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).
Gambar:
Diagram siklus termodinamika sebuah mesin diesel ideal.
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.
Prinsip Kerja
Prinsip 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.
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).
|
Gambar: siklus
pada mesin diesel
|
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 . 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.
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.
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.
Keunggulan dan kelemahan mesin diesel dibanding dengan mesin busi-nyala (mesin bensin)
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 memengaruhi 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.
Sumber:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar