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). Pembakaran pada mesin Diesel terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur nyala.
Motor Diesel:
bahan bakar solar
getaran mesin besar
metode pemberian bahan bakar dengan pompa bahan bakar dan pengabut
metode pengapian adalah pengapian sendiri
bentuk ruang bakar cukup rumit
pembentukan campuran terjadi setelah kompresi
perbandingan kompresi 15 - 30 kg/ cm 2
proses pembakaran adalah proses sabathe
Langkah kerja motor diesel terdiri dari :
Langkah Hisap
Pada ruang bakar mesin, udara masuk, Saluran Masuk terbuka
Langkah Kompresi
Terjadi langkah Kompresi yaitu penekanan udara langkah disini menghasilkan peningkatan tekanan dan suhu yang cukup tinggi. Saat kompresi berada di TMA maka fuel injector akan memasukkan bahan bakar dengan mengabutkannya. Karena suhunya tinggi dan ada bahan bakar yang telah masuk dari fuel injector berupa gas maka campuran tersebut terbakar dengan sendirinya.
Langkah Usaha
Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.
Langkah Buang
Saat torak bergerak keatas dan menekan udara hasil pembakaran keluar ke udara luar melalui muffler/knalpot. Saluran keluarnya terbuka.
Kelebihan dan kekurangan Motor Bakar Diesel
Kelebihan :
Kelebihan dari Mesin diesel adalah mesin ini lebih besar dari mesin bensin dengan tenaga yang sama karena konstruksi berat diperlukan untuk bertahan dalam pembakaran tekanan tinggi untuk penyalaan. Dan juga dibuat dengan kualitas sama yang membuat penggemar mendapatkan peningkatan tenaga yang besar dengan menggunakan mesin turbocharger melalui modifikasi yang relatif mudah dan murah. Mesin bensin dengan ukuran sama tidak dapat mengeluarkan tenaga yang sebanding karena komponen di dalamnya tidak mampu menahan tekanan tinggi, dan menjadikan mesin diesel kandidat untuk modifikasi mesin dengan biaya yang relatif murah.
Kekurangan :
Kekurangannya hanya terletak suara yang berisik juga pada bobot dan dimensi yang 2x lebih berat & besar dari mesin bensin, dikarenakan komponen mesin diesel yang di design kuat utk menahan kompresi tinggi yang dihasilkannya dan juga akselerasi yang lemot namun bisa di perbaiki melalui penambahan Turbo ato Supercharger Penambahan turbocharger atau supercharger ke mesin meningkatkan ekonomi bahan bakar dan tenaga. Rasio kompresi yang tinggi membuat mesin diesel lebih efisien dari mesin menggunakan bensin. Peningkatan ekonomi bahan bakar juga berarti mesin diesel memproduksi karbon dioksida yang lebih sedikit.
Motor Bakar Diesel
Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine)
Sistem penyalaan:
Sistem penyalaaan motor diesel terdir atas:
Pengabut ( injection nozzle)
Pompa bahan bakar (fuel injection pump)
Pengatur pompa bahan bakar ( governor pump)
Saringan bahan bakar ( fuel filter)
Katup pembebas (rellief valve)
Pompa pemindah bahan bakar ( fuel transfer pump)
Tangki bahan bakar (fuel service tank )
Pipa – pipa aliran bahan bakar ( fuel pipe lines)
Keuntungan motor diesel
Bahan bakar lebih murah, sehingga menghemat biaya operasi di samping itu daya guna panas lebih baik.
Bahaya kebakaran agak kurang disebabkan titik nyala solar 80 derajat celcius.
Gas buang tidak beracun
Tenaga yang dihasilkan lebih besar disebabkan perbandingan kompresi lebih tinggi.
Mesin diesel ( juga dikenal sebagai mesin kompresi / Compression) adalah sebuah mesin pembakaran internal yang menggunakan panas kompresi untuk memulai pengapian dan membakar bahan bakar yang telah disuntikkan ke dalam ruang pembakaran. Ini berbeda dengan mesin busi seperti mesin bensin atau mesin gas, yang menggunakan busi untuk menyalakan campuran udara-bahan bakar.
Pada motor diesel tidak diperlukan sistem pengapian seperti halnya pada motor bensin, namun dalam motor diesel diperlukan sistem injeksi bahan bakar yang berupa pompa injeksi (injection pump) dan pengabut (injector) serta perlengkapan bantu lain. Bahan bakar yang disemprotkan harus mempunyai sifat dapat terbakar sendiri (self ignition). Penampang mesin diesel secara sederhana dapat dilihat pada Gambar.
Mesin diesel memiliki efisiensi termal tertinggi dari jenis-jenis mesin lainnya karena rasio kompresi yang sangat tinggi. Sebagai contoh; mesin diesel kecepatan rendah ( seperti yang digunakan dalam kapal dan aplikasi lain di mana berat mesin secara keseluruhan relatif tidak penting ) dapat memiliki efisiensi termal yang melebihi 50%.
Pada mesin diesel awalnya hanya udara yang dipadatkan dengan rasio 15:01-22:01 yang dimasukkan kedalam ruang pembakaran. Tekanan yang dihasilkan biasanya berkisar 40 -bar (4.0 MPa ; 580 psi ) - bandingkan dengan 8 sampai 14 bar ( 0,80-1,4 MPa , 120-200 psi ) pada mesin bensin. Kompresi tinggi ini memanaskan udara sampai 550° C ( 1.022 ° F). Pada bagian atas kompressor, bahan bakar diinjeksikan langsung ke udara yang dipadatkan tersebut. Hal ini mungkin menyebabkan (toroidal) kekosongan/ kehampaan di bagian atas piston (tergantung pada desain mesin).
Injeksi bahan bakar harus disemprotkan secara merata, panas udara di dalam kabin kemudian akan membuat tetesan bahan bakar ini berubah menjadi uap dan membakarnya pada saat telah menjadi uap. Pengapian tidak akan terjadi langsung karena proses penguapan tersebut.
Setelah terjadi pembakara, Suhu akan meningkat drastis diatas piston dan mendorong piston kebawah untuk memasok tenaga ke Crakshaft.
karakteristik mesin diesel adalah suara letupan yang terjadi ketika uap bahan bakar terbakar dan menyebabkan peningkatan mendadak tekanan di atas piston .
Setelah terjadi pembakaran, Suhu akan meningkat drastis diatas piston dan pemuaian akan mendorong piston kebawah untuk memasok tenaga ke Crakshaft.
Tingkat kompresi yang tinggi memungkinkan pembakaran berlangsung tanpa sistem pengapian terpisah , rasio kompresi yang tinggi juga sangat meningkatkan efisiensi mesin .
Peningkatan rasio kompresi dalam mesin busi mana bahan bakar dan udara dicampur sebelum masuk ke silinder dibatasi oleh kebutuhan untuk mencegah rusaknya ruang pencampuran.
Apabila hanya udara yang dikompresikan ke dalam mesin diesel tanpa campuran bahan bakar, maka ledakan prematur tidak akan menjadi masalah dan rasio kompresi bisa menjadi jauh lebih tinggi .
Mesin diesel diproduksi dalam versi dua - stroke(tak atau silinder) dan empat-stroke.
I. II. Proses pembakaran mesin diesel
Proses pembakaran dibagi menjadi 4 periode:
1. Periode 1: Waktu pembakaran tertunda (ignition delay) (A-B)
Periode ini disebut fase persiapan pembakaran, karena partikel-partikel bahan bakar yang diinjeksikan bercampur dengan udara di dalam silinder agar mudah terbakar.
2. Periode 2: Perambatan api (B-C)
Pada periode 2 ini campuran bahan bakar dan udara tersebut akan terbakar di beberapa tempat. Nyala api akan merambat dengan kecepatan tinggi sehingga seolah-olah campuran terbakar sekaligus, sehingga menyebabkan tekanan dalam silinder naik. Periode ini sering disebut periode ini sering disebut pembakaran letup.
3. Periode 3: Pembakaran langsung (C-D)
Akibat nyala api dalam silinder, maka bahan bakar yang diinjeksikan langsung terbakar. Pembakaran langsung ini dapat dikontrol dari jumlah bahan bakar yang diinjeksikan, sehingga periode ini sering disebut periode pembakaran dikontrol.
4. Periode 4: Pembakaran lanjut (D-E)
Injeksi berakhir di titik D, tetapi bahan bakar belum terbakar semua. Jadi walaupun injeksi telah berakhir, pembakaran masih tetap berlangsung. Bila pembakaran lanjut terlalu lama, temperatur gas buang akan tinggi menyebabkan efisiensi panas turun.
Secara singkat prinsip kerja motor diesel 4 tak adalah sebagai berikut:
a. Langkah isap, yaitu waktu torak bergerak dari TMA ke TMB. Udara diisap melalui katup isap sedangkan katup buang tertutup.
b. Langkah kompresi, yaitu ketika torak bergerak dari TMB ke TMA dengan memampatkan udara yang diisap, karena kedua katup isap dan katup buang tertutup, sehingga tekanan dan suhu udara dalam silinder tersebut akan naik.
c. Langkah usaha, ketika katup isap dan katup buang masih tertutup, partikel bahan bakar yang disemprotkan oleh pengabut bercampur dengan udara bertekanan dan suhu tinggi, sehingga terjadilah pembakaran. Pada langkah ini torak mulai bergerak dari TMA ke TMB karena pembakaran berlangsung bertahap,
d. Langkah buang, ketika torak bergerak terus dari TMA ke TMB dengan katup isap tertutup dan katup buang terbuka, sehingga gas bekas pembakaran terdorong keluar.
III. Keuntungan dan Kerugian mesin diesel
Kelebihan Motor Diesel dibandingkan dengan motor Bensin:
a) Pemakaian bahan bakar lebih hemat, karena efisiensi panas lebih baik.
b) Daya tahan lebih lama dan gangguan lebih sedikit, karena tidak menggunakan sistem pengapian.
c) Operasi lebih mudah dan cocok untuk kendaraan besar, karena variasi momen yang terjadi pada perubahan tingkat kecepatan lebih kecil.
Di samping itu motor diesel memiliki kerugian, yaitu:
a. Suara dan getaran yang timbul lebih besar (hampir 2 kali) daripada motor bensin. Hal ini disebabkan tekanan yang sangat tinggi (hampir 60 kg/cm2) pada saat pembakaran.
b. Bobot per satuan daya dan biaya produksi lebih besar, karena bahan dan konstruksi lebih rumit untuk rasio kompresi yang tinggi.
c. Pembuatan pompa injeksi lebih teliti sehingga perawatan lebih sulit.
d. Memerlukan kapasitas baterai dan motor starter yang besar agar dapat memutar poros engkol dengan kompresi yang tinggi.
Proses pembakaran pada mesin diesel
Udara yang diisap ke dalam ruang bakar akan dikompresi oleh
gerakan piston. Bahan bakar diinjeksikan pada + 150 sebelum TMA pada
langkah kompresi hingga + 100 setelah TMA ke udara tekan dan bersuhu
tinggi. Akibatnya, bahan bakar terbakar dengan sendirinya oleh udara
kompresi. Suhu udara kompresi harus di atas 500 C0 (9320 F).
Proses pembakaran pada mesin diesel dibagi menjadi 4 periode.
perubahan tekanan mulai awal sampai akhir proses pembakaran.
Perubahan tekanan ini yang menyebabkan bahan bakar terbakar dengan
sendirinya. Untuk lebih jelasnya 4 periode proses pembakaran pada mesin
diesel ini yaitu :
a. Periode pertama : Waktu pembakaran tertunda (A-B)
Persiapan ini merupakan fase persiapan pembakaran dimana partikelpartikel
bahan bakar yang diinjeksikan bercampur dengan udara di
dalam silinder agar mudah terbakar. Penambahan tekanan dalam hal
ini diakibatkan oleh perubahan posisi poros engkol.
b. Periode kedua : Perambatan api (B-C)
Pada akhir langkah pertama, campuran akan terbakar di beberapa
tempat dalam silinder sehingga pembakaran mulai di beberapa tempat.
Nyala api ini akan merambat dengan kecepatan tinggi seolah-olah
campuran terbakar sekaligus menyebabkan tekanan dalam silinder
cepat naik. Karena itu periode ini kadang-kadang disebut pembakaran
letup. Kenaikan tekanan pada periode ini sesuai dengan jumlah
campuran yang tersedia pada langkah pertama.
c. Periode ketiga : Pembakaran langsung (C-D)
Akibat nyala api di dalam silinder maka bahan bakar yang diinjeksikan
langsung terbakar. Pembakaran langsung ini dapat sikontrol dari
jumlah bahan bakar yang diinjeksikan, jadi periode ini sering disebut
proses pembakaran dikontrol.
d. Periode keempat : Pembakaran lanjut (D-E)
Injeksi berakhir pada titik D, tetapi bahan bakar belum terbakar semua.
Jadi walaupun injeksi telah berakhir, pembakaran masih tetap
berlangsung. Bila pembakaran lanjut ini terlalu lama, temperatur gas
buang akan tinggi menyebabkan efisiensi turun.
3. Detonasi pada motor diesel
Bila waktu pembakaran tertunda sangat panjang atau jumlah
penguapan selama ini terlalu banyak, jumlah campuran bahan bakar yang
terbakar sekaligus pada periode perambatan api (periode kedua) terlalu
banyak, mengakibatkan penambahan tekanan yang berlebihan dalam
silinder dan ini ditandai dengan getaran dan suara. Hal ini disebut detonasi
pada mesin diesel.
Mencegah detonasi pada diesel dengan cara mencegah kenaikan
tekanan yang berlebihan dengan cara memilih campuran yang terbakar
pada tekanan rendah, memperpendek waktu pembakaran tertunda atau
mengurangi jumlah bahan bakar yang diinjeksikan selama periode waktu
pembakaran tertunda.
