Mesin diesel secara luas digunakan di industri maupun transportasi misalnya pada mesin kendaraan. Salah satu alasan mengapa mesin ini dipilih adalah karena dapat menghasilkan tenaga yang kuat. Bagaimana mesin mesin diesel dapat bekerja?
Pada postingan kali ini saya ingin membahas
PRINSIP KERJA MESIN DIESEL 4 langkah atau mesin diesel 4 tak.
1.
Daur/prinsip kerja mesin diesel 4 langkah
Urutan
kejadian yang berulang secara teratur dan dalam urutan yang sama disebut sebuah
daur (Cycle). Beberapa kejadian berikut, membentuk sebuah daur kerja mesin
disel:
- Daur
kerja mesin diesel yang pertama adalah Mengisi silinder dengan udara
segar.
- Daur
kerja mesin diesel yang kedua adalah Penekanan isi udara yang menaikkan
suhu sehingga kalau bahan bakar diinjeksikan, akan segera menyala dan
terbakar secara efisien
- Daurkerja
mesin diesel yang ke3 yaitu Pembakaran bahan bakar dan pengembangan gas
panas.
- Mengosongkan
hasil pembakaran dari silinder.
secara
singkat prinsip kerja mesin diesel 4 langkah yaitu seperti penjelasan diatas
Kalau keempat kejadian pada mesin diesel ini diselesaikan, maka daur diulangi.
Kalau masing- masing dari keempat kejadian ini memerlukan langkah torak yang
terpisah, maka daurnya disebut daur empat langkah maka disebut mesin diesel 4
langkah.
a. Titik
Mati (dead centers) mesin diesel 4 langkah
Kedudukan
torak mesin diesel ketika berada paling dekat dengan kepala silinder dan paling
jauh dari kepala silinder disebut berturut-turut titik mati atas (top) dan
titik mati bawah (bottom), yang ditandai dengan t.m.a dan t.m.b. alasan
penandaan ini adalah bahwa pada kedudukan ini garis tengah pena engkol berada
pada bidang yang sama dengan garis tengah pena torak, tap poros serta torak
tidak dapat digerakan oleh tekanan gas. Gaya gerak harus datang dari putaran
pena engkol yang bekerja melalui batang engkol.
b. Kejadian
Utama/prinsip kerja mesin diesel 4 langkah
Empat
kejadian utama mesin diesel ditunjukkan secara skematis dalam gambar 2-1.
Selama kejadian pertama, atau langkah hisap mesin diesel(suction), torak
bergerak turun, ditarik oleh batang engkol r, ayang diujung bawahnya digerakkan
oleh engkol c. Torak, yang bergerak menjauhi kepala silinder, menimbulkan
vakuum dalam silinder, dan udara luar ditarik atau dihisap ke dalam silinder
melalui katup pemasukan I yang terbuka disekitar awal langkah isap dan tetap
terbuka sampai torak mencapai t.m.b.
Kalau torak
telah melalui t.m.b, maka kejadian kedua, atau langkah kompresi, dimulai, katup
pemasukan menutup dan torak yang didorong keatas oleh engkol dan batang engkol,
menekan udara didalam silinder dan menaikkan suhunya. Segera sebelum torak
mencapai t.m.a, maka nbahan bakar cair dalam bentuk semprotan kabut halus
dimasukkan sedikit demi sedikit kedalam udara panas didalam silinder. Bahan
bakar menyala dan terbakar selama bagian pertama dari langkah kerja, sehingga
menaikkan tekanan didalam silinder. Selama langkah yang ketiga ini yang disebut
langkah kerja atau langkah daya, gas panas mendorong torak turun atau maju. Gas
mengembang dari volume silinder yang membesar dan melalui batang engkol dan
engkol meneruskan energi yang ditimbulkan kepada poros engkol yang berputar.
berikut ini gambar prinsip kerja
mesin diesel 4 langkah( 4 tak) :
Gambar. 2-1. Kejadian dalam daur empat langkah.
keterangan gambar prinsip kerja mesin diesel 4 langkah
1. langkah isap mesin diesel
2. langkah kompresi mesin diesel
3. langkah kerja mesin diesel
4. langkah buang mesin diesel
Segera
sebelum torak mencapai t.m.b, katup buang e, membuka (gb.2-1d) dan hasil pembakaran
yang panas dan masih bertekanan tinggi mulai lari melalui lubang buang keluar.
Selama kejadian keempat, atau langkah buang, torak bergerak keatas, di dorong
oleh engkol dan batang engkol, mengusir hasil pembakaran yang tersisa.
Didekat t.m.a katup buang ditutup, katup pemasukan dibuka dan daur dimulai
kembali. Seperti dapat dilihat, keempat langkah memerlukan dua putaran dari
poros engkol. Jadi dalam mesin empat langkah , satu langkah daya diperoleh
untuk tiap dua putaran poros engkol, atau banyaknya impuls daya tiap menit
adalah setengah putaran/ menit ternilai (rating)
c. Pengaturan waktu kejadian mesin diesel 4 langkah
Kenyataanya titik pemisah antara keempat kejadian utama tidak bersekutu dengan
awal dan akhir langkah yang bersangkutan. Perbedaanya lebih kecil dalam mesin
kecepatan rendah dan membesar dengan meningkatnya kecepatan mesin. Katup
pemasukan mulai membuka sebelum t.m.a, dengan 10 sampai 25 derajat perjalanan
engkol. Pendahuluan ini memungkinkan katup cukup terbuka pada t.m.a, ketika
torak mulai langkah isap. Katup pemasukan ditutup mulai 25 sampai 45 derajat
setelah t.m.b. Penginjeksian bahan bakar dimulai dari 7 sampai 27 derajat
sebelum t.m.a. Akhir penginjeksian bahan bakar tergantung pada beban mesin.
Untuk melepaskan tekanan gas buang sebelum torak memulai langkah balik, katup
buang mulai membuka 30 sampai 60 derajat sebelum t.m.b, dan menutup 10 sampai
20 derajat setelah t.m.a.
d. Kompresi mesin diesel
Terdapat dua manfaat dalam menekan isi udara selama langkah kedua atau langklah
kompresi: Pertama menaikkan efisiensi panas atau efisiensi total dari mesin
dengan menaikkan densiti pengisian sehingga diperoleh suhu yang lebih tinggi
selama pembakaran; ini dilakukan pada semua motor bakar, baik dari jenis
penyalaan cetus api (busi) maupun penyalaan kompresi. Yang kedua, untuk
menaikkan suhu udara pengisian sedemikian rupa sehingga kalau kabut halus dari
bahan bakar di injeksikan kedalamya, maka bahan bakar akan menyala dan mulai
terbakar tanpa memerlukan sumber penyalaan dari luar misalnya busi yang
digunakan dalam mesin bensin.
e. Perbandingan kompresi
Perbandingan kompresi dari motor bakar adalah perbandingan dari volume V1.inci
kubik, dari gas dalam silinderdengan torak dengan t.m.b, terhadap volume V2
dari gas, dengan torak pada t.m.a, Perbandingan kompresi ditandai dengan R;
f. Pembakaran mesin diesel 4 langkah
Terdapat dua metoda yang berbeda dari pembakaran bahan bakar dalam silinder
mesin :
• Pada volume konstan
Pembakaran pada volume konstan berarti bahwa selama pembakaran volumenya tidak
berubah dan semua energi panas yang ditimbulkan oleh bahan bakar menjadi
kenaikan suhu dan tekanan gas. Dalam sebuah mesin berati bahwa pembakaran
diproses pada kecepatan sedemikian tinggi sehingga torak tidak mempunyai waktu
untuk bergerak selama pembakaran. Pembakaran semacam ini diperoleh ketika torak
pada t.m.a, keuntungan dari metode pembakaran bahan bakar ini adalah efisiensi
panas yang tinggi. Kerugianya adalah kenaikan tekanan yang sangat mendadak dan
mengakibatkan kebisingan pada mesin. Pembakaran semacam ini kira-kira didekati
dalam mesin bensin penyalaan cetus api.
•Pada tekanan konstan
Pembakaran pada tekanan konstan, berarti bahwa selama pembakaran suhunya naik
dengan kecepatan sedemikian sehingga kenaikan tekanan yang dihasilkan kira-kira
cukup untuk melawan pengaruh pertambahan volume disebabkan gerakan torak, dan
tekanan tidak berubah. Energi panas yang ditimbulkan oleh bahan bakar sebagian
berubah menjadi kenaikan suhu gas dan sebagian menjadi kerja luar yang dilakukan.
Dalam mesin dengan pembakaran tekanan konstan, bhan bakar dibakar sedikit demi
sedikit sehingga tekanan yang diperoleh pada akhir langkah kompresi
dipertahankan selama seluruh proses pembakaran. Pembakaran semacam ini
digunakan dalam mesin disel injeksi udara kecepatan rendah yang asli.
Keuntunganya adalah mesin berjalan dengan halus, sehingga menghasilkan momen
puntir lebih merata karena tekanan pembakaran yang diperpanjang. Tetapi tidak
sesuai untuk mesin minyak kecepatan tingggi.
Mesin disel kecepatan tinggi modern beroperasi pada daur yang merupakan
kombinasi dari kedua metoda diatas, dan disebut juga daur dwi- pembakaran (
dual-combustion); satu bagian bahan bakar dibakar dengan cepat, hampir dengan
volume konstan dekat t.m.a sisanya dibakar sewaktu torak mulai bergerak
menjauhi t.m.a, Tetapi tekanan tingginya tidak konstan, melainkan biasanya
pertama kali naik kemudian turun. Secara umum daur ini lebih menyerupai daur
pembakaran volume konstan dari pada daur mesin disel asli. Keuntunganya adalah efisiensi
tinggi dan penggunaan bahan bakar hemat. Kekurangannya adalah sulitnya mencegah
operasi yang kasar dan bising dari mesin
09.57