Mesin diesel

Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam; lebih

spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar

dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat

berenergi lain (seperti busi).

Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang

menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah

mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar

termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition

Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak

kacang (lihat biodiesel). Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh

Charles F. Kettering.

Bagaimana mesin diesel bekerja

Mesin diesel yang berada di museum

Ketika udara dikompresi suhunya akan meningkat (seperti

dinyatakan oleh Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini

untuk proses pembakaran. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin

diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari

rasio kompresi dari mesin bensin. Beberapa saat sebelum piston pada

posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC (Before Top Dead Center), bahan

bakar diesel disuntikkan ke ruang bakar dalam tekanan tinggi melalui

nozzle supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi.

Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat.

Penyemprotan bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan saat piston

mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari detonasi.

Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston

dinamakan injeksi langsung (direct injection) sedangkan penyemprotan

bahan bakar kedalam ruang khusus yang berhubungan langsung dengan

ruang bakar utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak

langsung (indirect injection).

Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran

mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan

menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod)

menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear

tadi diubah menjadi tenaga putar. Tenaga putar pada ujung poros

crankshaft dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.

Untuk meningkatkan kemampuan mesin diesel, umumnya

ditambahkan komponen :

Turbocharger atau supercharger untuk memperbanyak volume

udara yang masuk ruang bakar karena udara yang masuk ruang

bakar didorong oleh turbin pada turbo/supercharger.

Intercooler untuk mendinginkan udara yang akan masuk ruang

bakar. Udara yang panas volumenya akan mengembang begitu

juga sebaliknya, maka dengan didinginkan bertujuan supaya udara

yang menempati ruang bakar bisa lebih banyak.

Mesin diesel sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi

dingin. Beberapa mesin menggunakan pemanas elektronik kecil yang

disebut busi menyala (spark/glow plug) di dalam silinder untuk

memanaskan ruang bakar sebelum penyalaan mesin. Lainnya

menggunakan pemanas "resistive grid" dalam "intake manifold" untuk

menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi.

Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder

dengan efektif memanaskan mesin.

Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental

dan meningkatkan viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini

dapat mempengaruhi sistem bahan bakar dari tanki sampai nozzle,

membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Cara umum

yang dipakai adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur

bahan bakar secara elektronik.

Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari mesin diesel

adalah governor, yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin

selalu para putaran yang diinginkan. Apabila putaran mesin turun terlalu

banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun sehingga peralatan

listrik tidak dapat berkerja sebagaimana mestinya, sedangkan apabila

putaran mesin terlalu tinggi maka bisa mengakibatkan over voltage yang

bisa merusak peralatan listrik. Mesin diesel modern menggunakan

pengontrolan elektronik canggih mencapai tujuan ini melalui elektronik

kontrol modul (ECM) atau elektronik kontrol unit (ECU) - yang merupakan

"komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan mesin

melalui sensor dan menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi

yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan

waktu melalui aktuator elektronik atau hidrolik untuk mengatur kecepatan

mesin.

Tipe mesin diesel

Ada dua kelas mesin diesel: dua-stroke dan empat-stroke. banyak

mesin diesel besar bertipe mesin dua tak. Mesin yang lebih kecil biasanya

menggunakan tipe mesin empat tak.

Biasanya jumlah silinder dalam kelipatan dua, meskipun berapapun

jumlah silinder dapat digunakan selama poros engkol dapat

diseimbangkan untuk mencegah getaran yang berlebihan. Inline-6 paling

banyak diproduksi dalam mesin tugas-medium ke tugas-berat, meskipun

V8 dan straight-4 juga banyak diproduksi.

Keunggulan dan kelemahan dibanding dengan mesin busi-nyala

Untuk keluaran tenaga yang sama, ukuran mesin diesel lebih besar

daripada mesin bensin karena konstruksi besar diperlukan supaya dapat

bertahan dalam tekanan tinggi untuk pembakaran atau penyalaan.

Dengan konstruksi yang besar tersebut penggemar modifikasi relatif

mudah dan murah untuk meningkatkan tenaga dengan penambahan

turbocharger tanpa terlalu memikirkan ketahanan komponen terhadap

takanan yang tinggi. Mesin bensin perlu perhitungan yang lebih cermat

untuk modifikasi peningkatan tenaga karena pada umumnya komponen di

dalamnya tidak mampu menahan tekanan tinggi, dan menjadikan mesin

diesel kandidat untuk modifikasi mesin dengan biaya murah.

Penambahan turbocharger atau supercharger ke mesin bertujuan

meningkatkan jumlah udara yang masuk dalam ruang bakar dengan

demikian pada saat kompresi akan menghasilkan tekanan yang tinggi dan

pada saat penyalaan atau pembakaran akan menghasilkan tenaga yang

besar. Penambahan turbocharger atau supercharger pada mesin diesel

tidak berpengaruh besar terhadap pemakaian bahan bakar karena bahan

bakar disuntikan secara langsung ke ruang bakar pada saat ruang bakar

dalam keadaan kompresi tertinggi untuk memicu penyalaan agar terjadi

proses pembakaran. Sedangkan penambahan turbocharger atau

supercharger pada mesin bensin sangat mempengaruhi pemakaian bahan

bakar karena udara dan bahan bakar dicampur dengan komposisi yang

tepat sebelum masuk ruang bakar, baik untuk mesin bensin dengan

sistem karburator maupun sistem injeksi.

Motor Diesel

Motor diesel termasuk jenis kelompok motor pembakaran dalam

(internal combustion engines), dimana proses pembakarannya didalam

silinder. Motor diesel ini menggunakan bahan bakar cair yang dimasukkan

ke dalam ruang pembakaran silinder motor dengan diinjeksikan

menggunakan pompa injeksi.

Bahan bakar masuk ke dalam silinder atau ruang pembakaran

dalam bentuk yang lebih halus maka dipergunakan pengabut (nozzle).

Masukkan kedalam silinder pada langkah pemasukkan adalah udara

murni. Pada langkah kompresi, udara murni ini dimampatkan hingga

menghasilkan panas yang cukup untuk menyalakan bahan bakar yang

diinjeksikan ke dalam ruang pembakaran motor. Motor diesel sering

disebut juga motor penyalan kompresi (compression ignition engines).

Sejarah

Seorang penemu/peneliti bernama Street melakukan penelitiannya.

Perkembangan motor pembakaran dalam (ICE) pada tahun 1794. hasil

dari perkembangan tersebut adalah motor diesel sekarang. Selanjutnya

dikembangkan oleh seorang insinyur muda berkewarganegaraan Perancis

yang bernama Sadi Carnet pada tahun 1824.

Idenya dijadikan dasar dalam perkmbangan motor diesel. Dia

menyatakan bahwa udara murni yang dimampatkan tersebut dengan

perbandingan 15:1 akan menghasilkan udara yang panas untuk

menyalakan kayu kering. Udara yang digunakan untuk pembakaran motor

hendaknya dikompresikan dengan perbandingan yang besar sebelum

dinyalakan. Dia juga menyatakan bahwa dinding silinder hendaknya

didinginkan, karena panas dari dari pembakaran akan mempengaruhi

kinerja motor.

Pada tahun 1876 Dr. Nickolas Otto mebuat konstruksi motor

pembakaran dalam 4 langkah yang menggunakan bahan bakar bensin

menggunakan penyalaan api. Pada tahun 1892 seorang insinyur muda

berkewarganegaraan German yang bernama Dr. Rudolf Diesel berhasil

membuat motor penyalaan kompresi menggunakan bahan bakar serbuk

batu bara menggunakan prinsip penyalan bahan bakar dan udara.

Dengan perkembangan sistem pompa injeksi bahan bakar yang

benar-benar dapat disebut “mini” oleh seorang penemu yang

berkewarganegaraan german bernama Robert Bosch pada tahun 1927

membebaskan motor diesel dari masalah memakan tempat. Sistem injeksi

pompa Robert Bosch yang ukurannya mini dari karburator, beratnya

ringan dan governer yang menyatu (built-in) sehingga tidak ada lagi

sistem pengabutan udara yang banyak makan tempat untuk

kompresor,pipa-pipa dan pengontrol klep. Pompa injeksi motor diesel

dapat diatur sesuai pembebanan, sedangkan kondisi kecepatan motor

dapat atau lebih baik dari karburator motor bensin.

Dengan perkembangan pompa rotari yang lebih kecil

penampilannya juga bobotnya yang lebih ringan yang dikembangkan oleh

Vernon Rosa pada tahun 1950-an. Motor diesel akhirnya memasuki

perkembangan pemakaian dan pemasaran yang lebih luas.

Perkembangan lain dari motor diesel adalah dengan penambahan sebuah

turbocarjer yaitu alat untuk memasukkan (memompakan) udara ke dalam

saluran masuk (intake manifold). Pompa turbocharger ini digerakkan oleh

gas buang yang kedalam turbocarjer tersebut. Dengan adanya turbocarjer

ini maka akan menurunkan asap gas buang. Akhirnya motor diesel seperti

ini keadaanya sekarang menjadi motor yang benar-benar efisien, ringan

dan bebas polusi udara.

Keunggulan motor diesel dibandingkan pembakaran yang lain adalah :

1. Motor diesel lebih irit dalam pemakaian bahan bakar dengan motor

bensin, motor diesel lebih efisien 20-30%.

2. Motor diesel lebih kuat dan mempunyai daya tahan yang lebih

lama.

3. Motor diesel lebih besar tenaganya sehingga motor diesel dapat

menjadi motor penggerak (primover).

4. Motor diesel mengakibatkan polusi udara yang lebih kecil.

5. Motor diesel tidak dipengaruhi oleh cuaca.

Kelemahan/Kekurangannya antara lain adalah :

1. Perbandingan tenaga terhadap berat motor masih lebih besar

dibandingkan motor bensin.

2. Motor diesel tetap lebih sukar dihidupkan pertama kali

dibandingkan motor bensin.

3. Harga inisial (dasar) motor diesel lebih mahal  karena motor diesel

lebih kompleks dan lebih berat dibandingkan motor bensin.

4. Perawatan dan servis pada umumnya tidak dapat dikerjakan oleh

bengkel lokal.

Penggunaan atau aplikasi motor diesel sebagai motor penggerak

(primover) sangatlah berkembang pesat dan akan terus berkembang.

Motor diesel banyak dipergunakan untuk keperluan transportasi seperti

truk,bis,kapal dll. Untuk kepentingan pertanian, motor diesel digunakan

pada traktor untuk mengolah lahan pertanian. Pada industri kontruksi

bangunan dan pertambangan, motor diesel digunakan sebagai primover

untuk mesin-mesin pengeruk dan pemindah tanah, buldozer dan lain-lain.

Prinsip Dasar Motor Diesel

Proses Kerja adalah keseluruhan langkah yang berurutan untuk

terjadinya satu siklus kerja dari motor. Proses kerja ini terjadi berurutan

dan berulang-ulang. Piston motor bergerak bolak balik dari titik mati atas

(TMA) ke titik mati bawah (TMB) dan dari titik mati bawah (TMB) ke titik

mati atas (TMA) pada langkah selanjutnya.

Pada motor empat langkah, proses kerja motor diselesaikan dalam

empat langkah piston. Langkah pertama yaitu piston bergerak dari TMA

ke TMB, disebut langkah pengisian. Langkah kedua yaitu piston bergerak

dari TMB ke TMA disebut langkah kompresi. Langkah ketiga piston

bergerak dari TMA ke TMB disebut langkah usaha. Pada langkah usaha

ini terjadi proses pembakaran bahan bakar (campuran udara dan bahan

bakar) di dalam silinder motor/ruang pembakaran yang menghasilkan

tenaga yang mendorong piston dariTMA keTMB. Langkah keempat yaitu

piston bergerak dari TMB ke TMA disebut langkah pembuangan. Gas

hasil pembakaran didorong oleh piston keluar silinder motor. Jadi pada

motor empat langkah  proses kerja motor untuk menghasilkan satu

langkah usaha (yang menghasilkan tenaga) diperlukan empat langkah

piston. Empat langkah piston berarti sama dengan dua kali putaran poros

engkol.

Pada motor dua langkah proses kerja motornya untuk mendapatkan satu

kali langkah usaha hanya diperlukan dua kali langkah piston. Motor dua

langkah yang paling sederhana, pintu masuk atau lubang masuk dan

lubang buang terletak berhadap-hadapan yaitu berada pada sisi bawah

pada dinding silinder motor. Proses kerjanya adalah sebagai berikut.

Piston berada TMB, kedua lubang (masuk dan buang) sama-sama

terbuka kemudian campuran udara dan bahan bakar dimasukkan ke

dalam silinder melalui lubang masuk. Gerakan piston dari TMB ke TMA,

lubang masuk dan lubang buang tertutup maka terjadi langkah kompresi.

Pada akhir langkah kompresi ini terjadi pembakaran gas bahan bakar.

Dengan terjadinya pembakaran gas bahan bakar maka dihasilkan tenaga

pembakaran yang mendorong piston ke bawah dari TMA ke TMB.

Langkah usaha terakhir terjadilah pembuangan gas bekas begitu terbuka

lubang buang. Sesudah itu terbuka pula lubang masuk sehingga terjadi

pemasukkan gas baru sekaligus mendorong mendorong gas bekas keluar

melalui lubang buang. Dengan demikian pada motor dua langkah proses

motor untuk menghasilkan satu kali langkah usaha/ pembakaran gas

dalam silinder , hanya diperlukan dua langkah piston, dilihat dari putaran

poros engkolnya diperlukan satu kali putaran poros engkol.

Motor Diesel Empat Langkah

Pada motor diesel empat langkah prinsip kerjanya untuk

menyelesaikan satu siklus atau satu rangkaian proses kerja hingga

menghasilkan pembakaran dan satu kali langkah usaha diperlukan empat

langkah piston.

Langkah pertama adalah langkah pemasukan. Pada langkah ini

yang dimasukkan kedalam silinder adalah udara murni. Katup masuk

terbuka sedangkan katup buang tertutup. Piston bergerak dari TMA ke

TMB. Langkah kedua adalah langkah kompresi. Kedua katup yaitu katup

masuk dan katup buang sama-sama tertutup. Piston bergerak dari TMB

ke TMA. Yang dikompresikan adalah udara murni. Perbandingan

kompresinya cukup besar yaitu 15-22. kompresi udara akan menghasilkan

panas yang mampu menyalakan bahan bakar yang dimasukkan kedalam

silinder pada akhir kompresi. Bahan bakar yang dimasukkan kedalam

silinder adalah bahan bakar cair dalam bentuk kabut menggunakan

pompa injeksi dan pengabut (nozzle). Setelah penginjeksian bahan bakar

terjadilah percampuran udara dan bahan bakar dan disusul pembakaran

bahan bakar.

Langkah berikutnya adalah langkah usaha. Proses pembakaran

dan ekspansi merupakan langkah yang menghasilkan tenaga motor.

Kedua katup yaitu katup masuk dan katup buang tertutup semuanya.

Karena adanya proses pembakaran didalam silinder terjadilah kenaikan

tekanan dan ekspansi dari gas (campuran udara dan bahan bakar). Piston

didorong dari TMA ke TMB. Langkah selanjutnya adalah langkah

pembuangan. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Katup buang terbuka

sedangkan katup masuk tetap tertutup. Gas bekas hasil pembakaran

didorong keluar oleh piston yang bergerak dari TMB ke TMA. Gas bekas

keluar silinder melalui saluran buang (exhaust manifold).

Motor Diesel Dua Langkah

Pada motor diesel dua langkah untuk menyelesaikan satu siklus

proses kerja diperlukan dua langkah piston. Piston bergerak dari TMB ke

TMA dan dari TMA ke TMB. Pada langkah pertama terjadi proses

pemasukkan dan kompresi. Pada langkah kedua terjadi proses usaha dan

pembuangan. Yang dimasukkan ke dalam silinder adalah udara murni.

Proses kerja motor diesel dua langkah adalah sebagai berikut. Dimulai

dari piston berada di TMB. Udara murni dimasukkan kedalam silinder

motor melalui katup masuk . untuk menghindari bentuk puncak piston

pada motor dua langkah dibuat miring, hal tersebut berguna untuk

mengarahkan aliran atau gerak dari udara yang baru masuk sekaligus

untuk pembilasan ruang siinder dari gas bekas yang tadinya berada di

dalam silinder. Selanjutnya piston bergerak dari TMB ke TMA. Lubang

masuk belum tertutup oleh piston pemasukkan udara baru masih tetap

berlangsung. Setelah lubang pemasukan tertutup oleh piston kemudian

disusul pula tertutup lubang buang oleh piston yang bergerak dari TMB ke

TMA lalu proses kompresi terjadi.

Udara yang dimampatkan atau dikompresikan dengan

perbandingan yang cukup besar (15-22). Karena itu pada akhir kompresi

dihasilkan panas yang cukup mampu memulai pembakaran bahan bakar.

Penginjeksian ini menggunakan pompa injeksi yang dialirkan melalui

pengabut (nozzle). Percampuran bahan bakar dengan udara dan disusul

terjadinya pembakaran. Proses pembakaran dan ekspansi campuran

udara dan bahan bakar menghasilkan tenaga panas dan naiknya tekanan

daam silinder motor. Selanjutnya pada langkah kedua terjadi langkah

usaha. Hasil proses pembakaran mendorong piston bergerak dari TMA ke

TMB. Gerakan piston dari TMA ke TMB akhirnya membuka lubang buang

yang berada pada dinding sisi TMB. Lubang buang terbuka maka gas

yang bertekanan itu segea keluar melalui lubang buang kesaluran buang

(exhaust manifold). Ada kemungkinan masih adanya gas yang tertinggal

dalam silinder karena adanya pojok-pojok yang tidak terjangkau oleh

udara yang masuk dan membilas ruang silinder. Ketidaksempurnaan

pembilasan ini tentunya mengurangi jumlah udara baru yang masuk

kedalam silinder. Hal tersebut mengurangi efisiensi volumetrik dari

pengisian silinder dengan udara yang baru.

Cara Kerja Mesin Diesel

A. Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin

pembakaran dalam (internal combustion engine) (simplenya biasanya

disebut “mobor bakar” saja). Prosip kerja motor diesel adalah merubah

energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan melalui

proses reakasi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksidiser

(udara) di dalam silinder (ruang bakar).

Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih

tergantung pada penggunaannya dan dalam satu silinder dapat terdiri dari

satu atau dua torak. Pada umumnya dalam satu silinder motor diesel

hanya memiliki satu torak.

Prinsip Kerja

Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakan dan udara akan

mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan

batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating).

Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros

engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga

diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.

Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel dibedakan

menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim airless injection

(solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan motor diesel yang

menggunakan sistim air injection yang dianalisa dengan siklus diesel

(sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus otto).

Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata

adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin

pembakaran bahan bakar terjadi karena adanya loncatan api listrik yang

dihasilkan oleh dua elektroda busi (spark plug), sedangkan pada motor

diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara

dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur

nyala. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka

motor diesel juga disebut compression ignition engine sedangkan motor

bensin disebut spark ignition engine.

B. Kendaraan yang melaju di jalanan pada umumnya terbagi menjadi dua

bagian besar, yaitu yang berbahan bakar BENSIN, dan berbahan bakar

SOLAR (coba baca lagi disini ).

Perbedaan mendasar dari kedua jenis mesin itu adalah, kalau

mesin BENSIN atau disebut juga mesin Otto (motor ledak), di dalam

”ruang mesin” nya terdapat lecutan listrik/api dari busi untuk ”menyalakan”

campuran bensin dan udara (oksigen). Sementara pada mesin diesel,

tidak diperlukan nyala listrik/api dari busi.

Dalam hukum Fisika Thermodinamika terdapat salah satu hukum

yang menyatakan : ”jika volume di kecilkan (di kompresi / di mampatkan)

tekanan udara akan bertambah disertai dengan bertambahnya

Temperatur”. Sebagai ilustrasi, barangkali kamu yang pernah

menggunakan pompa ban sepeda, saat digunakan batang pompa nya

akan menjadi panas, mengapa? Ya karena udara yang di mampatkan

pada saat kamu memompa ban membuat tekanan udara menjadi tinggi

dan juga suhu nya.

.

Pada mesin Diesel, dibuat ”ruangan” sedemikian rupa sehigga

pada ruang itu akan terjadi peningkata suhu hingga mencapai ”titik nyala”

yang sanggup ”membakar” minyak bahan bakar. Pemampatan yang

biasanya digunakan hingga mencapai kondisi ”terbakar” itu biasanya 18

hingga 25 kali dari volume ruangan normal. Sementara suhunya bisa naik

mencapai 500 oC (bayangkan ! minyak solar saja dapat ”meledak” pada

suhu 250 oC saja)

Cara kerjanya mudah, minyak solar yang sudah dicampur udara

(seperti yang keluar dari semprotan obat nyamuk) disemprotkan ke dalam

ruangan yang telah ”mampat” dan bersuhu tinggi, sehingga dapat

langsung membuat ”kabut solar” tadi meledak dan mendorong ”piston”

yang kemudian akan menggerakkan poros-poros roda, singkatnya

menjadi TENAGA. Kejadian ini berulang-ulang dan tenaga yang muncul

pun dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan mobil, generator listrik, dan

sebagainya.

Nah secara sederhana begitulah cara kerja mesin Diesel. Pembuat

mesin diesel yang lebih maju tentu menambah di sana sini untuk memberi

peningkatan kinerja dan tenaga. Walau cara kerjanya menjadi lebih rumit,

tapi dasarnya tetap tidak berubah.

Ayo, ada yang tertarik menjadi ahli mesin? Rajin belajar dan coba

sesekali ikut mengamati ayah kamu atau montir ”mengoprek” mesin

mobilnya.

C. Ketika udara dikompresi suhunya akan meningkat (seperti dinyatakan

oleh Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini untuk proses

pembakaran. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin diesel dan

dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi

dari mesin bensin. Beberapa saat sebelum piston pada posisi Titik Mati

Atas (TMA) atau BTDC (Before Top Dead Center), bahan bakar diesel

disuntikkan ke ruang bakar dalam tekanan tinggi melalui nozzle supaya

bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil

pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat. Penyemprotan

bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan saat piston mendekati

(sangat dekat) TMA untuk menghindari detonasi. Penyemprotan bahan

bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston dinamakan injeksi

langsung (direct injection) sedangkan penyemprotan bahan bakar

kedalam ruang khusus yang berhubungan langsung dengan ruang bakar

utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak langsung (indirect

injection).

Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran

mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan

menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod)

menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear

tadi diubah menjadi tenaga putar. Tenaga putar pada ujung poros

crankshaft dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.

Untuk meningkatkan kemampuan mesin diesel, umumnya

ditambahkan komponen Turbocharger atau supercharger untuk

memperbanyak volume udara yang masuk ruang bakar karena udara

yang masuk ruang bakar didorong oleh turbin pada turbo/supercharger.

Intercooler untuk mendinginkan udara yang akan masuk ruang bakar.

Udara yang panas volumenya akan mengembang begitu juga sebaliknya,

maka dengan didinginkan bertujuan supaya udara yang menempati ruang

bakar bisa lebih banyak.

Mesin diesel sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi

dingin. Beberapa mesin menggunakan pemanas elektronik kecil yang

disebut busi menyala (spark/glow plug) di dalam silinder untuk

memanaskan ruang bakar sebelum penyalaan mesin. Lainnya

menggunakan pemanas "resistive grid" dalam "intake manifold" untuk

menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi.

Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder

dengan efektif memanaskan mesin.

Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental

dan meningkatkan viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini

dapat mempengaruhi sistem bahan bakar dari tanki sampai nozzle,

membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Cara umum

yang dipakai adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur

bahan bakar secara elektronik.

Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari mesin diesel

adalah governor, yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin

selalu para putaran yang diinginkan. Apabila putaran mesin turun terlalu

banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun sehingga peralatan

listrik tidak dapat berkerja sebagaimana mestinya, sedangkan apabila

putaran mesin terlalu tinggi maka bisa mengakibatkan over voltage yang

bisa merusak peralatan listrik. Mesin diesel modern menggunakan

pengontrolan elektronik canggih mencapai tujuan ini melalui elektronik

kontrol modul (ECM) atau elektronik kontrol unit (ECU) yang merupakan

"komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan mesin

melalui sensor dan menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi

yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan

waktu melalui aktuator elektronik atau hidrolik untuk mengatur kecepatan

mesin.

Siklus 2-Tak Mesin Diesel

Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin

pembakaran dalam (internal combustion engine). Penggunaan motor

diesel bertujuan untuk mendapatkan tenaga mekanik dari energi panas

yang ditimbulkan oleh energi kimiawi bahan bakar, energi kimiawi tersebut

diperoleh dari proses pembakaran antara bahan bakar dan udara di dalam

ruang bakar.

Pada motor

diesel ruang bakarnya

bisa terdiri dari satu

atau lebih tergantung

pada tujuan

perancangan, dan

dalam satu silinder

dapat terdiri dari satu

atau dua torak.

Tekanan gas hasil pembakaran akan mendorong torak yang

dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga

torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak

akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol. Dan sebaliknya

gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak

pada langkah kompresi.

Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel

dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim

airless injection (solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan

motor diesel yang menggunakan sistim air injection yang dianalisa dengan

siklus diesel sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus otto.

Diagram P-V siklus diesel dua langkah

Perbedaan antara motor

diesel dan motor bensin yang

nyata adalah terletak pada

proses pembakaran bahan

bakar, pada motor bensin

pembakaran bahan bakar

terjadi karena adanya loncatan

api listrik yang ditimbulkan oleh

dua elektroda busi, sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi

karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar hingga

mencapai temperatur nyala akibat kompresi torak. Karena prinsip

penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut

compression ignition engine sedangkan motor bensin disebut spark

ignition engine.

Motor bakar yang beroperasi dengan siklus operasi dua langkah

digambarkan sebagai berikut :

a. Langkah Pembilasan dan Kompresi

Pada awal langkah ini udara masuk silinder melalui lubang masuk

pembilasan (port scavenging) yang terdapat di bagian bawah silinder.

Lubang ini akan terbuka saat torak bergerak ke bagian bawah mendekati

TMB dan akan tertutup saat torak bergerak ke atas meninggalkan TMB.

Pada saat lubang pembilasan tertutup oleh torak yang bergerak ke

atas menuju TMA dan katup buang juga tertutup maka dimulailah proses

kompresi. Gerakan torak ke atas akan menyebabkan tekanan udara

dalam silinder meningkat sehingga temperatur udaranya juga naik. Dan

beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA bahan bakar mulai

disemprotkan (dikabutkan) dengan injektor kedalam silinder, karena

temperatur udara sangat tinggi sehingga bahan bakar yang dikabutkan

tersebut akan terbakar.

Proses pembakaran ini akan menyebabkan kenaikan tekanan dan

temperatur gas secara drastis, kondisi maksimal akan terjadi beberapa

saat setelah torak mulai bergerak ke bawah. Gas bertekanan tinggi ini

akan mendorong torak bergerak ke bawah dan melalui batang torak akan

memutar poros engkol.

b. Langkah Ekspansi dan Buang

Langkah ekspansi dan buang dimulai setelah terjadinya tekanan

maksimum di dalam silinder akibat terbakarnya campuran bahan bakar

dengan udara.

Dan setelah terjadi tekanan maksimum dalam silinder piston akan

terdorong menuju TMB dan katup buang mulai terbuka dan gas hasil

pembakaran akan terdorong keluar akibat tekanan dalam silinder lebih

besar dari pada tekanan udara luar dan juga akibat terdesak oleh udara

segar yang dimasukkan dengan paksa melalui lubang pembilasan dengan

blower pembilas (turbocharger).Pada saat katup buang sudah tertutup

proses pemasukkan udara masih berlangsung untuk beberapa saat

dengan bantuan kompresor pembilas sampai lubang pembilasan tertutup

total oleh torak, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan kapasitas dan

menaikkan tekanan udara pembilas dalam silinder.

Demikian kedua proses ini berlangsung terus menerus dan

bergantian antara langkah pembilasan dan kompresi dengan langkah

ekspansi dan buang oleh karena itu disebut operasi dua langkah.