Mengenal Mesin Diesel

Mesin diesel adalah motor bakar pembakaran dalam yang menggunakan panas kompresi untuk menciptakan penyalaan dan  membakar 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.

Pada dunia perkapalan mesin diesel adalah salah satu alat penggerak  utama kapal. Selain itu mesin diesel juga berfungsi sebagai mesin yang menggerakkan mesin bantu dikapal, seperti Generator, Emergency Compressor, pompa pemadam luar, dll.

Bagaimana mesin diesel bekerja

Marine Diesel Engine Simulation

Ketika gas dikompresi, suhunya meningkat (seperti dinyatakan oleh Hukum Charles) mesin diesel menggunakan sifat ini untuk menyalakan bahan bakar. Udara disedot ke dalam silinder mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi dari mesin menggunakan busi. Pada saat piston memukul bagian paling atas, bahan bakar diesel dipompa ke ruang pembakaran dalam tekanan tinggi, melalui nozzle atomising, dicampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat.

Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran di atas mengembang, mendorong piston ke bawah dengan tenaga yang kuat dan menghasilkan tenaga dalam arah vertikal. Rod penghubung menyalurkan gerakan ini ke crankshaft yang dipaksa untuk berputar, menghantar tenaga berputar di ujung pengeluaran crankshaft.

BAGIAN-BAGIAN UTAMA PADA MOTOR DIESEL

Kepala silinder (Cylinder head)

Cylinder Head

Kepala silinder (cylinder head) merupakan penutup dari silinder yang dipasang pada permukaan blok silinder. Kepala silinder biasanya dibuat dari besi cor berbutiran padat, Mechanite, besi tuang atau besi cor nikel. Untuk motor diesel berukuran besar biasanya kepala silinder dibuat dari baja cor karbon rendah atau plat baja dilas dan ditempa. 

Fungsi cylinder head :

1. Tempat meletakkan peralatan : Katup masuk dan katup buang, untuk memasukkan udara yang diperlukan dalam pembakaran, dan untuk membuang gas pembakaran ke udara luar; Penyemprot bahan bakar ( injector ), untuk menginjeksi bahan bakar; Pelatuk katup ( rocker arm ), untuk mengatur katup penghisapan dan pembuangan.
2. Untuk menutup blok motor bagian atas.

Ada tiga jenis kepala silinder, yaitu :

1. Kepala silinder yang hanya mempunyai injektornya saja.
2. Kepala silinder yang mempunyai injektor dan dua katup yaitu katup intake dan juga katup exhaust.
3. Kepala silinder yang mempunyai injektor, katup dan juga camshaft.

Cylinder liner

 

Cylinder Liner

Cylinder liner merupakan tempat bergeraknya piston dan juga tempat terjadinya proses pembakaran. Sebagian besar motor diesel mempunyai silinder liner yang langsung dicor pada rangkanya. Untuk motor motor diesel berukuran besar biasanya silinder linernya dapat dilepas dengan alasan bahwa pada kondisi tertentu, misalnya minyak bahan bakar yang buruk atau kotor, atau debu dan kotoran yang masuk bersama udara dapat dibersihkan dengan mudah. Apabila hal ini tidak teratasi maka dapat menyebabkan keausan pada permukaan silinder akibat gesekan yang akan mempengaruhi kompresi. Cylinder liner biasanya dibuat dari besi cor. 

Piston / Torak / Seher

Piston

Piston pada mesin juga dikenal dengan istilah torak / seher adalah bagian (parts) dari mesin pembakaran dalam yang berfungsi sebagai penekan udara masuk dan penerima tekanan hasil pembakaran pada ruang bakar.

Fungsi dari piston sendiri adalah :

1. Untuk meneruskan tekanan ke poros engkol
2. Untuk mengambil tekanan samping yang ditimbulkan oleh kemiringan batang engkol
3. Untuk menyekat bagian dalam silinder dari karter
4. Untuk membuang panas yang diserap oleh puncak piston selama pembakran dan bagian awal dari langkah ekspansi

Piston selalu bergerak bolak balik di dalam silinder dan menahan tekanan serta temperatur yang begitu besar akibat proses pembakaran sehingga pemilihan material untuk piston harus melalui pertimbangan pertimbangan yang benar benar matang. Biasanya pertimbangannya meliputi kekuatan material, kemampuan terhadap temperatur yang tinggi serta terhadap keausan.

Berikut ini adalah bahan yang biasanya digunakan untuk membuat piston :

1. Besi cor, adalah bahan yang sangat baik tapi kelemahannya adalah piston akan menjadi lebih berat daripada piston yang dibuat dari aluminium. Tetapi, untuk desain yang tepat selisih berat antara piston dari besi cor dan piston dari aluminium hanya sekitar 10 – 20 %.
2. Paduan aluminium cor, dapat memberikan pembuangan gas yang lebih baik serta lebih ringan dari piston besi cor hanya saja bahan ini sangat mahal harganya. Kekuatan dari bahan ini sama kuatnya dengan piston besi tuang
3. Paduan aluminium tempa, mempunyai sifat yang sangat ringan serta kuat. Pemakainnya biasa digunakan pada pesawat terbang dan juga mesin mesin minyak penyalaan kompresi kecepatan tinggi.

Piston ring

Piston Ring

Ada dua jenis piston ring, yaitu :

1. Piston ring kompresi, dipasang pada celah celah / saluran piston bagian crown.Fungsi dari piston ring kompresi adalah mencegah gas pembakaran yang bertekanan tinggi turun ke lapisan silinder selama langkah kompresi.Selain itu juga untuk meneruskan / menyalurkan panas dari piston ke lapisan silinder yang didinginkan oleh air
2. Piston ring oil scrap, dipasang pada celah celah / saluran pada bagian skirt. Fungsi dari piston ring ini adalah untuk menyerut sisa oli yang telah melumasi dinding silinder yang disemprotkan oleh poros engkol dan batang engkol hal ini dimaksudkan untuk mengurangi minyak pelumas yang terbawa ke atas dan terbakar di dalam ruang bakar perlu dipertimbangkan juga bahwa minyak pelumas yang di bawa juga harus mampu untuk melumasi bagian atas lapisan silinder

Pemasangan piston ring antara yang satu dengan yang lain tidak boleh segaris maksudnya bagian piston ring yang ada celahnya antara piston ring yang satu dengan yang lain tidak boleh segaris hal ini dimaksudkan agar tidak terjadi blow bay (tekanan masuk ke dalam carter). Material antara satu piston ring yang satu dengan yang lain tidak sama sehingga kita tidak boleh menukar piston ring yang satu dengan yang lain oleh karena setiap itu piston ring diberi nomor nomor sesuai dengan tempat pemasangannya. Material yang biasanya digunakan untuk membuat piston ring adalah besi cor kelabu. Untuk beberapa jenis tertentu mempunyai permukaan khusus yaitu dengan menyisipkan material perunggu Pemasangan piston ring juga tidak boleh terbalik.

Bantalan ( bearing )

 

Rod Bearing & Main Bearing

Istiah bantalan digunakan kepada bagian mesin yang meneruskan gaya atau beban dari bagian yang bergerak kepada bagian yang stasioner sehingga mendukung bagian yang bergerak. Permukaan yang bersinggungan di bawah tekanan disebut dengan permukaan bantalan.

Berdasarkan pada jenis gerakan bagian yang didukungnya, bantalan dapat dibagi menjadi 2 golongan :

1. Bantalan untuk gerak putar, yang selanjutnya dapat dibagi lagi menjadi (a) bantalan tap dengan beban utama tegak lurus sumbu putaran misalnya pada main bearing (b) bantalan dorong dengan beban yang bekerja sepanjang sumbu putaran.
2. Bantalan untuk gerakan naik turun, yang selanjutnya dapat dibagi lagi menjadi (a) bantalan untuk tegak linear, misalnya silinder atau lapisan silinder dimana terdapat torak yang bekerja naik turun. (b) bantalan untuk gerak ayun atau osilasi, misalnya selongsong pena torak yang mendukung pena torak.

Cam Shaft (Poros Bubungan)

Chamshaft

Cam shaft digunakan untuk mengatur buka tutupnya katup masuknya udara bersih (intake), katup keluarnya gas buang, katup bahan bakar dan katup untuk sistem start udara bertekanan. Cam shaft berupa poros dimana bagian tertentu terdapat suatu benjolan (nok/cam) yang mana benjolan ini yang dapat mengatur membuka dan menutupnya katup katup tersebut pada saat yang tepat menurut kedudukan piston dan batang piston.

Cam ada yang terpisah dari poros dan ada juga yang langsung dicor langsung dengan porosnya menjadi satu bagian yang utuh. Keuntungan dari cam yang menjadi satu dengan porosnya adalah kalau satu katup dari sebuah silinder telah diatur waktunyan dengan tepat maka semua katup pada seluruh silinder akan diatur waktunya dengan tepat juga Sebalikknya jika terjadi perubahan pengaturan waktu untuk katup pada sebuah silinder maka akan mempengaruhi seluruh katup dan silinder.

Double overhead cams mengontrol bukaan dan tutupan sebuah katup silinder

 

Animasi komputer ini menunjukkan cara kerja camshaft

Dalam motor diesel empat langkah, paling tidak terdapat dua cam untuk setiap silinder, satu untuk katup pemasukan dan yang satunya untuk katup pembuangan. Bisa juga terdapa cam yang lain misalnya saja untuk katup bahan bakar atau untuk katup sistem start. Cam shaft pada jenis ini berputar pada kecepatan yang sama dengan crank shaft.

Untuk motor diesel dua langkah tidak terdapat katup untuk udara masuk, tetapi kalau digunakan katup pembuangan maka paling tidak terdapat dua katup pembuangan untuk tiap silinder yang mana berarti harus ada dua cam yang bersekutu atau cam yang terpisah. Cam shaftpada jenis ini berputar dengan kecepatan setengah dari crank shaft.

Material yang biasanya digunakan untuk membuat cam shaft adalah dari baja tempa, baja yang dipadukan dengan krom nikel, dan biasanya untuk cam shaft yang besar serinhgkali dibor berongga.

Poros engkol (Crank Shaft)

Poros engkol berfungsi untuk merubah gerak translasi piston menjadi gerak rotasi melalui batang piston (connecting rod). Poros engkol terdiri dri pena engkol, jurnal engkol dan lengan engkol yang ditempa dari baja karbon atau baja khusus. Poros engkol dipasang terhadap blok silinder pada bagian jurnal. Baik jurnal engkol maupun pena engkol dikeraskan dengan cara induksi unutk mengatasi pengausan. Pada bagian depan poros engkol dipasang gigi poros engkol untuk menggerakkan sistem klep dan pulley engkol untuk memutar kipas, pompa air, alternator dan pada bagian belakang crankshaft dipasang roda gila ( fly wheel).

Persyaratan utama dari sebuah crank shaft adalah kekuatan dan kekakuan mekanis, baik arah memanjang maupun arah menyilang. Disamping itu yang berpengaruh pada deformasi crank shaft adalah jumlah bantalan yang menyangga poros. Makin banyak jumlah bantalan untuk jumlah crank shaft yang sama maka akan makin kaku poros engkolnya.

Batang Piston (Connecting rod)

Batang torak berfungsi untuk menghubungkan torak dengan poros engkol dan mengubah gerakan bolak balik menjadi gerakan berputar poros engkol. Agar bagian batang torak ini dapat berayun maka pada bagian pemasangan torak digunakan bos dan pada bagian pemasangan poros engkol digunakan bantalan.

Pada batang torak terdapat mata pada ujung yang kecil untuk bantalan pena torak , sebuah tangkai panjang, dan bagian ujung yang besar dan terbelah yang digunakan untuk menjepit poros engkol yang mana pada bagian ini terdapat bantalan. Batangnya adalah tempaan dari baja paduan berkekuatan tinggi yang pada bagian tengah batang dibor sehingga membentuk saluran yang digunakan untuk tempat mengalirnya minyak pelumas dari poros engkol ke pena engkol. Untuk mendapatkan kekuatan maksimum dengan berat minimum biasanya tangkai batang dibentuk H.

Katup (valve)

Intake valve & Exhasut Valve

Katup berfungsi untuk memasukkan udara dan membuang gas hasil pembakaran dengan cara membuka dan menutup katup pada saat yang tepat. Sistem katup terdiri dari klep dan pegas untuk membuka dan menutup langsung ruang bakar, gigi timing untuk memindahkan putaan poros engkol ke cam shaft, tappet (pengangkat klep) untuk membuka dan menutup katup oleh perputaran cam shaft, batang pendorong (push rod), lengan pengungkit ( rocker arm).

Katup yang ada pada mesin diesel adalah katu intake, katup exhaust, dan katup start untuk jenis motor diesel dengan tipe direct engine. Pada motor diesel dua-tak tidak ada katup hisap, akan tetapi memiliki lubang bilas (scavenging port). Di bagian silinder untuk memasukkan udara. Pembukaan klep oleh cam shaft yang diputar oleh poros engkol dengan kecepatan putaran setengah putaran poros engkol, pada batang engkol dipasang klep dan dudukan pegas. Proses buang keseluruhannya terjadi dalam bagian yang kecil dari langkah torak dan pembilasan harus diselesaikan seluruhnya oleh tekanan pengisian udara segar. Oleh sebab itu, pada motor diesel dua langkah biasanya menggunakan dua atau empat katup buang untuk setiap silinder.

Material yang digunakan untuk katup exhaust biasanya dibuat dari baja krom silikon (silkhrom) atau paduan baja yang mengandung isi nikel dan khrom banyak untuk menahan korosi terhadap suhu gas yang tinggi. Selain itu biasanya paduan keras seperti stelityang dilas ke permukaan dudukan dari permukaan yang mengalami pukulan konstan pada proses buka tutupnya katup.

Roda penerus (Fly Wheel)

Crankshaft (warna merah), piston (abu-abu) dan silinder (biru), dan flywheel (hitam)

Roda penerus berfungsi untuk meratakan putaran poros engkol yang berubah-ubah akhibat pembakaran (kerja) pada tiap satu kali putaran poros engkol pada motor dua tak atau pada tiap kali putaran poros engkol pada motor empat tak. Pada waktu putaran poros engkol dipercepat oleh gaya pembakaran, sebagian gaya pembakaran ini tersimpan pada roda penerus. Setaelah selesai pembakaran, putaran poros engkol semakin menerus pada langkah lainnya. Gaya yang tersimpan pada poros engkol yang disebut gaya inersia dikeluarkan kembali untuk memperkecil perubahan kecepatan putaran. Oleh sebab itu putaran menjadi tidak rata.

Gigi Timing (Timing Gear)

 

Timing Gear

Gigi timing berfungsi untuk melaksanakan saat yang tepat penginjeksian bahan bakar dan pembukaan serta penutupan klep. Gigi timing poros terdiri dari poros engkol, gigiporos nok dan gigi pompa injeksi. Gigi pompa injeksi dan gigi poros nok diputar dengan setengah kecepatan putar gigi poros engkol. Pada masing-masing roda gigi diberi tanda untuk menghindari kesalahan pemasangan.

Injektor

Injektor Bahan Bakar

Injektor adalah suatu alat yang berfungsi untuk menginjeksikan bahan bakar yang digunakan dalam proses pembakaran dari motor diesel tersebut. Proses penginjeksian harus sempurna, karena jika tidak maka bahan bakar tidak akan terbakar dengan sempurna. Bahan bakar diinjeksikan dengan cara dikabutkan, untuk memperoleh pembakaran yang sempurna. Injektor biasanya terdeapat pada silinder head (kepala silinder).

Share this post