KATA PENGANTAR. Penyusun

Transkripsi

1 KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT. yang telah melimpahkan rahmat, hidayah serta inayah-nya kepada kita semua terkhusus kepada kami sebagai penyusun, sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah tepat waktu sesuai dengan yang diamanatkan oleh dosen mata kuliah Termodinamika. Sholawat dan salam semoga senantiasa tetap tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW. Nabi rahmatan lil alamin yang kita harapkan syafa at beliau kelak fi yaumil qiyamah, Amin. Dan tak lupa kami mengucapkan terimakasih yang tulus kepada Bapak Widodo sebagai dosen pengampu mata kuliah Termodinamika kami, serta rekanrekan yang telah memberikan dorongan dan bantuan hingga makalah ini dapat terselesaikan. Makalah yang berisikan Prinsip dan Cara Kerja Mesin Diesel. Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih banyak kekurangan, kesalahan dan jauh dari sempurna. Karena itu, penyusun mengharap kritik dan saran dari para pembaca sebagai acuan dimasa mendatang. Akhirnya penyusun berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua, baik untuk penyusun pada khususnya dan para pembaca pada umumnya. Penyusun i

2 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Rumusan Masalah... 1 C. Ruang Lingkup pembahasan... 1 D. Tujuan Penulisan... 2 BAB II PEMBAHASAN A. Tinjauan Pustaka... 3 B. Pembahasan... 4 BAB III PENUTUP A. Kesimpulan DAFTAR PUSTAKA ii

3 BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG MASALAH Sekalipun mesin diesel memiliki kekurangan dalam hal kebisingan dibandingkan mesin bensin. Mesin diesel menjadi pilihan banyak pengguna motor bakar untuk kendaraannya karena keunggulan effisiensi bahan bakar. Sebagai efek dari semakin ketatnya peraturan terhadap pencemaran lingkungan hidup, mesin diesel menjadi salah satu pilihan dalam pemakaian sistem internal-combustion engine. Internal-combustion engine ini kita temui dalam sistem mobil, kapal, alat pembangkit listrik portable, bus, traktor dsb. Salah satu keunggulan mesin diesel adalah sistem pembakarannya menggunakan Compression-ignition ( pembakaran-tekan), yang tidak memerlukan busi. B. RUMUSAN MASALAH Megingat kompleksnya masalah anak jalanan berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan di atas, timbul suatu rumusan masalah agar dapat di bahas lebih terarah dalam penyusunan makalah ini. adapun rumusan masalah sebagai berikut : 1. Apakah mesin Diesel itu? 2. Bagaimanakah prinsip kerja mesin Diesel itu? 3. Bagaimana cara kerja mesin Diesel dan bagaimana aplikasinya dalam kehidupan seharihari? C. RUANG LINGKKUP PEMBAHASAN Ruang lingkup pembahasan ini menjelaskan tentang bagi mana mesin Diesel itu diciptakan,prinsip kerja dan cara kerja mesin diesel itu sendiri. Serta pengaplikasian mesin Diesel dalam kehidupan sehari-hari. D. TUJUAN PENULISAN 1. Mengetahui apa itu mesin Diesel 2. Mengetahui baaimana prinsip kerja dari mesin Diesel. 3. Mengetahui cara kerja dan aplikasi mesin Diesel. 3

4 BAB II PEMBAHASAN A. TINJAUAN PUSTAKA 1. Sejarah Mesin Diesel Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam; lebih spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi). Seorang penemu / peneliti bernama street melakukan penelitiannya,. Perkembangan motor pembakaran dalam(ice) pada tahun hasil dari perkembangan tersebut adalah motor diesel sekarang. Selanjutnya dikembangkan oleh seorang insinyur muda berkewarganegaraan perancis yang bernama Sadi Carnot pada tahun 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 untuuk 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 menggunakann 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. 4

5 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 kedalam saluran masuk (intakemanifold). Pompa turbocarjer 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. Mesin diesel pertama 5

6 B. PEMBAHASAN 1. Prinsip Kerja Mesin Diesel Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) (simplenya biasanya disebut mobor bakar saja). Prosip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan melalui proses reakasi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksidiser (udara) di dalam silinder (ruang bakar). Pembakaran pada mesin Diesel terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur nyala. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakan dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi. Motor diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur nyala. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut compression ignition engine 6

7 2. Cara Kerja dan Aplikasi Mesin Diesel Sebelum dijelaskan cara kerja dari mesin diesel, terlebih dahulu akan dijelaskan cara pemasokan bahan bakar pada mesin diesel. DIESEL COMMON RAIL VS DIESEL KONVENSIONAL Perbedaan antara mesin diesel modern, common rail dengan konvensional adalah cara memasok bahan bakarnya. Terutama, komponen yang berada antara pompa injeksi dan injektor. Ada dua komponen utama di sini, yaitu pompa injeksi atau mekanik awam menyebutnya Bosch pump dan injektor. Skema sistem bahan bakar Diesel Konvensional 7

8 Skema bahan bakar Diesel Common Rail Cara kerja common rail layaknya seperti konsep hidup bersama. Dalam hal ini, semua injektor yang bertugas memasok solar langsung ke dalam mesin, menggunakan satu wadah atau rel yang sama dari Pompa Injector. Caranya sama dengan yang digunakan pada sistem injeksi bensin. Sedangkan mesin diesel konvensional, setiap injektor memiliki pasokan solar sendiri-sendiri langsung dari pompa injeksi. (perhatikan skema) Tekanan bahan bakar dalam rel sangat tinggi. Sekarang, yaitu common rail generasi ke-3, tekananya sudah mencapai 1800 bar. Kalau dikonversi ke PSI yang masih digunakan sekarang menjadi PSI. Bandingkan dengan tekanan ban 30 PSI. Atau tabung elpiji 25 bar dan CNG 200 bar. Dengan tekanan setinggi tersebut, pengabutan yang dihasilkan tentu saja semakin bagus. Pembakaran yang dihasil menjadi lebih dan kerja mesin makin efisien. That's Why mesin Diesel Common Rail Direct Injection macem Ford Ranger/Nissan Navara/Chevrolet Captiva VCDI lebih terlihat minim asap hitam ketimbang mesin Diesel Jadul Sesuai dengan perkembangan mesin Diesel, Para ahli mngembangkan sistem yang paling mutakhir pada mesin Diesel yakni yang dikenal dengan CRDI (Common Rail Direct Injection) teknologi ini telah digunakan oleh Chevrolet Captiva Diesel CRDI/VCDI dengan kapasitas mesin 2000cc 16 katup segaris memuntahkan tenaga 150 8

9 Daya Kuda pada kitiran 4000 Rpm dengan torsi max 320 Nm pada kitiran 2000 Rpm Wow! fantastis! tenaga besar namun efisien. I. Cara Kerja Mesin Diesel Terdapat dua jenis mesin diesel dalam proses pembakarannya yaitu mesin diesel 2 langkah dan mesin diesel 4 langkah. Mesin Diesel 2 Langkah Mesin diesel dua langkah atau dikenal juga dengan dua tak sangat dipengaruhi oleh proses pertukaran gas di dalam silinder yang disebut juga proses pembilasan (scavenging). Prose pembilasan adalah proses pembersihan silinder dari gas buang dan menggantikannya dengan udara pada mesin diesel atau campuran udara-bahan bakar pada mesin bensin. Mesin dua langkah mempunyai siklus hanya dalam dua gerakan piston (TMB-TMA-TMB) atau dalam satu putaran poros engkol (crankshaft). Langkah isap dan langkah buang terjadi pada saat yang hampir bersamaan, yaitu ketika piston berada di sekitar TMB. Proses pemasukan udara atau campuran udara-bahan bakar segar ke dalam silinder tidak dilakukan oleh gerakan isap piston seperti pada mesin 4-langkah, tetapi bisa melalui mekanisme di ruang engkol atau dengan bantuan blower atau compressor pada sistem yang terpisah. Selanjutnya gas buang didesak keluar silinder oleh udara atau campuran udara-bahan bakar yang bertekanan. Tentunya sebagian udara atau campuran udara-bahan bakar segar ada yang ikut keluar bersama gas buang, inilah sebabnya mengapa mesin 2-langkah lebih boros dibanding mesin 4-langkah, khususnya untuk mesin bensin. Pada mesin diesel hanya udara saja yang digunakan untuk melakukan pembilasan, sehingga hanya ada kerugian daya pembilasan. Sebaliknya secara teoritis mesin 2-langkah bisa menghasilkan daya dua kali mesin 4-langkah untuk putaran, ukuran, serta kondisi operasi yang sama, karena mesin 2-langkah bekerja dengan siklus dua kali mesin 4-langkah. Berdasarkan hal di atas mesin 2-langkah lebih menguntungkan dipakai pada mesin diesel ukuran besar atau pada mesin bensin ukuran kecil. 9

10 Mesin diesel 4 langkah Mesin diesel empat langkah yang biasa disebut empat langkah ini prinsip kerjanya adalah: udara murni dihisap ke dalam silinder melalui saluran masuk (intake manifold) lalu dikompresikan oleh piston. Sehingga tekanan dan termperaturnya naik. Pada akhir langkah kompresi bahan bakar mesin diesel diinjeksikan ke dalam silinder melalui nozzle dalam tekanan tinggi. Proses ini mengakibatkan terjadinya penyalaan dalam ruang bakar dan menghasilkan ledakan yang akan mendorong piston. Gerak translasi piston yang dihasilkan oleh ledakan tadi adalah sebuah gaya yang akan diteruskan ke poros engkol untuk dirubah menjadi gerak rotasi. Gerak rotasi poros engkol yang terhubung dengan fly wheel mengakibatkan piston terdorong kembali untuk menekan gas sisa pembakaran ke luar silinder melalui saluran buang (exhaust manifold). Empat tahapan itu adalah sebagai berikut ; langkah mengisap (intake stroke); langkah kompresi (compression stroke); langkah menghasilkan tenaga (power stroke); dan langkah pembuangan (exhaust stroke). keempat langkah ini berlangsung secara cepat dan terus menerus, sehingga menghasilkan siklus kerja mesin. 10

11 3. Aplikasi mesin diesel pada kehidupan sehari-hari Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa mesin diesel adalah mesin yang mengubah kimia menadi energi melalui pembakaran. Energi yang dihasilkan dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini akan dijelaskan salah satu pemanfaatan energi mesin diesel. Mesin genset Mesin ini berfungsi sebagai penghasil listrik saat terjadi pemadaman mendadak. Prinsip dasar kerja mesin ini yaitu saat bekerja mesin diesel yang ada pada genset memutar generator yang ada pada genset tersebut. Hasil dari pemutaran tersebut menghasilkan energy listrik. Kemudian energy listrik yang dihasilkan diatur keluaran atau outputnya agar stabil saat dipakai. Berikut ini akan dijelaskan bagaimana cara kerja mesin genset : Genset (Generating Set Supply) bekerja 10 detik ketika listrik padam, 10 detik sesudahnya tenaga listrik diswitch ke genset, saat itu lampu bisa nyala kembali. Cara kerja generator genset yang memberikan supply listrik setelah 20 detik ini ditopang oleh AVR (Automatic Voltage Regulator). Di dalam AVR, ada Mutual Reactor (MT) yaitu semacam trafo jenis CT (Current Transformer) yang menghasilkan arus listrik berdasarkan besaran arus beban yang melaluinya (secara rangkaian seri). Arus listrik yang dihasilkan ini digunakan untuk 11

12 memperkuat medan magnet pada belitan rotor. Sehingga untuk beban yang besar, arus yang dihasilkan juga besar (rumus: V=IxR, dimana Vp/Vs=Ip/Vp dan P=IxV). Namun untuk menjaga kestabilan AVR tidak hanya dengan AVR saja, genset juga dilengkapi System Governor untuk menjaga kestabilan RPM (Rotation Power Momentum)nya sehingga bisa dihasilkan frekuensi putaran yang stabil pada saat ada atau tidak ada beban, hal ini bisa dilakukan dengan mengatur supply BBM (biasanya solar) pada generatorgenset. Lalu bagaimana ketika listrik nyala? Sebuah switch (biasanya ATS-Automatic Transfer Switch) otomatis mengalihkan power supply dari genset ke PLN. Ini dilakukan tanpa memadamkan lampu sama sekali, sehingga tidak mengganggu kenyamanan konsumen. Dalam 5 detik genset akan mati secara otomatis. Aplikasi lain yang menggunakan mesin diesel yaitu kendaraan bermotor seperti bus, mobil serta alat transportasi lainnya. Mesin dieseil juga dipakai untuk pembangkit listrik yang menghsilkan tegangan dalam jumlah besar 12

13 BAB III PENUTUP A. KESIMPULAN 1. Mesin diesel merupakan mesin yang mengubah energy kimia menjadi energi atau usaha. Mesin ini diciptahan oleh Dr. Rudolf Diesel pada tahun 1892, hingga sekarang mesin ini dikenal sebagai mesin diesel 2. Prinsip kerja mesin diesel yaitu mencampurkan bahan bakar dengan udara yang dimampatkan sehingga suhu dan tekanannya menjadi tinggi. Karena tekanan yang tinggi tersebut akan mencapai titik bakar bahan bakar yang dibakar. Hasil dari ledakan tersebut akan menggerakan piston untuk mengubahnya menjadi usaha. 3. Mesin diesel pada injeksi bahan bakarnya dibagi menjadi dua buah yaitu konvensional dan cammon rail. Pada system yang konvesional bahan bakarnya diinjeksikan sendirisendiri ke ruang bahan bakar, sedangkan pada common rail bahan bakarnya diinjeksikan secara bersama-sama. 4. Mesin diesel pada sistem pembakarannya dibagi menjadi dua yaitu mesin diesel dua langkah dan mesin diesel empat langkah. Pada mesin diesel dua langkah menghasilkan energi atau usaha dalam dua langkah, sedangkan pada mesin diesel empat langkah menghasilkan energi dalam empat langkah. 5. Aplikasi yang dapat digunakan pada mesin diesel yaitu sebagai pembakit listrik alat trasnportasi, dan sebagainya. 13

14 DAFTAR PUSTAKA Sulistyonoh,Joko Mesin Diesel. ( diunduh pada 24 Mei 2011) W, Priyo Mesin Diesel 2 Tak. ( diunduh pada 24 Mei 2011) Rudolf Diesel. ( diunduh pada 24 Mei 2011) Suwitohadi,Didik Penemu Mesin Diesel ( diunduh pada 24 Mei 2011) 14