Cara Kerja Mesin Diesel

Sebelum dijelaskan lebih lanjut mengenai cara kerja mesin diesel, lebih dahulu dimulai dengan pembahasan bagaimana sejarah dan apa itu mesin diesel. Mesin diesel ialah mesin penggerak yang bekerja sesuai dengan prinsip hukum Charles atau Charles F. Kettering, di mana pada mulanya sebelum disempurnakan oleh Charles F. Kettering, mesin diesel ini ditemukan oleh Rudolpf Diesel pada tahun 1892, dan telah dipatenkan olehnya di tahun 1893 pada tanggal 23 Februari.

Pada awalnya, mesin diesel oleh Rudolpf Diesel diperkenalkan dengan sebuah mesin yang bisa digunakan untuk berbagai macam bahan bakar, termasuk debu batu bara. Kemudian, Charles F. Kettering memperbaiki dan menyempurnakan apa yang telah diciptakan atau dimulai oleh Rudolpf Diesel yang pada akhirnya menjadikan mesin diesel menggunakan prinsip kerja yang diciptakan oleh hukum Charles F. Kettering. Prinsip kerja tersebut yaitu saat udara dikompresikan, maka menjadikan suhunya akan meningkat seiring dengan proses kompresi tersebut.

Mesin diesel atau disebut juga mesin pemicu kompresi adalah mesin yang menggunakan panas kompresi supaya tercipta nyala dan pembakaran bahan bakar yang telah dimasukkan ke dalam ruang bakar mesin diesel. Mesin diesel tidak memerlukan busi seperti yang terdapat pada mesin yang menggunakan bahan bakar bensin atau mesin dengan bahan bakar gas. Mesin diesel juga mempunyai kemampuan efisiensi terbaik dalam hal efisiensi thermal apabila dibandingkan dengan jenis mesin pembakaran luar dan pembakaran lainnya, di mana hal tersebut disebabkan karena mesin diesel mempunyai rasio kompresi yang sangat tinggi, sebagai contoh mesin diesel berkecepatan rendah seperti yang digunakan pada mesin kapal, bisa mempunyai efisiensi thermal mencapai lebih dari 50 persen.

Selain memiliki efisiensi thermal terbaik, mesin diesel juga mempunyai beragam keuntungan dibandingkan dengan jenis mesin pembakaran lainnya, seperti:

1.  Membakar lebih sedikit bahan bakar bila dibandingkan dengan mesin bahan bakar bensin untuk menciptakan tenaga yang sama, karena mesin diesel memiliki suhu pembakaran dan rasio kompresi yang lebih tinggi, di mana pada umumnya mesin dengan bahan bakar bensin mempunyai tingkat efisiensi sebesar 30 persen, dan mesin diesel mempunyai efisiensi sebesar 45 persen.

2.  Tidak adanya tegangan listrik yang tinggi di sistem penyalaan mesin diesel yang menjadikan mesin diesel lebih tahan lama dan mudah untuk digunakan pada lingkungan yang keras, dan juga menghilangkan sumber gangguan pada frekuensi radio yang bisa mengganggu peralatan navigasi dan komunikasi yang disebabkan karena tidak adanya koil, kawat spark plug, dan yang lainnya.

3.  Menggunakan suku cadang yang telah diperkuat, menjadikan mesin diesel memiliki daya tahan mesin dua (2) kali lebih lama apabila dibandngkan dengan mesin berbahan bakar bensin.

4.  Bahan bakar mesin diesel lebih mudah didapatkan dan minim biaya untuk menghasilkannya, karena dapat dihasilkan langsung dari minyak bumi. Berbeda dengan mesin bahan bakar bensin yang memerlukan catalytic reforming atau proses mengubah naptha oktan rendah menjadi produk reformat dengan oktan tinggi.

5.  Bahan bakar yang digunakan pada mesin diesel biasanya dianggap lebih aman, bila dibandingkan dengan bahan bakar yang digunakan untuk mesin bensin. Hal tersebut dikarenakan bahan bakar untuk mesin diesel tidak dapat meledak, tidak menghasilkan uap yang mudah terbakar dalam jumlah yang besar, dan juga mesin diesel tahan terhadap adanya vapor lock.

6.  Efusiensi pada bahan bakar mesin diesel atau massa yang dibakar per energi yang diciptakan nyaris konstan untuk beban parsial apapun, tidak seperti mesin bensin yang akan proporsional.

7.  Mesin diesel mengeluarkan panas terbuang lebih sedikit bila dibandingkan dengan mesin dengan bahan bakar bensin.

8.  Mesin diesel mampu menerima tekanan dari turbocharger atau juga supercharger tanpa adanya batasan atau bisa juga tergantung dari kekuatan komponen mesinnya. Sedangkan pada mesin bahan bakar bensin, tidak dapat menerima tekanan dari dua (2) jenis charger tersebut, dikarenakan dapat menimbulkan detonasi ataupun ketukan pada tekanan tinggi.

9.  Mesin diesel memiliki gas buang dengan kandungan karbon monoksida yang relatif sedikit bila dibandingkan dengan mesin dengan bahan bakar bensin. Hal tersebut menjadikan mesin diesel bisa digunakan untuk wilayah tambang bawah tanah.

Adapun beberapa hal yang perlu diperhatikan apabila menggunakan mesin diesel, seperti berikut ini:

1.  Proses nyala;

Mesin diesel akan sulit untuk hidup apabila mesin dalam kondisi dingin, oleh karena itu beberapa mesin diesel menggunakan tambahan pemanas elektronik kecil di dalam silinder untuk memanaskan ruang bakar mesin diesel sebelum menyalakan mesin. Adapun beberapa mesin diesel juga menambahkan pemanas resistive grid pada intake mainfold supaya udara masuk ke mesin diesel mencapai suhu yang optimal untuk menyalakan mesin diesel.

2.  Pengentalan;

Di wilayah dengan cuaca yang sangat dingin, bahan bakar mesin diesel dapat mengental dan dapat meningkatkan viscositas dan bisa tercipta kristal lilin atau juga gel, di mana kristal tersebut bisa terbentuk di sepanjang jalur bahan bakar yaitu khususnya pada saringan, membuat mesin susah untuk dinyalakan apabila dalam kondisi cuaca atau suhu yang dingin.

Solusi dari adanya pengentalan tersebut yaitu bisa diatasi dengan beberapa cara, seperti menambahkan pemanas menggunakan listrik di tangki bahan bakar dan juga di sepanjang jalur bahan bakar secara elektronik, kemudian bisa dengan menggunakan bahan bakar diesel untuk musim dingin atau dengan mencampurkan bahan bakar diesel dengan minyak tanah.

Setidaknya terdapat dua (2) cara kerja mesin diesel yang dibedakan berdasarkan jenis mesin diesel, yaitu mesin diesel dua (2) tak dan empat (4) tak, dengan penjelasan mesin diesel dua (2) tak dan empat (4) tak sebagai berikut:

1.  Mesin diesel dua (2) tak, ialah mesin diesel yang hanya mempunyai dua langkah di setiap satu kali siklusnya, yaitu di setiap putaran engkol, selalu terjadi pembakaran di dalamnya, sehingga konsumsi bahan bakar pada mesin diesel dua tak lebih boros dibandingkan dengan mesin diesel empat tak meskipun mesin diesel dua dan empat tak mempunyai kapasitas mesin yang sama, akan tetapi tenaga yang dihasilkan oleh mesin diesel dua tak ini lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan oleh mesin diesel empat tak.

Prinsip cara kerja mesin diesel dua tak yaitu dengan mengubah energi panas (kimiawi) menjadi energi gerak dengan menggunakan satu kali putaran engkol, di mana terdapat energi panas yang didapatkan dari pembakaran antara bahan bakar mesin diesel dengan oksigen melalui proses kompresi, dan hasil dari pembakaran tersebut dapat menciptakan daya ekspansi yang bertujuan untuk mendorong piston untuk dapat bergerak.

Pada dasarnya, terdapat beberapa komponen dari mesin diesel jenis dua tak, seperti block cylinder, head cylinder, piston, connecting rod, poros engkol, lubang udara, blower, katup buang, dan injektor.

Adapun cara kerja mesin diesel dua tak ini hanya berjalan dua langkah saja, yaitu dengan:

a.       Langkah hisap dan langkah kompresi;

Langkah hisap, yaitu suatu proses masuknya udara ke dalam silinder mesin, dan langkah kompresi yaitu suatu proses pemadatan udara ke bentuk yang lebih padat dari sebelumnya, yang menjadikan suhu udara meningkat. Kedua proses langkah tersebut terjadi di satu langkah secara bergantian.

Proses langkah hisap dan kompresi ini dimulai dari piston yang berada di Titik Mati Bawah (TMB). Ketika piston berada di TMB, maka udara akan masuk melalui lubang udara yang ada di sekitar dinding silinder. Udara tersebut bisa terdorong masuk karena adanya blower atau turbo di saluran intake yang menjadikan udara terdorong ke arah mesin.

Kemudian adanya pergerakan piston yang naik, menjadikan lubang udara tertutup oleh dinding piston. Saat piston baru bergerak seperempat ke Titik Mati Atas (TMA), maka proses kompresi udara akan dimulai. Kemudian saat piston mencapai TMA, udara sudah berhasil dipadatkan, yang menjadikan suhunya naik, dan siap untuk melalui proses pembakaran.

b.      Langkah usaha dan langkah buang;

Langkah usaha ialah suatu proses terjadinya pembakaran, dan langkah buang ialah proses pembuangan gas sisa dari pembakaran yang dihasilkan dari mesin ke knalpot.

Langkah usaha ini bisa terjadi apabila piston telah mencapai TMA di akhir kompresi. Pada saat itu, injektor akan mengabutkan bahan bakar mesin diesel ke dalam udara bertekanan tinggi, dan menghasilkan bahan bakar diesel tersebut terbakar dengan sendirinya.

Bahan bakar mesin diesel tersebut bisa terbakar dikarenakan suhu udara yang dikompresikan melebihi titik nyala bahan bakar mesin diesel, yang kemudian membara bila dimasukkan ke dalam udara dengan suhu tinggi, dan untuk hasil dari pembakaran tersebut akan menghasilkan daya ekspansi yang mendorong piston bergerak ke TMB. Namun, sebelum piston berada di TMB, katup buang akan terbuka, di mana pada posisi itu, lubang udara juga akan terbuka, disebabkan karena posisi piston berada di bawah, sehingga udara yang dikeluarkan oleh blower akan mendorong gas hasil sisa pembakaran untuk keluar melewati katup buang, dan katup buang tersebut akan tertutup di saat piston kembali naik ke TMA. Proses tersebut akan terus berjalan hingga suplai bahan bakar mesin diesel itu diberhentikan atau juga habis.

2.  Mesin diesel empat (4) tak, yaitu mesin diesel yang membutuhkan dua kali putaran engkol dalam proses satu siklus kerja mesin. Mesin diesel empat tak menghasilkan satu kali pembakaran di setiap dua kali engkol, menjadikan bahan bakar yang dikeluarkan menjadi lebih sedikit, dengan konsekuensi tenaga tidak lebih besar dibandingkan dengan mesin diesel dua tak.

Baca Artikel Lainnya : Harga Solar Industri Dan Jenis-jenisnya

Untuk sebuah mesin diesel empat tak yang lengkap, sekurang-kurangnya terdapat beberapa komponen seperti head cylinder, block cylinder, piston, piston ring, connecting rod, crankshaft, flywheel, crank case, oil pan, injektor, intake dan exhaust valve, camshaft, dan timming chain.

Kemudian, untuk cara kerja mesin diesel empat tak, memiliki empat langkah atau 4-stroke, yaitu:

a.       Langkah hisap;

Langkah hisap, yaitu proses masuk udara ke dalam ruang silinder. Masuknya udara tersebut terjadi saat piston bergerak dari TMA ke TMB. Gerakan tersebut menjadikan volume di dalam silinder mesin membesar yang menjadikan udara dari luar masuk melalui intake valve.

b.      Langkah kompresi;

Yaitu proses pemadatan udara di dalam ruang silinder yang diperlukan untuk proses pembakaran bahan bakar mesin diesel. Perlu adanya self combustion atau melakukan pembakaran tanpa adanya bantuan percikan api dari busi yang didapatkan dari proses pemadatan udara yang menjadikan suhunya naik melewati titik bahan bakar diesel. Hal tersebut menjadikan bahan bakar diesel yang dimasukkan ke dalam udara bersuhu tinggi dapat terbakar dengan sendirinya.

Langkah kompresi ini berjalan setelah proses langkah hisap, yaitu saat piston sudah sampai pada Titik Mati Bawah (TMB) di akhir langkah hisap, yang kemudian piston akan kembali naik ke TMA (Titik Mati Atas), yang menjadikan adanya penyempitan pada volume silinder. Pada saat itu, intake maupun exhaust valve akan tertutup, sehingga penyempitan ruang silinder itu akan memadatkan udara yang ada di dalamnya.

c.       Langkah usaha;

Langkah usaha ini bisa disebut juga sebagai langkah pembakaran, yaitu suatu proses terjadinya pembakaran di dalam mesin, di mana pada proses ini bahan bakar diesel dimasukkan melalui injektor ke dalam ruang bakar. Udara akan mengalami peningkatan suhu karena terus dipadatkan. Kemudian saat piston sampai pada TMA, udara tersebut sudah berada pada level suhu tertingginya atau melebihi titik didih bahan bakar mesin diesel itu. Di saat itu, bahan bakar diesel dikabutkan melalui injektor yang kemudian menghasilkan daya ekspansi, dan daya ekspansi itu akan membuat piston terdorong menuju ke bawah, hingga mencapai TMB.

d.      Langkah buang;

Langkah buang merupakan proses keluarnya gas sisa hasil pembakaran dari dalam ruang bakar, yang terjadi ketika piston kembali naik menuju TMA setelah terkena daya ekspansi pembakaran.

Pada proses langkah buang ini, exhaust valve akan terbuka, sehingga gerakan naiknya piston akan mendorong gas hasil sisa pembakaran untuk keluar menuju knalpot, dan ketika piston telah mencapai TMA di akhir langkah buang, maka hal tersebut dinamakan dengan satu siklus mesin empat tak.

Untuk bahan bakarnya sendiri, mesin diesel dapat diberikan beberapa jenis bahan bakar seperti yang diproduksi oleh PT Pertamina (Persero). Bahan bakar untuk mesin diesel yang diproduksi oleh PT Pertamina (Persero), yaitu sebagai berikut:

1.  Pertamina Dex;

Pertamina Dex ini adalah bahan bakar untuk mesin jenis diesel berputaran tinggi sesuai untuk mesin diesel berteknologi baru, dengan Cetane Number (CN) paling tinggi dibanding dengan jenis bahan bakar mesin diesel yang diproduksi oleh PT Pertamina (Persero) lainnya yaitu CN 53, di mana mampu merawat mesin dan meningkatkan tenaga mesin secara maksimal, dan ramah lingkungan dengan hasil emisi gas buang yang rendah.

Kemudian, dengan kandungan sulfur yang rendah dan mengandung zat additive, Pertamina Dex dapat mencegah korosi pada tempat penyimpanan dan saluran bahan bakar, dan dengan menggunakan Pertamina Dex juga akan menjadikan pembakaran menjadi lebih sempurna, sehingga menghasilkan suara mesin yang lebih halus dan memiliki kinerja mesin yang sangat baik tentunya.

2.  Dexlite;

Dexlite ini adalah varian bahan bakar untuk mesin diesel yang mempunyai CN setidaknya 51, mempunyai kandungan sulfur maksimal sebesar 1200 ppm, mengandung minyak nabati atau biodisel sebesar 30 persen, sesuai dengan regulasi Peraturan Menteri ESDM No. 12 Tahun 2015, dan biasa digunakan untuk mesin diesel putaran tinggi, seperti mesin pada kendaraan komersial, pada sektor pertambangan, sektor perkapalan, dan lain-lain.

3.  Biosolar;

Biosolar ialah bahan bakar hasil destilasi yang mengandung unsur minyak nabati atau disebut juga biodisel, sesuai dengan regulasi Peraturan Menteri ESDM No. 12 Tahun 2015 seperti Dexlite yaitu sebesar 30 persen, digunakan pada mesin diesel berputaran tinggi seperti pada kendaraan komersial, pada sektor pertambangan, sektor perkapalan, dan lain-lain.

Ikuti Sosial Media Kami One Solution Pertamina

Linkedin   : Pertamina 1 Solution

Instagram : Pertamina1solution

Facebook  : Pertamina1solution