Mesin Diesel

Garis besar motor diesel

Motor diesel secara umum dapat diartikan sebagai motor, dimana udara pembakaran dikompresikan ke dalam silinder untuk menghasilkan tekanan dan temperature tertentu dan kemudian diikuti dengan penginjeksian bahan bakar sehingga proses pembakaran dapat terjadi.

Motor diesel umumnya adalah tipe reciprocating engine, dimana pembakaran akan menggerakkan piston yang dihubungkan ke crankshaft melalui connecting rod. Piston akan bergerak dari top dead center (TDC) ke bottom dead center (BDC), dan jarak antara TDC dan BDC dikenal sebagai langkah piston (stroke). Diameter piston dikenal dengan bore.kedua terminology ini biasanya ditulis dalam inchi.

Perbandingan antara volume silinder saat piston berada di TDC dan BDC disebut dengan rasio kompresi (compression ratio). Sehingga dalam hal ini rasio kompresi adalah rasio volume dan bukan rasio tekanan. Besarnya rasio tekanan akan sangat berpengaruh terhadap timing pembakaran di silinder. Keterlambatan pembakakran setelah bahan bakar diinjeksikan dikenal dengan ignition delay.

Setelah pembakaran terjadi disilinder, maka tekanan dan temperature didalam silinder akan naik dan ini akan mendorong piston ke BDC. Gas hasil pembakaran selanjutnya akan dibuang melalui katub gas buang, dan kemudian proses pembilasan, yakni proses pemasukan udara bersih untuk mendorong gas hasil pembakaran didalam silinder, dilakukan.

1. Jenis motor diesel

1. Penggolongan menurut cara pembuangan torak

1. Tipe batang torak (trunk piston type)

Torak dihubungkan langsung dengan pada enkol (crank) oleh batang penghubung (connection rod). Termasuk tipe ini antara lain mesin diesel kecil dan medium dan juga semua mesin baker dalam lainnya.

2. tipe kepala silang (crosshead type)

batang torak bersambung dengan torak yang dihubungkan pada engkol (crank) melalui kepala silang oleh batang penghubung. Mesin diesel besar termasuk tipe ini.

2. penggolongan menurut kerja

1. mesin kerja tunggal

pembakaran hanya terjadi pada satu sisi dari torak. Kebanyakan mesin saat ini termasuk tipe ini.

a. tipe torak batang (crank piston type)

b. tipe kepala silang (cross head)

2. mesin kerja ganda

pembakaran terjadi bergantian di sisi atas dan sisi bawah dari torak. Mesin kerja ganda menghasilkan tenaga lebih besar dari pada mesin kerja tunggal pada dimensi yang sama. Akantetapi mengingat kekurangan-kekurangannya, seperti struktur yang rumit dan pemakaian yang sukar, pada saat ini jenis ini tidak diproduksi.

3. Mesin torak berhadapan (opposed piston engine)

Sebuah silinder dilengkapi dengan dua torak yang bergerak berlawanan arah. Pembakaran terjadi diantara dua torak itu.

3. penggolongan menurut cara pengabutan bahan bakar

a. mesin pengabut tekan

bahan bakar dikabutkan oleh penyemprotan kedalam silinder pada tekanan yang berkisar dari 200-700 kg/cm².

b. mesin pengabutan udara

bahan baker dikabutkan oleh penyemprotan udara bertekanan tinggi.

4. penggolongn menurut ukuran

a. mesin besar

meskipun tidak ada pembatasan yang pasti, golongan ini mencakup silinder berdiameter diatas 5000mm. kebanyakan termasuk mesin 2 tak.

2. mesin sedang (medium)

meliputi ukuran diameter silinder dari 200-500mm

3. mesin kecil

golongan ini meliputi ukuran diameter silinder lebih kevil dari 200mm. kebanyakan adalah mesin 4 tak.

5. penggolongan menurut kecepatan motor

hingga saat ini tidak ada satupun standard yang bias mengklasifikasikan motor diesel secara rigid berdasarkan putaran dari crankshaftnya atau kecepatan toraknya.

Poston speed shaft speed

Low speed diesel engine 1000-1500 100-500

Medium speed diesel engine 1200-1800 500-1200

High speed diesel engine 1800-3000 1200-4000

6. berdasrkan susunan silinder

motor diesel dapat dibedakan menjadi motor diesel yang silindernya disusun secera in line, V, W ,X maupun opposed piston. Tipe inline dan V adalah tipe yang paling umum ditemui. Sementara tipe W dan X biasanya akan memakan tempat yang lebih sedikit, akantetapi tingkat kesulitannya akan akan bertanbah dalam kaitannya dengan pemeliharaan, serta akses perbaikannya. Dengan susunan X dan W kerusakan fatal lebih banyak terjadi.

Tipe inline adalah tipe yang membutuhkan space keatas lebih tinggi/besar dari tipe yang lainnya. Sementara itu tipe V akan membutuhkan spece kesamping yang lebih besar dari tipe inline. Opposed piston arrangement, merupakan motor diesel 2 langkah dengan 2 piston pada satu silinder.

7. berdasarkan suplai udara pembakaran ke silinder.

Pada proses naturally aspirated, udara pembakaran ditarik kedalam silinder saat piston bergerak dari TDC ke BDC pada langkah pemasukan (intake stroke) untuk motor diesel 4 langkah).

Pada motor diesel 2 langkah, udara pembilasan (scavenging air system ) simasukkan dengan bantuan scavenging blower).

Pada supercharged engine, udara pembakaran disuplai dengan kompresor yang digerakkan gas turbin dalam ukuran yang kecilyang biasanya diletakkan pada ujung saluran gas buang motor induk. Susunan seperti ini disebut dengan turbocharger. Pada sisitem ini biasanya ada dua tahapan dengan pendingin udara diantara dua tahap ini ( inter cooler ). Pendinginan udara pembakaran ini dimaksudkan untuk meningkatkan densitas dari udara sehingga memungkinkan untuk motor diesel membakar bahan baker dalam jumlah yang besar. Dalam sisite dengan satu tahap, maka proses pendinginan dilakukan diantara keluaran kompresor dan masukan ke motor diesel. Pemakaian istilah aftercooler atau intercooler pada dasarnya adalah sama tergantung dari arah udara kita dinginkan.

Pada kasus penggunaan turbocharger untuk motor diesel 2 langkah, maka pemakaian first stage blower yang di kopel ke system roda gigi motor induk dapat digunakan untuk mengatasi rendahnya tekanan dan temperature gas buang. Hal ini juga dilakukan saat motor diesel tidak beroperasi dengan daya penuh (part load operation).

8. berdasarkan system start

ada beberapa macam sisitem start yang biasa digunakan, diantaranya adalah dengan menggunakan udara bertekanan, fluida hidrolis bertekanan, maupun dengan menggunakan motor listrik.

Sistem start ini dimaksudkan untuk memberikan daya pada piston untuk melakukan langkah kompresi, sehingga saat bahan bakar dimasukkan dapat terjadi proses pembakaran.

9. berdasarkan kemampuan membalik putaran

Motor diesel ada yang mampu membalik putaran sendiri (reversible engine ) dan ada yang tidak bisa (nonreversible engine). Pada kasus yang kedua, pemutar balikan arah putaran ( propeller dalam kasus di kapal ) dapat dilakukan dengan gigi pembalik (reverse gear).

Pada motor reversible, proses membalik putaran dimulai dengan mematikan motor diesel terlebih dahulu kemudian melakukan start pada arah yang berlawanan. Proses ini akan bervariasi antara motor diesel yang satu dengan yang lainnya. Akantetapi pada prinsipnya proses ini dimulai dengan menghentikan suplai bahan bakar ke silinder dengan mangatur throttle level (tuas pengatur bahan bakar) pada posisi stop. Kemudian mengubah waktu injeksi pompa bahan bakar serta katub pemasukan dan pengeluaran dengan mengatur posisi chamshaft dan merubah arah system start.

10. berdasarkan media pendingin

Guna mengatur temperature motor diesel khususnya silinder) pada suhu yang dikehendaki, maka keberadaan system pendingin harus diutamakan. Motor diesel dapat didinginkan dengan udara ( air cooled ) maupun dengan air ( water cooled ). Sebagian besar motor diesel di kapal didinginkan dengan air tawar. Penukar panas (heat exchanger) dimanfaatkan sebagai alat penukar panas dari air tawar (primary coolant) pendingin mesin dan air laut (secondary coolant). Jadi air laut akan mendinginkan air tawar.

Pada kasusu yang lain, air tawar sebagai pendingin motor diesel akan didinginkan drngan udara dengan menggunakan radiator. Pendinginan ini biasanya digunakan pada motor diesel yang berukuran relative kecil (automobile).