BAB I TEORI DASAR A. URAIAN UMUM MOTOR DIESEL Pada tahun 1892 seseorang bangsa jerman bernama Rudolf Diesel, merencanakan motor bakar jenis baru yang tidak memerlukan busi untuk menyalahan bahan bakar. Motor tersebut direncanakan dengan mempergunakan perbandingan konverensi yang tinggi, disamping bukan menggunakan campuran udara dan bensin melainkan hanya udara segar saja yang dihisap masuk kedalam silinder pada langkah isap. Maka dengan mempergunakan perbandingan kompresi yang tinggi dapatlah diperoleh tempratur udara yang tinggi pada akhir langkah kompresi, sehingga pada saat demikian disemprotkan bahan bakar berupa minyak solar atau minyak diesel kedalam ruang bakar, bahanbakar tersebut segera menyalah / tebakar tampa memerlukan loncatan bunga api dari busi sebagaimana pada motor bensin umumnya. Selain digunakan pada mobil pribadi, mesin diesel juga digunakan pada bus, truk, traktor, kapal laut, pabrik-pabrik atau industri besar dan sebagai tenaga pengerak pada pengbangkit tenaga listrik. Menggunakan mesin diesel pada kendaraan bertenaga besar lebih menguntungkan disbanding dengan kendaraan yang bertenaga kecil sehingga mesin diesel hamper tidak pernah digunakan pada mesin-mesin yang memerlukan 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
TEORI DASAR
A. URAIAN UMUM MOTOR DIESEL
Pada tahun 1892 seseorang bangsa jerman bernama Rudolf Diesel,
merencanakan motor bakar jenis baru yang tidak memerlukan busi untuk
menyalahan bahan bakar. Motor tersebut direncanakan dengan mempergunakan
perbandingan konverensi yang tinggi, disamping bukan menggunakan campuran
udara dan bensin melainkan hanya udara segar saja yang dihisap masuk kedalam
silinder pada langkah isap. Maka dengan mempergunakan perbandingan kompresi
yang tinggi dapatlah diperoleh tempratur udara yang tinggi pada akhir langkah
kompresi, sehingga pada saat demikian disemprotkan bahan bakar berupa minyak
solar atau minyak diesel kedalam ruang bakar, bahanbakar tersebut segera
menyalah / tebakar tampa memerlukan loncatan bunga api dari busi sebagaimana
pada motor bensin umumnya.
Selain digunakan pada mobil pribadi, mesin diesel juga digunakan pada
bus, truk, traktor, kapal laut, pabrik-pabrik atau industri besar dan sebagai tenaga
pengerak pada pengbangkit tenaga listrik. Menggunakan mesin diesel pada
kendaraan bertenaga besar lebih menguntungkan disbanding dengan kendaraan
yang bertenaga kecil sehingga mesin diesel hamper tidak pernah digunakan pada
mesin-mesin yang memerlukan tenaga besar seperti pada mesin pada kapal laut,
kereta api atau pembangkit tenaga listrik.
Prinsip kerja motor diesel berbeda dengan prinsip kerja motor bensin,
dalam motor bensi campran bansin dan udara dinyatakan oleh letusan bunga api
dari busi, sedangkan dalam motor diesel hanya udara yang dihisap kedalam
silinder yang kemudian dikompresi. Karena kompresi itu udara akan menjadi
sedemikian panas sehingga bahan bakar solar yang disemprotkan kedalam silinder
akan menyala dengan sendirinya.
Proses pembakaran pada motor diesel berbeda dengan motor bensin, pada
motor bensin proses ini dapat dimulai busi sedangkan pada motor diesel proses ini
1
dapat dimulai pada sembarang titik didalam ruang bakar, dimana terdapat
campuran bahan bakar dan udara yang memungkinkan tejadinya penyalaan. Jadi,
motor diesel di proses pembakaran tersebut dapat dimulai sekaligus pada beberapa
tempat.
Supaya penyemprotan/injector bahan bakar dapt memenuhi fungsinya
dengan sebaik-baiknya, maka diperlukan tekananpenyemprotan yang sesuai
dengan kebutuhannya, tekanan penyemprotan tersebut pada umunnya berkisar
antara 150 sampai 200 barometer dan sangat tergantung pada jenis ruang bakar
digunakan. Oleh karena itu diperlukan pompa bahan bakar untuk menekan bahan
bakar tersebut masuk ke dalam ruang bakar dengan sarana penyemprotan atua
nosel atau disebut dengan injector.
Komponen Mesin
Motor diesel adalah suatu motor bakar yang pada langkah pertama
mengisap udara murnidari saringan udara , sedang pemasukan bahan bakar
dilakukan pada akhir langkah kompresi yang mempunyai tekanan tinngi yang
menghasilkan suhu yang menyalahkan bahan bakar. Proses penyalaannya nukan
dengan loncatan bunga api listrik tetapi langkah hisap hanya udara segar saja yang
masuk kedalam silinder. Pada saat torak hampir mencapai TMA (titik mati atas)
bahan bakar disemprotkan melalui nosel injeksi atau pengabut kedalam ruang
bakar silinder. Karena tekanan sangat tinggi pada ruang bakar maka terjadilah
penyalaan untuk pembakaran, dengan sendirinya suhunya pun terjadi tinggi
karena tekanan kompersi tersebut.
Perbandingan kompresi antara 12 – 25, artinya langkah usaha (volume
silinder) disbanding dengan volume ruang kompresi adalah 12 : 1-25: 1.
umumnya motor diesel bekerja pada perbandingan kompresi berkisar antara 14
dan 17.
Udara bersih yang dimampatkan /dikompresikan mencapai tekanan 30
kg/cm2 dan suhu pembakaran terjadi berkisar antara 1200 – 1600 derajat. Celsius.
2
Bagian komponen mesin
Keterangan gambar :
1. Saluran udara /bahan bakar
masuk
2. Katup pemasukan
3. Saluran pembuangan
4. Klep pembuangan
5. Silinder
6. Piston
7. Pena torak / pen Gambar 1 Bagian Komponen Mesin
8. Batan penggerak
9. pena engkol
11. Pipa engkol
12. Poros mesin
13. Roda penerus
14. Bak pelumas
15. Pondasi mesin
3
Gambar 2. Detail komponen utama mesin
1. Detail komponen mesin
Pada mesin mobil baik yang berupa motor bensin maupun mesin diesel
mempunyai bagian-bagian komponen mesin yang sama, artinya kedua mesin
tersebut sama-sama mempunyai torak, silinder, batang torak, engkol, mekanisme
katup, roda penerus dan lain-lain.
a. Torak/piston
torak ini bergerak naik turun sepanjang dindin silinder sebelah dalam,
untuk mencegah yang terjadi sehingga gas yang berada diata torak tidak bisa
mengalir kebagian bawah maka dipasanglah cincin torak, yang berfungsi
4
mengalirkan minyak pelumas sehingga torak dan cincinnya tidak lekas aus
bergesekan dengan dinding diberi pendingin air. Torak harus dibuat dari bahan
yang sifatnya ringan, kuat mempunyai penghantar yang baik, kofisien pemuaian
yang kecil, tahan aus dan harganya murah. umunnya tidak
tidak dibuat bahan besi tuang kelabu, baja tuang atau campuran alminium dimana
bahan tersebut tahan panas tinggi dan tahan aus.
Fungsi torak adalah menerima tek anan sebagai hasil pembakaran dan
mengubah tenaga tekanan tersebut menjadi gerak lurus, setiap torak dilengkapi
dengan beberapa buah ring (cincin) torak yang berupa gelang yang mempunyai
dua ujung.
Gambar 3. Torak dengan penekanan ring pembawa.
b. Ruang Bakar
Ruang dimana pelaksanaan pembakaraan bahan bakar berlangsung
dinamakan ruang bakar. Disitulah tenaga kimia bahan bakar diubah menjadi
panas, ruang bakar itu berfungsi untuk menyempurnakan system penyeprotan
dan mengadakan pembkaran dengan sebaik mungkin, pelepasan tenaga kimia
bahan bakar harus terlaksana sebaik-baiknya dengan demikian fungsi utama
ruang bakar adalah sebagai berikut.
5
1. Mempersiakan sebaik mungkin
a. Pendistribusian bahan bakar yang disemrotkan kedalam ruang
bakar ,
b. Pencampuran bahan bakar pada udara agar penbakaraan dapat berlangsung
sempurna pada kelebihan udara yang rendah.
2. Pembentuk pembakara yang halus, untuk itu ruang bakar harus sanggup:
a. Mempertahan temptatur cukup tinggi.
b. Membuat tahap pembakaran tertunda yang pendek.
c. Mengadakan kecepatan kenaikan tekanan normal selama pembakaran
cepat.
d. Mengendalikan pembakaran selama tahap pembakaran teratur.
e. Memendekkan tahap penbakaran susulan, dan
f. Mereduksi kerugian panas kedinding ruang bakar.
Perencanaan ruang bakar adalah salah satu faktor penting dalam
membangung motor diesel kecepatan tinggi . didalam banyak hal bahkan dapat
dikatakan rencana ruang bakar membawa keuntungan khususnya pada motor
diesel. Oleh sebab itu motor-motor diesel diklafikasikan juga atas bentuk ruang
bakar tersebut.
c.Pegas /ring torak
pegas torak atau disebut juga cincin torak dibedakan atas dua jenis ialah:
1. Cincin kompresi
Fungsinya untuk merapatkan anatara torak dengan dinding selinder
sehingga tidak terjadi kebocoran pada waktu kompresi.
2. Cincin Minyak
Disampin pada deretan paling / bagian bahhwa yang berfungsi
untuk membawa minyak pelumas, melumasi dinding silinder yang
bergesekan dengan torak.
6
Gambar 4. Cincin Torak
Cincin kompresi biasanya dibuat dari besi tuang kelabu, karena
keuntungan bahan ini terhadap aus dengan gaya pegas, gesekan cincin
kompresi kepada tabung silinder direduksi dengan jalan pelumasan.
Cincin-cincin torak juga bertugas membantu mendinginkan torak
karana ia menyalurkan sejumlah panas dari dari torak kedinding silinder.
Diameter cincin dalam keadaan bebas sedikit lebih besar daripada
diameter tabung silinder, setelah cincin tersebut dipasang pada torak ia
akan menekan ke dinding silinder. Cincin minyak ditempatkan pada
bagian bawah, cincin minyak dibuat dari besi tuang
Gambar 5. Pegas Torak
7
d. Batang Penggerak/ Batang Torak
Batang Torak Berfungsi menghubungkan antara pistong dan engkol,
mengubah tenaga atau gaya lurus (bolak balik) sehingga menjadi tenaga putar
dengan perentara engkol dengan poros utama atau as mesin, batang penggerak
dari besi tuang.
e. Poros Engol
Poros engkol meneruskan putaran dari batang penggerak kesumbu mesin
dari roda gaya (roda penerus), ia didukung dari beberapa buah bantalan utama,
banyaknya bantalan tergantung dari jumlah selinder motor. Bantalan dibuat
dari babit atau aluminium, poros engkol dibuat dari bahan besi tuang.
Gambar 6. Poros Engkol
f. Roda Penerus (Flyweel)
Poros engkol hanya mendapatkan tenaga putaran dari langkah kerja, agar
supaya dapat bekerja pada langkah yang lainnya, poros engkol harus dapat
menyimpan tenaga putaran ini diperolehnya, bagian yang menyimpan tenaga
putaran ini adalah roda penerus. Roda penerus juga dilengkapi dengan ring gear
yang dipasang pada bagian luar untuk perakitan dengan stater pinion pada
8
motor stater. Roda penerus juga disebabkan roda pemberat maka kejutan yang
terjadi pada pembakaran motor dapat dikurangi. Ukuran roda penerus
tergantung dari besar kecilnya motor dan jumlah silinder. Roda penerus juga
berfungsi sebagai penghubungantar putaran motor dengan kopling dan
transmisi pada waktu pertamakali berputar ia dihubungkan dengan motor stater
diputarannya sehingga menghidupkan mesin.
Gambar 7. Roda Penerus
g. silinder, Blok silinder, dan kepala silinder.
Silinder dan blok motor ada yang dibuat menjadi satu tetapi ada pula yang
dibuat terpisah, bahannya dibuat dari besi tuang kelabu. Untuk motor-motor
yang ringan bahan ini dicampur dengan alminium, bahan blok motor dipilih
agar memenuhi syarat-syarat pemakaiannya, yakni tahan terhadap suhu tinggi,
dapat menghantarkan panas yang baik dan tahan terhadap gesekan. Blok
silinder sebagai bentuk dasar kerja mesin dan biasanya dibuat dari besi tuang
tetapi belakangan ini banyak juga blok silinder yang terbuat dari panduan
alminium segan maksud untuk mengurangi berat serta menambah panas
radiasi, beberapa silinder disusun pada blok silinder, bagian atas tertutup
dengan kepala silinder, bagian bawah blok silinder ini menbentuk ruang engkol
untuk pemasangan poros engkol, subu nok dan mekanik katup.
Pada blok silinder ini terdapat lubang-lubang silinder yang berdinding
halus, dimana torak bergerak bolak balik, silinder bersama-sama dengan kepala
silinder membentuk ruang bakar, blok silinder dan ruang engkol dapat dihitung
9
menjadi satu bagian atau terpisah satu sama lain, kemudiandisatukan dengan
baut-baut. Tabung silinder dibuat dari besi tuang atau baja tuang.
Blok silinder dan rumah engkol motor mobil biasanya dibuat dari besi
tuang, logam ini tahan terhadap suhu dan tekanan tinggi yang terjadi dalam
silinder, mudah dikerjakan dengan mesin, dapat memberikan permukaan yang
halus, mempunyai kesanggupan yang tinggi terhadap keausan, dapat meredam
getaran dan tahan terhadap benda tuang yang mempunyai bentuk rumit,
misalnya blok silinder didalamnya harus terdapat ruang air, lubang katup,
tempat duduk dan sebagainya.
Gambar 8. Blok Silinder
Kepala silinder adalah bagian motor yang berfungsi sebagai motor yang
berfungsi sebagai penutup silinder dan merupakan dinding ruang bakar, kepala
silinder (silinder head) dipasang pada blok silinder dengan pertolongan baut-
baut tap sehingga memudahkan pemeriksaan dan perbaikan.
h. Mekanik Katup
Pada motor bakar 4 tak selalu terpasang katup pemasukan dan
pembuangan, katup ini digerakkan oleh batang pendorong yang ditekan naik
10
turun oleh poros bubungan dimana poros bubungan tersebut mempunyai
bulatan yang sebagian sisinya menonjol keluar sehingga ia dapat mendorong
keatas dan mekanik katup akibat katup terbuka untuk mengalirkan gas ke
dalam silinder atau mengeluarkan gas dalam langkah pembuangan. Masin-
masin katup digerakkan oleh sebuah poros bubungan, perbandingan antara
putaran poros engkol dan poros bubungan atau noken as dalah 1:2.
Kepala katup mempunyai perana yang sangat penting karena ia harus
bekerja walaupun temratur yang berubah-ubah, katup buan mengalami
pemanasan yang lebih besar dati pada katup masuk sebab gas buang yang
bertempratur tinggi mengalir melalui kadtup ini.
Gambar 9. Katup/Klep Samping.
1. Ktup/klep
2. Bush penghantar
3. Pegas katup
4. Sekrup penyetel
5. Mur pengontrol
6. Tapper
11
7. Poros cam.
Gambar 10. Katup over head/diatas kepala
1. Katup/klep
2. Bush penghantar
3. Pegas katupn
4. sekrup penyeterl
5. Mur pengontrol
6. Tappet
7. Poros Cam
8. Batang penekan
9. pengungkit/ Rocker
Tugas karup adalah membuka dan menutup saluran keruang bakar,
maka katup tersebut harus ditahan terhadap suhu atau panas yang tinggi, maka
bahanya dibuat dari bahan yang tahan panas seperti baja krom nikel. Katup
atau klep penghisap /pemasukan biasanya mempunyai diameter yang lebih
besardibandingkan dengan katup pembuangan, maksudnya adalah dapat
menambah efisiensi pengisian. Pada mesin diesel, udara di dalam silinder
dikompresikan hingga menjadi panas. Bahan bakar diesel yang berbentuk kabut
kemudian disemprotkan ke dalam silinder-silinder. Pada mesin bensin, bahan
bakar diatomisasikan, dicampur dengan udara, dikompresikan dan kemudian
12
dibakar dengan loncatan bunga api listrik. Pada mesin diesel, bahan bakar
dibakar oleh panas udara yang telah dikompresikan di dalam silinder. Untuk
memenuhi kebutuhan pembakaran tersebut maka temperatur udara yang
dikompresikan di dalam ruang bakar harus mencapai 500ºC (932ºF) atau lebih.
Oleh karena itu, mesin diesel perbandingan kompresinya dibuat (15:1 –
22:1) lebih tinggi dari pada mesin bensin (6:1 – 12:1) dan juga mesin diesel di
buat dengan konstruksi yang jauh lebih kuat dari pada mesin bensin.
Dibandingkan dengan mesin bensin pada mesin diesel mempunyai
keuntungan dan kerugian sebagai berikut:
Keuntungan
a. Mesin diesel mempunyai efisiensi panas yang lebih besar. Hal ini berarti
bahwa penggunaan bahan bakarnya lebih ekonomis dari pada mesin bensin.
b. Mesin diesel lebih tahan lama dan tidak memerlukan electric igniter. Hal ini
berarti bahwa kemungkinan kesulitan lebih kecil dari pada mesin bensin.
c. Momen pada mesin diesel tidak berubah pada jenjang tingkat kecepatan
yang luas. Hal ini berarti bahwa mesin diesel lebih fleksibel dan lebih
mudah dioperasikan dari pada mesin bensin (Hal inilah sebabnya mesin
diesel digunakan pada kendaraan-kendaraan yang besar).
Kerugian
a. Tekanan pembakaran maksimum hampir dua kali mesin bensin. Hal ini
berarti bahwa suara dan getaran mesin diesel lebih besar.
b. Tekanan pembakarannya yang lebih tinggi, maka mesin diesel harus dibuat
dari bahan yang tahan tekanan tinggi dan harus mempunyai struktur yang
sangat kuat. Hal ini berarti bahwa untuk daya kuda yang sama, mesin diesel
jauh lebih berat dari pada mesin bensin dan biaya pembuatannya-pun
menjadi lebih mahal.
13
c. Mesin diesel memerlukan sistem injeksi bahan bakar yang presisi. Dan ini
bararti bahwa harganya lebih mahal dan memerlukan pemeliharaan yang
lebih cermat dibanding dengan mesin bensin.
d. Mesin diesel mempunyai perbandingan kompresi yang lebih tinggi dan
membutuhkan gaya yang lebih besar untuk memutarnya. Oleh karena itu
mesin diesel memerlukan alat pemutar seperti motor starter dan baterai
yang berkapasitas lebih besar.
Gambar 11. Penampang Mesin 2C
2 ). PRINSIP KERJA
a. Langkah Hisap
Pada langkah hisap, udara dimasukkan ke dalam silinder. Piston
membentuk kevakuman di dalam silinder seperti pada mesin bensin, piston
bergerak ke bawah dari titik mati atas ke titik mati bawah. Terjadinya vakum
ini menyebabkan katup hisap terbuka dan memungkinkan udara segar masuk
ke dalam silinder. Katup buang tertutup selama langkah hisap.
14
Gambar 12. Langkah Hisap
b. Langkah Kompresi
Pada langkah kompresi, piston bergerak dari titik mati bawah menuju
titik mati atas. Pada saat ini kedua katup tertutup. Udara yang dihisap selama
langkah hisap ditekan sampai tekanannya naik sekitar 30 kg/cm2 (427 psi,
2,942 kpa) dengan temperatur sekitar 500-800ºC (932-147ºF).
Gambar 13. Langkah Kompresi
c. Langkah Pembakaran
Udara yang terdapat didalam silinder didorong ke ruang bakar
pendahuluan (precombustion chamber) yang terdapat pada bagian atas
masing-masing ruang bakar. Pada akhir langkah pembakaran, ignition
nozzle terbuka dan menyemprotkan kabut bahan bakar ke dalam ruang bakar
pendahuluan dan campuran udara bahan bakar selanjutnya terbakar oleh
panas yang dibangkitkan oleh tekanan. Panas dan tekanan keduanya naik
15
secara mendadak dan bahan bakar yang tersisa pada ruang bakar
pendahuluan ditekan ke ruang bakar utama di atas piston. Kejadian ini
menyebabkan bahan bakar terurai menjadi partikel-partikel kecil dan
bercampur dengan udara pada ruang bakar utama (main combustion) dan
terbakar dengan cepat. Energi pembakaran mengekspansikan gas dengan
sangat cepat dan piston terdorong ke bawah. Gaya yang mendorong piston
ke bawah diteruskan ke batang piston dan poros engkol dan dirubah menjadi
gerak putar untuk memberi tenaga pada mesin.
Gambar 14. Langkah usaha
d. Langkah Buang
Pada saat piston menuju titik mati bawah, katup buang terbuka dan
gas pembakaran dikeluarkan melalui katup buang pada saat piston bergerak
ke atas lagi. Gas akan terbuang habis pada saat piston mencapai titik mati
atas, dan setelah itu proses dimulai lagi dengan langkah hisap. Selama mesin
menyelesaikan empat langkah (hisap, kompresi, pembakaran dan buang),
poros engkol berputar dua kali dan menghasilkan satu tenaga. Ini disebabkan
dengan siklus diesel.
16
Gambar 15. Langkah Buang
Tabel dibawah ini menunjukkan perbandingan diesel dengan mesin
bensin.
Bensin Diesel Mesin bensin Mesin Diesel
Langkah
Hisap
Campuran udara bahan-
bakar dihisap ke dalam
Hanya udara yang dihisap
masuk
Langkah
Kompresi
Piston mengkompresikan
campuran udara bahan-
bakar
Piston mengkompresikan
udara untuk menaikkan
tekanan dan temperatur
Langkah
Pembakaran
Busi menyalakan campuran
yang bertekanan
Bahan bakar disemprotkan
ke dalam udara yang
bertemperatur dan
bertekanan tinggi dan
terbakar oleh panas dari
udara yang ditekan
Langkah
Buang
Piston mendorong gas
buang keluar dari silinder
Piston mendorong gas
buang keluar dari silinder
Pengaturan
ouput tenaga
Diatur oleh banyaknya
campuran udara bahan-
bakar yang dimasukkan
Diatur oleh banyaknya
bahan bakar yang
diinjeksikan
Tabel 1. Perbandingan Mesin Bensin dan Mesin Diesel
17
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).
Periode I : Waktu pemakaran
tertunda.
(Delai periode) A-B.
Periode II : Pembakaran api (pembakaran
eksplosif) C-D.
Periode III: Pembakaran langsung
C-D.
Periode IV: Pembakaran lanjut D-E
Diagram 1. Proses pembakaran pada motor diesel
Proses pembakaran pada mesin diesel dibagi menjadi 4 periode. Pada
gambar 1 dapat dilihat bahwa dari 4 periode tersebut terjadi 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 :
1. 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.
18
2. 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.
3. 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.
4. 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.
Penyaluran Bahan Bakar Pada Mesin Diesel
Berdasarkan uraian tentang prinsip kerja mesin diesel yang membakar
bahan bakar berdasarkan suhu kompresi secara bertahap, maka penyaluran bahan
bakar pada mesin diesel harus memenuhi syarat:
Mesin diesel harus mempunyai perbandingan kompresi yang tinggi agar
mempunyai suhu dan tekanan kompresi yang tinggi sehingga mampu
membakar bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Bahan
bakar mesin diesel mempunyai sifat titik nyalanya tinggi sehingga harus
dibuat menjadi partikel atau butiran yang lebih kecil.
19
Agar bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam silinder mesin diesel dapat
mudah terbakar maka diperlukan ruang bakar yang dapat memungkinkan
bahan bakar dan udara dapat bercampur secara homogen dalam bentuk
partikel yang lebih kecil-kecil dari sebelumnya
Di samping mesin diesel harus memiliki ruang bakar yang memungkinkan
atomisasi bahan bakar, maka bahan bakar yang disalurkan ke dalam ruang
bakar harus dengan injeksi. Dengan injeksi maka bahan bakar akan
berbentuk partikel-partikel atau butiran-butiran yang kecil. Oleh karena itu
dalam mesin diesel diperlukan peralatan untuk injeksi yaitu pompa injeksi
dan injector (pengabut). Pompa injeksi berfungsi menekan bahan bakar
dari tangki ke injector, sedangkan injector berfungsi menyemprotkan
bahan bakar tepat waktu ketika diperlukan pada akhir langkah kompresi.
Berdasarkan 3 hal di atas maka pada mesin diesel diperlukan suatu sistem
bahan bakar yang dapat memenuhi syarat agar terjadi pembakaran yang
baik. Sistem bahan bakar yang baik harus terdiri dari komponen-
komponen yang baik pula.
3. MACAM-MACAM MESIN DIESEL
Ruang bakar mesin diesel adalah merupakan bagian yang terpenting
untuk menentukan kemamuan mesin diesel. Telah dikembangkan berbagai
macam konfigurasi ruang bakar mesin diesel untuk menjamin bahan bakar
yang disemprotkan ke dalamanya dapat mengurai, mengabut, dan bercampur
rata dengan udara: Cara yang digunakan disini meliputi pembentukan saluran
masuk pada kepala silinder sedemikian rupa sehingga udara berputar di dalam
silinder, atau dengan jalan menambahkan ruang bakar bantu yang dapat
mempercepat ekspansi gas pada tahap pembakaran awal untuk meningkatkan
efisiensi pembakaran. Ruang bakar yang digunakan pada kendaraan-kendaraan
adalah:
20
Ruang bakar Diesel
Ruang bakarlangsung
Tipe injeksi langsung(Direct Injection)
Ruang bakartambahan
Tipe ruang bakar kamar depan(precombustion chamber)
Tipe kamar pusar(Swirl chamber)
Diagram 2. Macam-macam Mesin Diesel
a). Tipe Injeksi Langsung (Direct Injection)
Injection nozzle menyemprotkan bahanbakar langsung ke ruang bakar
utama (main combustion) yang terdapat diantara cylinder head dna piston.
Ruang bakar ada pada bagian atas piston merupakan salah satu bentuk yang
dirancang untuk meningkatkan efisiensi pembakaran.
Gambar 16. Tipe Injeksi Langsung
21
Gambar 17. Macam-macam Ruang Injeksi Langsung
Keuntungan :
Effisiensi panas tinggi (tidak memerlukan glow plug).
Konstruksi cylinder head sederhana.
Karena kerugian panas kecil, perbandingan kompresi dapat diturunkan.
Kerugian :
Pompa injeksi harus menghasilkan tekanan yang tinggi.
Kecepatan maksimum lebih rendah.
Suara lebih besar (berisik).
Bahan bakar harus bermutu tinggi.
b) Tipe Ruang Bakar Kamar Depan (Precombustion Chamber)
Seperti terlihat pada gambar di bawah, bahan bakar disemprotkan oleh
ijection nozzle ke kamar depan (precombustion chamber). Sebagian akan
terbakar ditempat, dan sisa bahan bakar yang tidak terbakar ditekan melalui
saluran kecil antara ruang bakar kamar depan dan ruang bakar utama dan
selanjutnya terurai menjadi partikel yang halus dan terbakar habis di ruang
bakar utama (main chamber).
Gambar 18. Tipe Ruang Bakar Kamar Depan
22
Keuntungan :
Pemakaian bahan bakar lebih luas.
Detonasi dapat dikurangi karena menggunakan injektor tipe throttle.
Mesin tidak terlalu peka terhadap perubahan timing injeksi.
Kerugian :
Cylinder head rumit dan biaya pembuatan mahal.
Memerlukan glow plug.
Pemakaian bahan bakar lebih boros
c). Tipe Kamar Pusar (Swirl Chamber Type)
Seperti terlihat pada gambar di bawah, kamar pusar (swirl chamber)
mempunyai bentuk spherical. Udara yang dikompresikan oleh piston
memasuki kamar pusar dan membentuk aliran turbelensi ditempat bahan
bakar yang diinjeksikan. Tetapi sebagian bahan bakar yang belum terbakar
akan mengalir keruang bakar utama (main combustion chamber) melalui
saluran transfer untuk menyelesaikan pembakaran.
Gambar 19. Tipe Kamar Pusar
Keuntungan :
Kecepatan mesin tinggi.
Gangguan pada nozzle (tipe pin) lebih kecil.
23
Operasi mesin lebih halus.
Kerugian :
Konstruksi cylinder head rumit.
Effisiensi panas rendah.
Menggunakan glow plug.
Detonasi lebih mudah terjadi
B. SISTEM PELUMASAN
1. Kegunaan pelumasan
a. Memperkecil gesekan sehingga b. Mendinginkan komponen
dengan memperkecil keausan cara menghayutkan panas.
24
Bensin Oli
c.. Sebagai perapat, missal d. Sebagai pembersih dari bidang-
dengan dinding silinder bidang rongga-rongga antara ring
piston lumas
2. Macam- macam sistem pelumasan
a. Pelumasan campuran
Gambar 20. pelumasan campuran
Digunakan pada : Kebanyakan motor 2 Tak yang kecil
Seperti : Vespa, Yamaha, Suzuki
Sifat-sifat yang menonjol :
Harus menggunakan oli baru
Timbul polusi dari gas buang
Pemakaian oli boros
Perbandingan oli 2 ÷ 4 %, dari bensin ( menurut spesifikasi pabrik )
25
Hanya untuk motor 2 T
b. Pelumasan panci sirkuit tekan
1. Tempat oli/ karter
oil
2. Saringan oli kasar
3. Pompa oli
4. Katup pelepas
5. Saringan
6. Katup by pass
7. Saklar tekan
Gambar 22. System pelumasan tekan
Sifat-sifat yang menonjol :
Pelumasan teratur dan merata
Digunakan pada motor 4T dan diesel 2T
Oli perlu diganti pada kurun waktu tertentu
Misal : - Motor otto setiap 10.000 Km
26
Keterangan gambar
1. Karter
2. Saringan pompa
3. Pompa oli
4. Katup pelepas
5. Saringan halus
6. Katup by-pass
7. Sakelar tekan
8. pemakai
Gambar 21. Pembagian oli kemasing-masing
pemakai
- Motor Diesel setiap 5.000 Km
Sistem pelumasan pada mesin diesel dasarnya sama dengan mesin
bensin. Mesin diesel lebih banyak menghasilkan karbon dari pada mesin
bensin selama pembakaran, jadi diperlukan oil filter yang dirancang khusus.
Sistem pelumasan mesin diesel dilengkapi dengan pendingin oli (oil cooler)
untuk mendinginkan minyak pelumas karena temperatur kerjanya tinggi dan
bagian-bagian yang berputar juga kerjanya lebih berat dari pada mesin
bensin.
Gambar 23. Letak Komponen Sistem Pelumasan Pada Mesin 2C
Diagram 3. Aliran Pelumas Pada Mesin 2C
27
Fungsi Minyak Pelumas
Gesekan dan keausan dapat dikurangi dengan memisahkan atau membatasi
kedua permukaan yang bergesekan dengan pelumas. . Oli akan membentuk
lapisan tipis yang memisahkan kedua permukaan yang keras satu dengan
lainnya, sehingga permukaan tersebut “mengapung” di atas oli. Selain tersebut
di atas minyak pelumas berfungsi :
a) Sebagai pelumas
Oli mesin melumasi permukaan logam yang bersinggungan dalam mesin
dengan cara membentuk lapisan film oli. Lapisan oli (oil film) tersebut
berfungsi mencegah kontak langsung antara permukaan yang bergesekan dan
membatasi keausan.
b) Mendinginkan komponen-komponen mesin yang panas.
Panas ini bukan hanya karena gesekan tapi juga karena panas yang
ditimbulkan adanya pembakaran. Seperti pada torak, panas yang terjadi harus
diturunkan, sebab kalau tidak logam akan memuai yang berlebihan dan torak
akan macet terhadap dinding silinder .
c) Oli berfungsi untuk merapatkan, khususnya antara torak dan dinding silinder
dan mencegah gas hasil pembakaran masuk ke ruang engkol.
28
d) Oli digunakan untuk “menjebak” kotoran dan sisa pembakaran yang
disebabkan oleh terbakarnya campuran bahan bakar dan udara dalam silinder.
e) Sebagai peredam suara yang di timbulkan oleh mesin
Klasifikasi minyak pelumas untuk Motor Diesel
Mesin diesel mempunyai tekanan kompresi yang sangat tinggi
membutuhkan tenaga yang besar untuk menggerakkan komponen-komponennya.
Oleh karena itu oli mesin pada mesin diesel harus dapat membentuk lapisan oli
yang lebih kuat.
Bahan bakar diesel mengandung sulfur yang ber-reaksi menjadi asam
belerang akibat pembakaran. Oli mesin harus mempunyai kekuatan untuk
menetralisir asam ini dengan baik dan tenaga deterjent-dispersent yang baik untuk
mencegah timbulnya jelaga di dalam mesin.
Klasifikasi
API
PENGGUNAAN DAN KUALITAS OLI
CA Digunakan untuk mesin diesel operasi beban ringan
yang mengandung detergent dispersent, anti oxidant,
dll
CB
Digunakan untuk mesin diesel operasi beban sedang
dengan bahan bakar kualitas rendah. Yang
mengandung detergent dispersent, anti oxidant, dll
CC
Mengandung sejumlah besar detergent dispersent,
anti oxidant, dll. Dapat digunakan dalam mesin diesel
turbo charged dan dapat juga dalam mesin bensin
dengan pelayanan kondisi mesin operasi temperatur
sedang.
CD Digunakan untuk mesin diesel turbo charged dengan
kandungan sulfur solar kecil. Sedangkan kandungan
detergent-dispersent dalam jumlah besar.
Tabel 2. Klasifikasi minyak pelumas
29
Komponen Pelumasan Mesin
1) Pompa oli (oil pump)
Berfungsi menghisap oli dari bak oli (oil pan) kemudian menekan dan
menyalurkan ke bagian-bagian mesin yang bergerak. Ada 2 model pompa :
a) Model roda gigi
Pompa oli model roda gigi adalah pompa yang terdiri dari dua
buah gigi yang berputar untuk memompa oli dua buah roda gigi tersebut
ada roda gigi penggerak (drive gear) dan ada roda gigi yang digerakkan
(driven gear). Ada dua tipe pompa oli model roda gigi yaitu:
Tipe internal gear
Roda gigi yang digerakkan (driven gear) digerakkan oleh roda gigi
penggerak yang dihubungkan langsung ke camshaft, ruang volume
dibentuk oleh dua gigi yang berubah-ubah saat berputar. Tipe ini
memiliki konstruksi yang sederhana dan kemampuannya dapat
diandalkan.
Tipe external gear
Sama halnya seperti model internal ada drive gear & driven gear
untuk memompa oli seperti terlihat pada gambar disamping. Aliran oli
juga terlihat seperti gambar. Tipe ini sudah lama digunakan karena
konstruksinya lebih sederhana dan lebih akurat.
b) Model Trochoid yang dilengkapi 2 rotor (rotor penggerak dan rotor yang
digerakkan).
Gambar 24. Tipe roda gigi
30
Gambar 25. Tipe trochoid
2) Sistem pengaturan tekanan
Katup pengatur tekanan oli (oil pressure relief valve), berfungsi mengatur
tekanan oli yang disalurkan ke sistem pelumasan. Pada tekanan minyak yang
tinggi (rpm tinggi,katup akan membuka dan kelebihan oli akan disalurkan ke
bak oIi melalui lubang by pass. Sehingga tekanan oli yang masuk ke sistem
pelumasan dapat dibatasi besarnya.
Gambar 26. Pengatur tekanan
3) Saringan Oli (Twin-element Oli Filter)
Mesin bensin pada umumnya menggunakan saringan full-flow type
singgle elemen. Sedangkan mesin diesel menggunakan filter dua elemen yang
terdiri dari elemen aliran penuh dan elemen by-pass. Elemen filter aliran
penuh ditempatkan antara oil pump dan mesin dan seperti terlihat pada
31
gambar di bawah, elemen filter by-pass ditempatkan antara oil pump dengan
oil pan dari mesin.
Gambar 27. Oil Filter
Elemen alirah penuh menyaring kotoran-kotoran yang mempengaruhi
kerja bagian-bagian mesin yang berputar dan elemen by-pass menyaring
lumpur dan kerak karbon yang tercampur jadi satu di dalam minyak pelumas.
Kedua elemen ini mengalirkan minyak pelumas yang sangat bersih untuk
melumasi bagian-bagian mesin.
Diagram 4. Diagram Aliran Oli
4) Pendingn Oli
Kebanyakan pendingin oli (oil cooler) yang digunakan pada mesin diesel
adalah sejenis dengan pendinginan air. Tergantung pada tipe mesin, oil cooler
32
dapat ditempatkan di depan mesin, disamping atau di bawah radiator. Pada
gambar di bawah diperlihatkan oil cooler yang dipasang disamping mesin.
Minyak pelumas dipompa oleh oil pump dan bersirkulasi melalui oil filter, oil
pan dan oil cooler. Minyak pelumas didinginkan oleh air pendingin mesin
yang ada disekelilingnya selama mengalir di dalam inti saluran minyak
pelumas di dalam oil cooler. Dan kemudian mengalir ke saluran minyak
utama.
Gambar 28. Oil Cooler
Pendingin oli (oil cooler) umumnya dilengkapi dengan by-pass valve
untuk mencegah terjadinya kerusakan karena kenaikan viskositas minyak
temperatur rendah. Bypass valve akan bekerja apabila kekentalan oli tinggi
atau saat oil cooler element tersumbat. Hal tersebut akan menyebabkan
tahanan aliran menjadi tinggi, sehingga bypass valve akan terbuka agar oli
kembali secara langsung ke oil filter element tanpa melalui oil cooler.
Gambar 29. Katup By-pass
33
5) Oil Nozzle
Pada banyak mesin diesel, oil nozzles tersedia pada cylinder block untuk
mendinginkan piston. Bagian lubricationtion oil pumping dari main oil
gallery pada cylinder block mengalir melalui check valve dan diinjeksi dari
oil nozzle untuk mendiginkan bagian dalam piston.
Check vale ball menutup oil passage oleh daya pegas spring ketika tekanan
oli jatuh di bawah kira-kira 140 kPa (1,4 kgf/cm2). Ini untuk mencegah oil
pressure di lubrication circuitry jatuh terlalu rendah dengan menutup oil
passage.
Gambar 30. Oil Nozzle
Beberapa Pelumasan pada Komponen-komponen Mesin
Komponen-komponen mesin yang saling berhubungan perlu dilumasi
untuk memperkecil keausan serta menghindari korosi, sehingga umur pemakaian
mesin akan lebih panjang dan menjadikan kinerja mesin lebih baik lagi.
a) Pelumasan pada Conecting Rod, Piston dan Main Bearing
Pada pelumasan ini, terdapat lubang oli yang menghubungkan main oil
gallery ke setiap bearing. Oli mengalir masuk melalui lubang oli yang
terdapat padacrankshaft untuk melumasi connecting rod bearing kemudian
masuk melalui lubang yang terdapat pada connecting rod untuk
melumasi connecting rod small end bushing. Oli disemprotkan dari oil
jet yang terdapat pada connecting rod small end untuk melumasi piston.
34
Gambar 31. Pelumasan pada Conecting Rod
Gambar 32. Pelumasan pada piston
b) Pelumasan pada Camshaft dan Mekanisme katup
Camshaft bushing dilumasi oleh oli yang mengalir melalui saluran main
oil gallery ke setiap bushing. Pada bagian ujung depan camshaft
journal terdapat lubang oli yang menyalurkan oli untuk melumasi camshaft
gear dan mekanisme katup. Oli masuk ke rocker shaft braket bagian depan,
kemudian masuk ke rocker shaft dan melumasi setiap rocker bushing. Pada
saat yang sama, oli memancar dari lubang yang terdapat pada bagian
atas rocker arm untuk melumasi permukaan atas dimana terdapat valve
35
cam dan valve stem. Oli masuk ke lubang push rod pada cyclinder
head dan crankshaft untuk melumasi cam sebelum kembali ke oil pan.
Gambar 33. Pelumasan mekanisme katup
Gambar 34. Pelumasan camshaft
c) Pelumasan Timming Gear
Oli yang melewati main oil gallery mengalir melalui bagian
dalam camshaft dan idler shaft, untuk melumasi setiap gear selama berputar.
Pada bagian dalam timming gear case terdapat oil jet yang secara otomatis
memberikan tekanan pelumasan secara konstan. Pada idler
gear, shaft dilengkapi oil jet untuk pelumasan auto timmer.
36
Oil jet dipasang pada bagian bawah komponen main oil gallery pada
setiap silinder dan mendinginkan piston dengan menyemprotkan oli kearah
bagian dalampiston. Oil jet dipasang dengan check valve yang membuka dan
menutup berdasarkan tekanan yang ditentukan. Check valve menutup pada
putaran rendah, hal ini dilakukan untuk mencegah meningkatnya tekanan
volume oli pada komponen sistem pelumasan.
Gambar 35. Pelumasan rantai timing
C. SISTEM PENDINGINAN
Umumnya mesin didinginkan oleh sistem pendinginan air dan udara.
Mesin mobil banyak menggunakan sistem pendinginan air. Sistem
pendinginan dalam mesin kendaraan adalah suatu sistem yang berfungsi
untuk menjaga supaya temperatur mesin dalam kondisi yang ideal. Mesin
pembakaran dalam (maupun luar) melakukan proses pembakaran untuk
menghasilkan energi dan dengan mekanisme mesin diubah menjadi tenaga
gerak.
Mesin bukan instrumen dengan efisiensi sempurna, panas hasil
pembakaran tidak semuanya terkonversi menjadi energi, sebagian terbuang
37
melalui saluran pembuangan dan sebagian terserap oleh material disekitar
ruang bakar. Mesin dengan efisiensi tinggi memiliki kemampuan untuk
konversi panas hasil pembakaran menjadi energi yang diubah menjadi
gerakan mekanis, dengan hanya sebagian kecil panas yang terbuang. Mesin
selalu dikembangkan untuk mencapai efisiensi tertinggi, tetapi juga
mempertimbangkan faktor ekonomis, daya tahan, keselamatan serta ramah
lingkungan.
Proses pembakaran yang berlangsung terus menerus dalam mesin
mengakibatkan mesin dalam kondisi temperatur yang sangat tinggi.
Temperatur sangat tinggi akan mengakibatkan desain mesin menjadi tidak
ekonomis, sebagian besar mesin juga berada di lingkungan yang tidak terlalu
jauh dengan manusia sehingga menurunkan faktor keamanan. Temperatur
yang sangat rendah juga tidak terlalu menguntungkan dalam proses kerja
mesin. Sistem pendinginan digunakan agar temperatur mesin terjaga pada
batas temperatur kerja yang ideal.
Sistem pendingin air mempunyai kerugian konstruksi rumit dan biaya
mahal dan mempunyai keuntungan lebih aman dan berfungsi sebagai
peredam bunyi juga dapat digunakan sebagai sumber panas untuk heater
(pemanas ruangan) Sistem pendinginan air dilengkapi oleh water jacket,