Mesin/motor diesel (diesel engine) merupakan
salah satu bentuk motor pembakaran dalam (internal combustion engine) di
samping motor bensin dan turbin gas. Motor diesel disebut dengan motor
penyalaan kompresi (compression ignition engine) karena penyalaan bahan
bakarnya diakibatkan oleh suhu kompresi udara dalam ruang bakar. Dilain pihak
motor bensin disebut motor penyalaan busi (spark ignition engine) karena
penyalaan bahan bakar diakibatkan oleh percikan bunga api listrik dari busi.
Cara pembakaran dan pengatomisasian
(atomizing) bahan bakar pada motor diesel tidak sama dengan motor bensin. Pada
motor bensin campuran bahan bakar dan udara melelui karburator dimasukkan ke
dalam silinder dan dibakar oleh nyala listrik dari busi. Pada motor diesel yang
diisap oleh torak dan dimasukkan ke dalam ruang bakar hanya udara, yang
selanjutnya udara tersebut dikompresikan sampai mencapai suhu dan tekanan yang
tinggi. Beberapa saat sebelum torak mencapai titik mati atas (TMA) bahan bakar
solar diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Dengan suhu dan tekanan udara dalam
silinder yang cukup tinggi maka partikel-partikel bahan bakar akan menyala
dengan sendirinya sehingga membentuk proses pembakaran. Agar bahan bakar solar
dapat terbakar sendiri, maka diperlukan rasio kompresi 15-22 dan suhu udara
kompresi kira-kira 600ยบC. Meskipun untuk
motor diesel tidak diperlukan system 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 1.
2.
Perbedaan utama mesin diesel dan mesin bensin
Motor diesel dan motor bensin mempunyai
beberapa perbedaan utama, bila ditinjau dari beberapa item di bawah ini, yaitu
(lihat Tabel 1)
Motor
diesel juga mempunyai keuntungan dibanding motor bensin, yaitu:
a)
Pemakaian
bahan bakar lebih hemat, karena efisiensi panas lebih baik, biaya operasi lebih
hemat karena solar lebih murah.
b)
Daya
tahan lebih lama dan gangguan lebih sedikit, karena tidak menggunakan sistem
pengapian
c)
Jenis
bahan bakar yang digunakan lebih banyak
d)
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.
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.
3.
Proses pembakaran mesin diesel
Proses
pembakaran dibagi menjadi 4 periode:
a)
Periode
1: Waktu pembakaran tertunda (ignition delay) (A -B) Pada periode ini disebut
fase persiapan pembakaran, karena partikel-partikel bahan bakar yang
diinjeksikan bercampur dengan udara di dalam silinder agar mudah terbakar.
b)
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.
c)
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.
d)
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.
4.
Bentuk ruang bakar mesin diesel
Ruang bakar pada motor diesel lebih rumit dibanding
ruang bakar motor bensin. Bentuk ruang bakar pada motor diesel sangat
menentukan kemampuan mesin, sebab ruang bakar tersebut dirancanakan dengan
tujuan agar campuran bahan udara dan bahan bakar menjadi homogen dan mudah terbakar
sekaligus.
Ruang
bakar motor diesel digolongkan menjadi 2 tipe, yaitu:
a)
Tipe
ruang bakar langsung (direct combustion chamber)
b)
Tipe
ruang bakar tambahan (auxiliary combustion chamber)
Tipe
ruang bakar tambahan terdapat dalm 3 macam, yaitu:
1)
Ruang
bakar kamar muka (precombustion chamber)
2)
Ruang
bakar pusar (swirl chamber)
3)
Ruang
bakar air cell (Air cell combustion chamber)
Keuntungan ruang bakar langsung adalah: (1) efisiensi
panas lebih tingi, pemakaian bahan bakar lebih hemat karena bentuk ruang bakar
yang sederhana, (2) start dapat mudah dilakukan pada waktu mesin dingin tanpa
menggunakan alat bantu start busi pijar (glow plug), dan (3) cocok untuk
mesinmesin besar karena konstruksi kepala silinder sederhana.
Kerugian ruang bakar langsung adalah: (1)
memerlukan kualitas bahan bakar yang baik, (2) memerlukan tekanan injeksi yang
lebih tinggi, (3) sering terjadi gangguan nozzle, umur nozzle lebih pendek
karena menggunakan nozzle lubang banyak (multiple hole nozzle), dan (4)
dibandingkan dengan jenis ruang bakar tambahan, turbulensi lebih lemah, jadi
sukar untuk kecepatan tinggi.
a)
Ruang
bakar tambahan.
1)
Ruang
bakar muka.
Dalam ruang bakar ini bahan bakar solar disemprotkan
ke dalam ruang bakar muka oleh nozzle injeksi. Sebagian bahan bakr yang tidak
terbakar di ruang bakar muka didorong melalui saluran kecil antara ruang bakar
muka dan ruang bakar utama. Percampuran yang baik dan terbakar seluruhnya
berada pada ruang bakar utama
Keuntungan ruang bakar muka adalah: (1)
jenis bahan bakar yang digunakan lebih luas, karena turbulensinya sangat baik
untuk pengabutan, (2) perawatan pompa injeksi lebih mudah karena tekanan
injeksi lebih rendah dan tidak terlalu peka terhadap perubahan saat injeksi,
dan (3) detonasi berkurang serta mesin bekerja lebih baik karena menggunakan
nozzle lubang banyak.
Kerugian ruang bakar muka adalah: (1) biaya
pembuatan lebih mahal sebab perencanaan kepala silinder lebih rumit, (2)
memerlukan motor starter yang besar dan kemampuan start lebih jelek sehingga
harus menggunakan alat pemanas, dan (3) pemakaian bahan bakar boros.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar