Apa yang dimaksud dengan mesin diesel

Mesin diesel memiliki efisiensi termal terbaik dibandingkan dengan mesin pembakaran dalam maupun pembakaran luar lainnya, karena memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi. Mesin diesel kecepatan-rendah (seperti pada mesin kapal) mampu memiliki efisiensi termal semakin dari 50%.[1][2]

Mesin diesel dikembangkan dalam versi dua-tak dan empat-tak. Mesin ini awalnya digunakan sebagai pengganti mesin uap. Sejak tahun 1910-an, mesin ini mulai digunakan untuk kapal dan kapal selam, pengahabisan didampingi lokomotif, truk, pembangkit listrik, dan alat berat lainnya. Di tahun 1930-an, mesin diesel mulai digunakan untuk mobil. Sejak masa itu, penggunaan mesin diesel terus meningkat dan menurut British Society of Motor Manufacturing and Traders, 50% dari mobil baru yang terjual di Uni Eropa adalah mobil bermesin diesel, bahkan di Perancis mencapai 70%.[3]

Sejarah

Mesin asli yang dibuat Diesel tahun 1897, dipajang di Museum Jerman di Munich, Jerman

Rudolf Diesel lahir di Paris tahun 1858 sebagai keluarga ekspatriat Jerman.[4] Dia melanjutkan studi di Politeknik Munchen. Setelah lulus dia melakukan pekerjaan sebagai teknisi kulkas, namun bakatnya terdapat dalam mendesain mesin. Diesel mendesain banyak mesin panas, termasuk mesin udara bertenaga solar. tahun 1892 dia menerima paten dari Jerman, Swiss, Inggris, dan Amerika Serikat untuk karyanya "Method of and Apparatus for Converting Heat into Work" (Perkara dan Alat untuk Mengubah Panas menjadi Kerja).[5] Tahun 1893 dia menemukan sebuah "mesin pembakaran-lambat" yang pertama-tama mengkompres udara sehingga menaikkan temperaturnya sampai di atas titik nyala, lalu secara bertahap memasukkan bahan bakar ke dalam ruang bakar. Tahun 1894 dan 1895 dia membuat paten di beberapa negara untuk mesin yang dia temukan, pertama di Spanyol (No. 16.654), Perancis (No. 243.531) dan Belgia (No. 113.139) bulan Desember 1894, Jerman (No. 86.633) tahun 1895, dan Amerika Serikat (No. 608.845) tahun 1898.[6] Dia mengoperasikan mesin pertamanya tahun 1897.

Di Augsburg, 10 Agustus 1893, Rudolf Diesel menciptakan mesin pertamanya, sebuah silinder tunggal 10-kaki (3.0 m) berbahan besi dengan roda gila pada dasarnya. Diesel memerlukan waktu 2 tahun untuk menyempurnakan mesinnya dan pada tahun 1896 dia mendemonstrasikan model lainnya dengan efisiensi teoritis 75%, sangat jauh bila dibandingkan dengan mesin uap yang hanya 10%. Tahun 1898, Diesel telah menjadi jutawan. Mesin hasil pekerjaannya telah digunakan untuk menggerakkan transportasi jalur pipa, pembangkit listrik dan air, mobil, truk, dan kapal, pengahabisan juga menyebar sampai pertambangan, ladang minyak, pabrik, dan transportasi antar benua.

Bagaimana mesin diesel melakukan pekerjaan

Diagram siklus termodinamika sebuah mesin diesel ideal. Urutan kerja mesin diesel berurutan dari nomor 1-4 searah jarum jam. Dalam siklus mesin diesel, pembakaran terjadi dalam tekanan tetap dan pembuangan terjadi dalam volume tetap. Tenaga yang dihasilkan setiap siklus ini adalah area di dalam garis siklus.

Model mesin diesel, sisi kiri

Model mesin diesel, sisi kanan

Ketika udara dikompresi suhunya akan meningkat (seperti dinyatakan oleh Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini untuk babak pembakaran. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh semakin tinggi dari rasio kompresi dari mesin bensin. Beberapa masa sebelum piston pada posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC (Before Top Dead Center), bahan bakar diesel disuntikkan ke ruang bakar dalam tekanan tinggi melalui nozzle agar bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat. Penyemprotan bahan bakar ke ruang bakar mulai diterapkan masa piston mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari detonasi. Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston dinamakan injeksi langsung (direct injection) sedangkan penyemprotan bahan bakar kedalam ruang khusus yang mengadakan komunikasi langsung dengan ruang bakar utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak langsung (indirect injection).

Ledakan tertutup ini mengakibatkan gas dalam ruang pembakaran mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod) menyalurkan sikap yang dibuat ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar. Tenaga putar pada ujung poros crankshaft dimanfaatkan untuk beragam kebutuhan.

Untuk meningkatkan kemampuan mesin diesel, umumnya ditambahkan komponen :

• Turbocharger atau supercharger untuk menjadikan semakin banyak volume udara yang masuk ruang bakar karena udara yang masuk ruang bakar didorong oleh turbin pada turbo/supercharger.
• Intercooler untuk mendinginkan udara yang akan masuk ruang bakar. Udara yang panas volumenya akan mengembang begitu juga sebaliknya, maka dengan didinginkan mempunyai tujuan agar udara yang menempati ruang bakar bisa semakin banyak.

Mesin diesel sulit untuk hidup pada masa mesin dalam kondisi dingin. Beberapa mesin menggunakan pemanas elektronik kecil yang dinamakan busi menyala (spark/glow plug) di dalam silinder untuk memanaskan ruang bakar 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.

Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental dan meningkatkan viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini mampu memengaruhi sistem bahan bakar dari tanki sampai nozzle, membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Perkara umum yang dipakai adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur bahan bakar secara elektronik.

Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari mesin diesel adalah governor, yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin selalu pada putaran yang diminta. Apabila putaran mesin turun terlalu banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun sehingga alat listrik tidak mampu melakukan pekerjaan sebagaimana mestinya, sedangkan apabila putaran mesin terlalu tinggi maka mampu mengakibatkan over voltage yang bisa merusak alat listrik. Mesin diesel modern menggunakan pengontrolan elektronik canggih untuk mencapai tujuan ini melalui modul kontrol elektronik (ECM) atau unit kontrol elektronik (ECU) - yang merupakan "komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan mesin melalui sensor dan menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan waktu melalui aktuator elektronik atau hidraulik untuk mengatur kecepatan mesin.

Tipe mesin diesel

Hadir dua kelas mesin diesel: dua-tak dan empat-tak.

Kebanyakan jumlah silinder dalam kelipatan dua, walaupun berapapun jumlah silinder mampu digunakan selama poros engkol mampu diseimbangkan untuk mencegah getaran yang amat sangat. Mesin 6 segaris sangat banyak dihasilkan dalam mesin tugas-medium ke tugas-berat, walaupun V8 dan 4 segaris juga banyak dihasilkan.

Mesin diesel melakukan pekerjaan dengan kompresi udara yang cukup tinggi, sehingga pada mesin disel mulia perlu ditambahkan sejumlah udara yang semakin banyak. Maka digunakan Supercharger atau turbocharger pada intake manifold, dengan tujuan memenuhi kebutuhan udara kompresi.

Keunggulan dan kelemahan dibanding dengan mesin busi-nyala

Efisiensi bahan bakar

Mesin S80ME-C7 milik MAN yang bermesin diesel mengkonsumsi 155 gram (5.5 oz) bahan bakar per kWh dan menghasilkan efisiensi sebesar 54.4%, sehingga menjadikannya konversi bahan bakar tertinggi menjadi tenaga untuk mesin pembakaran dalam maupun luar manapun[1] (The efficiency of a combined cycle gas turbine system can exceed 60%.[7]) Hal ini berfaedah mesin diesel semakin efisien daripada mesin bensin untuk keluaran tenaga yang sama, sehingga makanan bahan bakar semakin irit. Contoh lainnya adalah Škoda Octavia, dimana mesin bensinnya mengkonsumsi bahan bakar Templat:Convert/L/100km untuk tenaga Templat:Convert/LinAonDbSon sedangkan mesin dieselnya hanya mengkonsumsi Templat:Convert/L/100km untuk keluaran tenaga 105 bhp (78 kW).

Keefisienan mesin diesel diakibatkan karena bahan bakar diesel semakin padat dan kandungan energinya semakin banyak 15% berlandaskan volume. Walaupun nilai kalornya sedikit semakin rendah daripada bensin (diesel 45,3 MJ/kg (megajoule per kilogram, bensin 45.8 MJ/kg), namun karena densitasnya semakin tinggi, maka massanya semakin mulia.

Selain itu, mesin diesel juga semakin irit karena rasio kompresi yang semakin tinggi, terutama pada putaran rendah dan kondisi mesin diam. Tidak seperti mesin bensin, mesin diesel tidak memiliki butterfly valve/throttle pada sistem inlet yang menutup pada kondisi mesin diam. Hal ini menimbulkan kerugian dan menurunkan keadaan udara masuk, sehingga efisiensi mesin bensin menurun. Di banyak penggunaan, seperti kapal laut, pertanian, dan kereta, mesin diesel dibiarkan menyala diam berjam-jam. Kuntungan ini banyak digunakan pada lokomotif kereta (liat dieselisasi).

Mesin diesel pada bus, truk, dan mobil-mobil baru bermesin diesel mampu mencapai efisiensi maksimum sekitar 45%,[8] dan sedang ditingkatkan sehingga mencapai 55%.[9] Walaupun begitu, rata-rata efisiensinya tidak selalu sama, tergantung pada kondisi dan penggunaan.[10]

Apakah yang dimaksud dengan mesin diesel dan mesin bensin?

Apa fungsi dari mesin diesel?

Bahan bakar diesel apa saja?

Bagaimanakah cara kerja mesin diesel?