Mesin diesel: Perbedaan antara revisi

{{kegunaanlain|Diesel}}

'''Motor bakar diesel''' biasa disebut juga dengan '''Mesin diesel''' (atau '''mesin pemicu kompresi''') adalah [[motor bakar pembakaran dalam]] yang menggunakan [[panas kompresi]] untuk menciptakan [[pembakaran|penyalaan]] dan membakar [[bahan bakar diesel|bahan bakar]] yang telah diinjeksikan ke dalam [[ruang bakar]]. Mesin ini tidak menggunakan [[busi]] seperti [[mesin bensin]] atau [[mesin gas]]. Mesin ini ditemukan pada tahun [[1892]] oleh [[Rudolf Diesel]], yang menerima [[paten]] pada [[23 Februari]] [[1893]]. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle ([[Pameran Dunia]]) tahun [[1900]] dengan menggunakan minyak kacang (lihat [[biodiesel]]). Mesin ini kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh [[Charles F. Kettering]].

 

Mesin diesel dikembangkan dalam versi [[dua-tak]] dan [[empat-tak]]. Mesin ini awalnya digunakan sebagai pengganti [[mesin uap]]. Sejak tahun 1910-an, mesin ini mulai digunakan untuk kapal dan [[kapal selam]], kemudian diikuti lokomotif, truk, pembangkit listrik, dan peralatan berat lainnya. Pada tahun 1930-an, mesin diesel mulai digunakan untuk [[mobil]]. Sejak saat itu, penggunaan mesin diesel terus meningkat dan menurut ''British Society of Motor Manufacturing and Traders'', 50% dari mobil baru yang terjual di [[Uni Eropa]] adalah mobil bermesin diesel, bahkan di Perancis mencapai 70%.<ref>{{cite web|url=http://www.techincom.ru/news.htm?id=272 |title=Gazette. five years dizelizatsiyu |language={{ru icon}} |publisher=Techincom.ru |date=2007-03-26 |accessdate=2013-09-27}}</ref>

 

{{Main|Rudolf Diesel}}

[[Rudolf Diesel]] lahir di Paris tahun 1858 sebagai keluarga ekspatriat Jerman.<ref>{{Cite book|last=Thomas|first=Donald E.|title=Diesel: Technology and Society in Industrial Germany|publisher=University of Alabama Press|year=1987|isbn=978-0-8173-0295-5|ref=Thomas, 1987}}</ref> Ia melanjutkan studi di [[Universitas Teknologi Munchen|Politeknik Munchen]]. Setelah lulus dia bekerja sebagai teknisi kulkas, namun bakatnya terdapat dalam mendesain mesin. Diesel mendesain banyak mesin panas, termasuk mesin udara bertenaga solar. tahun 1892 ia menerima paten dari Jerman, Swiss, Inggris, dan Amerika Serikat untuk karyanya "Method of and Apparatus for Converting Heat into Work" ('''Metode dan Alat untuk Mengubah Panas menjadi Kerja''').<ref>[http://www.google.com/patents/about?id=oV5wAAAAEBAJ METHOD OF AND APPARATUS FOR CONVERTING HEAT INTO WORK], United States Patent No. 542,846, Filed Aug 26 1892, Issued July 16, 1895, Inventor Rudolf Diesel of Berlin Germany</ref> Tahun 1893 ia menemukan sebuah "mesin pembakaran-lambat" yang pertama-tama mengkompres udara sehingga menaikkan temperaturnya sampai di atas titik nyala, lalu secara bertahap memasukkan bahan bakar ke dalam ruang bakar. Tahun 1894 dan 1895 ia membuat paten di beberapa negara untuk mesin yang ia temukan, pertama di Spanyol (No.&nbsp;16.654), Perancis (No.&nbsp;243.531) dan Belgia (No.&nbsp;113.139) bulan Desember 1894, Jerman (No.&nbsp;86.633) tahun 1895, dan Amerika Serikat (No.&nbsp;608.845) tahun 1898.<ref>[http://www.google.com/patents/about?id=vQVgAAAAEBAJ Internal-Combustion Engine], U. S. Patent number 608845, Filed Jul 15 1895, Issued Aug 9 1898, Inventor RUDOLF DIESEL, Assigned to the Diesel Motor Company of America (New York)</ref> Ia mengoperasikan mesin pertamanya tahun 1897.

 

 

== Bagaimana mesin diesel bekerja ==

{{See also|Siklus diesel}}

 

Tingginya kompresi menyebabkan pembakaran dapat terjadi tanpa dibutuhkan sistem penyala terpisah (pada mesin bensin digunakan [[busi]]), sehingga [[rasio kompresi]] yang tinggi meningkatkan efisiensi mesin. Meninggikan rasio kompresi pada mesin bensin hanya terbatas untuk mencegah kerusakan [[pra-penyalaan]].

 

Mesin asli Diesel menginjeksikan bahan bakar dengan bantuan udara bertekanan, yang mengatomisasi bahan bakar dan memaksa bahan bakar masuk dalam ruang bakar melalui nosel (menggunakan prinsip yang sama dengan semprotan aerosol). Bukaan nosel ditutup oleh katup yang dikontrol oleh camshaft untuk mengawali injeksi bahan bakar sebelum titik mati atas/''top dead centre''. Menggunakan 3 tahap kompresor memang memakan tenaga namun efisiensi dan output tenaga bersih yang dihasilkan diatas mesin pembakaran lainnya pada waktu itu.

 

Mesin diesel saat ini menggunakaan tekanan sangat tinggi dengan pompa mekanik dan menekan bahan bakar dengan injektor tanpa udara bertekanan. Dengan diesel injeksi langsung, injektor akan menyemprot bahan bakar melalui 4-12 orifice kecil pada noselnya. Mesin diesel injeksi generasi awal selalu mempunyai pembakaran awal tanpa kenaikan tekanan yang drastis ketika pembakaran. Saat ini riset sedang dilakukan untuk menggunakan lagi beberapa bentuk injeksi udara desain asli Rudolf Diesel untuk mengurangi polusi nitrogen oksida. Pada semua mesin diesel, mesin diesel modern selalu mengacu pada desain asli Rudolf Diesel, di mana bahan bakar menyala melalui kompresi tinggi.

 

Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari mesin diesel adalah [[governor (alat)|governor]], yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin selalu pada putaran yang diinginkan. Apabila putaran mesin turun terlalu banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun sehingga peralatan listrik tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya, sedangkan apabila putaran mesin terlalu tinggi maka dapat mengakibatkan over voltage yang bisa merusak peralatan listrik. Mesin diesel modern menggunakan pengontrolan elektronik canggih untuk mencapai tujuan ini melalui [[modul kontrol elektronik]] (ECM) atau [[unit kontrol elektronik]] (ECU) - yang merupakan "komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan mesin melalui sensor dan menggunakan [[algoritma]] dan mencari tabel kalibrasi yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan waktu melalui [[aktuator]] elektronik atau hidraulik untuk mengatur kecepatan mesin.

 

 

Mesin diesel memiliki beberapa keuntungan dibandingkan mesin pembakaran lain:

* Tidak ada tegangan listrik tinggi pada sistem penyalaan, sehingga tahan lama dan mudah digunakan pada lingkungan yang keras. Tidak adanya koil, kawat spark plug, dsb juga menghilangkan sumber gangguan frekuensi radio yang dapat mengganggu peralatan navigasi dan komunikasi, sehingga penting pada pesawat terbang dan kapal.

* Daya tahan mesin diesel umumnya 2 kali lebih lama daripada mesin bensin<ref>{{cite web|url=http://www.thedieselpage.com/mileage.htm |title=When used under identical operating conditions, a diesel engine will likely produce at least twice the engine life of a gas engine |publisher=Thedieselpage.com |date= |accessdate=October 3, 2010|archiveurl = http://www.webcitation.org/5uL1I5QR5 |archivedate = November 18, 2010|deadurl=no}}</ref>{{Better source|date=June 2013}} karena suku cadang yang digunakan telah diperkuat..

* [[Bahan bakar diesel]] dapat dihasilkan langsung dari minyak bumi. Distilasi memang menghasilkan bensin, namun hasilnya tak akan cukup tanpa adanya [[catalytic reforming]], yang berarti memerlukan ongkos tambahan.

* Bahan bakar diesel umumnya dianggap lebih aman daripada bensin. Meskipun bahan bakar diesel dapat terbakar pada udara bebas jika disulut dengan sumbu, namun tidak akan meledak dan tidak menghasilkan uap yang mudah terbakar dalam jumlah besar. Tekanan uap yang rendah sangat menguntungkan untuk aplikasi kapal laut, di mana campuran bahan bakar dengan udara yang dapat meledak sangatlah berbahaya. Dengan alasan yang sama, mesin diesel tahan terhadap [[vapor lock]].

* [[Biodiesel]] mudah disintesis, bahan bakar berbasis non-minyak bumi (melalui proses [[transesterifikasi]]) dan dapat langsung digunakan di banyak mesin diesel, sedangkan mesin bensin membutuhkan banyak ubahan untuk dapat menggunakan [[bahan bakar sintetis]] untuk dapat digunakan (misalnya [[etanol]] ditambahkan ke [[gasohol]]).

 

Kebanyakan mesin diesel saat ini telah mempunyai [[turbocharger]] dan beberapa diantaranya gabungan turbo dan [[supercharger]]. Karena bahan bakar pada mesin diesel tidak ada dalam silinder sebelum pembakaran dimulai, maka tekanan udara lebih dari 1 bar (100 kPa) dapat dimasukkan dalam silinder tanpa pra-pembakaran. Mesin dengan turbocharger dapat memproduksi tenaga jauh lebih besar daripada mesin biasa dengan konfigurasi yang sama, karena lebih banyak udara yang dimasukkan berarti makin banyak bahan bakar yang dapat dibakar sehingga tenaga lebih besar. Supercharger umumnya digerakkan mekanis oleh [[crankshaft]] mesin, sedangkan turbocharger digerakkan oleh gas buang mesin, tidak membutuhkan tenaga mekanis apapun. Turbocharger dapat mengurangi konsumsi bahan bakar<ref>Heywood Internal Combustion Engine Fundamentals Figure 15-40 shows better, and much bigger, efficiency of turbo engine versus NA version</ref> pada mesin diesel dengan mengambil panas yang terbuang dari gas buang.

 

Untuk meningkatkan kemampuan mesin diesel, umumnya ditambahkan [[intercooler]] untuk mendinginkan udara yang akan masuk ruang bakar. Udara yang panas volumenya akan mengembang begitu juga sebaliknya, maka dengan didinginkan bertujuan supaya udara yang menempati ruang bakar bisa lebih banyak.

 

Mesin diesel sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi dingin. Beberapa mesin menggunakan pemanas elektronik kecil yang disebut [[busi menyala]] (spark/glow plug) di dalam silinder untuk memanaskan ruang bakar sebelum penyalaan mesin. Lainnya menggunakan pemanas "resistive grid" dalam "intake manifold" untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi. Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif memanaskan mesin.

 

Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental dan meningkatkan [[viscositas]] dan membentuk kristal lilin atau gel. Kristal ini dapat terbentuk di sepanjang jalur bahan bakar (terutama pada saringan), membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Pemanas listrik kecil pada [[tanki bahan bakar]] dan di sepanjang sistem bahan bakar umumnya menjadi solusi. Selain itu, cara umum yang dipakai adalah untuk memanaskan [[saringan bahan bakar]] dan jalur bahan bakar secara elektronik.

 

== Keunggulan dan kelemahan dibanding dengan mesin busi-nyala ==

[[Berkas:Lomba-Rakit-Mesin-Diesel-Merauke.jpg|jmpl|Lomba merakit mesin diesel di Merauke.]]

 

 

Selain itu, mesin diesel juga lebih irit karena rasio kompresi yang lebih tinggi, terutama pada putaran rendah dan kondisi mesin diam. Tidak seperti mesin bensin, mesin diesel tidak memiliki ''butterfly valve/throttle'' pada sistem inlet yang menutup pada kondisi mesin diam. Hal ini menimbulkan kerugian dan menurunkan adanya udara masuk, sehingga efisiensi mesin bensin menurun. Di banyak penggunaan, seperti kapal laut, pertanian, dan kereta, mesin diesel dibiarkan menyala diam berjam-jam. Kuntungan ini banyak digunakan pada lokomotif kereta (liat [[dieselisasi]]).