Mesin yang saat ini banyak dipakai adalah mesin kalor atau biasa
disebut motor bakar. Motor bakar memanfaatkan energi panas untuk
menghasilkan energi mekanik. Energi panas tersebut diperoleh dari proses
pembakaran yang terjadi baik di dalam silinder maupun di luar silinder.
Jika pembakaran berlangsung di dalam silinder maka disebut Internal
Combustion Engine (mesin pembakaran dalam). Sedangkan mesin dengan
proses pembakarannya di luar silinder disebut External Combustion engine
(mesin pembakaran luar).
Sementara kendaraan roda dua atau roda
empat yang banyak ditemui di jalan umumnya menggunakan Internal
combustion engine. Internal combustion engine sendiri terbagi ke dalam
beberapa jenis seperti motor bensin, motor diesel, motor gas, turbin
gas, dan propulsi pancar gas.
Mesin bensin adalah mesin yang
bekerja dengan cara memasukan panas dari percikan bunga api listrik dari
busi pada campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan. Berbeda
sekali dengan kerja mesin diesel. Mesin diesel adalah mesin yang bekerja
dengan cara menginjeksikan bahan bakar pada udara yang telah
dikompresikan sehingga memiliki tekanan dan temperature tinggi. Selain
itu mesin diesel pun bekerja dalam kompresi yang cukup tinggi, yaitu
mencapai 1 : 18. Bandingkan dengan mesin bensin yang hanya mencapai 1 :
8. Perbedaan – perbedaan ini sangat signifikan. Akibatnya perawatan dan
penanganannya berbeda sekali. Kadang-kadang orang dengan salah kaprah
menyamakan begitu saja perawatan diantara kedua jenis mesin tersebut.
Mesin
ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten
pada 23 Februari 1893. Dia mempertunjukkannya pada Exposition
Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang.
Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.
(wikipedia)
Cara Kerja Mesin Diesel
Pada
prinsipnya kerja mesin diesel memiliki empat langkah piston (4-stroke
atau di pasaran dikenal dengan 4-tak) sepeti halnya mesin bensin. Yaitu
udara murni dihisap ke dalam silinder melalui saluran masuk (intake
manifold) lalu dikompresikan oleh piston. Sehingga tekanan dan
termperaturnya naik. Pada akhir langkah kompresi bahan bakar mesin
diesel di-injeksikan ke dalam silinder melalui nozzle dalam tekanan
tinggi. Proses ini mengakibatkan terjadinya penyalaan dalam ruang bakar
dan menghasilkan ledakan yang akan mendorong piston. Gerak translasi
piston yang dihasilkan oleh ledakan tadi adalah sebuah usaha/gaya yang
akan diteruskan ke poros engkol untuk dirubah menjadi gerak rotasi.
Gerak rotasi poros engkol yang terhubung dengan fly wheel mengakibatkan
piston terdorong kembali untuk menekan gas sisa pembakaran ke luar
silinder melalui saluran buang (exhaust manifold).
Mesin diesel
sulit beroperasi pada saat silinder dingin. Untuk membantu mesin
melakukan gerak mula pada saat silinder dingin beberapa mesin
menggunakan busi pemanas (glow plug) untuk memanaskan silinder sebelum
penyalaan mesin. Lainnya menggunakan pemanas “resistive grid” dalam
“intake manifold” untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai
suhu operasi. Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam
silinder dengan efektif memanaskan mesin. Busi pemanas ini tidak
digunakan pada mesin diesel jenis direct injenction.
Komponen-komponen
yang ada dan bekerja dalam mesin diproduksi dengan dengan sangat
teliti. Sementara komponen-komponen tesebut bekerja dalam mesin dengan
temperatur kerja mesin yang mencapai lebih dari 800 C dan beban kerja
dalam ruang silinder yang mencapai temperature 3000 sampai 5000 C pada
tekanan 2492 kPa (30 Kgf/cm2). (Training Manual, M-STEP 2: Gasoline
Engine, Kramayudha Tiga Berlian)
Teknologi internnal combustion
chamber, seperti yang ditulis pada harian republika edisi 16 juli 1993,
sebagai teknologi lawas yang dianggap para ilmuwan sebagai lompatan
terbesar dalam teknologi otomotif yang sampai saat ini belum tergantikan
memerlukan perhatian dan perlakuan yang baik.
Beban kompresi
yang tinggi, konstruksi yang besar, dan momen puntir yang dihasilkan
cukup besar, menghasilkan pula rendemen panas yang tinggi. Maka akan
menjadi pertanda buruk jika banyak energi panas yang terbuang ketika
mesin bekerja. Perlu Untuk mengatasinya adalah dengan mengoptimalkan
kemampuan komponen-komponen pendukung yang bekerja dalam mesin agar
tetap dalam kondisi prima sesuai dengan spesifikasi. Sehingga tidak
banyak energi panas yang terbuang percuma.
Keunggulan dan kelemahan
Antara
mesin diesel dan mesin bensin memiliki keunggulan dan kelemahan
masing-masing. Salah satu yang biasanya dirasakan adalah mesin bensin
lebih responsif dibandingkan diesel. Sementara mesin diesel memiliki
output momen (torsi) yang lebih baik daripada mesin bensin pada putaran
yang sama. Dilihat dari konstruksinya, mesin diesel lebih besar dan
berat daripada mesin bensin pada spesifikasi tenaga yang sama.
Air
fuel Ratio (AFR) atau rasio udara dan bahan bakar mesin diesel berlebih
dibandingkan mesin bensin. AFR mesin diesel mencapai 1 : 16 sampai
dengan 160. Artinya satu bagian bahan bakar membutuhkan 16 s/d 160
bagian udara untuk melayani proses pembakaran di dalam silinder. Hal
lain yang berhubungan erat dengan AFR adalah emisi gas buang yang
dihasilkan. Dilihat dari sisi emisi gas buang, gas NOx yang dihasilkan
dari pembakaran mesin diesel mengandung kelebihan oksigen karena mesin
diesel dioperasikan dengan AFR yang lebih kurus dari AFR secara teoritis
yang mencapai 1 : 14,7. Normalnya konsentrasi oksigen di gas buang
adalah 1 – 2 %. Tingginya konsentrasi oksigen di gas buang akan
menyebabkan tingginya konsentrasi senyawa NOx. Senyawa NOx ini sangat
tidak stabil dan bila terlepas ke udara bebas, akan berikatan dengan
oksigen untuk membentuk Nitrat oksida (NO2). Inilah yang amat berbahaya
karena senyawa ini amat beracun dan bila terkena air akan membentuk asam
nitrat. Keuntungan lain dari AFR yang kurus pada mesin diesel adalah
rendahnya kandungan Karbon monoksida (CO) dan Hidrokarbon (HC) pada gas
buang.
Konstruksi mesin diesel yang lebih berat dan besar
dibandingkan mesin bensin, selain memakan tempat pada kompartement
mesin, juga mengakibatkan putaran maksimum yang rendah. Yaitu hanya
mencapai kurang lebih 5000 Rpm. Dan berimplikasi pada out put maksimum
yang rendah pula.
Meskipun tekanan maksimumnya lebih tinggi dari
mesin bensin, yaitu bisa mencapai 5,8 sampai dengan 8,8 kpa (60 – 90
kgf/cm2), tidak mampu mendongkrak out put maksimum dari mesin diesel.
Karena tingginya tekanan tersebut dikarenakan perbandingan kompresi yang
tinggi. Perbandingan kompresi mesin diesel bisa mencapai 1 : 15 s/d 23.
nilai perbandingan kompresi diperoleh dari jumlah volume langkah
ditambah volume kompresi dibandingkan dengan volume kompresi. Tingginya
perbandingan kompresi tersebut dalam mesin diesel sangat dibutuhkan
untuk memperoleh tekanan dan temperatur yang tinggi dari udara yang
masuk ke dalam silinder. Sementara di mesin bensin tidak diperlukan
kompresi setinggi itu untuk menghasilkan pembakaran. Karena pembakaranya
dilakukan oleh percikan api dari busi.
Sebelumnya banyak orang
beranggapan bahwa mesin diesel itu kotor, kasar dan lambat. Maka, mesin
diesel diidentikan dengan truk, kendaraan berat, traktor dan yang
lainnya. Tapi, seiring dengan perkembangan teknologi otomotif anggapan
harus dihilangkan. Penyempurnaan pembakaraan dan teknologi catalyc
converter berhasil membersihkan gas buang. Audi R40 telah membuktikan
ketahanan mesin diesel dengan menjuarai lomba ketahanan mesin 24 jam di
Le Mans 2006. Dan yang menarik dari mesn diesel adalah mesin diesel
dikenal hemat dalam hal konsumsi bahan bakar dan memiliki torsi yang
besar. Menurut pabrikan mobil PSA, teknologi diesel terbaru bisa
mencapai efesiensi bahan bakar sebesar 20 % dibandingkan teknologi tahun
1980-an dengan peningkatan tenaga dua kali lipat. Kendaraan dengan
mesin diesel terbaru bisa mencapai jarak 100 km hanya dengan 3 liter
bahan bakar.
Pada masa mendatang mesin diesel akan semakin
efesien dengan dikembangkannya bahan bakar biodiesel. Ini berarti akan
membantu mengurangi ketergantungan kepada bahan bakar fosil yang
cadangannya terbatas dan tidak bisa tergantikan. Peralihan ke mesin
diesel akan membantu pemeliharaan lingkungan dan penghematan devisa yang
pada tahun 2007 ditargetkan pemerintah sebesar 25 miliar rupiah
pertahun melalui penggunaan biodiesel.
Sumber : Training Manual, M-STEP 2. Kramayudha Tiga Berlian
Tidak ada komentar:
Posting Komentar