Siklus Empat Langkah

Udara, Bahan Bakar, Kilatan, & Daya

Mesin pembakaran dalam mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi gerak mekanik. Mayoritas mesin bensin menggunakan siklus empat langkah yang ditemukan oleh Nikolaus Otto pada tahun 1876. Setiap silinder mengulang empat langkah: dua naik, dua turun: untuk setiap acara daya.

Langkah 1: Intake: Piston turun, katup intake terbuka, dan campuran udara & bahan bakar yang tepat masuk ke silinder. Mesin modern menggunakan injeksi bahan bakar: injector yang dikontrol komputer menyemprotkan bahan bakar yang diatomis ke saluran intake atau langsung ke silinder.

Stroke 2: Kompresi: Kedua katup tertutup dan piston naik, mengkompresi campuran udara-bahan bakar ke ruang kecil di atas silinder. Mesin bensin biasanya memiliki rasio kompresi sekitar 10:1, yang berarti campuran tersebut disedot menjadi sepersepuluh dari volume aslinya. Kompresi meningkatkan suhu dan tekanan campuran, membuat pembakaran lebih efisien.

Stroke 3: Tenaga (Pembakaran): Di ujung stroke kompresi, poros kompresi meledak. Ledakan ini menyebabkan campuran udara-bahan bakar yang di kompresi terbakar dengan cepat dan mengembang, mendorong piston turun dengan kekuatan besar. Ini adalah satu-satunya stroke yang menghasilkan tenaga: tiga lainnya adalah persiapan dan pembersihan.

Stroke 4: Buang: Katup buang terbuka dan piston naik, mendorong gas-gas pembakaran yang telah digunakan keluar dari silinder dan ke sistem buang. Lalu siklus ini diulang.

Displacement adalah volume total yang digerakkan oleh semua piston dalam satu siklus yang lengkap. Mesin 2.0 liter memiliki silinder yang secara kolektif mengalirkan 2 liter volume. Displacement yang lebih besar umumnya berarti lebih banyak tenaga tetapi juga konsumsi bahan bakar yang lebih tinggi.

Rasio kompresi adalah perbandingan volume silinder di ujung stroke ke volume di atas. Rasio kompresi yang lebih tinggi mengeluarkan lebih banyak energi dari bahan bakar tetapi membutuhkan bensin oktan yang lebih tinggi untuk mencegah ledakan yang tidak terkendali: ledakan yang dapat merusak mesin.

Mendiagnosis Kerusakan Pembakaran

Seorang pelanggan membawa mobil empat silinder. Mesin berjalan kasar & bergetar pada idle. Lampu cek mesin menyala, & scanner diagnosis menampilkan kode kerusakan pada silinder 3. Mesin berjalan pada tiga silinder daripada empat.

Transmisi, Sistem Perangkat Differentiasi, dan Tata Letak Sistem Penggerak

Memindahkan Daya ke Roda

Mesin menghasilkan gaya rotasi (torque) pada crankshaft. Namun, daya mentah tersebut tidak dapat langsung pergi ke roda: itu perlu diubah untuk kecepatan, arah, dan traksi. Itu adalah tugas dari sistem penggerak.

Transmisi: Transmisi mengubah rasio gear antara mesin dan roda. Dalam gigi rendah, mesin berputar cepat relatif terhadap roda: torque tinggi untuk percepatan dan mendaki bukit. Dalam gigi tinggi, mesin berputar lebih lambat relatif terhadap roda: efisien berkendara di jalan tol. Transmisi manual menggunakan kopling dan gigi yang dipilih oleh pengemudi. Transmisi otomatis menggunakan konverter torque dan set gigi planet yang diatur oleh modul kontrol transmisi (TCM).

Differentiasi: Ketika mobil berbelok, roda luar mengendarai jarak yang lebih panjang daripada roda dalam. Differentiasi adalah set gigi di dalam rumah diferensial yang memungkinkan dua roda penggerak untuk berputar dengan kecepatan yang berbeda sambil masih menerima daya. Tanpa differentiasi, ban akan menggeser dan melintir melalui setiap belokan.

Tata Letak Sistem Penggerak:

- FWD (Front-Wheel Drive): Mesin dan transmisi berada di depan, menggerakkan roda depan. Banyak mobil penumpang menggunakan FWD karena kompak, lebih ringan, dan memberi traksi yang baik di hujan dan salju ringan karena berat mesin terletak di atas roda penggerak.

- RWD (Rear-Wheel Drive): Mesin di depan, daya dikirim melalui rangkaian ke roda belakang. Distribusi berat yang lebih baik, menghandle tenaga yang lebih tinggi, disukai untuk truk, mobil sport, dan towing. Tidak stabil dalam kondisi licin.

- AWD (All-Wheel Drive): Daya pergi ke semua empat roda, biasanya melalui differentiasi pusat atau kasa transmisi. Sebuah komputer mungkin bervariasi antara split torque antara roda depan dan belakang berdasarkan traksi. Umum pada crossover dan SUV.

- 4WD (Four-Wheel Drive): Sistem sementara atau yang dapat dipilih dengan kasa transmisi yang mengunci roda depan dan belakang bersama. Dirancang untuk medan off-road dan kondisi traksi rendah. Tidak boleh digunakan di jalan kering dalam mode terkunci karena mengikat sistem penggerak dalam belokan.

Memilih Tata Letak Sistem Penggerak

Seorang pelanggan sedang membeli mobil baru. Mereka tinggal di Minnesota di mana salju dan es berat datang di musim dingin. Mereka juga menarik perahu seberat 5.000 pound ke danau setiap musim panas. Mereka ingin sesuatu yang dapat menangani baik di musim dingin dan dapat menarik dengan andal.

Sistem 12-Volt, CAN Bus, dan OBD-II

Sistem Saraf Mobil

Mobil modern berjalan pada sistem listrik DC 12-volt yang ditenagai oleh baterai asam timbal dan diisi oleh alternator yang ditarik oleh sabuk serpentine.

Baterai menyediakan energi yang tersimpan untuk menghidupkan mesin pada startup. Baterai mobil biasanya mengeluarkan 400-800 ampere pencetakan dingin (CCA) untuk menggerakkan motor starter, yang memutar poros engkol mesin hingga pembakaran mengambil alih.

Alternator adalah generator yang ditarik sabuk dan mengubah energi mekanik dari mesin menjadi energi listrik. Setelah mesin berjalan, alternator menghidupkan semua sistem listrik dan mengisi kembali baterai. Jika alternator mengalami kerusakan, baterai akan menurun dayanya saat mengemudi: akhirnya mobil mati.

Motor starter adalah motor listrik dengan torsi tinggi yang bersangkutan dengan ring gear flywheel mesin untuk menghidupkan mesin. Ini mengambil arus terbesar dari semua komponen mobil: 150 hingga 300 ampere selama beberapa detik.

CAN bus (Controller Area Network): Kendaraan modern memiliki 30 hingga 100 modul kontrol elektronik (ECUs) yang perlu saling berbicara. CAN bus adalah jaringan komunikasi dua kabel yang menghubungkannya semua. ECM (modul kontrol mesin), TCM (modul kontrol transmisi), ABS (modul anti-lock brake), BCM (modul kontrol body), dan puluhan lainnya saling bertukar data melalui CAN. Ketika ECM membutuhkan informasi kecepatan roda, ia membaca data ABS pada bus CAN.

OBD-II (On-Board Diagnostics II): Sejak tahun 1996, setiap mobil yang dijual di Amerika Serikat memiliki porta diagnosis standar 16-pin di bawah dashboard. Alat scan disambungkan dan membaca kode masalah diagnosis (DTCs) yang ditetapkan oleh modul kontrol di jaringan. Sebuah kode seperti P0301 berarti deteksi keausan pada silinder 1. P0420 berarti efisiensi konverter katalitik di bawah ambang batas. OBD-II adalah bahasa universal dalam diagnosis otomotif.

Diagnosis Listrik

Mobil pelanggan tidak akan menyala. Ketika mereka putar kunci, mereka mendengar suara klick cepat tetapi mesin tidak menekan. Kepala lampu redup & menjadi semakin redup saat mereka mencoba menyalakan mobil. Baterai berumur tiga tahun.

Menghentikan dan Menangani

Rem Disc, ABS, & Suspensi Geometry

Sistem rem mengubah energi kinetik (gerak) menjadi energi panas (panas) melalui gesekan. Ketika Anda tekan rem, Anda tekan cairan hidrolik melalui saluran rem ke calipers di setiap roda.

Rem disc: Rotor cast iron atau komposit berputar dengan roda. Caliper membelit rem pada rotor saat tekanan hidrolik diterapkan. Gesekan tersebut memperlambat rotor dan roda. Rem disc mengatasi panas dengan baik, tahan lama, dan bersih sendiri. Banyak mobil modern menggunakan rem disc di semua roda.

Rem drum: Bahan pelat menekan ke luar melawan drum yang berputar di dalamnya. Lebih murah untuk diproduksi dan masih digunakan di roda belakang beberapa mobil dan truk ekonomi. Drum mempertahankan panas dan air, membuatnya lebih rentan terhadap kehilangan daya bawah pengereman berat dan kurang efektif saat basah.

Sistem Pengereman ABS (Anti-lock Braking System): Sensor kecepatan roda di setiap sudut melaporkan ke modul ABS. Jika roda kemasukan selama pengereman keras, modul ABS cepat memulai tekanan hidraulis ke roda tersebut: melepaskan dan mengaplikasikan rem beberapa kali per detik. Ini mencegah ban menggelinding dan memungkinkan pengemudi untuk menjaga kemudi selama penghentian darurat. ABS tidak mengurangi jarak pengereman pada jalan kering: itu melestarikan kemampuan kemudi.

Suspensi MacPherson: Desain suspensi depan paling umum di mobil penumpang. Satu unit yang menggabungkan shock absorber, kumparan spring, dan steering knuckle menjadi satu unit kompak. Atas dari strut menutupi tower strut di badan, dan bagian bawah terhubung ke steering knuckle dan lower control arm.

Penyetelan Roda: Penyetelan merujuk pada sudut-sudut roda relatif terhadap badan kendaraan dan permukaan jalan. Tiga sudut primer adalah camber (condong ke kiri atau kanan saat dilihat dari depan), caster (condong dari sumbu kemudi saat dilihat dari samping), dan toe (apakah ujung-ujung ban mengarah ke dalam atau ke luar saat dilihat dari atas). Penyetelan yang salah menyebabkan penggunaan ban yang tidak merata, mengendorkan ke satu sisi, dan pengendalian yang buruk.

Diagnosis Pengereman

Seorang pelanggan mengeluh bahwa ketika mereka pengereman keras, steering wheel bergetar dan pedal pengereman pulsasi di bawah kaki mereka. Getaran hilang selama pengereman normal yang lemah. Mobil tersebut memiliki rem cakram di semua empat roda dan berumur lima tahun dengan 60.000 mil.

Landskap Karier Otomotif

Di Mana Ilmu Otomotif Membawa Anda

Industri otomotif mempekerjakan lebih dari 4 juta orang di Amerika Serikat sendiri. Permintaan untuk teknisi terlatih terus melebihi pasokan: bengkel dealer dan independen kesulitan untuk mengisi posisi tersebut.

Sertifikasi ASE (Automotive Service Excellence): Kredensial standar industri. ASE menawarkan sertifikasi dalam bidang khusus: Perbaikan Mesin (A1), Transmisi Otomatis (A2), Sistem Penggerak Manual (A3), Sistem Pengaturan dan Kemudi (A4), Breking (A5), Sistem Listrik (A6), HVAC (A7), dan Kinerja Mesin (A8). Menyelesaikan semua delapan mendapatkan Anda sertifikasi Teknisi Terampil ASE. Setiap sertifikasi membutuhkan melewati ujian tertulis dan menunjukkan dua tahun pengalaman kerja yang relevan.

Teknisi bengkel dealer: Bekerja pada merek khusus (Ford, Toyota, BMW, dll.) dan menerima pelatihan pabrik pada kendaraan tersebut. Bengkel dealer membayar berdasarkan sistem flat-rate: setiap pekerjaan memiliki waktu yang ditetapkan, dan teknisi dibayar untuk jam yang ditetapkan meskipun memang membutuhkan waktu lebih lama. Teknisi cepat dan ahli dapat menghasilkan lebih banyak uang. Bengkel dealer menawarkan kenaikan karier terstruktur dari teknisi lube ke teknisi terampil.

Teknisi bengkel independen: Bekerja pada semua merek dan model. Membutuhkan pengetahuan yang lebih luas dan keterampilan diagnostik yang lebih kuat karena Anda melihat segalanya. Bengkel independen mungkin membayar jam atau flat-rate. Lebih independen, kurang pelatihan merek khusus.

Spesialisasi EV: Kendaraan listrik adalah segmen yang paling cepat tumbuh. Teknisi EV bekerja dengan baterai daya tinggi (400-800 volt), motor listrik penggerak, sistem pengereman regeneratif, dan manajemen panas. Sertifikasi keamanan daya tinggi wajib: tegangan di baterai EV sangat berbahaya. Perusahaan seperti Tesla, Rivian, dan Lucid membangun jaringan layanan mereka sendiri dan merekrut teknisi dengan pelatihan khusus EV.

Teknisi diesel: Bekerja pada truk komersial, bus, peralatan berat, dan mesin kapal. Mesin diesel menggunakan kompresi pembakaran (tanpa busi) dan beroperasi pada tekanan dan suhu yang jauh lebih tinggi daripada mesin bensin. Teknisi diesel sangat dibutuhkan di bidang trucking, konstruksi, dan pertanian. Banyak teknisi diesel yang menghasilkan lebih dari $70.000 per tahun, dan teknisi peralatan berat yang spesialis dapat menghasilkan lebih banyak lagi.

Memulai: Program otomotif komunitas (1-2 tahun), program pelatihan yang disponsori pabrikan (UTI, Lincoln Tech, atau program OEM seperti Toyota T-TEN atau Ford ASSET), dan magang di bengkel dealer atau toko adalah pintu masuk utama.

Merencanakan Jalur Anda

Hubungkan Pengetahuan Otomotif dengan Masa Depan Anda

Anda sekarang memahami fundamental dari mesin dalam, transmisi, diagnosa listrik, dan rem dan suspensi: sistem inti yang harus dipelajari setiap teknisi otomotif.