MOTOR BAKAR

MESIN DIESEL

DISUSUN OLEH :

1. AHMAD DZIKRI2. FEBRYAN3. GAMA FAKRI. H

KELAS : 2 MESIN A

POLITEKNIK GAJAH TUNGGAL

TANGERANG

2015

BAB I

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Mesin diesel ditemukan oleh Rudolf Diesel pada tahun 1872. Dahulu mesin diesel menggunakan siklus diesel tapi sekarang ini menggunakan siklus sabathe. Mesin diesel mempunyai tekanan kompresi yang tinggi (30 – 45 kg/cm2) agar temperature udara yang dikompresikan mencapai 500°C atau lebih.

Mesin diesel merupakan sistem penggerak utama yang banyak digunakan baik untuk sistem transportasi maupun penggerak stasioner. Dikenal sebagai jenis motor bakar yang mempunyai efisiensi tinggi, penggunaan mesin diesel berkembang pula dalam bidang otomotif, antara lain untuk angkutan berat, traktor, bulldozer, pembangkit listrik di desa-desa, generator listrik darurat di rumah-sakit, Hotel dsb. Namun disamping keunggulan yang dimiliki, mesin diesel juga memiliki problem khusus yang berhubungan dengan pencemaran lingkungan, yaitu asap (jelaga) serta gas buang khususnya Nitrogen Oxide (NOx). Kedua polutan ini saling bertolak belakang dalam pemunculannya. Asap terbentuk ketika bahan bakar tidak mampu tercampur dengan baik dengan oksigen sehingga reaksi pembakaran tidak sempurna, dalam kondisi seperti ini suhu pembakaran tidak terlalu tinggi sehingga nitrogen oxide tidak banyak terbentuk. Gas-gas beracun hasil dari pembakaran bahan bakar ini biasanya berupa oksida-oksida karbon (karbon dioksida, karbon monokisida) dan nitrogen (nitrogen monoksida, nitrogen dioksida, dinitrogen oksida) dan senyawa-senyawa hidrokarbon.

Masalah pencemaran merupakan suatu masalah yang sangat populer, banyak dibahas oleh kalangan masyarakat. Masalah pencemaran merupakan suatu masalah yang sangat perlu mendapat penanganan secara serius oleh semua pihak untuk dapat menanggulangi akibat buruk yang terjadi karena pencemaran, bahkan sedapat mungkin untuk dapat mencegah jangan sampai terjadi pencemaran lingkungan. Ada beberapa cara yang efektif untuk mengurangi gas buang pada kendaraan bermotor, untuk variasi pada mesin bisa dengan memberikan tambahan, turbo, intercooler, oxydation catalyst, SCR (Selective Catalytic Reduction) dan EGR (Exhaust Gas Recirculation). EGR (Exhaust Gas Recirculation) merupakan salah satu metode yang dilakukan untuk mengurangi emisi gas buang sekaligus untuk meningkatkan performa enginePrinsip kerja dari EGR adalah dengan mensirkulasikan sebagian aliran gas buang kembali ke engine sehingga diharapkan pembakaran didalam silinder lebih sempurna sehingga performa engine akan meningkat dan emisi gas buang akan semakin rendah.

Penggunaan EGR sangat tepat diterapkan pada mesin diesel karena mesin diesel merupakan jenis engine yang memerlukan udara kompresi bertekanan tinggi untuk dapat menghasilkan penyalaan didalam silinder.

Pada penelitian ini menggunakan jenis venture scrubber EGR pada mesin diesel berbahan bakar solar untuk mengetahui kandungan emisi jelaga (soot) yang dihasilkan mesin diesel setelah dimodifikasi dengan EGR tipe venture scrubber.

BAB II

DASAR TEORI

Salah satu penggerak mula yang banyak dipakai adalah mesin kalor, yaitu mesin yang menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik atau yang mengubah energi termal menjadi energi mekanik. Energi itu sendiri dapat diperoleh dengan proses pembakaran, proses fisi bahan bakar nuklir atau proses – proses yang lain. Ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini, mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu mesin pembakaran luar dan mesin pembakaran dalam.

Pada mesin pembakaran luar proses pembakaran terjadi di luar mesin dimana energi termal dari gas hasil pembakaran dipindah ke fluida kerja mesin melalui beberapa dinding pemisah. Sedangkan pada mesin pembakaran dalam atau dikenal dengan motor bakar, proses pembakaran terjadi di dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Motor diesel disebut juga motor bakar atau mesin pembakaran dalam karena pengubahan tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanik dilaksanakan di dalam mesin itu sendiri. Di dalam motor diesel terdapat torak yang mempergunakan beberapa silinder yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak bolak – balik (translasi). Di dalam silinder itu terjadi pembakaran antara bahan bakar solar dengan oksigen yang berasal dari udara. Gas yang dihasilkan oleh proses pembakaran mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan poros engkol oleh batang penggerak. Gerak tranlasi yang terjadi pada torak menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi tersebut mengakibatkan gerak naik dan turun torak.

Konsep pembakaran pada motor diesel adalah melalui proses penyalaan kompresi udara pada tekanan tinggi. Pembakaran ini dapat terjadi karena udara dikompresi pada ruangan dengan perbandingan kompresi jauh lebih besar dari pada motor bensin (7–12), yaitu antara (14–22). Akibatnya udara akan mempunyai tekanan dan temperatur melebihi suhu dan tekanan penyalaan bahan bakar.

Hal ini berbeda dengan mesin bensin yang menggunakan percikan pengapian busi untuk menyalakan campuran bahan bakar udara. Mesin dan siklus termodinamika keduanya dikembangkan oleh Rudolph Diesel pada tahun 1892.

Siklus diesel adalah siklus teoritis untuk compression-ignition engine atau mesin diesel. Perbedaan antara siklus diesel dan Otto adalah penambahan panas pada tekanan tetap. Karena alasan ini siklus Diesel kadang disebut siklus tekanan tetap. Dalam diagram P-v, siklus diesel dapat digambarkan seperti berikut:

Gambar. Siklus Diesel Diagram P-v

Proses dari siklus tersebut yaitu:

0-1 = Langkah Hisap pada P = c (isobarik)

1-2 = Langkah Kompresi, P bertambah, Q = c (isentropik / reversibel adiabatik)

2-3 = Pembakaran, pada tekanan tetap (isobarik)

3-4 = Langkah Kerja P bertambah, V = c (isentropik / reversibel adiabatik)

4-1 = Pengeluaran Kalor sisa pada V = c (isokhorik)

1-0 = Langkah Buang pada P = c

CARA KERJA

Langkah hisap. Pada langkah ini katup masuk membuka dan katup buang tertutup. Udara mengalir ke dalam silinder.

Langkah kompresi. Pada langkah ini kedua katup menutup, piston bergerak dari titik TMB ke TMA menekan udara yang ada dalam silinder. 5ᵒ setelah mencapai TMA, bahan bakar diinjeksikan.

Langkah ekspansi. Karena injeksi bahan bakar kedalam silinder yang bertemperatur tinggi, bahan bakar terbakar dan berekspansi menekan piston untuk melakukan kerja sampai piston mencapai TMB. Kedua katup tertutup pada langkah ini.

Langkah buang. Ketika piston hampir mencapai TMB, katub buang terbuka, katub masuk tetap tertutup. Ketika piston bergerak menuju TMA sisa pembakaran terbuang keluar ruang bakar. Akhir langkah ini adalah ketika piston mencapai TMA. Siklus kemudian berulang lagi

KARAKTERISTIK BAHAN BAKAR DIESEL

Minyak bumi merupakan hasil dari minyak mentah dipisahkan menjadi produknya dengan melalui proses yang disebut proses distilasi bertingkat. Dalam proses ini bisa didapat produk bensin, minyak bahan bakar diesel, minyak tanah, dan lain – lain.

Karakteristik bahan bakar diesel :

a. Volatilitas (Penguapan)

Penguapan adalah sifat kecenderungan bahan bakar untuk berubah fasa menjadi uap. Tekanan uap yang tinggi dan titik didih yang rendah menandakan tingginya penguapan. Makin rendah suhu ini berarti makin tinggi penguapannya.

b. Titik Nyala

Titik nyala adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar dapat menimbulkan uap yang dapat terbakar ketika disinggungkan dengan percikan atau nyala api. Nilai titik nyala berbanding terbalik dengan penguapan.

c. Viskositas

Viskositas menunjukkan resistensi fluida terhadap aliran. Semakin tinggi viskositas bahan bakar, semakin sulit bahan bakar itu diinjeksikan. Peningkatan viskositas juga berpengaruh secara langsung terhadap kemampuan bahan bakar tersebut bercampur dengan udara.

d. Kadar Sulfur

Kadar sulfur dalam bahan bakar diesel yang berlebihan dapat menyebabkan terjadinya keausan pada bagian-bagian mesin. Hal ini terjadi karena adanya partikel – partikel padat yang terbentuk ketika terjadi pembakaran.

e. Kadar Air

Kandungan air yang terkandung dalam bahan bakar dapat membentuk kristal yang dapat menyumbat aliran bahan bakar.

f. Kadar Abu

Kadar abu menyatakan banyaknya jumlah logam yang terkandung dalam bahan bakar. Tingginya konsentrasi dapat menyebabkan penyumbatan pada injeksi, penimbunan sisa pembakaran.

g. Kadar Residu Karbon

Kadar residu karbon menunjukkan kadar fraksi hidrokarbon yang mempunyai titik didih lebih tinggi dari bahan bakar, sehingga karbon tertinggal setelah penguapan dan pembakaran bahan bakar.

h. Titik Tuang

Titik tuang adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar mulai membeku dan terbentuk kristal – kristal parafin yang dapat menyumbat saluran bahan bakar.

i. Kadar Karbon

Kadar karbon menunjukkan banyaknya jumlah karbon yang terdapat dalam bahan bakar.

j. Kadar Hidrogen

Kadar hidrogen menunjukkan banyaknya jumlah karbon yang terdapat dalam bahan bakar.

k. Angka Setana

Angka setana menunjukkan kemampuan bahan bakar untuk menyala sendiri (auto ignition). Semakin cepat suatu bahan bakar mesin diesel terbakar setelah diinjeksikan ke dalam ruang bakar, semakin tinggi angka setana bahan bakr tersebut. Angka setana bahan bakar adalah persen volume dari setana dalam campuran setana dan alfa-metil-naftalen yang mempunyai mutu

penyalaan yang sama dengan bahan bakar yang diuji. Bilangan setana 48 berarti bahan bakar setara dengan campuran yang terdiri atas 48% setana dan 52% alfa-metil-naftalen.

l. Nilai Kalor

Nilai kalor menunjukkan energi kalor yang dikandung dalam setiap satuan massa bahan bakar. Semakin tinggi nilai kalor suatu bahan bakar, semakin besar energi yang dikandung bahan bakar tersebut persatuan massa.

m. Masa Jenis

Masa jenis menunjukan besarnya perbandingan antara massa dari suatu bahan bakar dengan volumenya.

Keuntungan dan Kerugian Mesin Diesel Dibandingkan Dengan Mesin Bensin

Mesin diesel merupakan sebuah mesin pembakaran dalam yang menggunakan sebuah piston untuk mengkorversi energi yang timbul dari pembakaran bahan bakar solar yang di injeksikan kedalam ruang bakar. Menurut Judiyuk (2009) pada forum kompas.com pengertian mesin diesel adalah sebagai berikut “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)”. Mesin diesel disebut juga dengan Compression Ignition Engine karena pembakaran atau penyalaan pada mesin diesel tidak menggunakan sebuah busi melainkan menggunakan kompresi pada silinder itu sendiri. Berbeda sekali dengan mesin bensin yang menggunakan busi sebagai pembakaran atau penyalaan.

A. Keuntungan Mesin Diesel

Mesin diesel memiliki banyak sekali keuntungan-keuntungan dibandingkan mesin bensin. Adapun beberapa keuntungan dari mesin diesel bila di tinjau dari :

1. Konsumsi Bahan Bakar

Mesin diesel dalam mengkonsumsi bahan bakar sangatlah irit dan efisien dibandingkan dengan mesin bensin. Dengan kapasitas mesin yang lebih besar (diatas 2000cc) konsumsi bahan bakar pada mesin diesel jauh lebih irit di bandingkan dengan mesin bensin. Tingkat konsumsi bahan bakar yang irit dipengaruhi oleh kerja mesin diesel itu sendiri, kenapa bisa demikian ?? Karena pada mesin diesel yang dihisap masuk kedalam silinder motor hanyalah udara murni (tanpa campuran bahan bakar seperti layaknya pada mesin bensin), dan yang terkompresi di dlaam silinder mesin oleh pistorn adalah udara murni juga. Bahan bakar akan di semprotkan ke dalam silinder secara langsung oleh nozzle beberapa derajat sesaat sebelum piston sampai pada TMA (Titik Mati Atas).

Menurut Amazine.co (2013) “Dalam hal keekonomisan bahan bakar, mesin diesel berada di atas mesin bensin. Mesin diesel umumnya memberikan 25 hingga 30 persen jarak tempuh bahan bakar lebih baik dibandingkan mesin bensin.”

Bahkan baru-baru ini sebuah produsen mobil terkoemuka berhasil membuat mobil dengan mesin diesel yang mengkonsumsi bahan bakar teririt. Sesuai dengan kutipan pada Azwardi (2010) “Fiat sudah berhasil membuat mesin diesel 1.300 cc bertenaga 70 hp dengan konsumsi bahan bakar 3-4 liter/100 km atau rata 25 km/liter. Jadi mesin diesel bukan lagi hanya milik komunitas truk dan bus berukuran besar atau alat-alat berat dan kapal”.

Efisiensi konsumsi bahan bakar diesel bisa mencapai 25% sampai 30% dari jarak tempuh kendaraan.

2. Perawatan Mesin

Perawatan berkala pada mesin diesel jauh lebih sedikit dibandingkan dengan mesin bensin. Seperti contoh pada mesin diesel perawatan berkala (pada saat service) yang perlu diperiksa adalah filter bahan bakar, filter oli dan radiator. Sedangkan pada mesin bensin pada saat perawatan berkala (service rutin) yang perlu di cek adalah sistem bahan bakar (karburator), busi, kelistrikan, filter bahan bakar, filter oli dan lain sebagainya.

Oleh karena pada mesin diesel yang perlu di cek atau di ganti lebih sedikit maka biaya untuk perawatan atau service berkala pada diesel jauh lebih murah dan tidak rumit. Hal tersebut bisa menjadi sebuah keuntungan saat para pengguna mesin diesel merawat kendaraannya.

Yang menjadi dalah satu dasar dikatakan perawatan diesel lebih murah adalah pendapat dari Amazine.co (2013) “Mesin diesel tidak memerlukan busi. Oleh karena itu meniadakan perawatan dan penggantian bagian pengapian”.

3. Tenaga Yang Dikeluarkan

Sejak dari dulu mesin diesel dikenal dengan mesin yang memiliki tenaga yang besar, hal tersebut dibuktikan dengan banyaknya mesin diesel yang dipakai dalam kendraan-kendaraan fungsi beban layaknya truk dan bus. Serta banyak pula mesin diesel yang dipergunakan dalam mesin kapal laut dan mesin untuk penggerak pembangkit listrik (PLTD).

Menurut ACC (2010) “Secara umum mesin diesel memberikan torsi bawah lebih besar dan berguna untuk pengendaraan di jalan off road. Bahkan kebutuhan torsi menjadi penting ketika kita akan menarik kendaraan yang rusak atau misalnya menarik kendaraan yang terjebak di jalur non aspal”.

Semakin besar tekanan pada langkah kompresi mesin diesel maka akan semakin bagus pula pengkabutan bahan bakar pada mesin dieel. Imbasnya adalah tenaga yang dihasilkan pada mesin akan jauh lebih besar.

Sebagai contoh, perbandingan tenaga pada mobil Chevrolet Captiva bermesin diesel dan bermesin bensin bisa dilihat pada tabel di bawah ini.

4. Efisensi Bahan Bakar

Solar atau minya diesel merupakan bahan bakar utama pada mesin diesel. Menurut Amazine.co (2013) “Bahan bakar diesel adalah salah satu bahan bakar paling efisien saat ini. Efisiensi mesin diesel lebih baik dibandingkan dengan mesin bensin sehingga pada gilirannya mampu menghemat bahan bakar lebih baik”.

Salah satu alasan kenapa bahan bakar diesel dikatakan bahan bakar yang efisien adalah karena solar tidak mudah menguap pada suhu ruangan, berbeda dengan bensin yang apabila di biarkan pada suhu ruangan akan mudah sekali menguap dan habis begitu saja. Bahan bakar

diesel tidak seperti itu. Selain itu, solar juga tidak mudah terbakar, apabila solar disulut dengan api maka tidak langsung terbakar bergitu saja. Berbeda dengan itu, bensin apabila tersulut api maka akan terbakar secara spontan. Hal tersebut dikarenakan solar akan terbakar pada suhu yang tinggi (-+ 1000 derajat).

5. Kelistrikan

Mesin diesel memiliki sistem kelistrikan yang lebih minim dibandingkan dengan mesin bensin yang memiliki banyak sekali kelistrikan. Pada mesin diesel kelistrikan hanya ada pada sistem starter, busi pemanas, dan sistem pengisian. Hal tersebut sangatlah berbeda dengan mesin bensin yang memiliki sistem kelistrikan yang rentan terhadap konsleting. Pada mesin diesel konvensional pengaturan-pengaturan seperti pada nozzle atau pompa bahan bakar diatur secara mekanis tanpa menggunakan sistem kelistrikan.Namun, pada mesin-mesin diesel modern terutama pada mesin diesel jenis CR (Common Rail) sistem kelistrikan mendominasi segalanya. Hampir mirip pada mesin bensin bersistem EFI (Electronic Fuel Injection).

6. Mesin Bandel

Karena konstruksi dari mesin diesel lebih kuat dibandingkan dengan mesin bensin, maka kekuatan bahan dari mesin diesel itu sendiri lebih kuat. Apabila sebuah mesin disel di rawat secara rutin dan berkala serta pada penggunaan normal maka umur mesin diesel akan jauh lebih panjang dibandingkan dengan mesin bensin.

Sebelum melakukan perbaikan besar atau overhaul, mesin diesel akan tahan lama di bandingkan mesin bensin.

Mengutip dari informasi pada amazine.co (2013) bahwa mesin diesel bisa berumur sangat panjang pada operasional yang lama yaitu “Mercedes-Benz memegang rekor umur terpanjang ketahanan mesin diesel yang bisa beroperasi hingga hampir 1,5 juta km”

B. Kerugian Mesin Diesel

Jika sebuah mesin memiliki keuntungan maka pastilah mesin tersebut juga memiliki kerugian, tanpa terkecuali mesin diesel. Berikut ada beberapa kerugian pada mesin diesel yaitu :

1. Harga

Karena konstruksi mesin yang kuat, secara otomatis bahan penyusun dari mesin terebut haruslah kuat. Dan secara otomatis pula harga dari mobil bermesin diesel akan lebih mahal dibandingkan dengan mobil bermesin diesel. Selain itu karena ukurannya yang cukup besar maka harganyapn juga ikut naik.

2. Gas Buang

Gas buang pada mesin diesel lebih pekat dan berwarna hitam dibandingkan dengan gas buang pada mesin bensin. Hal tersebut dikarenakan pada bahan bakar diesel yaitu solar mengandung pelumas yang membuat saat solar tersebut terbakar secara spontan akan menimbulkan asap hitam.

Alih-alih dengan memilih efisiensi bahan bakar yang bagus, solar justru disebut dengan bahan bakar yang tidak bagus dalam gas buangnya. Namun, bila diteliti justru gas buang pada mesin diesel lebih baik dibandingkan dengan gas buang pada mesin bensin. Itu karena kandungan Karbon Monoksida (CO) pada gas buang mesin diesel lebih sedikit dibandingkan dengan gas buang pada mesin bensin.

3. Getaran

Karena kompresi yang dilakukan di dalam mesin diesel sangat besar, imbasnya adalah pada getaran mesin saat mesin tersebut beroprasi sangat besar. Efeknya adalah kenyamanan pengemudi dan penumpang mobil bermesin diesel berkurang.

Selain itu, efek dari dihasilkannya tenaga yang besar pada mesin diesel. Getaran yang besar juga turut dihasilkan pada mesin diesel.

4. Bahan Bakar Langka

Kebanyakan dari SPBU yang ada di Indonesia menjual bahan bakar untuk mesin bensin yaitu Premium dan Pertamax. Belum semua SPBU menjual bahan bakar diesel yaitu solar. Masih sebagian SPBU saja yang menjual solar. Hal tersebut bisa dikarenakan banyaknya pengguna mesin bensin dibandingkan dengan mesin diesel.

Selain itu untuk solar dengan kualitas yang bagus seperti pada pertamina dex masih terbatas jumlahnya. Tidak semua SPBU menjual pertamina dex padahal mesin-mesin diesel berjenis Common Rail harus menggunakan bahan bakar solar yang berkualitas tinggi seperti pertamina dex dan lain sebagainya.

5. Ukuran Mesin

Karena konstruksi yang besar maka apabila dibandingkan dengan mesin bensin pada kapasitas silinder yang sama, mesin diesel akan jauh lebih besar dibandingkan mesin bensin. Ukuran mesin diesel bisa duakali lebih besar dari mesin bensin. Kompresi dan tenaga yang dihasilkan juga turun menyebabkan dibuatnya mesin diesel yang berukuran lebih besar pada kapasitas silinder yang sama dengan mesin bensin.

PERKEMBANGAN MESIN DIESEL

Apa itu diesel common rail ?

Injeksi rel bersama atau dalam bahasa Inggris disebut dengan common-rail injection adalah salah satu metode injeksi bahan bakar ke dalam ruang bakar dengan sistem penghasil tekanan ditempatkan terpisah dari injektor itu sendiri. Dalam injeksi rel bersama diperlukan suatu penampung tekanan tinggi yang terdiri dari rel dan jalur bahan bakar tekanan tinggi menuju nosel. Tekanan injeksi dapat diatur terpisah dari putaran mesin dan kuantitas bahan bakar yang terinjeksikan dapat diatur menurut batasan tertentu. Tekanan di dalam penampung dapat mencapai 1.600 bar dan dialirkan melalui pipa tegar menuju injektor.

Sistem injeksi rel bersama umum digunakan untuk efisiensi bahan bakar yang lebih baik dan pengurangan emisi mesin diesel. Hasil akhir dari penggunaan sistem ini adalah pembakaran yang optimal dalam semua rentang beban.

KELEBIHAN DIESEL COMMON RAIL

1. Sistem common rail menawarkan peningkatan atomisasi bahan bakar, sehingga meningkatkan pengapian dan pembakaran dalam mesin.

2. Sistem common rail juga memberikan peningkatan kinerja, menurunkan konsumsi bahan bakar, dan membuat getaran mesin lebih halus

3. Waktu pembakaran yang lebih sempurna, sehingga menghasilkan tenaga mesin yang jauh lebih baik.

KEKURANGAN DIESEL COMMON RAIL

1. Kelemahan dari sistem injeksi rel bersama adalah tekanan kerja yang sangat tinggi menyebabkan ketegangan material yang tinggi sehingga implikasi dari hal ini adalah risiko kebakaran dan ledakan yang tinggi bila terjadi kebocoran sehingga perlu penempatan yang hati-hati dari sistem injeksi.

SESI PERTANYAAN :

1. Pengertian siklus sabathe ? ( FARKHAN VIADI )2. Apakah mesin diesel bisa dipakai dimotor atau tidak ? ( YUDI SYAHPUTRA )3. Perbedaan injection diesel dan injection biasa ? ( KRESNA )4. Apakah pembakaran mesin diesel menggunakan busi ? ( lupa )

JAWABAN