"Exhaust Valve" Two Stroke Low Speed Diesel Engine

Setiap mesin dilengkapi dengan saluran pembuangan gas sisa pembakaran dalam silinder. Saluran pembakaran ini berbentuk lubang (pada beberapa jenis mesin dua tak) ataupun berbentuk saluran yang dilengkapi dengan katup yang dapat membuka dan menutup sesuai dengan mekanismenya (pada mesin dua dan empat tak).

Pada mesin diesel dua langkah putaran rendah (low speed two stroke diesel engine) bentuk saluran pembuangan gas buang adalah menyesuaikan dengan jenis pembilasan mesin tersebut. Jenis pembilasan loop scavenge dan cross scavenge, menggunakan saluran pembuangan (exhaust gas port) yang terdapat pada dinding silinder (cyl liner) dan memungkinkan keluarnya gas buang sisa pembakaran pada saat saluran terbuka oleh mekanisme piston dalam silinder. Sama halnya dengan kondisi terbuka, kondisi tertutupnya saluran pembuangan juga berdasarkan mekasnisme piston dalam silinder. Secara sederhana dapat diartikan bahwa membuka dan menutupnya saluran pembuangan gas buang adalah berdasarkan mekanisme piston dalam silinder. 

Pada mesin dengan jenis uniflow scavenge, saluran gas buang menggunakan katup buang tunggal (single exhaust valve) yang terpasang pada kepala silinder (cylinder head). Katup gas buang (exhaust valve) akan membuka dan menutup sesuai dengan timming valve-nya. Membuka dan menutupnya exhaust valve adalah adalah berdasarkan pergerakan nok / cam yang terpasang pada poros nok (cam shaft).

Dalam "transfer tenaga" dari cam menuju exhaust valve terdapat dua jenis mekanisme pergerakan dengan berbagai komponennya,

1. Menggunakan push rod dan rocker arm. Jenis ini pada unumnya digunakan pada mesin dua tak yang "sudah berumur". Pada saat nok berada pada posisi puncak, maka push rod akan mendorong rocker arm untuk menggerakkan exhaust valve terbuka. Untuk proses menutupnya exhaust valve adalah dengan memanfaatkan gaya dorong dari spring yang terpasang dalam housing exhaust valve. Penggunaan push rod sebagai penggerak exhaust valve mendapat kendala ketika digunakan pada mesin dengan daya yang semakin besar. Semakin besar daya mesin, akan menuntut push rod dengan dimensi yang besar pula. Dimensi push rod yang besar akan mensusahkan para pekerja untuk mengangkatnya sewaktu ada pekerjaan perbaikan atau perawatan sejenis overhaul. Selain itu, dimensi push rod yang besar juga ajan memberikan efek berat berlebih yang akan diterima oleh poros nok (cam shaft). Beban berlebih yang diterima oleh cam & cam shaft akan semakin mempercepat keausan nok dan miss-alignment cam shaft. 
2. Menggunakan hydraulic oil. Mekanisme exhaust valve ini pada unumnya digunakan oada mesin-mesin modern. Penggunaan sistem ini tentunya mempertimbangkan "kelemahan" yang ada pada mekanisme katup yang menggunakan push rod. Dengan bertambah besarnya daya mesin, maka komponen penggerak hidrolik akan tetap dalam ukuran yang ideal tanpa memberatkan saat pekerjaan perawatan. Saat nok bergerak pada posisi puncak, minyak lumas akan dipompakan oleh hydraulic pump yang kemudian akan mendorong exhaust valve untuk terbuka. Saat nok tidak berada posisi puncak, artinya pompa hidrolik tidak dalam kondisi memompa minyak lumas, maka akan ada kecenderungan gaya dorong yang melawan terbukanya exhaust valve. Gaya dorong berlawanan beraaal dari air spring yang akan mengakibatkan menutupnya exhaust valve. Air spring merupakan pegas udara yang terdapat pada housing exhaust valve yang ruangnya dibatasi dengan terpasangnya air spring piston.

Contoh mekanisme penggerak exhaust valve menggunakan push rod. (Foto by: Dokumentasi pribadi penulis)

Penggunaan air sping memanfaatkan udara dengan tekanan kurang lebih 7 Bar yang melalui non-return valve. Pada saat air spring bekerja dengan memberikan gaya dorong untuk menutup exhaust valve, maka pada sebagian kecil udara tersebut juga akan dialirkan pada saluran antara valve spindle dengan velve guide. Maksud dari udara ini adalah untuk memberikan efek pelumasan terhadap spindle valve yang bergerak dalam valve guide. Selain itu, pengaruh udara tersebut akan mencegah gas buang (exhaust gas) bergerak naik menuju ruang air spring piston. Kebocoran atau mengalirnya gas buang yang panas menuju ruang air spring cylinder akan merusak komponen air spring yang terbuat dari karet dan teflon yang tidak tahan panas.

(Pada benerapa jenis mesin lisensi B&W, menggunakan udara dari ruang udara bilas yang dialirkan menuju exhaust valve melalui pipa kapiler tembaga).

Contoh penggunaan penggerak hidrolis exhaust valve ME. (Foto by: Dokumentasi pribadi penulis)

Sketsa sistem penggerak hidrolis exhaust valve. (Foto by: Dokumentasi pribadi penulis_RART matinediesels co. uk 2005)

Ruang air spring dikondisikan untuk terbebas dari kontaninasi unsur lain. Kaitannya dengan adanya minyak lumas hidrolis penggerak valve yang masuk dan mengendap dalam air spring cylinder harus segera dicerat menggunakan drain valve yang terpasang pada body exhaust valve. Penumpukan minyak lumas dengan jumlah yang banyak dalam air spring cylinder akan mengurangi kinerja air spring dalam mekanisme menutup exhaust valve.

Pada spindle exhaust valve dibentuk dengan memasangkan valve rotator. Valve rotator ini merupakan sudu-sudu berdaun yang berfungsi untuk memutarkan  exhaust valve pada saat mesin beroperasi. Tenaga gas buang dari dalam silinder yang melewati exhaust valve akan mendorong sudu - sudu valve rotator. Gaya dorong yang diterima oleh valve rotator mrmungkinkan berputarnya exhaust valve. 

Perputaran exhaust valve saat mesin beroperasi menjadi sangat penting karena dua hal berikut ini,

1. Memutar exhaust valve untuk mencegah terjadinya pemanasan setempat pada "bibir" exhaust valve yang duduk pada valve seating. Dengan mencegah terjadinya pemanasan setempat tersebut, maka dapat menjamin keawetan bahan untuk usia pakai komponen menjadi semailkin lama.
2. Memutar exhaust valve untuk memberikan efek self grinding antara permukaan exhaust valve dengan seating valve. (Dalam bahasa dilapangan: valve di-"skir" bersamaan saat bekerja membuka dan menutup ketika mesin beroperasi). Grinding terhadap exhaust valve ini menjadi sangat penting karena dapat menjamin kerapatan penutupan exhaust valve pada saat langkah kompresi.

Salah satu jenis perawatan exhaust valve adalah grinding yang berfungsi untuk menjamin kerataan permukaan antara exhaust valve dengan seating valve saat exhaust valve dalam kondisi tertutup.