Mesin Diesel

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Mesin Diesel juga salah satu mesin yang banyak diterapkan pada dunia otomotif. Selain itu, mesin ini juga sering kali ditemui pada pembangkit listrik yang cukup portable. Mesin diesel juga merupakan salah satu mesin reciprocating, yaitu mesin yang gerakan putarannya terjadi karena adanya pergerakan piston dalam silinder. Hal yang menarik adalah kereta diesel (kereta api) yang digunakan untuk perjalanan jarak jauh menggunakan mesin diesel untuk pembangkitan listrik yang kemudian disambungkan ke motor listrik sebagai penggerak.

Prinsip Kerja

Secara umum mesin diesel hampir sama dengan mesin Otto yaitu terdiri dari sebuah sistem silinder piston, katup hisap, dan katup buang. Namun, perbedaannya adalah tidak ada busi (pemantik) di mesin ini. Hal ini dikarenakan pembakaran bahan bakar di mesin diesel terjadi karena kompresinya. Pada titik tekanan tertentu bahan bakar diesel akan meledak yang kemudian energi yang dihasilkan inilah yang digunakan untuk menghasilkan kerja. Perbedaan kedua adalah bahan bakar diesel masuk ke dalam ruang bakar bukan pada langkah hisap, melainkan pada pembakaran dengan injeksi bahan bakar.

Pada saat beroperasi mesin diesel mengalami empat proses utama yang membentuk sebuah siklus termodinamika. Keempat proses itu dapat dijelaskan dalam gambar 1. Pada saat volume sistem minimum maka piston berada di titik mati atas (TMA). Sebaliknya pada saat volume sistem maximum posisi piston berada di titk mati bawah (TMB).

Gambar 1. Pinsip kerja mesin Diesel

Langkah I adalah langkah hisap. Dalam proses ini katup hisap dalam kondisi terbuka, katup buang dalam kondisi tertutup, dan piston bergerak kebawah (volume membesar) dari volume minimum ke volume maximum sehingga memaksa udara yang kaya akan oksigen masuk ke ruang bakar.

Langkah II adalah langkah kompresi. Dalam proses ini kedua katup dalam kondisi tertutup dan piston bergerak ke atas (volume mengecil) dari volume maximum ke volume minimum sehingga tekanan dan temperatur udara di dalam ruang bakar jadi meningkat sehingga jika ada bahan bakar di dalamnya maka akan mudah terbakar.

Langkah III adalah langkah pembakaran disertai ekspansi. Dalam proses ini bahan bakar dipakasa masuk oleh injektor sehinga terbakar akibat tekanan dan temperatur yang tinggi di dalam ruang bakar. Pada saat pembakaran terjadi tekanan ruang bakar relatif tidak berubah. Akibatnya sistem menerima kalor, temperatur meningkat, dan kemudian menyebabkan piston terdorong ke bawah (volume maximum).

Langkah IV adalah langkah buang. Dalam proses ini posisi katup buang terbuka, katup hisap tertutup, dan piston bergerak ke atas. Akibatnya hasil pembakaran bahan bakar dibuang melalui katup buang. Kemudian kembali ke langkah I.

Siklus daya gas sering kali dijelaskan dalam grafik tekanan-volume. Untuk siklus Otto dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 2. Siklus Otto dalam grafik tekanan – volume