Subyek:
- Sejarah mesin diesel
- Operasi
- Kelebihan & Kekurangan mesin diesel
- Siklus kerja mesin diesel empat langkah
- Injeksi Langsung & Tidak Langsung
- Bagian tekanan rendah & tinggi
- Proses injeksi
- Ketukan diesel
Sejarah mesin diesel:
Nama mesin diesel diambil dari nama penemunya Rudolf Diesel (1858-1913). Mesin diesel pertama menurut teori Diesel menjadi kenyataan pada tanggal 17 Februari 1894. Mesin ini bekerja berdasarkan prinsip penyalaan sendiri dan bekerja selama 1 menit panjang 88 rpm. Robert Bosch mengembangkan pompa injeksi tekanan tinggi yang memungkinkan mesin diesel memulai penaklukan globalnya.
Mobil penumpang pertama bermesin diesel adalah Mercedes-Benz 170D dari tahun 1935.
Operasi:
Mesin diesel memasukkan udara ke dalam silinder. Tidak ada campuran, seperti yang sering terjadi pada mesin bensin. Di sana bahan bakar seringkali sudah tercampur dengan udara (campuran). Udara pada mesin diesel terkadang dihisap oleh mesin itu sendiri (tanpa turbo), biasanya disuplai di bawah tekanan oleh turbo. Ini disebut supercharging. Supercharging menyebabkan lebih banyak udara masuk, yang dapat dinyalakan dengan bahan bakar tambahan. Informasi lebih lanjut tentang pengisian tekanan dapat ditemukan di halaman turbo. Mesin diesel disuplai dengan udara sebanyak-banyaknya, yang tidak diatur kuantitasnya seperti pada mesin bensin. Pasokan udara yang tidak terbatas disebut “surplus udara”.
Pada mesin diesel, bahan bakar tidak dinyalakan dengan bantuan suatu komponen (seperti halnya busi yang menyalakan bahan bakar bensin pada mesin bensin). Pada mesin diesel, pembakaran dilakukan dengan menginjeksikan bahan bakar solar. Inilah sebabnya mengapa mesin diesel mendapat nama “self-igniter”. Itu pompa bahan bakar bertekanan tinggi memberikan tekanan bahan bakar yang diperlukan.
Pembakaran ini memerlukan banyak panas. Panas ini dihasilkan oleh tekanan kompresi tinggi yang dihasilkan piston selama kompresi. Mengompresi udara (diletakkan di bawah tekanan yang sangat tinggi) menghasilkan banyak panas. Panas ini diperlukan untuk pembakaran.
De alat penyemprot menyuntikkan sejumlah bahan bakar diesel sesaat sebelum piston mencapai TMA. Hal ini biasanya dilakukan dalam beberapa langkah, dengan pra, utama, dan pasca injeksi. Karena bahan bakar diesel bercampur dengan udara hangat (akibat tekanan akhir kompresi yang tinggi), bahan bakar ini terbakar dengan sendirinya. Itu disebut pukulan kekuatan. (Lebih lanjut tentang proses empat ketukan nanti).
Oleh karena itu mesin diesel membutuhkan panas untuk memulai pembakaran. Panas ini (minimal 250 derajat) belum muncul saat mesin dihidupkan. Tekanan akhir kompresi seringkali tidak memberikan suhu yang tepat di ruang bakar. Untuk mengatasinya ada busi pijar dipasang di kepala silinder. Busi pijar ini aktif saat start dan memastikan udara di ruang bakar memiliki suhu yang tepat untuk menyalakan bahan bakar diesel.
Kelebihan & Kekurangan mesin diesel
- Keunggulan mesin diesel dibandingkan mesin bensin :
Karena rasio kompresi dan proses pembakarannya lebih tinggi, mesin diesel lebih irit dibandingkan mesin bensin. Mesin diesel umumnya juga memiliki umur yang lebih panjang (tergantung cara penggunaannya). - Kekurangan mesin diesel dibandingkan mesin bensin :
Mesin diesel lebih berisik, tenaganya lebih rendah dibandingkan mesin bensin dengan kapasitas silinder yang sama (tanpa menggunakan turbo dan intercooler) serta lebih mahal dan konstruksinya lebih berat. Saat ini, pemanasan awal mesin tidak lagi menjadi suatu kerugian, karena mesin diesel injeksi langsung dapat dihidupkan dengan mudah tanpa pemanasan awal. Bahkan pada suhu sekitar titik beku, proses ini masih akan berlangsung setelah beberapa saat.
Saat ini mesin diesel menjadi lebih senyap sehingga semakin sulit membedakan mesin bensin dan diesel.
Siklus kerja mesin diesel empat langkah:
Siklus kerja mesin diesel terdiri dari empat langkah; langkah isap, langkah kompresi, langkah tenaga, dan langkah buang. Selama langkah ini piston bergerak ke bawah dan ke atas sebanyak dua kali. Oleh karena itu, poros engkol telah berputar dua kali.
Banyak hal terjadi pada setiap pukulan; udara ditarik masuk, bahan bakar diinjeksikan, udara dan bahan bakar dibakar, dan sisa gas dikeluarkan dari silinder. Di bawah ini penjelasan tentang apa yang sebenarnya terjadi di setiap trik:
- Pukulan masuk:
Katup masuk terbuka, katup buang tertutup. Piston bergerak dari TMA ke ODP.
– Tanpa turbo: Udara tersedot karena tekanan negatif yang tercipta.
– Dengan turbo: Udara masuk disuplai dari turbo dengan tekanan positif ke dalam ruang silinder.Tidak ada katup pengatur pada saluran masuk, seperti katup throttle pada mesin bensin. Dengan mesin diesel, jumlah udara yang dihisap tidak dapat disesuaikan. Katup throttle pada sistem intake (katup throttle) hanya berfungsi untuk mematikan mesin. Dengan menutup katup ini dan menghentikan pasokan udara, mesin akan mati dengan tenang.
Langkah kompresi:
Katup masuk dan keluar ditutup. Piston bergerak dari ODP ke TMA. Udara dikompresi. Hal ini meningkatkan suhu udara dan, tergantung pada rasio kompresi, dapat mencapai suhu sekitar 550 derajat. Pada mesin bensin suhunya kira-kira 400 derajat. Pada saat start dingin, mesin dihangatkan terlebih dahulu oleh busi pijar untuk mencapai suhu yang memungkinkan campuran menyala.Pukulan kekuatan:
Katup masuk dan keluar tertutup dan piston telah memampatkan udara di bawah tekanan yang sangat tinggi. Beberapa derajat sebelum TMA, bahan bakar diinjeksikan melalui injektor dan dinyalakan oleh tekanan kompresi akhir yang tinggi. Tekanan hasil pembakaran mendorong piston dari TMA ke ODP.Langkah buang:
Katup masuk tertutup, katup buang terbuka. Piston bergerak dari ODP ke TMA dan mengeluarkan gas buang. Proses lingkaran dijelaskan pada halaman proses Seiliger.
Injeksi Langsung & Tidak Langsung:
Sebuah mesin dapat dilengkapi dengan injeksi langsung atau injeksi tidak langsung. Perbedaan antara kedua sistem dijelaskan di bawah ini.
Injeksi langsung:
Tekanan injeksi lebih tinggi dengan injeksi langsung dibandingkan dengan injeksi tidak langsung. Bahan bakar disuntikkan langsung ke dalam silinder (atau dasar piston yang dibentuk untuk itu) pada akhir langkah kompresi. Oleh karena itu, pencampuran terjadi di dalam silinder dan bukan di ruang putar seperti pada injeksi tidak langsung. Untuk meningkatkan pembentukan campuran, udara masuk diputar. Pusaran tersebut tercipta dari bentuk intake manifold dan bentuk dasar piston.
Dibandingkan dengan mesin diesel dengan injeksi tidak langsung, mesin diesel dengan injeksi langsung mempunyai keunggulan yaitu membutuhkan luas permukaan dinding ruang bakar yang lebih sedikit. Hasilnya, mesin diesel injeksi langsung akan kehilangan kompresi dan panas pembakaran lebih sedikit, sehingga menghasilkan efisiensi lebih tinggi dan gas buang lebih bersih.
Injeksi tidak langsung:
Injeksi tidak langsung paling sering digunakan pada mesin diesel lama. Saat ini Anda hampir tidak menemukannya lagi.
Pada mesin dengan injeksi tidak langsung, bahan bakar tidak diinjeksikan di atas piston, melainkan diinjeksikan, dicampur dan diuapkan di dalam ruang putar. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam pusaran udara di ruang pusaran selama langkah kompresi. Hal ini memastikan pencampuran bahan bakar dengan udara yang baik. Dalam hal ini bagian bawah piston rata (terkadang terdapat lekukan untuk katup).
Bagian tekanan rendah & tinggi:
Suplai bahan bakar mesin diesel dibagi menjadi 2 bagian; bagian bertekanan rendah dan bagian bertekanan tinggi.
Bagian bertekanan rendah terdiri dari bagian-bagian berikut:
- tangki merek
- Pompa penguat (dipasang di tangki bahan bakar, atau satu unit dengan pompa bertekanan tinggi)
- Brandstofffilter (dipasang di bawah mobil atau di bawah kap, menghilangkan partikel terkontaminasi dan kelembapan dari bahan bakar diesel)
- Saluran bahan bakar bertekanan rendah (bahan bakar dialirkan dari tangki ke pompa bertekanan tinggi melalui saluran ini)
- Saluran pengembalian bahan bakar (saluran ini membawa bahan bakar kembali dan bocor dari injektor, pompa bertekanan tinggi dan filter kembali ke tangki bahan bakar) Bahan bakar kembali/bocor ini diperlukan untuk pendinginan dan pelumasan bagian-bagian terkait. Panas kemudian dibuang ke tangki.
Bagian bertekanan tinggi terdiri dari bagian-bagian berikut:
- Saluran bahan bakar bertekanan tinggi (bahan bakar disuplai melalui saluran ini dari pompa bertekanan tinggi ke injektor. Semua saluran harus memiliki panjang dan ketebalan yang sama untuk menghindari perbedaan tekanan)
- Pompa bertekanan tinggi (bahan bakar yang dipompa dari pompa pengantar ke pompa bertekanan tinggi dipompa dari sini melalui saluran bahan bakar bertekanan tinggi ke injektor)
- Verstuver (menyuntikkan bahan bakar ke dalam silinder ketika mencapai tekanan pembukaan)
Proses injeksi:
Waktu antara injeksi bahan bakar dan pembakaran sebenarnya disebut waktu tunda. Tetesan kecil bahan bakar yang diinjeksikan melalui injektor harus berubah menjadi bentuk gas. Transisi ini dimungkinkan karena suhu tinggi di ruang bakar (yang dicapai melalui tekanan akhir kompresi atau busi pijar saat start). Waktu ini harus sesingkat mungkin, jika tidak maka akan mempengaruhi pembakaran. Ini juga berarti mesin akan bekerja lebih buruk dan daya yang tersedia lebih sedikit.
Gambar di bawah menunjukkan proses injeksi secara lengkap.
Ketukan solar:
Ada jeda beberapa milidetik antara awal injeksi (lihat A pada gambar di atas) dan awal pembakaran (C). Tetesan bahan bakar yang sangat kecil yang disuntikkan melalui injektor (kabut bahan bakar) harus diatur suhunya terlebih dahulu sebelum dapat diubah menjadi bentuk uap. Bagian luar tetesan bahan bakar pertama-tama berubah menjadi bentuk gas dan kemudian terbakar secara bertahap. Sisa tetesan kemudian terbakar secara spontan dan menimbulkan suara mesin yang dapat dikenali; ketukan dieselnya. Ini adalah pembakaran yang tidak terkendali dan dapat terjadi pada waktu yang salah.
Hal-hal berikut ini dapat menyebabkan diesel knock:
- Alat penyemprot yang rusak (tetesan atau atomisasi yang buruk dengan tetesan yang terlalu besar)
- Pompa injeksi rusak (katup pengantar atau pendorong rusak)
- Bahan bakar (ada air, angka setana terlalu rendah, udara dalam bahan bakar
- Mesin (tekanan akhir kompresi terlalu rendah, busi pijar tidak berfungsi)
- Waktu pompa bahan bakar salah
