebih berisik karena adanya banyak komponen yang saling berhubungan.
  • Biaya produksi lebih mahal.
  • Konsumsi bahan bakar lebih boros dibanding tipe SOHC pada putaran rendah. 
  • Rugi tenaga hasil pembakaran lebih terasa pada saat putaran rendah dengan adanya konstruksi mekanisme katup yang demikian.

Cara Kerja Mekanisme Katup DOHC

Ketika poros engkol atau crank shaft berputar pada saat mesin dihidupkan maka putaran poros engkol ini akan diteruskan ke poros nok (camshaft) melalui mekanisme penghubung atau penggerak poros nok (timing chain atau timing belt). Pada poros nok terdapat tonjolan-tonjolan sesuai jumlah katupnya, pada saat poros nok berputar  (baik poros nok katup in dan poros nok katup ex) dan pada bagian tonjolan poros nok ini akan menekan katup untuk membuka sesuai dengan timingnya dan menutup ketika tonjolan poros nok tidak menekan katup karena gaya pegas dari pegas katup itu sendiri.

Proses ini akan berpangsung secara terus menerus selama mesin hidup dan katup in dan katup ex akan membuka dan menutup secara bergantian.

Setiap poros nok in memiliki sejumlah tonjolan yang jumlahnya sama dengan jumlah katup in-nya begitu juga dengan poros nok ex, yang memiliki jumlah tonjolan pada porosny sejumlah katup ex yang ada.

Tipe mekanisme katup OHV sekarang ini sudah tidak diaplikasikan, yang banyak beredar dipasaran sekarang ini adalah tipe SOHC dan tipe DOHC. 

kedua tipe mekanisme katup ini sebenarnya tidak ada yang lebih baik dan lebih jelek. Karena masing-masing tipe mekanisme katup ini memiliki peruntukan yang berbeda, jika sahabat mengharapkan untuk kendaraan harian maka akan lebih tepat jika sahabat pilih mesin dengan mekanisme katup tipe SOHC dan jika sahabat mengharapkan untuk kendaraan balap atau top speednya tinggi maka akan lebih pas memilih mesin dengan tipe DOHC.

Karena mekanisme tipe DOHC mampu memaksimalkan proses pemasukan bahan bakar dan udara ke dalam ruang bakar serta meringankan proses pembuangan gas sisa pembakaran. Sehingga mesin terasa lebih ringan dan RPM mesin bisa mencapai sekitar 8.000 RPM.

Komponen Mekanisme Katup

Sistem mekanisme katup dapat bekerja sesuai fungsinya karena didukung komponen-komponen mekanisme katup. Adapun komponen-komponen yang terdapat pada mekanisme katup, diantarnya:

A. Valve lifter (hanya pada mekanisme tipe OHV) 
Pengangkat katup (valve lifter) berfungsi untuk meneruskan gerakan putar camshaft ke push rod pada saat nok atau cam pada poros nok mengenai valve lifter berupa gerak naik turun valve lifter.

B. Push rod (hanya pada mekanime tipe OHV) 
Batang penekan (push rod) berfungsi untuk meneruskan gerakan naik turun valve lifter ke rocker arm. Mekanisme kerjanya hanya sebagai penerus tekanan yang berasal dari putaran poros camshaft yang telah diterima dan diubah menjadi gerak naik turun oleh valve lifter.

C. Rocker arm/ Templar
Rocker arm berfungsi untuk menekan katup saat terdorong ke atas oleh push rod. Masing-masing katup digerakkan oleh rocker arm yang berbeda (rocker arm untuk katup in dan rocker arm untuk katup ex). Rocker arm dilengkapi skrup penyetel celah katup dan mur pengunci untuk mekanisme penyetelan celah katup tipe yang menggunakan tapet. Sedangkan pada mesin yang menggunakan lifter hidraulis tidak dilengkapi skrup dan mur pengunci untuk menyetel celah katup.

D. Camshaft/ noken As/ poros nok
Camshaft adalah salah satu komponen mekanisme katup yang mempunyai tonjolan atau nok pada porosnya. Tonjolan atau nok ini berfungsi untuk membuka dan menutup katup sesuai dengan valve timing diagram pada mesin atau sederhananya yaitu membuka dan menutup katup sesuai dengan waktunya. Katup akan membuka pada saat nok menekan katup (pada mekanisme katup tipe SOHC dan DOHC) atau menekan rocker arm (pada tipe mekanisme katup SOHC), atau menekan valve lifter (pada mekanisme katup OHV) dan akan menutup ketika nok tidak menekannya. 

E. Crankshaft/poros engkol/kruk as
Cranshaft adalah salah satu komponen mekanisme katup yang berfungsi untuk menghasilkan tenaga putar atau mengubah tenaga gerak bolak balik piston menjadi gerak putar pada saat mesin bekerja. Pada mekanisme katup, fungsi dari crankshaft yaitu sebagai penghasil tenaga putar untuk diteruskan ke poros cam pada mekanisme katup.

F. Timing Chain/Timing Gear/Timing Belt (Sesuai jenis metode penggerak katupnya)
Timing belt atau timing chain atau timing gear adalah salah satu komponen mekanisme katup yang berfungsi sebagai media untuk meneruskan tenaga putar dari crankshaft ke poros nok atau cam shaft.

G. Tensionar/ penegang timing chain
Tensioner adalah salah satu komponen mekanisme katup yang berfungsi untuk menarik timing chain atau belt agar ketegangan rantai atau v belt pada mekanisme katup selalu sesuai dengan standar (kencang).

F. Gear Sprocket/Pully timing belt (sesuai jenis metode penggerak katupnya)
Gear sprocket adalah salah satu komponen mekanisme katup yang berfungsi untuk menghubungkan tenaga putar dari crankshaft ke camshaft. Selain menghubungkan tenaga putar, gear sprocket juga berfungsi untuk menentukan timing pembukaan dan penutupan katup agar sesuai dengan proses kerja pada mesin. Perbandingan gear sprocket pada poros camshaft dan crankshaft biasanya adalah 1:2. Hal ini bertujuan agar camshaft dapat berputar 1 kali ketika mesin sudah menyelesaikan ke empat langkah kerjanya (Isap, kompressi, usaha, buang).

H. Katup/Valve
Valve atau katup adalah salah satu komponen mekanisme katup yang berfungsi untuk mengatur keluar masuknya bahan bakar/udara dan gas buang sisa pembakaran dengan caraembuka dan menutup saluran masuk (intake manifold) dan saluran buang (exhaust manifold). Katup terbagi menjadi dua jenis yaitu katup masuk atau katup in dan katup buang atau katup ex. Perbedaan kedua katup terletak dari ukurannya dimana katup buang memiliki ukuran yang lebih kecil daripada katup masuk. Katup masuk berfungsi untuk mengatur keluar masuknya bahan bakar/udara, sedangkan katup buang untuk mengatur keluar masuknya gas sisa pembakaran. 

I. Pegas katup/valve spring
Valve spring adalah salah satu komponen mekanisme katup yang memiliki fungsi untuk mengembalikan katup ke posisi semula (menutup kembali katup) serta menahan katup agar tidak berpindah posisi dari valve seat. Hal ini diperlukan agar tidak terjadi kebocoran pada katup karena dapat mempengaruhi perfoma dari kendaraan.

Demikian ulasan kami tentang mekanisme katup, semoga dapat menambah wawasan kita semua, jangan lupa kunjungi juga artikel pilihan kami berikut ini.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel