PRINSIP KERJA MESIN DIESEL

A. Gambaran Umum Mesin Diesel (Diesel Engine)

Mesin adalah suatu alat konversi energi yang berfungsi untuk merubah suatu energi ke energi yang lain. Motor bakar adalah mesin yang berfungsi untuk mengkonversi energi bahan bakar dan udara menjadi energi mekanik dengan jalan pembakaran. Motor bakar dibedakan menjadi dua yaitu mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) dan mesin pembakaran luar (external combustion engine). 

1. Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine)

Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) merupakan sebuah mesin yang proses pembakarannya berada di dalam ruang tertutup atau sering disebut dengan istilah ruang bakar (combustion chamber). Campuran udara dan bahan bakar akan dihisap masuk ke dalam ruang bakar kemudian akan di bakar di dalam ruang bakar tersebut untuk menghasilkan tenaga ledakan pembakaran yang nantinya digunakan sebagai tenaga putar untuk menggerakkan kendaraan. Contoh mesin pembakaran dalam sering kita temui pada kendaraan-kendaraan baik sepeda motor, mobil, bus, truk dan lain sebagainya. Mesin pembakaran dalam sendiri berdasarkan jenis bahan bakar yang digunakan antara lain mesin bensin dan mesin diesel

2. Mesin pembakaran luar (external combustion engine)

Mesin pembakaran luar (external combustion engine) merupakan sebuah mesin yang proses terjadinya pembakaran dilakukan di luar mesin atau bukan di dalam ruang yang tertutup (ruang bakar). Panas yang dihasilkan dari proses pembakaran tidak akan langsung dirubah menjadi tenaga gerak, melainkan memerlukan media (komponen) penghantar panas dan baru kemudian akan dirubah menjadi energi gerak. Contoh kendaraan yang menggunakan mesin pembakaran luar yaitu pesawat tenaga uap, kereta api uap dan kapal uap.

Rudolf Christian Karl Diesel Diesel adalah penemu mesin diesel dari Jerman. Rudolf Diesel dapat menerima hak paten untuk mesin diesel pada 23 Februari 1893 dan pada 10 Agustus 1893, Rudolf Diesel berhasil mewujudkan impiannya yakni terciptanya mesin diesel pertama di dunia. Atas temuannya itu, ia mendapatkan hak paten bernomor 608845.

Mesin atau motor diesel (diesel engine) merupakan salah satu bentuk motor pembakaran dalam (internal combustion engine). Motor diesel disebut dengan motor penyalaan kompresi (compression ignition engine) karena penyalaan bahan bakarnya diakibatkan oleh suhu kompresi udara dalam ruang bakar. Sedangkan motor bensin disebut motor penyalaan busi (spark ignition engine) karena penyalaan bahan bakar diakibatkan oleh percikan bunga api listrik dari busi.

Cara pembakaran bahan bakar pada motor diesel tidak sama dengan motor bensin. Pada motor bensin campuran bahan bakar dan udara melalui karburator dimasukkan ke dalam silinder dan dibakar oleh nyala listrik dari busi. Pada motor diesel yang dihisap oleh piston dan dimasukkan ke dalam ruang bakar hanya udara murni, yang selanjutnya udara tersebut dikompresikan sampai mencapai suhu dan tekanan yang tinggi. Beberapa saat sebelum piston 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 600ºC.

Meskipun untuk 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).

B. Perbandingan Antara Mesin Diesel Dan Bensin

Motor diesel dan motor bensin mempunyai beberapa perbedaan utama, bila ditinjau dari beberapa item di bawah ini.

Tabel Perbandingan Antara Mesin Diesel Dan Bensin

No.	ITEM	Mesin Diesel	Mesin Bensin
1	Siklus pembakaran	SIklus sabathe	Siklus Otto
2	Rasio kompresi	15 ~ 22	5 ~ 10
3	Ruang bakar	Rumit	Sederhana
4	Pencampuran bahan bakar	Di injeksikan pada akhir langkah kompresi	Dicampur dalam karburator
5	Metode penyalaan	Terbakar sendiri	Percikan busi
6	Bahan bakar	Solar	Bensin
7	Getaran suara	Besar	Kecil
8	Efisiensi termal (panas)	30 ~ 40%	25 ~ 30%

Motor diesel juga mempunyai keuntungan dan kerugian dibanding motor bensin. Berikut keuntungan dan kerugian motor diesel.

Keuntungan motor diesel

• Pemakaian bahan bakar lebih hemat, karena efisiensi panas lebih baik, biaya operasi lebih hemat karena solar lebih murah,
• Daya tahan lebih lama dan gangguan lebih sedikit, karena tidak menggunakan sistem pengapian,
• Jenis bahan bakar yang digunakan lebih banyak,
• Operasi lebih mudah dan cocok untuk kendaraan besar, karena variasi momen yang terjadi pada perubahan tingkat kecepatan lebih kecil.

Kerugian motor diesel

• 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,
• Bobot per satuan daya dan biaya produksi lebih besar, karena bahan dan konstruksi lebih rumit untuk rasio kompresi yang tinggi,
• Pembuatan pompa injeksi lebih teliti sehingga perawatan lebih sulit,
• Memerlukan kapasitas baterai dan motor starter yang besar agar dapat memutar poros engkol dengan kompresi yang tinggi.

C. Prinsip Kerja Mesin Diesel

Prinsip kerja motor diesel 4 langkah hampir sama dengan prinsip kerja motor bensin. Untuk jelasnya disini akan diuraikan kembali.

1. Langkah hisap

Piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB). Katup hisap terbuka dan katup buang tertutup. Ruang di dalam silinder akan vakum dan secara otomatis udara murni masuk kedalam silinder melalui saluran hisap.

2. Langkah komprensi

Piston akan bergerak dari Titik Mati Bawah (TMB) ke Titik Mati Atas (TMA). Katup hisan dan katup buang masih berada pada kondisi tertutup sehingga udara yang sudah masuk kedalam silinder akan di kompresikan atau di mampatkan.

3. Langkah usaha

Pada langkah ini, kedua katup yaitu katup hisap dan katup buang masih dalam keadaan tertutup. Beberapa saat sebelum piston mencapai TMA (akhir langkah kompresi) nozzle menyemprotkan partikel–partikel bahan bakar dan bercampur dengan udara yang mempunyai tekanan dan suhu tinggi sehingga terjadilah pembakaran. Ledakan pembakaran akan menghasilkan tenaga yang mendorong piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB).

4. Langkah buang

Piston bergerak dari Titik Mati Bawah (TMB) ke Titik Mati Atas (TMA). Katup hisap tertutup dan katup buang terbuka. Gas bekas pembakaran terdorong keluar melalui saluran buang.

D. Proses Pembakaran Mesin Diesel

Proses pembakaran mesin diesel dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Mesin diesel berbeda dengan mesin bensin karena udara memasuki silinder tanpa bahan bakar, setelah sebelumnya udara mendapatkan tekanan dan suhu yang tinggi.
2. Beberapa saat sebelum piston mencapai titik mati atas, bahan bakar disemprotkan dalam bentuk yang terurai dan terjadilah pembakaran spontan. Untuk itu mesin diesel membutuhkan rasio kompresi sekitar 15 ~ 22 dan udara bertekanan dengan suhu diatas 500 °C. 
3. Setelah nozzle menyemprotkan bahan bakar ke silinder, proses pembakaran dapat dibagi menjadi 4 fase. 

(1) Tahap Pertama: Penundaan Pengapian (A-B)

Pada fase penundaan pengapian, bahan bakar disemprotkan dalam bentuk terurai, yang telah dipanaskan oleh udara bertekanan didalalm silinder dan mendekati suhu pembakaran. Proses ini berjalan dengan sangat cepat, sehingga tidak menimbulkan peningkatan tekanan yang tiba - tiba pada silinder, bagaimanapun juga karena pros- es ini akan mempengaruhi pembakaran, proses ini harus dijaga kecepatannya. Lebih jauh durasi proses ini dipengaruhi oleh kemudahan terbakar dari bahan bakar, tekanan kompresi dan suhu udara intake dan kondisi injeksi bahan bakar.

(2) Tahap Kedua: Penyebaran Api (B-C)

Di akhir fase penundaan pembakaran, campuran bahan bakar dan udara yang sudah dapat terbakar telah terbentuk didalam silinder. Salah satu atau beberapa area campuran bahan bakar terbakar pada titik B, api akan menyebar dengan sangat cepat dan campuran bahan bakar dan udara akan terbakar nyaris pada saat yang bersamaan dan menyebabkan tekanan meningkat drastis. Peningkatan tekanan sesuai dengan volume bahan bakar atau kondisi penguraian pada saat penundaan pengapian. Pada titik C, yaitu akhir proses ini, hampir semua bahan bakar telah terbakar.

(3) Tahap Ketiga: Penyalaan Langsung (C-D)

Injeksi bahan bakar terus berlanjut walaupun titik c telah terlewati. Karena api terbentuk di antara titik B dan C, maka bahan bakar terbakar saat ia di semprotkan. Sehingga, perubahan tekanan yang terjadi selama titik C dan D akan di kendalikan dengan mengatur volume bahan bakar yang di semprotkan ke level tertentu.

(4) Tahap Keempat: Setelah Pembakaran

Gas pembakaran akan menyebar, sedangkan bahan bakar yang tidak dapat terbakar pada titik ini akan terbakar pada periode penyebaran.

Saat proses ini berjalan, suhu exhaust akan meningkat, dan akan mengurangi efisiensi termal. Oleh karena itu, tahap setelah pembakaran harus dijaga pada level minimum. Ukuran, distribusi dan kontak bahan bakar dengan udara akan sangat mempengaruhi pembakaran pada proses ini. Pembakaran dapat diklasifikasikan menjadi empat tahap. Penundaan pengapian dan penyebaran api dapat dikatakan sebagai tahap pengembangan menuju tahap pembakaran langsung. Kondisi pada saat pengembangan sangat mempengaruhi pembakaran. Oleh karena itu, berbicara perawatan mesin, hal penting yang harus diperhatikan adalah tekanan awal nozzel injeksi yang benar dan penguraian bahan bakar, tekanan kompresi dan timing injeksi.