Mesin Diesel Termodinamika [PDF]

Citation preview

Pengertian Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakar 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). Prinsip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan melalui proses reaksi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksidiser (udara) di dalam silinder (ruang bakar). karakteristik 1. Tenaga lebih besar 2. Efisiensi panasnya tinggi 2. Bahan bakarnya hemat 3. Kecepatannya lebih rendah dibanding mesin bensin 4. Getarannya besar dan agak berisik 5. Harganya lebih mahal 6. Lebih bertenaga 7. Umumnya mesin diesel digunakan untuk kendaraan jarak jauh (kendaraan niaga,truk besar dsb.) 8. Tidak ada businya, sehingga tidak mungkin terjadi busi mati Komponen mesin diesel



secara garis besar bagian mesin diesel ada 9, yaitu sebagai berikut : silinder mesin diesel kepala silinder mesin diesel katup pemasukan dan katup buang mesin diesel. torak batang engkol mesin diesel poros engkol mesin diesel Roda gila mesin diesel Poros nok mesin diesel



Karter mesin diesel. Sistem bahan bakar mesin diesel 1. Silinder mesin diesel Jantung mesin diesel adalah silindernya, yaitu tempat bahan bakar dibakar dan daya ditimbulkan. Bagian dalam silinder mesin diesel dibentuk dengan lapisan (liner) atau selongsong (sleeve).Diameter dalam silinder disebut lubang( bore) .



Gambar . blok mesin 2. Kepala silinder (cylinder head) mesin diesel Menutup satu ujung silinder dan sering berisikan katup tempat udara dan bahan bakar diisikan dan gas buang dikeluarkan.



Gambar . Cylinder Head . 3. Torak (piston) mesin diesel Ujung lain dari ruang kerja silinder ditutup oleh torak yang meneruskan kepada poros daya yang ditimbulkanoleh pembakaran bahan bakar. Cincin torak (piston ring) mesin diesel yang dilumasi dengan minyak mesin menghasilkan sil( seal) rapat gas antara torak dan lapisan silinder. Jarak perjalanan torak dari ujung silinder ke ujung yang lain disebut langkah (stroke) .



Gambar . Piston . 4. Batang Engkol (Connecting rod) mesin diesel Satu ujung, yang disebut ujung kecil dari batang engkol, dipasangkan kepada pena pergelangan (wrist pin) atau pena tora (piston pin) yang terletak didalam torak. Ujung yang lain atau ujung besar mempunyai bantalan untuk pen engkol. Batang engkol mengubah dan meneruskan gerak ulak-alik (reciprocating) dari torak menjadi putaran kontinu pena engkol selama langkah kerja dan sebaliknya selama langkah yang lain.



Gambar . Connecting rod . 5. Poros engkol (crankshaft) mesin diesel Poros engkol berputar dibawah aksi torak melalui batang engkol dan pena engkol yang terletak diantara pipi engkol( crankweb ), dan meneruskan daya dari torak kepada poros yang digerakkan. Bagian dari poros engkol yang di dukung oleh bantalan utama dan berputar didalamya di sebut tap (journal).



Gambar . Crankshaft . 6. Roda Gila ( Flywheel ) mesin diesel Dengan berat yang cukup dikuncikan kepada poros engkol dan menyimpan energi kinetik selama langkah daya dan mengembalikanya selama langkah yang lain. Roda gila membantu menstart mesin dan juga bertugas membuat putaran poros engkol kira-kira seragam.



Gambar . Flywheel . 7. Poros Nok (Camshaft) mesin diesel Yang digerakkan oleh poros engkol oleh penggerak rantai atau oleh roda gigi pengatur waktu mengoperasikan katup pemasukan dan katup buang melalui nok, pengikut nok, batang dorong dan lengan ayun. Pegas katup berfungsi menutup katup.



Gambar .Camshaft . 8. Karter (crankcase) mesin diesel Berfungsi menyatukan silinder, torak dan poros engkol,melindungi semua bagian yang bergerak dan bantalanya dan merupakan reservoir bagi minyak pelumas. Disebut sebuah blok silinder kalau lapisan silinder disisipkan didalamya. Bagian bawah dari karter disebut plat landasan.



Gambar . Crankcase (carter) . 9. Sistem Bahan Bakar mesin diesel Bahan bakar dimasukan kedalam ruang bakar oleh sistem injeksi yang terdiri atas. saluran bahan bakar, dan injektor yang juga disebut nosel injeksi bahan bakar atau nosel semprot. Prinsip Kerja Mesin Diesel (Diesel Engine) Sebenarnya, cara kerja mesin diesel hampir sama dengan mesin bensin. Prinsip kerjanya sama, yaitu ledakan dari proses pembakaran yang menggerakkan piston akan menghasilkan tenaga dorong untuk menggerakkan mobil. Campuran udara dan bahan bakar juga masuk melalui katup masuk kemudian gas sisa pembakaran keluar melalui katup keluar dan dibuang ke udara bebas melalui knalpot. Bedanya dengan mesin bensin, pada mesin diesel tidak dibutuhkan proses pengapian dan komponennya seperti busi dan coil. Jadi proses pembakaran terjadi dari pemampatan (kompresi) campuran bahan bakar dan udara sehingga tekanan dan suhu naik kemudian memicu terjadinya ledakan. Langkah-Langkah Cara Kerja Pada Mesin Diesel (Diesel Engine)



1. langkah hisap (Piston turun), posisi intake valve (katup masuk) terbuka dan exhaust valve (katup keluar) tertutup. Bahan bakar bercampur udara terhisap masuk ke dalam ruang bakar. 2. langkah kompresi (Piston naik), posisi intake valve dan exhaust valve tertutup, terjadi kompresi (pemampatan bahan bakar) akibat tekanan dari piston yang bergerak naik. Untuk memenuhi kebutuhan pembakaran tersebut maka temperatur udara yang dikompresikan di dalam ruang bakar harus mencapai 500°C (932°F) atau lebih. 3. langkah pembakaran, Terjadinya ledakan yang dipicu oleh pemampatan (kompresi) akibat dorongan dari piston sehingga tekanan dan suhu tinggi pada campuran udara dan bahan bakar, posisi intake valve dan exhaust valve tertutup, ledakan menghasilkan tenaga dan mendorong piston kebawah sehingga menggerakkan crank shaft seperti ayunan sepeda. 4. langkah buang, Piston naik, posisi intake valve tertutup dan exhaust valve terbuka, dorongan dari naiknya piston membuat gas buang hasil dari pembakaran (ledakan) terdorong keluar melalui exhaust valve. 5. Proses berulang dari langkah 1 hingga 4 pada semua silinder.



Siklus



Diagram siklus termodinamika sebuah mesin diesel ideal. Urutan kerja mesin diesel berurutan dari nomor 1-4 searah jarum jam. Dalam siklus mesin diesel, pembakaran terjadi dalam tekanan tetap dan pembuangan terjadi dalam volume tetap. Tenaga yang dihasilkan setiap siklus ini adalah area di dalam garis siklus. Efisiensi Mesin bensin modern beroperasi pada rata-rata sekitar 20 sampai 30 persen efisiensi. Sisa 70 sampai 80 persen energi dari bensin dikeluarkan dari mesin baik sebagai panas, energi suara mekanik, atau gesekan. Dibanding mesin bensin, mesin diesel dianggap lebih efisien. Mesin diesel menggunakan kompresi tinggi pada silinder untuk menyalakan bahan bakar. Kompresi lebih tinggi ini membuat mesin diesel memiliki efisiensi sekitar 40 persen. Efisiensi ini lazimnya hanya tercapai pada mesin diesel jenis injeksi langsung. Keuntungan dan kekurangan mesin diesel disbanding mesin bensin Keuntungan : 1. Mesin diesel memiliki efisiensi panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan mesin bensin. Hal tersebut berarti bahwa penggunaan bahan bakarnya akan lebih ekonomis pada mesin diesel dari pada mesin bensin. 2. Mesin diesel tidak memerlukan sistem pengapian sehingga tidak perlu menggunakan busi untuk pengapian (spark plug). Berbeda dengan mesin bensin yang masih memerlukan sistem pengapian di dalamnya. 3. Mesin diesel memiliki kontruksi mesin yang lebih kuat dibandingkan dengan mesin bensin sehingga mesin diesel akan tahan lebih lama. 4. Momen atau tenaga yang dihasilkan oleh mesin diesel tidak berubah pada jenjang ringkat kecepatan mesin yang luas. Hal tersebut berarti bahwa mesin diesel akan lebih fleksibel dan lebih mudah untuk dioperasikan dibandingkan dengan mesin bensin. Oleh sebab itu mesin diesel banyak digunakan pada kendaraankendaraan besar seperti truk. Kerugian : 1. Tekanan pembakaran maksimum yang terjadi pada mesin diesel akan dua kali lebih besar dibandingkan dengan mesin bensin sehingga suara dan getaran yang ditimbulkan oleh mesin diesel akan lebih besar.



2. Tekanan pembakaran yang lebih tinggi ini juga membuat mesin diesel harus memiliki konstruksi yang kuat, artinya bahan yang digunakan untuk membuat mesin diesel harus memiliki kekuatan yang tahan terhadap tekanan yang tinggi. Oleh sebab itu mesin diesel akan lebih berat dan lebih mahal harganya dari pada mesin bensin dengan tenaga atau kapasitas mesin yang sama. 3. Mesin diesel memerlukan sistem penginjeksian yang presisi dan hal tersebut berarti mesin diesel memerlukan perawatan yang lebih cermat dibandingkan dengan mesin bensin. 4. Mesin diesel memiliki perbandingan kompresi yang lebih tinggi dibandingkan dengan mesin bensin sehingga pada mesin diesel membutuhkan gaya yang lebih besar untuk mengerakkannya. Oleh karena itu pada mesin diesel menggunakan motor starter yang menghasilkan tenaga yang besar dan baterai yang memiliki kapasitas arus yang lebih besar pula.