Dasar teori Diesel
Sejarah motor diesel
Pada tahun 1893, mesin diesel
pertama kali ditemukan oleh Rudolf Diesel dari jerman. Sebelum adanya mesin
diesel sudah ditemukan terlebih dahulu motor bakar yang beroperasi dengan bahan
bakar murah yang ditemukan oleh dua orang Amerika Meltz dan Weiss. Mesin
tersebut mengubah panas menjadi energi mekanik, disertai tekanan udara murni
dalam silinder.
Pada mesin diesel, udara didalam
silinder dikompresikan hingga menjadi panas. Bahan bakar diesel yang terbentuk
kabut kemudian disemprotkan kedalam silinder. Oleh karena itu, mesin diesel
perbandingan kompresinya dibuat (15:1-22:1) lebih tinggi daripada mesin bensin.
Keuntungan mesin diesel
• Mempunyai efisiensi panas yang
lebih besar, penggunaan bahan bakar lebih ekonomis
• Lebih tahan lama dan tidak
memerlukan elektrik igniter
• Momen tidak berubah pada rentang
tingkat kecepatan yang luas
Kerugian
• Tekanan pembakaran mksimum hampir
dua kali mesin bensin, suara dan getaran mesin diesel lebih besar karena
tekanan pembakaran yang tinggi maka mesin diesel harus dibuat dari bahan yang
tahan terhadap tekanan tinggi dan harus mempunyai struktur yang kuat, jauh
lebih berat dan biaya pembuatannya lebih mahal
• Memerlukan sistem injeksi yang
presisi
• Mempunyai kompresi yang tinggi dan
membutuhkan gaya yang lebih besar untuk memutarnya, perlu motor starter dan
batery dengan kapasitas yang lebih besar.
Panas tinggi yang dimiliki oleh
udara yang dikompresi sanggup untuk membakar sendiri bahan bakar yang
disemprotkan tadi. Namun karena hasil yang kurang memuaskan, maka bahan bakar
diganti dengan bahan bakar cair yang disemprotkan kedalam silinder pada akhir langkah
kompresi, dngan menggunakan udara tekan.
Pada saat ini motor diesel tidak
lagi menggunakan sistem penyemprotan udara tekan, melainkan dengan digunakan
pompa yang menyemprotkan bahan bakar kedalam silinder melalui suatu iject
Prinsip kerja motor diesel.
Proses kerja dari sebuah mesin
diesel terbagi menjadi 4 proses yaitu:
a. Intake stroke
pada langkah hisap, udara dimasukkan
kedalam silinder. Piston membentuk kevakuman didalam silinder. Piston bergerak
kebawah dari titik mati atas ke titik mati bawah. Katup hisap terbuka selama
langkah ini dan katup buang tertutup.
b. compression stroke
udara yang dihisap kedalam silinder
kemudian dimampatkan, posisi kedua katup baik hisap maupun buang tertutup,
sehingga suhunya naik.
c. langkah kerja (power stroke)
pada akhir langkah kompresi, bahan
bakar disemprotkan kedalam ruang bakar. Posisi kedua katup masih
tertutup,karena suhu tinggi dari udara yang dimampatkan tadi maka bahan bakar
akan terbakar. Suhunya semakin tinggi diikuti dengan tekanannya tinggi juga
sehingga mendorong piston turun menuju TMB.
d. langkah buang (exhaust stroke)
setelah sampai di TMB piston
bergerak naik menuju TMA, katup buang terbuka, sehingga sisa gas hasil
pembakaran dibuang keluar. Proses ini terjadi secara berulang-ulang sehingga
dihasilkan putaran yang kontinu.
Persyaratan agar mesin dapat bekerja
dengan baik :
• tekanan kompresi yang tinggi
• waktu penyemprotan bahan bakar
yang tepat.
• campuran bahan bakar dan udara
yang tepat.
Bagian mesin
Sebuah motor diesel terdiri dari
kepala silinder, blok silinder, piston, batang piston, mekanisme katup dan
sebagainya. Bila mesin dioperasikan dalm waktu yang lama maka komponennya akan
mengalami aus, dan celah antara komponen-komponen bertambah besar. Akibatnya
kemampuan mesin menurun, timbul suara abnormal, konsumsi minyak pelumas
bertambah, dan penggunaan bahan bakar menjadi boros. Dalam keadaan demikian,
mesin harus dioverhaul dan komponen yang rusak harus diperbaiki atau
diganti.seperti :
• kepala silinder
• katup dan mekanismenya
• blok silinder
• piston
• poros engkol dan batang torak
• Kepala Silinder
Kepala silinder dipasang pada
permukaan blok silinder dan membentuk sebagian ruang bakar utama. Pada kepala
silinder dipasang nozzle untuk menginjeksi bahan bakar, manifold masuk untuk
memasukkan udara yang diperlukan dalam pembakaran, manifold keluar untuk
membuang gas pembakaran ke udara luar, system katup untuk mengatur penghisapan
, pembuangan, system pemanas untuk memanasi udara. Dalam ruang bakar pada waktu
motor masih dingin untuk memudahkan menghidupkan motor. Kepala silinder umunya
dibuat dari besi tuang.
• Piston
Piston selalu bergerak bolak-balik
didalam silinder dan dihubungkan dengan batang piston dengan pin piston. Piston
memutar poros engkol (crank shaft) melalui batang piston selalu bersinggungan
dengan tekanan dan temperatur tinggi. Oleh sebab itu piston harus dibuat oleh
bahan yang ringan, kuat, tahan panas dan tahan aus. Bahan piston umumnya
terbuat dari campuran almunium. Tipe lainnya yang keliling luar dilapisi timah
agar tahan singgungan dengan dinding silinder. Permukaan piston terbentuk atas
bermacam-macam tipe dengan tujuan untuk membentuk ruang bakar dan menimbulkan
pusaran bahan bakar pada saat penyemprotan.
• Pena piston ( Pin Piston )
Pin piston berfungsi untuk
menghubungkan piston dengan batang piston. Pin piston menerima beban yang besar
yang bekerja diantara piston dan batang piston (piston rod), sehingga untuk
mengatasi beban ini bagian tengahnya dibuat lebih tebal.
• Ring Piston
Ring torak ada dua macam yaitu ring
kompresi dan ring oli, ring kompresi untuk mencegah kebocoran kompresi dan gas
pembakarannya, serta menyalurkan sebagian panas dari torak ke air pendingin
melalui dinding silinder. Ring oli berfungsi untuk mengikis sisa oli yang telah
melumasi pada dinding dalam silinder, serta memberi oli pelumas pada bagian
ujung kecil batang torak. Umumnya ring torak terbuat dari besi tuang khusus dan
mempunyai sifat tahan panas, tahan aus dan mempunyai gaya pegas. Ada juga ring
torak yang permukaan luarnya dilapisi chrome agar lebih tahan terhadap keausan
serta untuk memperbaiki penyesuaian permukaan antara ring dengan dinding
silinder.
• Batang piston ( piston rod )
Batang piston berfungsi untuk
menghubungkan piston dengan poros engkol (crankshaft) dan mengubah gerakan
bolak-balik menjadi gerakan berputar poros engkol. Agar bagian batang piston
ini dapat berayun maka pada bagian pemasangan piston digunakan bos dan pada
bagian pemasangan poros engkol digunakan bantalan.
• Poros engkol ( crankshaft )
Poros engkol berfungsi untuk
mengubah gerak bolak-balik torak menjadi gerak putar melalui batang torak.
Poros engkol terdiri dari pena engkol, jurnal engkol da lengan engkol yang
ditempa dari baja karbon atau baja khusus. Poros engkol dipasang terhadap blok
silinder pada bagian jurnal ini. Baik jurnal engkol maupun pena engkol
dikeraskan dengan cara induksi untuk mengatasi pengausan. Pada bagian depan
poros engkol dipasang gigi poros engkol untuk menggerakkan sistem klep dan
pulley engkol untuk memutar kipas, pompa air, alternator dan bagian belakang
dipasang roda gila (fly wheel). Bobot pengimbang (Balancing weight) dipasang
pada lengan engkol untuk menghilangkan ketidakseimbangan dalam perputaran
motornya.
• Bantalan jurnal (Jurnal bearing)
Bantalan jurnal umumnya trimetal
yang terdiri dari bagian atas dengan bahan kelmet metal dan bagian belakang
dibuat dari bahan baja lunak. Pada bantalan jurnal dibuat lubang dan alur oli
untuk saluran oli dari blok silnder.
• Roda penerus
Roda penerus berfungsi untuk
meratakan putaran poros engkol yang berubah ubah akibat pembakaran (kerja) pada
tiap satu kali putaran poros engkol pada motor dua tak atau pada tiap kali
putaran poros engkol motor empat tak. Pada waktu putaran poros engkol
dipercepat oleh gaya pembakaran, sebagian gaya pembakaran ini tersimpan pada
roda penerus. Setelah selesai pembakaran, putaran poros engkol semakin menurun
pada langkah lainnya. Gaya yang tersimpan pada poros engkol yang disebut gaya
inersia dikeluarkan kembali untuk memperkecil perubahan kecepatan putaran. Oleh
sebab itu putaran menjadi tidak rata.
• Katup ( Inlet & Outlet valve )
Klep berfungsi untuk memasukkan
udara dan membuang gas hasil pembakaran dengan cara membuka dan menutup klep
pada saat yang tepat. Sistem klep terdiri dari klep dan pegas untuk membuka dan
menutup langsung ruang bakar, gigi timing untuk memindahkan putaranporos engkol
ke poros nok, tappet (pengangkat klep) untuk membuka dan menutup klep oleh
perputaran poros nok, batang pendorong (push rod), lengan pengungkit (rocker
arm), pada motor dua tak tidak ada klep hisap, akan tetapi ada lubang bilas
(scavenging port). Dibagian silinder untuk memasukkan udara. Pembukaan klep
oleh poros nok yang diputar poros engkol dengan kecepatan putaran setengah
putaran poros engkol, pada batang katup terpasang pegas katup dan dudukan pegas
katup.
• Cam Shaft
Cam shaft mempunyai satu nok untuk
hisap dan satu nok untuk buang pada silinder. Bentuk nok dibuat seperti elips
atau telur untuk meningkatkan effisiensi dan agar putaran motor tenang.
Diameter panjang nok disebut tinggi nok dan perbedaan antara diameter panjang
dan diameter pendek disebut pengangkatan nok (cam lift).
• Gigi timing ( timing gear )
Gigi timing berfungsi untuk
melaksanakan saat yang tepat penginjeksian bahan bakar dan pembukaan serta
penutupan katup. Gigi timing terdiri camshaft diputar dengan setengah kecepatan
putar gigi poros engkol. Pada masing-masing roda gigi diberi tanda untuk
menghindari kesalahan pemasangan.
• Injektor
Mensuplay, membersihkan, dan
mengabutkan bahan bakar ke dalam ruang bakar.
• Feed Pump
Feed pump memompa bahan bakar dari
tangki bahan bakar kemudian disalurkan ke filter bahan bakar kemudian
disalurkan menuju injector.
• Cooling system ( radiator dan oil
cooler )
Radiator merupakan pendingin mesin
yang menggunakan media air, yang berfungsi untuk mendinginkan dan mengatur
sushu kerja masin dalam keadaan yang normal.Oil cooler berfungsi untuk
mendinginkan minyak pelumas dengan perantara udara.
• Rocker Arm
Rocker arm berfungsi untuk menekan
katup agar terbuka atau menutup dengan bantuan atau gerakkan dari camshaft, dan
juga berfungsi untuk mensetting kerenggangan/clearance katup.
• Oil Pump
Oil pump berfungsi untuk memompa
minyak pelumas dari sump tank atau carter yang kemudian didistribusikan ke
semua bagian-bagian dan komponen-komponen mesin, terutama yang saling
bergesekkan agar pelumasan dalam mesin terjadi secara baik dan merata.
• Sump Tank ( Tangki Carter )
Sump tank berfungsi sebagai tempat
penampungan minyak pelumas yang akan didistribusikan ke mesin oleh oil pump.
• Oil filter dan Strainer
Oil filter dan strainer berfungsi
untuk menyaring semua kotoran dan geram-geram yang terkandung pada minyak
pelumas sebelum didistribusikan ke bagian-bagian mesin.
• Fuel Filter
Fuel filter berfungsi untuk
menyaring semua kotoran-kotoran yang akan masuk ke fuel pump, sehingga bahan
bakar yang diinjeksikan benar-benar bersih dan menyebabkan pembakaran yang
optimal.
• Push Rod ( pin rod )
Push rod berfungsi sebagai pendorong
rocker arm agar dapat menekan katup, melalui mekanisme gerak camchaft.
• Water Pump
Water pump berfungsi sebagai pemompa
air yang berada di radiator agar masuk ke dalam mesin melalui water jacket pada
dinding silinder dan air pendingin tersebut dapat bersirkulasi.
• Thermostat
Thermostat berfungsi sebagai katup
lewatnya air pendingin, ketika air pendingin ada pada suhu 80˚C air akan
disirkulasikan kembali ke water jacket, dan apabila suhunya melebihi 80˚C maka
air tersebut akan langsung dimasukkan ke radiator untuk didinginkan.
2. Sistem pelumasan
Sistem pelumasan adalah suatu sistem
yang berfungsi untuk melumasi bagian-bagian pada mesin yang sangat memelukannya
dengan baik seperti pada dinding silinder, bantalan-bantalan dari poros engkol,
piston rod, piston dan katup-katup (inlet/outlet).akan tetapi minyak pelumas
berfungsi untuk :
1. Melindungi mesin dari sifat
korosi ( Anti Oksidasi )
2. Melepas kerak-kerak yang terjadi
akibat proses pembakaran ( Detergen )
3. Membantu mengurangi panas Yang
terjadi akibat proses pembakaran ( Pendingin )
4. Mencegah encernya oli akibat suhu
tinggi ( Pengental )
5. Bertindak sebagai seal / perapat
II.1. 3. Sistem Pendingin
Sistem pendingin adalah suatu sistem
yang berfungsi untuk melindungi mesin akibat dari poses pembakaran didalam
silinder. Cara pendingin mesin terdapat beberapa macam, antara lain :
1. Sistem pendinginan udara (
Langsung ), mesin menggunakan pendingin langsung harus mempunyai sirip-sirip
pada kepaa silinder, udara dialirkan melalui sirip-sirip untuk mendingikan
bagian yang panas,untuk mesin jenis ini cenderung mengeluarkan suara yang
bising jika dibandingkan dengan menggunakan pendingin air, karena air dapat
menyerap / meredam suara.
2. sistem pendingin air ( tak
langsung ), sistem pendingi ini menggunakan air sebagai media pendinginan
mesin, air dipilih karena cenderung lebih cepat menyerap panas jika
dibandingkan dengan udara,kerugian dari penggunaan air itu sendiri, jika
dilihat dari sifat air yang dapat menyebabkan korosi maka dapat mengganggu pada
saluran air pendingin, oleh karena itu air pendingun dicampur oleh cairan anti
karat untuk melindungi bagian-bagian yang didinginkan.
II.1. 4. Sistem bahan bakar
Sistem bahan bakar adalah suau
sistem ang berfungsi sebagai pengatur, penyedia bahan bakar yang akan masuk
kedalam silinder. Perbedaan cara pemasukan bahan bakar antara mesin diesel
dengan bensin adalah untuk mesin menggunakan bensin bahan bakar dan udara
dicampur menjadi satu daam karburator sebelum masuk kesilinder, sedangkan pada
mesin diesel bahan bakar langsung diinjeksikan langsung kedalan silinder untuk
udara dimasukan seperti biasa kedalam silinder, dikarenakan bahan bakar diesel
mempunya nilai cetan yang lebih rendah dari nilai oktan bensin maka diperlkan
proses pengkabutan untuk membantu proses pembakaran yang sempurna.
II.1. 5. Sistem Timming gear
Timing gear berfungsi untuk mengatur
waktu penyemprotan bahan bakar kedalam silinder, mengatur saat pembukaan dan
penutupan katup, serta menyesuaikan posisi piston dalam silinder.timing gear
biasanya menghubungkan antara poros engkol, poros nok, dan fuel injection
pump.hal ini perlu dilakukan agar saat penyemprotan bahan bakar sesuai dengan
posisi piston saat kompresi yang berarti juga bahwa katup hisap dan buang harus
tertutup.
II.1. 6. Sistem Start dan pengisian
Sistem Start berfungsi untuk memutar
Roda gila / Fly Wheel agar mesin dapat hidup. Sistem start ini digerakkan oleh
sebuah dinamo listrik yang diberikan oleh akumulator untuk dirubah menjadi
energi gerak ( mekanik ) yang digunakan untuk memutar roda gila.
Sistem pengisian adalah rangkaian
kelistrikan yang digunakan untuk mengisi kembali accumulator yang telah
digunakan agar tenaganya tetap seperti semula, sistem ini mnggunakan sebuah
alternator yang berfungsi untuk mengubah gerakan mekanis dari poros engkol
menjadi energi lstrik untuk mengisi kembali baterai,gerakan alternator ini
didapat dari gerakan piston yang dihubungkan dengan menggunakan belt agar
alternator dapat beputar.
