Motor bakar diesel biasa disebut
juga dengan Mesin diesel (atau mesin pemicu kompresi)
adalah motor bakar pembakaran dalam yang
menggunakan panas kompresi untuk
menciptakan penyalaan dan
membakar bahan bakar yang telah
diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Mesin ini tidak menggunakan busi seperti mesin bensin atau mesin gas. 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 1900dengan menggunakan minyak kacang (lihat biodiesel). Mesin ini kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.
Mesin diesel memiliki efisiensi termal terbaik dibandingkan dengan mesin pembakaran dalammaupun pembakaran luar lainnya, karena
memiliki rasio kompresi yang sangat
tinggi. Mesin diesel kecepatan-rendah
(seperti pada mesin kapal) dapat memiliki efisiensi termal lebih dari 50%.
Mesin diesel dikembangkan dalam versi dua-tak dan empat-tak. Mesin ini awalnya
digunakan sebagai pengganti mesin uap. Sejak tahun 1910-an, mesin ini mulai digunakan untuk kapal dan kapal selam, kemudian diikuti lokomotif, truk, pembangkit listrik, dan peralatan berat
lainnya. Pada tahun 1930-an, mesin diesel mulai digunakan untuk mobil. Sejak saat itu,
penggunaan mesin diesel terus meningkat dan menurut British Society of
Motor Manufacturing and Traders, 50% dari mobil baru yang terjual di Uni Eropa adalah mobil bermesin diesel, bahkan di Perancis mencapai 70%.
Mesin asli yang dibuat Diesel tahun 1897, dipajang di Museum Jerman di
Munich, Jerman
Rudolf Diesel lahir di Paris tahun
1858 sebagai keluarga ekspatriat Jerman.[4] Ia melanjutkan
studi di Politeknik
Munchen. Setelah lulus dia bekerja sebagai teknisi kulkas, namun bakatnya terdapat
dalam mendesain mesin. Diesel mendesain banyak mesin panas, termasuk mesin
udara bertenaga solar. tahun 1892 ia menerima paten dari Jerman, Swiss,
Inggris, dan Amerika Serikat untuk karyanya "Method of and Apparatus for
Converting Heat into Work" (Metode dan Alat untuk Mengubah Panas
menjadi Kerja).[5] Tahun 1893 ia
menemukan sebuah "mesin pembakaran-lambat" yang pertama-tama
mengkompres udara sehingga menaikkan temperaturnya sampai di atas titik nyala,
lalu secara bertahap memasukkan bahan bakar ke dalam ruang bakar. Tahun 1894
dan 1895 ia membuat paten di beberapa negara untuk mesin yang ia temukan,
pertama di Spanyol (No. 16.654), Perancis (No. 243.531) dan Belgia
(No. 113.139) bulan Desember 1894, Jerman (No. 86.633) tahun 1895,
dan Amerika Serikat (No. 608.845) tahun 1898.[6] Ia
mengoperasikan mesin pertamanya tahun 1897.
Di Augsburg, 10 Agustus 1893,
Rudolf Diesel menciptakan mesin pertamanya, sebuah silinder tunggal 10-foot
(3,0 m) berbahan besi dengan roda gila pada dasarnya.
Diesel memerlukan waktu 2 tahun untuk menyempurnakan mesinnya dan pada tahun
1896 ia mendemonstrasikan model lainnya dengan efisiensi teoretis 75%, sangat
jauh bila dibandingkan dengan mesin uapyang hanya 10%. Tahun
1898, Diesel telah menjadi jutawan. Mesin buatannya telah digunakan untuk
menggerakkan transportasi jalur pipa, pembangkit listrik
dan air, mobil, truk, dan kapal, kemudian juga menyebar sampai pertambangan, ladang minyak, pabrik, dan
transportasi antar benua
I. Prinsip Kerja Mesin Diesel
Mesin diesel ( juga dikenal sebagai
mesin kompresi / Compression) adalah sebuah mesin pembakaran internal yang
menggunakan panas kompresi untuk memulai pengapian dan membakar bahan bakar
yang telah disuntikkan ke dalam ruang pembakaran. Ini berbeda dengan mesin busi
seperti mesin bensin atau mesin gas, yang menggunakan busi untuk
menyalakan campuran udara-bahan bakar.
Pada motor diesel tidak
diperlukan sistem pengapian seperti halnya pada motor bensin, namun dalam motor
diesel diperlukan sistem injeksi bahan bakar yang berupa pompa injeksi
(injection pump) dan pengabut (injector) serta perlengkapan bantu lain. Bahan
bakar yang disemprotkan harus mempunyai sifat dapat terbakar
sendiri (self ignition). Penampang mesin diesel secara sederhana
dapat dilihat pada Gambar.
Mesin diesel memiliki efisiensi
termal tertinggi dari jenis-jenis mesin lainnya karena rasio kompresi yang
sangat tinggi. Sebagai contoh; mesin diesel kecepatan rendah ( seperti yang
digunakan dalam kapal dan aplikasi lain di mana berat mesin secara keseluruhan relatif
tidak penting ) dapat memiliki efisiensi termal yang melebihi 50%.
Pada mesin diesel awalnya hanya
udara yang dipadatkan dengan rasio 15:01-22:01 yang dimasukkan kedalam ruang
pembakaran. Tekanan yang dihasilkan biasanya berkisar 40 -bar (4.0 MPa ; 580
psi ) - bandingkan dengan 8 sampai 14 bar ( 0,80-1,4 MPa , 120-200 psi ) pada
mesin bensin. Kompresi tinggi ini memanaskan udara sampai 550° C ( 1.022
° F). Pada bagian atas kompressor, bahan bakar diinjeksikan langsung ke udara
yang dipadatkan tersebut. Hal ini
mungkin menyebabkan (toroidal)
kekosongan/ kehampaan di bagian atas piston (tergantung pada desain mesin).
Injeksi bahan bakar harus
disemprotkan secara merata, panas udara di dalam kabin kemudian akan membuat
tetesan bahan bakar ini berubah menjadi uap dan membakarnya pada saat telah
menjadi uap. Pengapian tidak akan terjadi langsung karena proses penguapan
tersebut.
Setelah terjadi pembakara, Suhu akan
meningkat drastis diatas piston dan mendorong piston kebawah untuk memasok
tenaga ke Crakshaft.
karakteristik mesin diesel adalah
suara letupan yang terjadi ketika uap bahan bakar terbakar dan
menyebabkan peningkatan mendadak tekanan di atas piston.
Setelah terjadi pembakaran, Suhu
akan meningkat drastis diatas piston dan pemuaian akan mendorong piston kebawah
untuk memasok tenaga ke Crakshaft.
Tingkat kompresi yang tinggi
memungkinkan pembakaran berlangsung tanpa sistem pengapian terpisah , rasio
kompresi yang tinggi juga sangat meningkatkan efisiensi mesin.
Peningkatan rasio kompresi dalam mesin
busi mana bahan bakar dan udara dicampur sebelum masuk ke silinder dibatasi
oleh kebutuhan untuk mencegah rusaknya ruang pencampuran.
Apabila hanya udara yang
dikompresikan ke dalam mesin diesel tanpa campuran bahan bakar, maka
ledakan prematur tidak akan menjadi masalah dan rasio kompresi bisa
menjadi jauh lebih tinggi.
Mesin diesel diproduksi dalam versi
dua - stroke(tak atau silinder) dan empat-stroke
II. Proses
pembakaran mesin diesel
Proses pembakaran dibagi menjadi 4 periode:
1. Periode 1: Waktu pembakaran tertunda (ignition delay)
(A-B)
Periode ini disebut fase persiapan
pembakaran, karena partikel-partikel bahan bakar yang diinjeksikan bercampur
dengan udara di dalam silinder agar mudah terbakar.
2. Periode 2: Perambatan api (B-C)
Pada periode 2 ini campuran bahan bakar dan
udara tersebut akan terbakar di beberapa tempat. Nyala api akan merambat dengan
kecepatan tinggi sehingga seolah-olah campuran terbakar sekaligus, sehingga
menyebabkan tekanan dalam silinder naik. Periode ini sering disebut
periode ini sering disebut pembakaran letup.
3. Periode 3: Pembakaran langsung (C-D)
Akibat nyala api dalam silinder, maka bahan
bakar yang diinjeksikan langsung terbakar. Pembakaran langsung ini dapat
dikontrol dari jumlah bahan bakar yang diinjeksikan, sehingga periode ini
sering disebut periode pembakaran dikontrol.
4. Periode 4: Pembakaran lanjut (D-E)
Injeksi berakhir di titik D, tetapi bahan bakar belum
terbakar semua. Jadi walaupun injeksi telah berakhir, pembakaran masih tetap
berlangsung. Bila pembakaran lanjut terlalu lama, temperatur gas buang akan
tinggi menyebabkan efisiensi panas turun.
Secara singkat prinsip kerja motor diesel 4
tak adalah sebagai berikut:
a. Langkah isap, yaitu waktu torak bergerak dari TMA ke TMB.
Udara diisap melalui katup isap sedangkan katup buang tertutup.
b. Langkah kompresi, yaitu ketika torak bergerak dari TMB ke
TMA dengan memampatkan udara yang diisap, karena kedua katup isap dan katup
buang tertutup, sehingga tekanan dan suhu udara dalam silinder tersebut akan
naik.
c. Langkah usaha, ketika katup isap dan katup
buang masih tertutup, partikel bahan bakar yang disemprotkan oleh pengabut
bercampur dengan udara bertekanan dan suhu tinggi, sehingga terjadilah
pembakaran. Pada langkah ini torak mulai bergerak dari TMA ke TMB karena
pembakaran berlangsung bertahap,
d. Langkah buang, ketika torak bergerak terus dari TMA ke
TMB dengan katup isap tertutup dan katup buang terbuka, sehingga gas bekas
pembakaran terdorong keluar.
III. Keuntungan
dan Kerugian mesin diesel
Kelebihan Motor Diesel dibandingkan dengan
motor Bensin:
a) Pemakaian bahan bakar lebih hemat, karena efisiensi panas
lebih baik.
b) Daya tahan lebih lama dan gangguan lebih sedikit, karena
tidak menggunakan sistem pengapian.
c) Operasi lebih mudah dan cocok untuk kendaraan besar,
karena variasi momen yang terjadi pada perubahan tingkat kecepatan lebih kecil.
Di samping itu motor diesel memiliki
kerugian, yaitu:
a. Suara dan getaran yang timbul lebih besar (hampir 2 kali)
daripada motor bensin. Hal ini disebabkan tekanan yang sangat tinggi (hampir 60
kg/cm2) pada saat pembakaran.
b. Bobot per satuan daya dan biaya produksi lebih besar,
karena bahan dan konstruksi lebih rumit untuk rasio kompresi yang tinggi.
c. Pembuatan pompa injeksi lebih teliti sehingga perawatan
lebih sulit.
d. Memerlukan kapasitas baterai dan motor starter yang besar
agar dapat memutar poros engkol dengan kompresi yang tinggi.
JENIS JENIS
MESIN DIESEL
pada dasarnya
permesinan kapal kebanyakan menggunkan mesin diesel Dibawah ini pembagian jenis
mesin diesel berdasarkan pengaturan selinder.
Mesin diesel Silinder satu garis.
jenis mesin diesel Ini merupakan pengeturan yang paling sederhana, dengan semua silinder sejajar, satu garis (inline) seperti dalam gambar 1-2 . Konstruksi ini biasa digunakan untuk mesin diesel yang mempunyai silinder sampai delapan. Mesin diesel satu baris biasanya mempunyai silinder vertikal. Tetapi mesin diese ldengan silinder horisontal digunakan untuk bus. Mesin diesel seperti ini pada dasarnya adalah mesin vertikal yang direbahkan pada sisinya untuk mengurangi beratnya.
Mesin diesel
Pengaturan –V
Kalau jenis mesin diesel mempunyai lebih dari delapan silinder, sulit untuk membuat poros engkol dan rangka yang tegar dengan pengaturan satu garis. Pengaturan –V (gambar 1-3 a) dengan dua batang engkol yang dipasangkan pada pena engkol masing-masing, memungkinkan panjang mesin dipotong setengahnya jhingga lebih tegar, dengan poros engkol lebih kaku. Iini merupakan pengaturan yang paling umum untuk mesin diesel dengan derlapan sampai enambelas silinder. Silinder yang terletak pada satu bidang disebut sebuah bank; sudut a antara dua bank bervariasidari 30 sampai 120 derajat, sudut yang paling umum aadalah antara 40 dan 70 derajat.
Mesin diesel
Radial
jenis mesin diesel radial Mempunyai silinder yang semuanya terletakpada satu bidang dengan garis tengahnya berada pada sudut yang sama dan hanya ada satu engkol untuk tempat memasangkan semua batang engkol. Mesin jenis mesin diesel ini dibangun dengan lima, tujuh, sembilan dan sebelas silinder.
Mesin diesel
Datar.
Pengaturan jenis mesin diesel semacam ini digunakan untuk bus dan truk.
Unit Mesin
diesel Jamak.
Berat tiap daya kuda, yang disebut berat mesin diesel spesifik, makin besar dengan makin bertambahnya ukuran mesin diesel , lubang dan langkah mesin diesel. Untuk mendapatkan mesin dengan keluaran daya sangat tinggi tanpa menambah berat spesifiknya, maka dua dan empat mesin lengkap, yang memiliki enam atau delapan silinder masing-masing dikombinasikan dalam satu kesatuan dengan menghubungkan tiap mesin diesel kepada poros penggerak utama s (gb1- 4a dan b) dengan bantuan kopling dan rantai rol atau kopling dan roda gigi.
Mesin diesel
torak berlawanan
Mesin diesel derngan dua torak tiap silinder yang menggerakkan doa poros engkol digunakan dalam kapal dan ketreta rel. Disainya menunjukan banyak keuntungan dari pembakaran bahan bakar, menyeimbangkan masa ulak-alik, pemeliharaan mesin dan mudah dicapai.
Efisiensi bahan bakar
Mesin S80ME-C7 milik MAN yang
bermesin diesel mengkonsumsi 155 gram (5,5 oz) bahan bakar per kWh dan
menghasilkan efisiensi sebesar 54.4%, sehingga menjadikannya konversi bahan
bakar tertinggi menjadi tenaga untuk mesin pembakaran dalam maupun luar manapun(The
efficiency of a combined cycle gas turbine system
can exceed 60%) Hal ini berarti mesin diesel lebih efisien daripada mesin
bensin untuk keluaran tenaga yang sama, sehingga konsumsi bahan bakar lebih
irit. Contoh lainnya adalah Škoda
Octavia, di mana mesin bensinnya mengkonsumsi bahan bakar
62 L/100 km (4,6 mpg-imp;
3,8 mpg-US) untuk tenaga 102 bhp(76 kW) sedangkan mesin dieselnya hanya mengkonsumsi
44 L/100 km (6,4 mpg-imp;
5,3 mpg-US) untuk keluaran tenaga 105 bhp (78 kW).
Keefisienan mesin diesel
disebabkan karena bahan bakar diesel lebih padat dan kandungan energinya lebih
banyak 15% berdasarkan volume. Meskipun nilai kalornya sedikit
lebih rendah daripada bensin (diesel 45,3 MJ/kg (megajoule per
kilogram, bensin 45.8 MJ/kg), namun karena densitasnya lebih tinggi, maka
massanya lebih besar.
Selain itu, mesin diesel juga
lebih irit karena rasio kompresi yang lebih tinggi, terutama pada putaran
rendah dan kondisi mesin diam. Tidak seperti mesin bensin, mesin diesel tidak
memiliki butterfly valve/throttle pada sistem inlet yang
menutup pada kondisi mesin diam. Hal ini menimbulkan kerugian dan menurunkan
adanya udara masuk, sehingga efisiensi mesin bensin menurun. Di banyak
penggunaan, seperti kapal laut, pertanian, dan kereta, mesin diesel dibiarkan menyala
diam berjam-jam. Kuntungan ini banyak digunakan pada lokomotif kereta
(liat dieselisasi).
Mesin diesel pada bus, truk,
dan mobil-mobil baru bermesin diesel dapat mencapai efisiensi maksimum sekitar
45%, dan sedang ditingkatkan sehingga mencapai 55%. Meskipun begitu,
rata-rata efisiensinya tidak selalu sama, tergantung pada kondisi dan penggunaan.
DAFTAR PUSTAKA
0 komentar:
Posting Komentar