Auto Drive Otomotif

sejarah diesel

Rudolph Diesel

Rudolph Diesel was born in Paris of Bavarian parents in 1858. As a budding mechanical engineer at the Technical University in Munich, he became fascinated by the 2nd law of thermodynamics and the maximum efficiency of a Carnot process and attempted to improve the existing thermal engines of the day on the basis of purely theoretical considerations. His first prototype engine was built in 1893, a year after he applied for his initial patent, but it wasn't until the third prototype was built in 1897 that theory was put into practice with the first 'Diesel' engine.

Diesel Cycle Operation

The Diesel cycle is the cycle used in the Diesel (compression-ignition) engine. In this cycle the heat is transferred to the working fluid at constant pressure. The process corresponds to the injection and burning of the fuel in the actual engine. The cycle in an internal combustion engine consists of induction, compression, power and exhaust strokes.

Run Diesel Cycle Animation

Induction Stroke

The induction stroke in a Diesel engine is used to draw in a new volume of charge air into the cylinder. As the power generated in an engine is dependent on the quantity of fuel burnt during combustion and that in turn is determined by the volume of air (oxygen) present, most diesel engines use turbochargers to force air into the cylinder during the induction stroke.

From a theoretical perspective, each of the strokes in the cycle complete at Top Dead Centre (TDC) or Bottom Dead Centre (BDC), but in practicality, in order to overcome mechanical valve delays and the inertia of the new charge air, and to take advantage of the momentum of the exhaust gases, each of the strokes invariably begin and end outside the 0, 180, 360, 540 and 720 (0) degree crank positions (see valve timing chart).

Compression Stroke

The compression stroke begins as the inlet valve closes and the piston is driven upwards in the cylinder bore by the momentum of the crankshaft and flywheel.

The purpose of the compression stroke in a Diesel engine is to raise the temperature of the charge air to the point where fuel injected into the cylinder spontaneously ignites. In this cycle, the separation of fuel from the charge air eliminates problems with auto-ignition and therefore allows Diesel engines to operate at much higher compression ratios than those currently in production with the Otto Cycle.

Compression Ignition

Compression ignition takes place when the fuel from the high pressure fuel injector spontaneously ignites in the cylinder.

In the theoretical cycle, fuel is injected at TDC, but as there is a finite time for the fuel to ignite (ignition lag) in practical engines, fuel is injected into the cylinder before the piston reaches TDC to ensure that maximum power can be achieved. This is synonymous with automatic spark ignition advance used in Otto cycle engines.

Power Stroke

The power stroke begins as the injected fuel spontaneously ignites with the air in the cylinder. As the rapidly burning mixture attempts to expand within the cylinder walls, it generates a high pressure which forces the piston down the cylinder bore. The linear motion of the piston is converted into rotary motion through the crankshaft. The rotational energy is imparted as momentum to the flywheel which not only provides power for the end use, but also overcomes the work of compression and mechanical losses incurred in the cycle (valve opening and closing, alternator, fuel injector pump, water pump, etc.).

Exhaust Stroke

The exhaust stroke is as critical to the smooth and efficient operation of the engine as that of induction. As the name suggests, it's the stroke during which the gases formed during combustion are ejected from the cylinder. This needs to be as complete a process as possible, as any remaining gases displace an equivalent volume of the new charge air and leads to a reduction in the maximum possible power.

Exhaust and Inlet Valve Overlap

Exhaust and inlet valve overlap is the transition between the exhaust and inlet strokes and is a practical necessity for the efficient running of any internal combustion engine. Given the constraints imposed by the operation of mechanical valves and the inertia of the air in the inlet manifold, it is necessary to begin opening the inlet valve before the piston reaches Top Dead Centre (TDC) on the exhaust stroke. Likewise, in order to effectively remove all of the combustion gases, the exhaust valve remains open until after TDC. Thus, there is a point in each full cycle when both exhaust and inlet valves are open. The number of degrees over which this occurs and the proportional split across TDC is very much dependent on the engine design and the speed at which it operates.

in-line

A. Latar Belakang

Makalah Sistem Bahan Bakar Diesel In-line membahas tentang sistem bahan bakar diesel in-line beserta cara pemeliharaan/servisnya. Tujuan dari makalah ini agar siswa memiliki subkompetensi yaitu memelihara/servis sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel. Materi makalah yang akan dipelajari meliputi : (1) prinsip kerja sistem injeksi bahan bakar diesel, (2) sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel yang perlu dipelihara/diservis, dan (3) langkah kerja pemeliharaan/servis sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel.

Makalah ini terdiri dari atas 3 kegiatan belajar. Kegiatan belajar 1 membahas tentang: prinsip kerja sistem injeksi bahan bakar diesel in-line. Kegiatan belajar 2 membahas tentang sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel, yaitu meliputi saringan bahan bakar, pompa injeksi, injector/pengabut, automatic timer, dan governor. Kegiatan belajar 3 membahas langkah kerja pemeliharaan/servis sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel in-line.

Setelah mempelajari makalah ini diharapkan dapat memahami prinsip kerja, sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel serta dapat melakukan pemeliharaan/ servis sistem dan komponen injeksi bahan bakar diesel in-line tersebut.

BAB II

PEMBAHASAN

A. PRINSIP KERJA SISTEM BAHAN BAKAR DIESEL

Pada mesin diesel hanya udara bersih yang dihisap dan dikompresikan. Bahan bakar dan udara dicampur di dalam silinder dengan cara setelah udara dikompresikan, bahan bakar disemprotkan kedalam ruang bakar sehingga terjadi pembakaran. Persyaratan tekanan udara kompresi 1,5-4 Mpa (15-40 bar) sehingga temperatur udara naik 700-900oc. Bahan bakar

harus dikabutkan halus, oleh pompa injeksi pada tekanan (100-250 bar).

Ada dua cara penyemprotan bahan bakar kedalam ruang bakar yaitu injeksi langsung

dimana injection nozzle menyemprotkan bahan bakar langsung keruang bakar utama (main

combustion chamber) pada akhir langkah kompresi. Udara tertekan dan menerima pusaran

cepat akibatnya suhu dan tekanannya naik bahan bakar cepat menguap dan menyala dengan

sendirinya setelah disemprotkan.

Cara menyemprotan yang kedua ialah injeksi tidak langsung dimana bahan bakar

disemprotkan oleh injection nozzle ke kamar depan (precombustion chamber). Udara yang

dikompresikan oleh torak memasuki kamar pusar dan membentuk aliran turbulensi ditempat

bahan bakar yang diijeksikan. Tetapi sebagian bahan bakar yang belum terbakar akan

mengalir ke ruang bakar utama melalui saluran transfer untuk menyelesaikan pembakaran.

Pada sistem bahan bakar mesin diesel, feed pump menghisap bahan bakar dari tangki bahan

bakar. Bahan bakar disaring oleh fuel filter dan kandungan air yang terdapat pada bahan

DISTRIBUTOR BAHAN BAKAR SISTEM INJEKSI

DISTRIBUTOR BAHAN BAKAR SISTEM INJEKSI

Dalam diskusi kita tentang sistem bahan bakar injeksi distributor, kita akan menggunakan jenis DPA misalnya kita karena penggunaannya yang luas pada Angkatan Laut kerajinan kecil. Pompa DPA adalah unit kompak yang dilumasi oleh seluruh bahan bakar dan tidak memerlukan sistem pelumasan terpisah. Tidak berisi bantalan bola atau rol, roda gigi, atau mata air yang sangat stres. Kontrol kecepatan sensitif dikelola oleh seorang gubernur yang baik secara mekanis atau hidrolik dioperasikan dalam pompa itu sendiri.
Desain dan Komponen
Pada jenis distributor DPA pompa injeksi, bahan bakar dipompa oleh elemen tunggal. Biaya bahan bakar didistribusikan di urutan penembakan benar dengan distributor rotary yang tidak terpisahkan dengan pompa. Oleh karena itu, kesetaraan pengiriman ke setiap nozzle adalah sifat pompa. Karena interval waktu antara stroke injeksi ditentukan oleh jarak yang akurat dari port distribusi dan Cams operasi tidak harus disesuaikan, waktu yang akurat pengiriman juga merupakan fitur yang melekat pada pompa.

Gambar 9-15.-plunger tipe.
Ada berputar pusat baja anggota dikenal sebagai memompa dan mendistribusikan rotor. Rotor adalah cocok dekat dengan tubuh baja stasioner silinder, disebut kepala hidrolik. Bagian pemompaan rotor memiliki lubang melintang mengandung dua pompa piston menentang. Komponen-komponen ini berputar di dalam cincin cam di rumah pompa, dan beroperasi melalui rol dan sepatu geser pada rotor. Cincin cam memiliki lobus internal sebanyak mesin memiliki silinder. The plungers lawan tidak memiliki mata air namun pindah ke luar hidrolik dengan tekanan bahan bakar.
Rotor memompa dan mendistribusikan didorong oleh splines dari drive shaft. Pada akhirnya luarnya, rotor membawa pompa baling-jenis bahan bakar transfer. Dengan katup pengatur piston tipe disimpan di ujung pelat, pompa perpindahan berfungsi untuk meningkatkan tekanan bahan bakar untuk tingkat menengah, yang dikenal sebagai tekanan transfer.
Operasi
Pompa DPA didorong pada setengah kecepatan mesin. Sebagai putaran rotor, port pengisian pada rotor sejajar dengan port metering di kepala hidrolik. Bahan bakar pada tekanan meteran kemudian mengalir ke dalam bagian sentral dalam rotor dan memaksa piston terpisah. Jumlah perpindahan plunger ditentukan oleh jumlah bahan bakar yang dapat mengalir ke dalam elemen sementara port yang selaras. Port inlet menutup sebagai bahan bakar rotasi terus. Sebagai putaran rotor, bahan bakar tetap terisolasi menjadi rotor. Sebagai pelabuhan distributor tunggal pada rotor datang ke dalam keselarasan dengan salah satu port outlet di kepala hidrolik, piston dipaksa cepat bersama-sama oleh aksi cam. Pada titik ini, tekanan tinggi yang dihasilkan, dan bahan bakar bertekanan lewat melalui saluran bertekanan tinggi ke injektor. Dari injektor, bahan bakar lolos ke ruang bakar mesin. Siklus seluruh operasi diulang sekali untuk setiap silinder mesin per revolusi pompa. Khas DPA sistem untuk mesin 4-silinder.

SIKLUS OTTO 4 TAK DAN SIKLUS MESIN DIESEL

Siklus otto 4 tak

1. Langkah Hisap ( Induction Stroke )

Pada langkah hisap, klep inlet membuka sebelum TMA, setelah itu tetap terbuka sampai pison melewati TMB, mengapa harus tetap terbuka sampai melewati TMB? alasannya adalah untuk membiarkan inertia dari tingginya kecepatan bahan bakar dan udara yang tadi dihisap ke dalam silinder untuk benar-benar memadatkan campuran bahan bakar dan udara yang mana saat itu piston mulai naik untuk memulai langkah kompresi.

2. Langkah Kompresi ( Compression Stroke )

Setelah Piston melewati TMB, maka klep Inlet menutup. saat itulah langkah kompresi dimulai. jadi langkah kompresi dimulai bukan dari TMB, melainkan setelah melewati TMB. gerakan piston menuju ke TMA menekan campuran bahan bakar dan udara yang tadi dihisap ke dalam silinder.

3. Langkah Usaha ( Power )

sebelum piston mencapai TMA, busi memercikkan api dan terciptalah ledakan pembakaran. namun gerakan piston masih menuju ke TMA, lalu setelah mencapai TMA baru turun TMB karena tingginya tekanan ledakan dari proses pembakaran. jadi pembakaran tercipta sebelum piston mencapai TMA dan kemudian naik baru ke TMB, hal ini bertujuan untuk menciptakan tekanan pembakaran yang tinggi. dari langkah ini bisa kita lihat kalau langkah kompresi sendiri tidak mencapai 180 derajad ( gerakan piston dari TMA - TMB adalah 180 derajad ). karena klep in menutup setelah TMB dan sebelum piston mencapai TMA busi sudah memercikkan api.

4. Langkah Buang ( Exhaust Stroke )

Klep buang membuka lama sebelum piston mencapai TMB. membukanya klep buang sebelum TMB tujuannya untuk membiarkan tekanan di dalam silinder berkurang, sehingga pada saat setelah piston melewati TMB, momentum dari gas pembuangan digunakan untuk membilas silinder secara efisien. karena pada saat itu juga klep inlet membuka sebelum TMA ( periode ini disebut overlapping atau kedua klep membuka secara bersamaan ) dan klep buang menutup setelah melewati TMB. pada saat itu inertia dari gas sisa pembakaran benar-benar membantu pengisian silinder dengan membuat sebagian kevakuman di dalam silinder dan jalur pemasukan. karena pada saat itu klep in sudah terbuka dan memulai langkah pengisian.

Siklus Dasar Mesin Diesel

Sebuah mesin diesel adalah jenis mesin termal yang menggunakan proses pembakaran internal (internal combustion engine) untuk mengubah energi yang tersimpan dalam ikatan kimia dari bahan bakar menjadi energi mekanik berdaya guna.

Ini terjadi dalam dua langkah:

Pertama, bahan bakar akan bereaksi secara kimia atau pembakaran dan melepaskan energi dalam bentuk panas.

Kedua panas menyebabkan gas yang terperangkap dalam silinder memuai dan pemuaian gas dibatasi oleh silinder menyebabkan piston bergerak memperluas ruang silinder.

Gerakan bolak-balik (reciprocating) piston ini kemudian diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft, kruk as). Untuk mengkonversi energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berdaya guna semua pembakaran internal mesin harus melalui empat kegiatan: isap, kompresi, usaha dan buang. Bagaimana peristiwa tersebut dihitung dan bagaimana mereka terjadi membedakan berbagai jenis mesin.

Semua mesin diesel masuk ke dalam salah satu dari dua kategori, mesin siklus dua langkah atau 2 tak atau mesin siklus empat langka atau 4 tak. Siklus mengacu pada setiap operasi atau rangkaian kejadian yang berulang. Dalam kasus mesin 4 tak, mesin memerlukan empat langkah piston (isap, kompresi, usaha dan buang) untuk menyelesaikan satu siklus penuh. Oleh karena itu, diperlukan dua putaran dari poros engkol atau 720° dari rotasi poros engkol (360° x 2) untuk menyelesaikan satu siklus. Dalam mesin 2 tak peristiwa isap, kompresi, usaha dan buang terjadi dalam satu putaran poros engkol atau 360°.

Timing

Dalam pembahasan berikut dari siklus diesel adalah penting untuk mengingat kerangka waktu di mana setiap tingkah laku yang diperlukan terjadi. Waktu yang diperlukan untuk gerak pembuangan gas sisa keluar dari silinder dan udara segar ke dalam silinder, kompres udara, menginjeksikan bahan bakar dan untuk membakar bahan bakar.

Jika mesin diesel 4 tak berjalan konstan pada 1.500 putaran per menit (rpm), poros mesin akan berputar 25 putaran tiap detik atau 9.000 derajat per detik. Satu langkah selesai dalam waktu sekitar 0,02 detik.

Siklus 4 Langkah

Dalam mesin 4 tak, camshaft (noken as) disesuaikan sehingga kecepatan putarnya hanya setengah dari kecepatan putar poros engkol atau 1 putaran camshaft berbanding 2 putaran crankshaft. Ini artinya bahwa poros engkol harus membuat dua putaran lengkap sebelum noken as menyelesaikan satu putaran.

Bagian berikut akan menggambarkan empat langkah, mesin diesel memiliki katup isap dan katup buang dengan 3.5 inchi boring dan 4 inchi langkah dengan rasio kompresi 16:1, saat melewati satu siklus. Kita akan mulai pada langkah isap. Semua tanda waktu yang diberikan adalah secara umum dan akan bervariasi dari mesin ke mesin.

Ketika piston bergerak ke atas mendekati 28° sebelum TMA yang diukur dengan perputaran poros engkol (crankshaft), cuping (nok) camshaft mulai mengangkat cam follower. Hal ini menyebabkan batang pendorong (pushrod) bergerak keatas dan mendorong sumbu pengungkit pelatuk (rockrer arm), pelatuk kemudian mendorong katup isap (intake valve) ke bawah dan katup (valve,klep) mulai terbuka. Langkah isap kini mulai sementara katup buang masih terbuka. Aliran gas buang membuat kondisi tekanan rendah di dalam silinder dan akan membantu menarik muatan udara segar masuk kedalam silinder seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 1.

Piston melanjutkan perjalanan ke atas sampai TMA, sementara udara segar masuk dan gas buang keluar. Sekitar 12° setelah TMA, cuping pembuangan camshaft berputar sehingga katup buang akan mulai menutup. Katup akan sepenuhnya ditutup sekitar 23° setelah TMA. Hal ini dicapai berkat pegas katup yang tertekan ketika katup dibuka, memaksa rocker arm dan cam follower kembali lagi sesuai dengan perputaran cuping camshaft. Dalam kerangka waktu selama kedua katup isap dan katup buang terbuka disebut katup saling tumpang tindih atau valve overlap (dalam contoh ini 51° overlap) dan digunakan untuk memungkinkan udara segar membantu memindahkan gas buang keluar dan mendinginkan silinder atau pembilasan. Pada kebanyakan mesin, 30 sampai 50 kali volume silinder, udara pembilasan melalui silinder selama overlap.

Udara segar yang kelebihan ini juga memberikan efek pendinginan yang diperlukan pada bagian-bagian mesin. Ketika piston melewati TMA dan mulai melakukan perjalanan menuruni lubang silinder, gerakan piston ini membuat sebuah langkah pengisapan dan terus menarik udara segar masuk ke dalam silinder.

Pada 35° setelah titik mati bawah (TMB), katup isap mulai tertutup. Pada 43° setelah TMB atau 137° sebelum TMA, katup isap intake pada kedudukannya dan sepenuhnya tertutup. Di titik ini muatan udara pada tekanan normal sekitar 14,7 psi atm dan suhu udara ambien berkisar ~80°F, seperti diperlihatkan pada Gbr.2 Sekitar 70° sebelum TMA, piston telah menempuh perjalanan sekitar 2,125 inchi atau sekitar setengah dari ruang langkah kerja silinder, sehingga mengurangi setengah volume silinder. Suhu dua kali lipatnya menjadi berkisar ~160°F dan tekanan sekitar ~34 psi atm.

Sekitar 43° sebelum TMA piston telah melakukan perjalanan 3,062 inchi keatas dan volume sekali lagi dibagi dua. Akibatnya, suhu naik dua kali lipat menjadi sekitar ~320°F dan tekanan ~85 psi atm. Ketika piston telah mencapai 3,530 inchi dari ruang langkah kerja silinder, volume silinder dibagi dua lagi dan suhu mencapai sekitar 640°F dan tekanan 277 psi atm. Ketika piston telah mencapai 3,757 inci dari ruang langkah kerja silinder, volume dibagi dua dan suhu meningkat sampai 1280°F dan tekanan mencapai 742 psi atm. Dengan luas piston 9,616 inchi kuadrat maka tekanan dalam silinder mengerahkan kekuatan sekitar 7.135 lb atau 3,5 ton gaya tekan.

Hitungan di atas untuk mesin ideal dan memberikan contoh yang baik dari apa yang terjadi di dalam mesin selama kompresi. Dalam sebuah mesin yang sebenarnya, tekanan hanya mencapai sekitar 690 psi atm. Hal ini terutama disebabkan hilangnya panas ke bagian mesin sekitarnya.

Injeksi bahan bakar (Fuel Injection)

Bahan bakar dalam keadaan cair diinjeksikan ke dalam silinder pada waktu dan perkiraan yang tepat untuk memastikan bahwa tekanan pembakaran pada piston di paksa tidak terlalu dini atau terlalu terlambat, seperti yang ditunjukkan pada Gbr.3. Bahan bakar memasuki silinder dimana panas udara yang dimampatkan telah ada, namun bahan bakar hanya akan terbakar ketika berada dalam keadaan menguap, hal tersebut tercapai melalui penambahan panas dan dicampur dengan pasokan oksigen. Tetesan menit pertama pemasukan bahan bakar ke ruang bakar dengan cepat menguap. Penguapan dari bahan bakar menyebabkan udara disekitar bahan bakar mengalami pendinginan sehingga udara membutuhkan waktu untuk mendapatkan panas yang cukup untuk menyalakan menguapan bahan bakar. Injeksi bahan bakar dimulai pada 28° sebelum TMA dan berakhir pada 3° setelah TMA, karena itu bahan bakar diinjeksikan untuk durasi dari 31°.

Usaha (Power)

Kedua katup tertutup dan muatan udara segar telah dikompresi. Bahan bakar telah disuntikkan dan mulai terbakar. Setelah piston melewati TMA, panas dengan cepat dihasilkan oleh penyalaan dari bahan bakar dan menyebabkan peningkatan tekanan pada silinder. Suhu pembakaran sekitar 2.336°C. Kenaikan gaya tekan pada piston ke bawah meningkatkan gaya puntir pada poros engkol pada langkah usaha, sebagaimana diilustrasikan pada Gbr.4. Energi yang dihasilkan oleh proses pembakaran tidak semua dimanfaatkan. Dalam mesin diesel 2 tak, hanya sekitar 38% dari daya yang dihasilkan dimanfaatkan untuk melakukan pekerjaan, sekitar 30% terbuang dalam bentuk panas dibuang melalui sistem pendingin dan sekitar 32% dalam bentuk panas ditolak keluar melalui knalpot. Sebagai perbandingan, mesin diesel 4 tak memiliki distribusi termal dari 42% dikonversi menjadi kerja yang berdaya guna, 28% panas yang dibuang melalui sistem pendinginan dan 30% panas yang dibuang keluar melalai knalpot.

Pembuangan (Exhaust)

Seraya piston mendekati 48° sebelum TMB, cuping cam pembuangan mulai memaksa cam follower keatas, menyebabkan katup buang tertekan dari kedudukannya. Seperti yang ditunjukkan pada Gbr.5, gas buang mulai mengalir keluar dari katup buang akibat tekanan silinder dan masuk ke dalam manifold pembuangan. Setelah melalui TMB, piston bergerak ke atas dan mengalami percepatan sampai kecepatan maksimum pada 63° sebelum TMA. Dari titik ini piston mengalami perlambatan. Selama kecepatan piston melambat, kecepatan gas yang mengalir keluar silinder membuat tekanan sedikit lebih rendah daripada tekanan atmosfer. Pada 28° sebelum TMA, katup isap intake terbuka dan siklus dimulai lagi.

Jelaskan Perbedaan siklus otto dan siklus diesel 2 tak ?

Mesin yang ditemukan oleh Rudolf Diesel (8158-1913) konsturksinya tidak berbeda jauh dengan mesin bensin yang dikenal dengan sebutan mesin otto.beberapa bagian komponennya punya tugas yang sama dengan mesin bensin,seperti blok slinder, poros engkol, poros bubungan, asembli torak, dan mekanisme pengerak katupnya.perbedaan motor diesel dan motor bensin adalah cara pemberian dan penyalaan bahan bakarnya; perbandingan kompressi; disain komponen.

1. Cara pemberian Dan penyalaan Bahan bakar

Perbedaan utama terletak pada bagaimana memulai sesuatu pembakaran dalam ruang silinder.mesin besin mengawali pembkaran dengan disuplainya listrik tegangan tinggi, sehingga menimbulkan percikan bunga api di antara ecelah busi untuk memulai pembakaran gas.motor diesel memanfaatkan udara yang dikompresi untuk memulai pembakaran bahan bakar solar.Dengan perbandingan kompresinya sangat tinggi sampai berkisar 22 : 1,akibatnya tekanan naik secara mendadak(berlansung dalam beberapa milidetik)suhunya dapat mencapai 900-1000 derajat celcius.Suhu setinggi itu dapat menyalakan bahan bakar solar. Menjelang akhir langkah kompresi,solar disemprotkan ke udara Yang sangat panas itu.Akibatnya, bahan bakar langsung terbakar sebab titik nyala solar sendiri Cuma 4000 Celcius.karena pembakaran terjadi akibat tekanan kompresi yang sangat tinggi tadi,maka mesi diesel di sebut juga mesin penyalaan kompresi (compression igniton engine).Sedangkan mesin bensin di kenal dengan mesin penyalaan bunga api (spark ignition engine). Dalam mesin bensin bahan bakar dan udara dicampur di luar slinder yaitu dalam karburator dan saluran masuk (manifold).Sebaliknya mesin diesel tidak ada campuran pendahuluan udara dan bahan bakar di luar slinder,hanya udara yang diterima ke dalam slinder melalui saluran masuk.

2. Perbandingan Kompresi mesin diesel dan Bensin

Perbandingan kompresi adalah perbandingan volume udara dalam silinder sebelum langkah kompresi dengan volume sesudah langkah kompresi. Perbandingan kompresi untuk motor-motor bensin adalah berkisar 8 : 1 sedangkan perbandingan yang umum untuk motor-motor diesel adalah 16-22 : 1.Perbandingan kompresi yang timggi pada motor diesel menimbulakan kenaikan suhu udara cukup tinggi untuk menyalakan bahan bakar tanpa ada letikan bunag api.Hal ini menyebabkan motor diesel mempunyai efisiensi yang besar sebab kompresi yang tinggi menghasilkan pemuaian yang besar dari gas-gas hasil pembakaran dalam slinder.Karena itu tenaganya sangat kuat. Efisiensi tinggi yang dihasilkan pembakaran motor diesel harus diimbangi dengan kekuatan komponen-komponennya agar dapat menahan gaya-gaya pembakaran yang sangat besar.

3.Disain Komponen Mesin Diesel dan Bensin

Sudah dikatakan bahwa mesin diesel haruslah dibuat kokoh dan kuat untu dapat menahan gaya pembakaran yang sangat besar.Pada umumnya bagian-bagian yang dikuatkan adalah torak,pena torak,batang penghubung,dan poros engkol serta sejumlah bantalan utama untuk mendukung poros engkol.

3). Jelaskan perbedaan langkah ICE 2 tak dan ICE 4 tak ?

Jika mesin 4 tak memerlukan 2 putaran crankshaft dalam satu siklus kerjanya, maka untuk mesin 2-tak hanya memerlukan satu putaran saja. Hal ini berarti dalam satu siklus kerja 2 tak hanya terdiri dari 1 kali gerakan naik dan 1 gerakan turun dari piston saja. Desain dari ruang bakar mesin 2 tak memungkinkan terjadunya hal semacam itu. Ketika piston naik menuju TMA untuk melakukan kompresi maka katup hisap terbuka ( lihat gambar di bawah) dan masuklah campuran bahan bakar dan udara, sehingga dalam satu gerakan piston dari TMB ke TMA menjalankan dua langkah sekaligus yaitu kompresi dan isap. Pada saat sesaat sebelum piston mencapai TMA maka busi menyala, gas campuran meledak dan memaksa piston kembali bergerak ke bawah menuju TMB. Gerakan piston yang ini disebut langkah ekspansi. Namun sembari piston melakukan langkah ekspansi atau usaha, sesungguhnya juga melakukan langkah buang melalui katup buang (sisi kanan dinding silinder pada gambar) . Hal ini bisa terjadi karena gas hasil pembakaran terdorong keluar akibat campuran bahan bakar dan udara baru yang juga masuk dari sisi kiri dinding silinder.

Jadi, kenapa motor dengan mesin 2 tak harus memakai oli pelumas samping selain pelumas mesin sudah jelas, karena model kerja yang seperti itu membuat tenaga yang dihasilkan lebih besar. Perbandingannya pada mesin 4 tak dalam 2 kali putaran crankcase = 1 x kerja sedangkan untuk 2 tak 2 kali putaran crankcase = 2 x kerja.

Untuk itu, dibutuhkan pelumas yang lebih karena putaran yang dihasilkan lebih cepat. Hal itu juga menjawab kenapa mesin 2 tak lebih berisik ,boros bahan bakar, menghasilkan asap putih dari knalpotnya tetapi unggul dalam kecepatan dibandingkan mesin 4 tak. Istilahnya “No Engine is Perfect !” Perbedaan yang lain juga terdapat pada bentuk fisik pistonnya. Piston 2 tak lebih panjang dibanding piston 4 tak. Selain itu bentuk piston head nya juga lain, piston 2 tak memiliki semacam kubah untuk memuluskan gas buang untuk bisa keluar sedangkan 4 tak tidak. Piston 2 tak juga memiliki slot lubang yang berhubungan dengan reed valve yang berhubungan dengan cara kerja masukan campuran bahan bakar – udara ke ruang bakar.

Siklus otto dan diesel

1.siklus otto

Pada siklus diatas di jelaskan langkah pertama yaitu langkah kompresi,setelah kompresi langkah kedua ialah memasukan bahan bakar selanjutnya langkah ketiga proses pembakaran yang di picu oleh spark plug/busi,kemudian hasil dari pembakaran tersebut menghasilkan tenaga atau gaya yang di gunakan untuk menendang piston turun ke TMB,dan yang terakhir gas tersebut di buang keluar seiring piston akan naik kembali k TMA,

-siklus diesel

Siklus diesel sebenarnya prosesnya hamper mirip dengan mesin otto Cuma yang membedakan pada diesel tidak ada busi, tetepi hanya busi pemanas saja,dan pada mesin diesel umumnya menganut komresi yang jauh lebih tinggi dari mesin otto.

2.-Siklus otto
Siklus Otto adalah siklus thermodinamika yang paling banyak digunakan dalam kehidupan manusia. Mobil dan sepeda motor berbahan bakar bensin (Petrol Fuel) adalah contoh penerapan dari sebuah siklus Otto.
Secara thermodinamika, siklus ini memiliki 4 buah proses thermodinamika yang terdiri dari 2 buah proses isokhorik (volume tetap) dan 2 buah proses adiabatis (kalor tetap). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat diagram tekanan (p) vs temperatur (V) berikut:

Proses yang terjadi adalah :
1-2 : Kompresi adiabatis
2-3 : Pembakaran isokhorik
3-4 : Ekspansi / langkah kerja adiabatis
4-1 : Langkah buang isokhorik
Beberapa rumus yang digunakan untuk menganalisa sebuah siklus Otto adalah sebagai berikut :
1. Proses Kompresi Adiabatis
2. Proses Pembakaran Isokhorik
3. Proses Ekspansi / Langkah Kerja
4. Kerja Siklus
5. Tekanan Efektif Rata-rata (Mean Effective Pressure)
6. Daya Indikasi Motor

Dimana parameter – parameternya adalah :
p = Tekanan gas (Kg/m^3)
T = Temperatur gas (K; Kelvin)
V = Volume gas (m^3)
r = Rasio kompresi (V1 – V2)
Cv = Panas jenis gas pada volume tetap ( kj/kg K)
k = Rasio panas jenis gas (Cp/Cv)
f = Rasio bahan bakar / udara
Q = Nilai panas bahan bakar (kj/kg)
W = Kerja (Joule)
n = Putaran mesin per detik (rps)
i = Index pengali; i=1 untuk 2 tak dan i=0.5 untuk 4 tak
z = Jumlah silinder
P = Daya ( Watt )

- Siklus diesel 2 tak
Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine). Penggunaan motor diesel bertujuan untuk mendapatkan tenaga mekanik dari energi panas yang ditimbulkan oleh energi kimiawi bahan bakar, energi kimiawi tersebut diperoleh dari proses pembakaran antara bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar.
Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih tergantung pada tujuan perancangan, dan dalam satu silinder dapat terdiri dari satu atau dua torak.
Tekanan gas hasil pembakaran 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. Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.
Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim airless injection (solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan motor diesel yang menggunakan sistim air injection yang dianalisa dengan siklus diesel sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus otto.
Diagram P-V siklus diesel dua langkah

Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin pembakaran bahan bakar terjadi karena adanya loncatan api listrik yang ditimbulkan oleh dua elektroda busi, sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar hingga mencapai temperatur nyala akibat kompresi torak. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut compression ignition engine sedangkan motor bensin disebut spark ignition engine.

3. Perbedaan langkah ICE 2tak dan 4tak
Didalam dunia otomotif, sebagai prime mover (pengerak utama) digunakan internal combustion engine (motor pembakaran dalam), baik itu motor bensin maupun motor disel, dan kedua jenis motor tersebut ada yang menggunakan proses kerja 4 tak atau atau menggunakan proses kerja 2 tak. Istilah motor 4 tack dan motor 2 tack adalah istilah dalam bahasa Belanda, dalam bahasa Inggris disebut four stroke engine dan two stroke engine, sedangkan dalam bahasa Indonesia disebut motor 4 langkah dan motor 2 langkah, tapi secara umum lebih populer motor 4 tak dan 2 tak.
Motor 4 tak adalah motor yang tiap satu kali proses kerjanya memerlukan 4 kali gerakan piston (seker : Belanda, torak : Indonesia) dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah) dan dari TMB ke TMA atau dua kali putaran crank shaft (kruk as : Belanda, poros engkol : Indonesia).
Motor 2 tak adalah motor yang tiap satu kali proses kerjanya memerlukan 2 gerakan piston dari TMA ke TMB dan dari TMB ke TMA atau satu kali putaran crank shaft.
Proses kerja motor 4 tak dan 2 tak telah banyak sekali dibahas pada situs-situs di-internet, cari dengan Google search engine ketikan : “proses kerja motor pembakaran dalam”, perhatikan ternyata ada 60.000 lebih posting yang membahas tentang judul tersebut, coba buka salah satu situs, misalnya : http://baiuanggara.wordpress.com/category/i-p-t-e-k/motor-pembakaran-dalam/, silahkan pelajari dan silahkan juga kalau mau membuka situs-situs yang lainnya supaya lebih memahami.

Karakteristik motor 4 tak :
1. Bahan bakarnya hemat.
2. Gas bekasnya lebih bersih (emisinya rendah).
3. Kontrusinya rumit, karena adanya klep, sehingga harganya mahal dan perawatannya sulit.
Karakteristik motor 2 tak :
1. Bahan bakarnya boros.
2. Gas bekasnya kotor (emisinya tinggi).
3. Konstruksinya sederhana, sehingga harganya murah dan perawatannya mudah.
Dengan pertimbangan konstruksi yang sederhana, maka motor 2 tak banyak diaplikasikan untuk kendaraan roda dua. Masalah bahan bakar yang boros, dengan kapasitas mesin untuk sepeda motor pada umumnya relatif kecil, hal itu tidak terlalu memberatkan. Begitu juga dengan polusi gas bekasnya, karena dulu populasi sepeda motor belum terlalu banyak dan juga isu tentang polusi udara belum mendapatkan perhatian secara serius maka pada periode dibawah tahun 1990 popularitas sepeda motor dengan pengerak motor 2 tak cukup tenar di Indonesia.
Menginjak tahun 2000 dimana cadangan bahan bakar dunia mulai menunjukkan lampu kuning karena demand yang meningkat sedangkan supplai bahan bakar dunia tidak bisa ditingkatkan, maka isu penghematan bahan bakar bersama-sama dengan polusi udara mulai mengemuka. Selanjutnya dengan melihat karakteristik motor 2 tak yang boros bahan bakar dan tingkat polusinya yang tinggi, maka pelan-pelan sepeda motor dengan dengan penggerak motor 2 tak mulai ditinggalkan. Tapi apakah memang kita harus meningalkan motor 2 tak dengan menguburkannya dalam kenangan begitu saja? Bukankah bagaimanapun juga motor 2 tak mempunyai kelebihan konstruksinya yang sederhana sehinga biaya produksi murah yang pada akhirnya harga jual juga rendah. Memang kita tahu bahwa ada kelemahan yang sangat sensitif sekali terhadap isu yang sudah mengglobal yaitu hemat bahan bakar dan ramah lingkungan, lalu dimana peran para ilmuwan? Tidakkah bisa dicarikan solusinya?
Perbedaan mendasar antara motor 4 tak dengan motor 2 tak :
1. Pada motor 4 tak, satu kali proses kerja memerlukan 2 kali putaran crank shaft, sedangkan pada motor 2 tak, satu kali proses kerja hanya memerlukan 1 kali putaran crank shaft, sehinga untuk kedua motor ini apabila kapasitas silindernya sama (misalnya sama-sama 100 cc) maka pada putaran kerja yang sama secara teoritis konsumsi bahan bakar motor 2 tak dua kali lebih boros dibandingkan dengan motor 4 tak.
Akan tetapi sebetulnya pada waktu mendesain sebuah sepeda motor maka yang diperhitungkan adalah tenaga yang diperlukan. Artinya apabila direncanakan sebuah sepeda motor dengan kemampuan membawa beban katakan 150 kg didesain agar mampu melaju dengan kecepatan 100 km/jam, seandainya tenaga yang diperlukan untuk itu adalah 8 TK, maka apabila digunakan motor 4 tak tenaga sebesar itu dapat dihasilkan oleh motor dengan kapasitas silinder 100 cc pada putaran kerja 6.000 rpm, maka apabila digunakan motor 2 tak seharusnya cukup dengan kapasitas silinder 50 cc pada putaran kerja 6.000 rpm!
2. Pada motor 4 tak, semua proses kerja seperti pengisian, kompresi, usaha dan pembuangan, semuanya terjadi diatas piston, sehingga bagian bawah piston bebas berhubungan dengan karter yang berisi minyak pelumas/oli akibatnya proses pelumasan pada piston, cylinder liner dan crank shaft dapat berlangsung dengan efektif sekali.
Pada motor 2 tak, proses kerjanya melibatkan ruangan diatas dan dibawah piston, proses pengisan terjadi dengan dihisapnya campuran udara dan bahan bakar kedalam ruangan dibawah piston dahulu, baru kemudian ditranfer kebagian atas piston selama lubang bilas terbuka, sehingga ruangan dibawah piston harus merupakan ruang tertutup yang tidak boleh berhubungan dengan karter yang berisi minyak pelumas/oli. Dengan demikian piston, cylinder liner dan crank shaft tidak bisa dilumas oleh minyak pelumas/oli yang ada didalam karter. Oleh karena itu pelumasan dilakukan dengan cara mencampurkan minyak pelumas/oli pada bahan bakar yang dihisap oleh mesin sehingga sebagian dari minyak pelumas/oli akan menempel pada piston, cylinder liner dan crank shaft yang memerlukan pelumasan, sedangkan sebagian dari minyak pelumas/oli akan masuk kedalam silinder dan ikut dalam proses pembakaran sehingga mengakibatkan meningkatnya emisi gas buang dari motor 2 tak ini. Sistim pelumasan ini secara umum dikenal masyarakat dengan istilah “menggunakan oli samping”. Bagaimanapun juga efektifitas sistim pelumasan menggunakan oli samping tidak bisa mengungguli proses pelumasan dari karter mesin.
3. Pada motor 4 tak, overlaping antara proses pembuangan dan pemasukan hanya terjadi beberapa saat yaitu pada fase akhir pembuangan dan awal pemasukan.
Pada motor 2 tak, seluruh proses pembilasan, yaitu perpindahan campuran udara dengan bahan bakar dari ruangan dibawah piston kedalam cylinder diatas piston, terjadi didalam proses pembuangan. Dengan demikian kemungkinan adanya campuran udara dengan bahan bakar yang langsung terbuang keluar dari cylinder pada waktu overlaping pada motor 2 tak jauh lebih besar dibandingkan dengan motor 4 tak, sehingga efisiensi motor 2 tak lebih rendah dari motor 4 tak. Hal ini juga memberikan kontribusi kenapa motor 2 tak boros pemakaian bahan bakarnya.
Uraian seperti tersebut pada butir 2 dan 3 itulah yang menjawab pertanyaan seperti pada butir 1, yaitu apabila tenaga yang dibutuhkan sama dan pada putaran kerja yang sama bukankah seharusnya kapasitas motor 2 tak adalah setengah dari kapasitas motor 4 tak?
Dari pertama kali diciptakan sampai sat ini, desain dan kostruksi dari motor 2 tak relatif tidak ada inovasi yang signifikan, apalagi kalau dikaitkan dengan usaha untuk mengeliminir kelemahan pada motor 2 tak seperti pada uraian butir 2 dan 3, sehingga pertanyaan butir 1 dapat direalisir. Padahal apabila ini bisa direlisir maka ukuran dari motor dapat diperkecil, sehingga kebutuhan materialnya lebih sedikit dan biaya produksi lebih murah yang pada akhirnya harga jual bisa ditekan.
Pertanyaannya adalah, apakah memungkinkan melakukan inovasi untuk itu?
Dan saya berani menjawab, amat sangat memungkinkan sekali!
Pada motor jenis disel, sudah ada yang menggunakan sistim 2 tak dengan inovasi sistim pembuangan menggunakan exhoust valve dan sistim “Super charge” dengan blower untuk pembilasannya sehinga bagian bawah piston dapat langsung berhubungan dengan karter sehinga pelumasan pada piston, cylinder liner dan crank sahft dapat berlangsung dengan sempurna. Aliran udara bilas dari blower masuk melalui intake port pada bagian bawah cylinder kemudian naik keatas dan keluar melalui exhoust valve pada cylinder head (over head valve), masuk kedalam exhoust manifold.
Pada motor disel, tidak ada kehilangan bahan bakar pada pada sistim pembilasan karena pembilasan hanya udara murni dan gas bekas saja, bahan bakar diinjeksikan pada akhir langkah kompresi.
Sejak tahun 2000 sistim “Fuel injection” (sistim injeksi bahan bakar) sudah mulai populer dipakai pada motor bensin, bahkan pada tahun 2005 mulai ada sepeda motor yang menggunakan sistim fuel injection, menggantikan sistim karburator. Tapi sepeda motor tersebut menggunakan motor 4 tak karena sejak tahun 2000 motor 2 tak mulai ditinggalkan.
Kembali pada uraian/kendala butir 3, bahwa motor 2 tak dengan menggunakan karburator mengalami kehilangan bahan bakar pada waktu overlaping, yaitu proses pembilasan (udara dengan bahan bakar) yang terjadi pada waktu proses pembuangan sedang berlangsung. Dengan meggunakan sistim fuel injection maka pada proses pembilasan hanya ada udara murni saja karena bahan bakar baru diinjeksikan kedalam silinder sesudah proses pembilasan selesai, bahkan sesudah proses pembuangan selesai, sehingga tidak mungkin ada bahan bakar yang hilang selama proses pembilasan dan pembuangan berlansung.
Kembali pada uraian butir 2, bahwa proses kerja motor 2 tak melibatkan ruangan diatas dan dibawah piston, sehinga pelumasan pada piston cylinder liner dan cank shaft tidak optimal. Dengan sistim pembilasan “Super charge” menggunakan blower/fan pada maka bagian bawah piston dapat dibebaskan dari fungsi pembilasan sehingga bagian bawah piston dapat berhubungan dengan karter yang besisi minyak pelumas/oli agar supaya pelumasan pada piston, cylinder liner dan cank shaft dapat berlangsung dengan sempurna dan tidak perlu lagi menggunakan oli samping. Penambahan komponen mesin berupa blower/fan untuk untuk pembilasan pada motor 2 tak tidak terlalu sulit dan mahal, sudah lama ada sepeda motor yang menggunakan fan cooling atau air injection sistem kedalam exhaoust manifold untuk menurunkan emisi gas buang. Jadi kira-kira tambahan komponen seperti itulah yang diperlkan untuk inovasi sistim pembilasan.
Dengan dua inovasi tersebut yaitu penggunan Fuel injection dan Super charge, maka kita dapat kembali menggunakan motor 2 tak namun dengan kateristik baru yaitu tidak boros bahan bakar, tingkat emisi gas buangnya rendah dan konstruksi tetap sederhana. Secara partial semua teknologi yang saya kemukakan tersebut sudah pernah diaplikasikan oleh produsen sepeda motor, sehingga secara teknologi sudah dikuasai, tidak ada yang baru. Keuntungan lainnya adalah untuk tenaga dan putaran kerja yang sama, kapasitas silinder motor 2 tak baru ini kira-kira hanya setengah dari motor 4 tak, desain dan konstruksi sederhana sehingga hemat material, biaya produksi murah dan harga jual dapat ditekan.
Jadi apakah sekarang ini memang sudah waktunya kita ucapkan sayonara pada motor 2 tak? Padahal dengan inovasi kita masih bisa mempertahankannya!

Auto Drive Otomotif

Labels

Popular Posts

Labels

Technology

Breaking News