Petualangan Sejati

Wahana Hiburan, Informasi, dan Edukasi

  • ALMANAK

    June 2008
    M T W T F S S
         
     1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    30  
  • MENU

  • GUDANG

  • asah

Motor Diesel

Posted by andriesdwiputra on June 7, 2008

Motor diesel merupakan salah satu jenis motor pembakaran dalam yang membakar bahan bakar melalui proses injeksi sampai panas tertentu, dengan tekanan udara yang tinggi dalam ruang bakar. Pada umumnya mesin dengan jenis pembakaran dalam mengoperasikan mesinnya dalam dua jenis, yaitu mesin dengan dua langkah dan mesin dengan empat langkah.

Sejarah Motor Diesel

Pencipta motor Diesel adalah Rudolf Diesel (Jerman) dipertunjukkan pada tahun 1898. Pada tahun 1876 seorang Jerman lain Nikolaus Otto memperkenalkan motor empat langkah yang merupakan prinsip kerja dari motor bensin. Kedua tokoh tersebut diatas merupakan perintis jalan bagi pengembangan motor bakar torak pada waktu ini, namun sebelum itu yaitu pada tahun  1860 seorang perancis bernama Leonir berhasil membuat mesin gas bersiklus dua langkah. Pada mesin tersebut katup isap menutup menjelang akhir gerakan torak dari TMB ke TMA dan justru pada waktu itu diadakan loncatan bunga api listrik untuk menyalakan dan membakar gas pada tekanan atmosfir. Oleh karena mesin yang bekerja dengan sistem tanpa kompresi itu ternyata tidak dapat menghasilkan daya dan efisiensi yang tinggi, maka seorang perancis bernama Beau de Rochas pada tahun 1862 berusaha memperbaikinya, dia memandang perlu mengadakan kompresi lebih dahulu sebelum gas itu dinyalakan. Teori tersebut kemudian menjadi prinsip kerja mesin dengan siklus empat langkah. Ide ini dituangkan untuk pertama kalinya pada mesin yang dibuat oleh Otto.

Motor bakar adalah mesin kalor dimana gas panas diperoleh dari proses pembakaran didalam mesin itu sendiri dan langsung dipakai untuk melakukan kerja mekanis, yaitu menjalankan mesin tersebut. Jadi, mesin pancar gas untuk pesawat terbang , sistem turbin gas untuk pusat tenaga listrik atau propulsi kapal, dan bahkan motor roketpun termasuk golongan motor bakar.

Motor diesel biasa disebut motor penyalaan kompresi (compression ignition engine) oleh karena cara penyalaan bahan bakarnya dilakukan dengan menyemprotakan bahan bakar ke dalam udara yang telah bertekanan dan bertemperatur tinggi, sebagai akibat dari proses kompresi. Sedangkan motor bensin biasanya dinamai motor penyalaan bunga api (spark ignition engine)  karena penyalaan bahan bakar dilakukan dengan pertolongan bunga api (listrik).

Dalam sejarah perkembangannya, kurang lebih seratus tahun sejak dibuat untuk pertama kalinya, motor bakar torak adalah penggerak mula yang ringan dan kompak. Meskipun turbin gas menempati posisi yang terbaik sebagai mesin propulsi pesawat terbang, namun motor bakar torak masih unggul sebagai mesin penggerak kendaraan bermotor, kereta api, kapal mesin konstruksi, mesin pertanian, pompa, generator listrik dan sebagainya.

Motor Diesel Empat langkah

Motor empat tak/langkah merupakan sebuah motor yang pembakaran bahan bakarnya terjadi secara eksplosif dalam volume tetap, dan untuk tiap-tiap proses usahanya dibutuhkan empat langkah. Dimana motor tersebut akan bekerja secara penuh melalui empat langkah gerakan piston atau dua putaran penuh  crankshaft (poros engkol). Untuk memaksimalkan proses ini maka mesin memerlukan adanya suatu mekanisme katup masuk dan katup keluar.

Pada posisi akhir langkah, yang dikenal sebagai posisi bottom dead center (BDC), katup masuk menutup dan udara dalam silinder terkompresi ( secara otomatis akan meningkatkan temperatur) seiring dengan gerakan piston yang naik keatas .

Bahan bakar akan terinjeksi pada saat piston mencapai TDC dan proses pembakaran mulai terjadi, dengan memproduksi udara bertekanan tinggi dalam gas. Pada proses ini, piston terdorong ke bawah dengan gas bertekanan tinggi dan pada posisi BDC katup keluar terbuka. Akhir dari langkah ini adalah pengeluaran gas yang terbakar seiring dengan piston meningkat menuju TDC dan selanjutnya proses ini akan berulang kembali.

Empat proses diatas dikenal sebagai proses inlet/suction (masukan), proses compression (kompresi), proses power (tenaga), dan yang terakhir proses exhaust (keluaran).
Motor Diesel Dua Langkah

Motor dua langkah merupakan proses gerakan dua langkah piston atau satu putaran dari crankshaft. Agar proses ini berjalan dengan sempurna dimana dalam proses ini setiap langkah berjalan dengan waktu yang singkat maka diperlukan beberapa perlengkapan pendukung. Pertama, udara segar harus ditekan dibawah tekanan. Udara yang masuk dipergunakan untuk mengeluarkan atau membersihkan gas yang keluar dan kemudian mengisi kembali ruangan dengan udara segar. Pada proses ini lubang katup, dikenal sebagai ‘ports’ yang digunakan sebagai jalan buka dan tutup pergerakan dari piston.

Pada gambar dibawah, piston pada puncak langkah dimana bahan bakar terinjeksi dan pembakaran baru dimulai . Piston terdorong ke bawah sampai mencapai exhaust port. Gas yang terbakar kemudian masuk ke exhaust dan piston kembali turun kebawah sampai terbukanya inlet atau scavenge port. Udara bertekanan kemudian masuk dan menggerakkan keluar gas yang ada. Piston pada saat langkah ulang, akan menutup inlet dan exhaust port. Udara kemudian ditekan seiring dengan pergerakan piston ke puncak langkah.

Pembakaran

Fuel oil disemprotkan ke dalam silinder berbentuk butir-butir cairan yang halus. Oleh karena udara di dalam silinder pada saat tersebut sudah bertemperatur dan bertekanan tinggi maka butir-butir tersebut akan menguap. Penguapan butir bahan bakar itu dimulai pada bagian permukaan luarnya, yaitu bagian yang terpanas. Uap bahan bakar yang terjadi itu selanjutnya bercampur dengan udara yang ada di sekitarnya. Proses penguapan ini berlangsung terus selama temperatur sekitarnya mencukupi. Jadi, proses penguapan juga terjadi secara berangsur-angsur. Demikian juga proses pencampuran dengan udara. Maka pada suatu saat dimana terjadi campuran bahan bakar udara yang sebaik-baiknya, proses pembakaran juga dapat berlangsung dengan sebaik-baiknya. Sedangkan proses pembakaran di dalam silinder juga terjadi secara berangsur-angsur dimana proses pembakaran awal terjadi pada tempertaur yang relatif lebih rendah dan laju pembakarannya pun akan bertambah cepat. Hal itu disebabkan karena pembakaran berikutnya berlangsung pada temperatur lebih tinggi.

Setiap butir bahan bakar mengalami proses tersebut diatas. Hal itu juga menunjukkan bahwa proses penyalaan bahan bakar di dalam motor Diesel terjadi pada banyak tempat (tidak seperti spark ignition engine yang mula mula terbakar hanya yang berada di dekat bunga api listriknya). Sekali penyalaan dapat dilakukan, dimanapun juga, baik temperatur maupun tekanannya akan naik sehingga pembakaran akan dilanjutkan dengan lebih cepat ke semua arah.

Proses pembakaran dapat dipercepat antara lain dengan memusar udara yang masuk ke dalam silinder, yaitu untuk mempercepat dan memperbaiki proses pencampuran bahan bakar dan udara. Namun demikian, jika pusaran udara itu begitu besar maka ada kemungkinan terjadi kesukaran menstart engine dalam keadaan dingin. Hal itu disebabkan karena proses pemindahan panas dari udara ke dinding silinder , yang masih dalam keadaan dingin, menjadi lebih besar sehingga udara tersebut menjadi dingin juga. Sebaliknya, jika mesin sudah panas temperatur udara sebelum langkah kompresi menjadi tinggi, sehingga dengan pusaran udara dapat diperoleh kenaikan tekanan efektif rata-ratanya.

Oleh karena itu engine akan bekerja lebih efisien pula. Maka akan terdapat berbagai macam konstruksi ruang bakar engine agar mendapatkan pusaran udara yang baik.

Kelambatan penyalaan bahan bakar

Bahan bakar diesel engine mulai terbakar di tempat-tempat di dalam silinder dimana terdapat perbandingan campuran yang sebaik-baiknya untuk terbakar (pas komposisinya). Tapi dapat dikatakan peristiwa tersebut terjadi tidak seragam, bahan bakar yang disemprotkan kedalam silinder itu tidak segera terbakar, tetapi ada waktu persiapan yang diperlukan sebelum terbakar , yaitu kira-kira 1/1000 detik. Waktu persiapan itu biasanya dinamakan ‘periode persiapan pembakaran’ atau ‘kelambatan penyalaan’. Kelambatan penyalaan itu adalah jumlah waktu yang diperlukan untuk fenomena fisik, misalnya untuk pemindahan panas, penguapan , difusi dan fenomena kimia, misalnya reaksi-temperatur rendah. Kelambatan penyalaan tergantung pada penyalaan, tekanan, temperatur, pusaran udara.dan jenis bahan bakar yang dipergunakan.

Pembilasan

Pembilasan adalah pembuangan gas buang dengan jalan meniup gas buang dengan udara bersih. pembilasan diperlukan untuk menjamin bahwa udara yang terdapat didalam ruang bakar untuk proses pembakaran berikutnya adalah udara bersih. Karena apabila masih terdapat gas buang di dalam ruang bakar, maka pasokan oksigen tidak akan cukup dan pembakaran yang terjadi tidak sempurna.

Pembilasan dilakukan dengan jalan melakukan overlap antara langkah hisap dan langkah buang; dengan kata lain kedua langkah tersebut terjadi pada satu waktu.

Pada motor diesel empat langkah, pada saat katup buang belum tertutup, katup hisap sudah terbuka dan udara bersih dari katup hisap akan mengalir ke katup buang dan mendorong gas buang keluar.

Pada motor diesel dua langkah proses scavenging berlangsung lebih lama, karena volume yang harus dibilas juga lebih besar; karena port/lubang hisap dan bilas dapat dikatakan sejajar maka pada pojok-pojok ruang bakar akan sulit dibersihkan dari gas-gas buang; kecuali bila udara bersih yang digunakan untuk membersihkan gas buang mempunyai tekanan yang tinggi.

Motor diesel, tidak dapat berdiri sendiri tanpa dibantu sistem-sistem penunjang, yaitu sistem bahan bakar, sistem pelumas, sistem pendingin, sistem udara start dimana masing-masing mempunyai komponen-komponen yang berlainan dan masing-masing dihubungkan dengan motor diesel dengan menggunakan pipa, sehingga pada kenyataannya akan banyak sekali pipa yang menuju dan dari motor diesel. Hal ini menyebabkan keruwetan dan kesulitan apabila kita akan mengontrol motor dieselnya, sehingga pipa-pipa dan peralatan kecil lainnya di tutupi dengan floor dan ditempat-tempat dimana peralatan harus dikontrol (misalkan katup) diberi bukaan sehingga dapat diakses.

Perbandingan Proses Dua Langkah dengan Empat Langkah

Motor Diesel Dua langkah  :

Keuntungan :

  • Untuk volume ruang bakar yang sama (panjang dan diameter ruang bakar) diesel engine 2 langkah akan memberikan tenaga yang lebih besar kalau dibandingkan dengan motor 4 langkah.  Hal ini dikarenakan pada 2 langkah untuk menghasilkan tenaga diperlukan 2 langkah torak, sedangkan 4 langkah butuh 4 gerakan torak, sehingga secara hitungan praktis,  Motor diesel 2 langkah mempunyai tenaga 2 kali lebih besar dibandingkan motor diesel 4 langkah.
  • Untuk mendapatkan daya yang sama motor diesel dua langkah akan mempunyai volume ruang bakar yang separoh lebih kecil dari pada motor diesel empat langkah, sehingga dimensi dari motor secara keseluruhan juga akan lebih kecil.
  • Konstruksi yang sederhana, karena tidak memerlukan katup exhaust maupun inlet (meskipun dalam perkembangannya mulai digunakan juga katup buang/exhaust), sehingga dalam perawatan akan lebih mudah dibandingkan dengan motor diesel empat langkah.
  • Putaran motor diesel dua langkah biasanya lebih rendah dari pada motor diesel empat langkah, sehingga kadangkala dapat langsung dihubungkan dengan propeller (tanpa menggunakan gigi reduksi/reduction gear)

Kerugian

  • Karena adanya port (lubang) buang dan lubang hisap/lubang bilas maka panjang keseluruhan dari silinder akan bertambah, sehingga motor diesel dua langkah mempunyai tinggi yang lebih, ini mungkin akan kurang menguntungkan apabila digunakan pada kamar mesin yang mempunyai ketinggian rendah
  • Motor diesel dua langkah lebih boros dibandingkan dengan motor diesel empat langkah, hal ini disebabkan pembilasan yang kurang sempurna yang mengakibatkan  pembakaran kurang sempurna
  • Sistem pelumasan pada motor diesel dua langkah, menggunakan dua sistem pelumasan, bagian bawah port dan katup katup digunakan pelumasan mesin seperti pada motor diesel empat langkah namun pada bagian diatas exhaust port dan scavenging port tidak dapat digunakan pelumas mesin, karena akan menyebabkan minyak pelumas akan mengumpul pada port sehingga digunakan jenis minyak pelumas yang dapat ikut terbakar bersama bahan bakar, jenis minyak pelumas ini disebut cyl lubrication oil.

Motor Diesel Empat Langkah :

Keuntungan

  • Lebih hemat bahan bakar, hal ini disebabkan pada motor diesel dua langkah terjadi ketidak sempurnaan pembakaran akibat pembilasan yang tidak tuntas, juga karena ada kerja tambahan pada motor diesel dua langkah karena ada tambahan panjang akibat adanya lubang buang dan lubang bilas.
  • Karena dalam dua putaran crank shaft baru terjadi satu kali pembakaran (langkah tenaga), maka putaran mesin untuk motor diesel empat langkah dapat di tinggikan (rpm tinggi), sedangkan motor diesel dua langkah tidak dapat karena bila rpm mesin ditinggikan tekanan terhadap mesin (akibat pembakaran terjadi pada setiap putaran crankshaft) terlalu tinggi sehingga material mesin tidak akan mampu menahannya.
  • Cocok diaplikasikan untuk auxilliary engine yang memutar generator karena motor diesel empat langkah akan menghasilkan tenaga yang lebih rata sehingga voltase yang dihasilkan juga akan stabil.

Penerapan Diesel Engine Sebagai Motor Penggerak Utama Kapal

Pemilihan motor diesel dua langkah maupun motor diesel empat langkah sebagai penggerak utama kapal harus disertai dengan pertimbangan-pertimbangan yang masak dari segi ekonomis maupun teknis (coba lihat lagi keuntungan dan kerugian pada masing-masing motor diesel)

Motor diesel dua langkah sering dipakai sebagai motor penggerak utama di kapal karena kelebihan-kelebihan seperti putaran motor yang rendah, sehingga dapat langsung dihubungkan dengan propeller yang dengan sendirinya meniadakan kebutuhan akan reduction gear.  ukurannya yang lebih kecil (bila rpm & dimensi motor yg sama) akan sangat menguntungkan; sedangkan kerugian karena mempunyai ketinggian yang lebih, biasanya tidak dirisaukan.

Namun bila ketinggian ruang mesin terbatas dan putaran mesin yang tinggi tidak menjadi masalah untuk suatu kapal maka pilihan terbaik adalah motor diesel empat langkah; karena untuk menghasilkan daya yang sama motor diesel empat langkah dapat dikecilkan bobot dan dimensinya bahkan jauh lebih kecil dari motor diesel dua langkah dengan menaikkan putaran mesinnya.

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

 
%d bloggers like this: