Fungsi Governor
Meskipun akselerator dipertahankan pada posisi yang sama, engine tidak dapat menjaga putarannya dalam kondisi idling (tanpa beban) tanpa dikontrol oleh governor. Governor berfungsi untuk:
- Menjaga kecepatan putaran engine pada saat kondisi idling (low speed control function)
- Menjaga kecepatan maksimum engine (high speed control function)
- Menjaga kecepatan engine yang disesuaikan dengan beban (intermediate speed control function).
Klasifikasi Governor
Governor dapat diklasifikasikan sebagai berikut, sesuai dengan penggunaannya (karakteristik pengontrolannya) dan sesuai dengan prinsip pengoperasiannya (mekanismenya).
Klasifikasi Governor berdasarkan Penggunaannya
- Limit speed governor (disebut juga dengan minimum-maximum speed governor)
Tipe governor seperti ini mengontrol kecepatan minimum/rendah dan kecepatan maksimum engine. Kecepatan menegah/sedang dikontrol oleh operator dengan cara mengoperasikan akselerator. Governor ini luas digunakan pada automotive engine.
Sesuai dengan namanya, maka governor tipe ini mengontrol semua kecepatan engine, dari kecepatan minimum sampai dengan kecepatan maksimum. Tipe ini digunakan untuk mesin konstruksi dan generator engine.
Governor tipe ini memiliki dua buah fungsi sekaligus, yaitu berfungsi seperti limit speed governor dan all speed governor. Dua buah tipe tersebut dapat dipilih sesuai dengan penggunaannya. Governor tipe ini luas digunakan untuk mesin pemadam kebakaran dan truk sampah, karena mesin ini harus digunakan untuk traveling dan beroperasi sesuai dengan fungsinya.
Klasifikasi berdasarkan Prinsip Pengoperasian
Mechanical governor dibagi menjadi dua tipe yaitu, limit speed control dan all speed control. Tipe ini menggunakan gaya sentrifugal dari dua buah pemberat untuk mengerakkan control rack yang mengatur jumlah bahan bakar yang diinjeksikan ke ruang bakar.
Di samping ini ditunjukkan gambar prinsip kerja dari sebuah mechanical governor. Jika dua buah pemberat diikatkan ke sebuah poros dan poros tersebut diputar, maka pemberat tersebut akan berusaha untuk bergerak ke luar (sesuai dengan anak panah). Gaya ini disebut dengan gaya sentrifugal.
Gaya sentrifugal akan meningkat seiring dengan meningkatnya putaran poros dan begitu pula sebaliknya. Ketika pemberat bergerak keluar hal ini mengakibatkan titik B terdorong ke arah kanan melawan gaya pegas. Pergerakan titik B akan berhenti jika sudah terjadi kesetimbangan antara gaya sentrifugal dan gaya pegas. Titik B dihubungkan dengan control rack pada pompa injeksi bahan bakar. Jadi ketika titi B bergerak akan menggerakkan control rack, control rack akan mengatur banyaknya jumlah bahan bakar yang diinjeksikan.
Pneumaric governor merupakan tipe all speed governor, dimana governor ini mengontrol kecepatan putar engine dari kecepatan rendah hingga kecepatan tinggi. Cara kerja dari pneumatic governor ini menerapkan teori Bernoulli: “ketika udara mengalir dan melewati sebuah pipa dengan kecepatan dan tekanan yang tetap, kecepatannya akan meningkat dan tekanannya akan menurun bilamana udara tersebut melewati sebuah pipa yang berdiameter kecil. Di samping ini ditunjukkan gambar dari prinsip kerja pneumatic governor. Pada pneumatic governor memiliki sebuah venturi unit yang dipasang pada inlet manifold dan governor unit yang dipasang pada bagian belakang pompa injeksi bahan bakar. Antara venturi unit dan governor unit keduanya dihubungkan oleh sebuah pipa berlubang. Pada saat negative pressure di chamber meningkat (karena aliran udara pada venturi unit meningkat), maka control rack akan bergerak ke kiri yang menyebabkan berkurangnya jumlah bahan bakar yang diinjeksikan ke ruang bakar. Sebaliknya, jika negative pressure di chamber menurun (karena aliran udara pada venturi unit menurun), maka control rack akan bergerak ke kanan dan menyebabkan suplai bahan bakar yang diinjeksikan menurun. Dengan kata lain, governor beroperasi guna menjaga control rack selalu dalam posisi tetap (untuk menjaga kecepatan putar engine selalu konstan) dengan cara mengatur keseimbangan antara negative pressure dan ketegangan pegas.
Governor tipe ini merupakan gabungan anatara mechanical governor dan pneumatic governor. Pada kecepatan putaran engine rendah dan sedang dikontrol oleh pneumatic governor, dan pada saat kecepatan putar engine maksimum dikontrol oleh mekanikal governor.
Pada governor tipe ini, pengontrolan jumlah bahan bakar yang diinjeksikan diatur oleh tekanan hidrolik.
Electronic governor dilengkapi dengan sebuah microcomputer yang berfungsi untuk mengatur seberapa besar pergerakan dari control rack. Di dalam governor unit terdapat sebuah DC liniear motor yang berfungsi untuk mengatur besarnya pergerakkan dari control rack.
Berikut ini kode model untuk governor. Kode model ini sesuai dengan name plate yang tertera pada rumah governor.
Struktur dan Cara Kerja Mechanical Governor (Tipe RSUV)
Sebelumnya sudah pernah disinggung sedikit mengenai prinsip kerja dari berbagai macam tipe governor, termasuk prinsip kerja mechanical governor secara umum. Sebelum kita mempelajari tentang struktur dan cara kerja dari mechanical governor tipe RSUV ada baiknya kita pelajari dulu mengenai mekanisme dasar dan karakteristik pengontrolan pada governor, hal ini untk mempermudah pemahaman kita nantinya.
- Mekanisme dasar dan karakteristik pengontrolan pada mechanical governor
Gambar yang akan ditunjukkan berikut ini akan memberikan penjelasan mengenai mekanisme dasar dari sebuah mechanical governor. Selain itu juga, akan ditunjukkan mengenai perbedaan karakteristik pengontrolan antara dua buah tipe mechanical governor, yaitu antara all speed governor dan limit speed governor.
Pada gambar di atas, gaya penekanan dari governor spring sangat kuat, sehingga mampu mendorong shifter ke kiri. Besarnya gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh flyweight mengikuti besarnya kecepatan putar engine, semakin besar kecepatan putar engine, maka secara proportional gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh flyweight juga akan meningkat. Ketika gaya sentrifugal pada flyweight lebih besar daripada gaya penekanan governor spring, maka shifter akan terdorong ke arah kanan yang mengakibatkan control rack bergerak ke arah peningkatan penginjeksian bahan bakar. Shifter akan berhenti bergerak manakala sudah dicapai keseimbangan antara gaya sentrifugal flyweight dengan gaya penekanan pada governor spring.
Pada kurva (A) ditunjukkan hubungan antara posisi control rack dengan kecepatan atau diistilahkan dengan kurva karakteristik pengontrolan, dimana pada kurva tersebut ditunjukkan bahwa pada saat putaran engine masih rendah, bahan bakar yang diijeksikan oleh pompa injeksi akan besar dan pada suatu titik kecepatan tertentu, bahan bakar yang diinjeksikan akan mualai menurun. Jika kecepatan putaran engine pada titik tersebut masih mengalami peningkatan, maka jumlah bahan bakar yang diijeksikanpun juga akan mengalami penurunan sampai tidak ada bahan bakar yang diinjeksikan sama sekali (engine berhenti). Pada kurva (A) hanya ditampilkan satu garis kurva saja, tetapi bagaimanapun juga pada prakteknya tidak demikian. Semua kombinasi garis akan dimungkinkan terjadi pada saat engine tersebut dioperasikan, seperti yang akan dijelaskan berikut ini.
- Merubah besarnya gaya penekanan pada governor spring
Besarnya gaya penekanan yang dihasilkan dari governor spring dapat dirubah dengan cara merubah posisi dari control lever (B) dan menempatkannya pada posisi tertentu. Jika kita menggerakkan control lever ke arah kiri (searah dengan arah jarum jam), maka besarnya gaya penekanan pada governor spring akan meningkat, demikian juga sebaliknya jika kita gerakkan control lever ke arah kanan, besarnya gaya penekanan pada governor spring akan menurun. Pada saat control lever digerakkan ke arah kanan, maka gaya yang dibutuhkan oleh flyweight untuk menekan shifter ke arah kanan akan besar. Semakin ke kanan, flyweight akan berusaha dengan gaya yang sangat besar pula untuk mendorong shifter. Karakteristik pengontrolan seperti ini dapat ditunjukkan pada kurva (B). Pada saat kita melakukan variasi perpindahan posisi control lever, maka akan didapatkan juga berbagai variasi pengontrolan untuk masing-masing kecepatan. Karakteristik pengontrolan seperti ini dinamakan dengan all speed governor characteristic.
- Menggerakkan bagian bawah dari floating lever ke arah kiri dan kanan
Floating lever yang dihubungkan dengan shifter pada governor dapat digerakkan ke arah kiri maupun ke arah kanan dengan cara mengoperasikan load control lever (C) dengan menggunakan accelerator pedal. Pergerakkan dari floating lever akan merubah posisi dari control rack, dan jumlah penginjeksian bahan bakar akan berubah juga. Pada saat load control lever digerakkan ke arah kanan (searah jarum jam), maka floating lever akan bergerak ke arah kiri dan control rack akan bergerak untuk mengurangi jumlah bahan bakar yang diinjeksikan. Demikian juga sebaliknya, jika control load lever digerakkan ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), maka floating lever akan bergerak ke arah kiri dan menarik control rack ke posisi pengurangan bahan bakar. Karakteristik pengontrolan seperti ini ditunjukkan pada kurva (C). Karakteristik pengontrolan yang ditunjukkan pada kurva (C) dinamakan dengan limit speed governor characteristic.
Struktur Governor (Tipe RSUV)
Sebetulnya, mechanical governor terdiri dari berbagai macam tipe yang tidak mungkin dijelaskan satu persatu dalam modul ini, maka dalam hal ini akan diberikan salah satu contoh mengenai cara kerja dari mechanical governor, yaitu mechanical governor dengan tipe RSUV (mengenai arti kode pada governor akan dijelaskan setelah pembahasan ini). Governor tipe RSUV dijadikan contoh karena dipandang dapat mewakili cara kerja dari governor tipe yang lain. Selain itu governor ini juga paling sering dijumpai pada alat-alat berat. Tipe governor ini termasuk ke dalam tipe all speed governor yang umum digunakan pada mesin-mesin konstrusi seperti bulldozer, wheel loader, hydraulic excavator, generator set, dan lain-lain. Di bawah ini ditunjukkan gambar potongan sebuah mecahnical governor tipe RSUV.
Pada gambar yang ditunjukkan sebelumnya, putaran dari camsahft pada pompa injeksi diteruskan ke gear shaft pada governor melalui mekanisme roda gigi untuk meningkatkan kecepatan putarnya (step-up). Di dalam governor terdapat dua buah flyweight yang diikatkan ke gear shaft. Selain itu juga terdapat sebuah roller yang dihubungkan ke kedua buah flyweight tersebut dengan menggunakan perantara dua buah poros. Roller tersebut akan bersentuhan dengan guide bush pada bagian ujungnya. Guide bush akan berputar bersama-sama dengan flyweight dan juga dapat bergerak dalam arah aksial.
Guide lever, pada bagian atasnya diikatkan ke rumah governor (governor case) dengan menggunakan sebuah pin, dan pada bagian bawahnya diikatkan ke shifter. Shifter disatukan dengan bush, dimana diantara keduanya dipasang sebuah bantalan, sehingga guide bush dapat berputar dengan bebas pada shifter.
Floating lever (ditunjukkan pada gambar di samping), bagian tengahnya diikat dengan menggunakan sebuah pin pada guide lever, pada bagian bawah diikatkan ke rumah governor dan bagian atasnya diikatkan dengan control rack dengan perantara sebuah link. Bagian atas dari floating lever diikatkan ke start spring, dimana start spring akan selalu mendorong bagian atas dari floating lever ke arah penginjeksian bahan bakar maksimum.
Seperti halnya guide lever, pada bagian atas dari tension lever diikatkan dengan menggunakan sebuah pin ke rumah governor. Bagian atas dari main spring (governor spring) diikatkan ke swivel lever dan bagian bawahnya diikatkan ke bagian tengan dari tension lever. Swivel lever menyatu dengan control lever dan dapat bergerak dalam arah menyudut. Idling sub spring diikatkan ke bagian belakang dari governor dan berfungsi untuk menstabilkan putaran idling. Full load stopper berfungsi untuk membatasi pergerakkan dari control rack ke arah penginjeksian bahan bakar maksimum.
Engine Starting
Pada governor tipe ini, pada saat akan menghidupkan engine, control lever harus diposisikan ke posisi START. Posisi control lever yang seperti ini akan menyebabkan swivel lever terdorong ke kiri, sehingga governor spring akan meregang penuh. Meregangnya governor spring mengakibatkan tension lever bergerak/tertarik ke arah kiri sampai bagian bawahnya menyentuh full load stopper.
Kemudian shifter akan bergerak ke arah kiri, dan control rack akan terdorong oleh floating lever ke arah peningkatan jumlah bahan bakar yang diijeksikan, sehingga engine akan mudah untuk dihidupkan. Pada posisi seperti ini akan terdapat celah (clearance) antara tension lever dan shifter. Celah ini berfungsi untuk mengantisipasi kelebihan jumlah injeksi bahan bakar. Pada saat terjadi kelebihan penginjeksian bahan bakar, karena adanya celah tersebut, maka control rack dapat bergerak ke arah minimum injeksi atau ke posisi idling.
Engine Idling
Jika control lever dikembalikan ke posisi IDLING stelah engine hidup, maka ketegangan governor spring akan berkurang, dan menyebabkan fly weight mengembang pada saat putaran rendah. Kemudian shifter akan bergerak ke kanan mendorong tension lever sampai menyentuh idling sub spring. Bergeraknya tension lever mengakibatkan floating lever juga bergerak ke arah kanan dan membawa control rack ke arah posisi idling. Pada saat rpm meningkat, fly weight akan mengembang dan tension lever terdorong ke kanan, pada saat ini idling sub spring akan bekerja untuk menjaga rpm idling samapai terjadi keseimbangan antara ketegangan idling sub spring dengan gaya yang ditimbulkan oleh fly weight.
Full Load Running
Jika control lever diposisikan ke arah FULL-LOAD, governor spirng akan meregang dan menarik tension lever ke arah kiri sampai menyentuh full load stopper. Pada posisi ini, fly weight akan menutup dan control rack akan menuju ke arah maksimum injeksi. Pada saat putaran engine meningkat dan fly weight mengembang, maka shifter akan mendorong tension lever ke arah kanan dan mengarahkan control rack ke pengurangan injeksi, dengan demikian kelebihan putaran engine dapat dicegah.
No Load-Maximum Speed Running
Pada saat control lever dalam posisi full load, dan tiba-tiba terjadi penurunan beban yang sangat drastis, maka pertama kali yang terjadi adalah fly weight akan segera mengembang (karena terjadi peningkatan rpm) dan shifter akan mendorong tension lever ke arah kanan ke arah pengurangan injeksi. Pada saat bebannya turun hingga nol, maka gaya sentrifugal dari fly weight tidak hanya dilawan oleh kekuatan governor spring saja, melainkan juga oleh idling sub spring. Rpm engine (no load maximum speed) akan dibatasi oleh keseimbangan antara gaya sentrifugal dari flyweight dengan kekuatan spring.
Stopping
Pada saat control lever diposisikan ke STOP, governor spring akan bebas, begitu pula dengan tension lever. Swivel lever memilki sebuah tonjolan (protusion), sehingga apabila control lever diarahkan ke posisi STOP dan swivel lever bergerak ke arah kanan, tonjolan pada swivel lever akan mendorong guide lever ke arah kanan, akibatnya control rack akan bergerak ke posisi STOP melalui perantaraan floating lever.
