Motor diesel termasuk jenis kelompok motor pembakaran dalam
(internal combustion engines), dimana proses pembakarannya didalam
silinder. Motor diesel ini menggunakan bahan bakar cair yang dimasukkan
ke dalam ruang pembakaran silinder motor dengan diinjeksikan menggunakan
pompa injeksi.
Bahan bakar masuk ke dalam silinder atau ruang pembakaran dalam
bentuk yang lebih halus maka dipergunakan pengabut (nozzle). Masukkan
kedalam silinder pada langkah pemasukkan adalah udara murni. Pada
langkah kompresi, udara murni ini dimampatkan hingga menghasilkan panas
yang cukup untuk menyalakan bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang
pembakaran motor. Motor diesel sering disebut juga motor penyalan
kompresi ( compression ignition engines).
Sejarah
Seorang penemu/ peneliti bernama Street melakukan penelitiannya.
Perkembangan motor pembakaran dalam (ICE) pada tahun 1794. hasil dari
perkembangan tersebut adalah motor diesel sekarang. Selanjutnya
dikembangkan oleh seorang insinyur muda berkewarganegaraan Perancis yang
bernama Sadi Carnet pada tahun 1824.
Idenya dijadikan dasar dalam perkmbangan motor diesel. Dia menyatakan
bahwa udara murni yang dimampatkan tersebut dengan perbandingan 15:1
akan menghasilkan udara yang panas untuk menyalakan kayu kering. Udara
yang digunakan untuk pembakaran motor hendaknya dikompresikan dengan
perbandingan yang besar sebelum dinyalakan. Dia juga menyatakan bahwa
dinding silinder hendaknya didinginkan, karena panas dari dari
pembakaran akan mempengaruhi kinerja motor.
Pada tahun 1876 Dr. Nickolas Otto mebuat konstruksi motor pembakaran
dalam 4 langkah yang menggunakan bahan bakar bensin menggunakan
penyalaan api. Pada tahun 1892 seorang insinyur muda berkewarganegaraan
German yang bernama Dr. Rudolf Diesel berhasil membuat motor penyalaan
kompresi menggunakan bahan bakar serbuk batu bara menggunakan prinsip
penyalan bahan bakar dan udara.
Dengan perkembangan sistem pompa injeksi bahan bakar yang benar-benar
dapat disebut “mini” oleh seorang penemu yang berkewarganegaraan german
bernama Robert Bosch pada tahun 1927 membebaskan motor diesel dari
masalah memakan tempat. Sistem injeksi pompa Robert Bosch yang ukurannya
mini dari karburator, beratnya ringan dan governer yang menyatu
(built-in) sehingga tidak ada lagi sistem pengabutan udara yang banyak
makan tempat untuk kompresor,pipa-pipa dan pengontrol klep. Pompa
injeksi motor diesel dapat diatur sesuai pembebanan, sedangkan kondisi
kecepatan motor dapat atau lebih baik dari karburator motor bensin.
Dengan perkembangan pompa rotari yang lebih kecil penampilannya juga
bobotnya yang lebih ringan yang dikembangkan oleh Vernon Rosa pada tahun
1950-an. Motor diesel akhirnya memasuki perkembangan pemakaian dan
pemasaran yang lebih luas. Perkembangan lain dari motor diesel adalah
dengan penambahan sebuah turbocarjer yaitu alat untuk memasukkan
(memompakan) udara ke dalam saluran masuk (intake manifold). Pompa
turbocharger ini digerakkan oleh gas buang yang kedalam turbocarjer
tersebut. Dengan adanya turbocarjer ini maka akan menurunkan asap gas
buang. Akhirnya motor diesel seperti ini keadaanya sekarang menjadi
motor yang benar-benar efisien, ringan dan bebas polusi udara.
Keunggulan motor diesel dibandingkan pembakaran yang lain adalah :
- Motor diesel lebih irit dalam pemakaian bahan bakar dengan motor bensin, motor diesel lebih efisien 20-30%.
- Motor diesel lebih kuat dan mempunyai daya tahan yang lebih lama.
- Motor diesel lebih besar tenaganya sehingga Motor diesel dapat menjadi motor penggerak (primover).
- Motor diesel mengakibatkan polusi udara yang lebih kecil.
- Motor diesel tidak dipengaruhi oleh cuaca.
Kelemahan/ Kekurangannya antara lain adalah :
- Perbandingan tenaga terhadap berat motor masih lebih besar dibandingkan motor bensin.
- Motor diesel tetap lebih sukar dihidupkan pertama kali dibandingkan motor bensin.
- Harga inisial (dasar) Motor diesel lebih mahal karena
Motor diesel lebih kompleks dan lebih berat dibandingkan motor
bensin.
- Perawatan dan servis pada umumnya tidak dapat dikerjakan oleh bengkel lokal.
Penggunaan atau aplikasi Motor diesel sebagai motor penggerak
(primover) sangatlah berkembang pesat dan akan terus berkembang. Motor
diesel banyak dipergunakan untuk keperluan transportasi seperti
truk,bis,kapal dll. Untuk kepentingan pertanian, Motor diesel digunakan
pada traktor untuk mengolah lahan pertanian. Pada industri kontruksi
bangunan dan pertambangan, Motor diesel digunakan sebagai primover untuk
mesin-mesin pengeruk dan pemindah tanah, buldozer dll.
Prinsip Dasar Motor Diesel
Proses Kerja adalah keseluruhan langkah yang berurutan untuk
terjadinya satu siklus kerja dari motor. Proses kerja ini terjadi
berurutan dan berulang-ulang. Piston motor bergerak bolak balik dari
titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) dan dari titik mati
bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) pada langkah selanjutnya.
Pada motor empat langkah, proses kerja motor diselesaikan dalam empat
langkah piston. Langkah pertama yaitu piston bergerak dari TMA ke TMB,
disebut langkah pengisian. Langkah kedua yaitu piston bergerak dari TMB
ke TMA disebut langkah kompresi. Langkah ketiga piston bergerak dari TMA
ke TMB disebut langkah usaha. Pada langkah usaha ini terjadi proses
pembakaran bahan bakar (campuran udara dan bahan bakar) di dalam
silinder motor/ ruang pembakaran yang menghasilkan tenaga yang mendorong
piston dariTMA keTMB. Langkah keempat yaitu piston bergerak dari TMB ke
TMA disebut langkah pembuangan. Gas hasil pembakaran didorong oleh
piston keluar silinder motor. Jadi pada motor empat langkah proses
kerja motor untuk menghasilkan satu langkah usaha (yang menghasilkan
tenaga) diperlukan empat langkah piston. Empat langkah piston berarti
sama dengan dua kali putaran poros engkol.
Pada motor dua langkah proses kerja motornya untuk mendapatkan satu
kali langkah usaha hanya diperlukan dua kali langkah piston. Motor dua
langkah yang paling sederhana, pintu masuk atau lubang masuk dan lubang
buang terletak berhadap-hadapan yaitu berada pada sisi bawah pada
dinding silinder motor. Proses kerjanya adalah sebagai berikut. Piston
berada TMB, kedua lubang (masuk dan buang) sama-sama terbuka kemudian
campuran udara dan bahan bakar dimasukkan ke dalam silinder melalui
lubang masuk. Gerakan piston dari TMB ke TMA, lubang masuk dan lubang
buang tertutup maka terjadi langkah kompresi. Pada akhir langkah
kompresi ini terjadi pembakaran gas bahan bakar. Dengan terjadinya
pembakaran gas bahan bakar maka dihasilkan tenaga pembakaran yang
mendorong piston ke bawah dari TMA ke TMB. Langkah usaha terakhir
terjadilah pembuangan gas bekas begitu terbuka lubang buang. Sesudah itu
terbuka pula lubang masuk sehingga terjadi pemasukkan gas baru
sekaligus mendorong mendorong gas bekas keluar melalui lubang buang.
Dengan demikian pada motor dua langkah proses motor untuk menghasilkan
satu kali langkah usaha/ pembakaran gas dalam silinder , hanya
diperlukan dua langkah piston, dilihat dari putaran poros engkolnya
diperlukan satu kali putaran poros engkol.
Motor Diesel Empat Langkah
Pada motor diesel empat langkah prinsip kerjanya untuk menyelesaikan
satu siklus atau satu rangkaian proses kerja hingga menghasilkan
pembakaran dan satu kali langkah usaha diperlukan empat langkah piston.
Langkah pertama adalah langkah pemasukan. Pada langkah ini yang
dimasukkan kedalam silinder adalah udara murni. Katup masuk terbuka
sedangkan katup buang tertutup. Piston bergerak dari TMA ke TMB. Langkah
kedua adalah langkah kompresi. Kedua katup yaitu katup masuk dan katup
buang sama-sama tertutup. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Yang
dikompresikan adalah udara murni. Perbandingan kompresinya cukup besar
yaitu 15-22. kompresi udara akan menghasilkan panas yang mampu
menyalakan bahan bakar yang dimasukkan kedalam silinder pada akhir
kompresi. Bahan bakar yang dimasukkan kedalam silinder adalah bahan
bakar cair dalam bentuk kabut menggunakan pompa injeksi dan pengabut
(nozzle). Setelah penginjeksian bahan bakar terjadilah percampuran udara
dan bahan bakar dan disusul pembakaran bahan bakar.
Langkah berikutnya adalah langkah usaha. Proses pembakaran dan
ekspansi merupakan langkah yang menghasilkan tenaga motor. Kedua katup
yaitu katup masuk dan katup buang tertutup semuanya. Karena adanya
proses pembakaran didalam silinder terjadilah kenaikan tekanan dan
ekspansi dari gas (campuran udara dan bahan bakar). Piston didorong dari
TMA ke TMB. Langkah selanjutnya adalah langkah pembuangan. Piston
bergerak dari TMB ke TMA. Katup buang terbuka sedangkan katup masuk
tetap tertutup. Gas bekas hasil pembakaran didorong keluar oleh piston
yang bergerak dari TMB ke TMA. Gas bekas keluar silinder melalui saluran
buang (exhaust manifold).
Motor Diesel Dua Langkah
Pada motor diesel dua langkah untuk menyelesaikan satu siklus proses
kerja diperlukan dua langkah piston. Piston bergerak dari TMB ke TMA dan
dari TMA ke TMB. Pada langkah pertama terjadi proses pemasukkan dan
kompresi. Pada langkah kedua terjadi proses usaha dan pembuangan. Yang
dimasukkan ke dalam silinder adalah udara murni.
Proses kerja motor diesel dua langkah adalah sebagai berikut. Dimulai
dari piston berada di TMB. Udara murni dimasukkan kedalam silinder
motor melalui katup masuk . untuk menghindari bentuk puncak piston pada
motor dua langkah dibuat miring, hal tersebut berguna untuk mengarahkan
aliran atau gerak dari udara yang baru masuk sekaligus untuk pembilasan
ruang siinder dari gas bekas yang tadinya berada di dalam silinder.
Selanjutnya piston bergerak dari TMB ke TMA. Lubang masuk belum tertutup
oleh piston pemasukkan udara baru masih tetap berlangsung. Setelah
lubang pemasukan tertutup oleh piston kemudian disusul pula tertutup
lubang buang oleh piston yang bergerak dari TMB ke TMA lalu proses
kompresi terjadi.
Udara yang dimampatkan atau dikompresikan dengan perbandingan yang
cukup besar (15-22). Karena itu pada akhir kompresi dihasilkan panas
yang cukup mampu memulai pembakaran bahan bakar. Penginjeksian ini
menggunakan pompa injeksi yang dialirkan melalui pengabut (nozzle).
Percampuran bahan bakar dengan udara dan disusul terjadinya pembakaran.
Proses pembakaran dan ekspansi campuran udara dan bahan bakar
menghasilkan tenaga panas dan naiknya tekanan daam silinder motor.
Selanjutnya pada langkah kedua terjadi langkah usaha. Hasil proses
pembakaran mendorong piston bergerak dari TMA ke TMB. Gerakan piston
dari TMA ke TMB akhirnya membuka lubang buang yang berada pada dinding
sisi TMB. Lubang buang terbuka maka gas yang bertekanan itu segea keluar
melalui lubang buang kesaluran buang (exhaust manifold). Ada
kemungkinan masih adanya gas yang tertinggal dalam silinder karena
adanya pojok-pojok yang tidak terjangkau oleh udara yang masuk dan
membilas ruang silinder. Ketidaksempurnaan pembilasan ini tentunya
mengurangi jumlah udara baru yang masuk kedalam silinder. Hal tersebut
mengurangi efisiensi volumetrik dari pengisian silinder dengan udara
yang baru.