Thermodinamika Empat Belas

TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCU BUANA
MODUL KE EMPAT BELAS
THERMODINAMIKA DASAR
NANANG RUHYAT
SIKLUS DIESEL DAN OTTO
SIKLUS DIESEL
Ada kesan, mesin tenaga diesel identik dengan sesuatu yang kotor, berisik, dan tidak ramah
lingkungan. Coba saja kita cermati cerobong asap yang dikeluarkan oleh mesin industri atau
kendaraan bermotor bermesin diesel mengeluarkan asap hitam, kotor, kumuh, tidak ramah
lingkungan dan berbau menyengat hidung.
Tapi, yakinilah Rudolf Diesel, sang penemu, sejak awal tidak mempunyai niat untuk
mengotori apalagi mencemari lingkungan dengan kekumuhan dan kotoran-kotoran yang
ditimbulkan oleh mesin temuannya.
RUDOLF DIESEL
Pada awalnya mesin diesel tidak dikembangkan sebagai sebuah motor penggerak
kendaraan, melainkan lebih ditujukan sebagai mesin untuk keperluan industri. Setelah
MT.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
http://www.mercubuana.ac.id
Ir. Nanang Ruhyat
THERMODINAMIKA DASAR
1
menjalankan mesin pertamanya dan berhasil pada tahun 1897. Orang menyebut mesin
diesel itu sebagai mesin pembakaran dalam.
Setahun kemudian, Diesel menjadi orang kaya raya. Mesin diesel langsung digunakan
sebagai tenaga untuk mobil, truk, dan kapal laut. Selain itu, juga digunakan sebagai sumber
tenaga listrik, jalur-jalur pipa, penyiram tumbuhan, pertambangan, pabrik-pabrik dan ladang
minyak. Bahkan sampai saat ini mesin diesel masih dipakai dan menjadi konsep dasar bagi
penemu-penemu lainnya.
Mesin diesel memiliki pengaruh besar dalam era revolusi industri, menyediakan tenaga yang
lebih efisien, dan lebih murah bagi beragam industri di seluruh dunia. Karena mesinnya tidak
memerlukan pembakaran batu bara, perusahaan alat transportasi kereta dan kapal laut
dapat menghemat banyak uang.
Pada tahun 1908 Diesel bersama dengan perusahaan mesin asal Swiss, Saurer,
menciptakan mesin yang dapat berjalan lebih cepat dengan kecepatan 800 rpm. Namun,
industri otomotif lebih lambat untuk mengadopsi mesin diesel. Pada tahun 1924, truk MAN
menjadi kendaraan pertama yang menggunakan mesin diesel direct-injection. Pada waktu
yang bersamaan, Benz & Cie di Jerman mempresentasikan sebuah truk diesel, tetapi Benz
menggunakan perpaduan merk dagang menjadi Daimler-Benz sampai dengan tahun 1990.
Kendaraan bermesin diesel keluaran Mercedes-Benz mulai masuk ke pasaran pada tahun
1936.
Sayang, Diesel tidak sempat menyaksikan hasil penemuannya dapat memenangkan
persaingan di dunia otomotif karena pada tanggal 29 September 1913, Diesel menghilang
dari kapal laut Jerman yang ditumpanginya saat berlayar menuju London, Inggris. Mayatnya
baru ditemukan di English Channel beberapa hari kemudian. Misteri di balik kematiannya
masih misterius hingga sekarang. Sebagian percaya mungkin dia bunuh diri. Sementara itu,
yang lainnya berspekulasi bahwa dia dibunuh oleh pengusaha batu bara yang merasa sakit
hati karena ”periuk nasinya” dilindas oleh keperkasaan mesin yang diciptakan oleh Diesel.
Meski demikian, jasa Diesel tetap akan dikenang orang dan jutaan orang di muka
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.
MT.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
http://www.mercubuana.ac.id
Ir. Nanang Ruhyat
THERMODINAMIKA DASAR
3
pada 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 sedangkan motor bensin disebut spark ignition engine.
Prinsip kerja
Sebagaimana namanya, mesin diesel empat langkah mempunyai empat prinsip kerja, yaitu
langkah hisap, langkah kompresi, langkah usaha dan langkah buang. Keempat langkah
mesin diesel ini bekerja secara bersamaan untuk menghasilkan sebuah tenaga yang
menggerakkan komponen lainnya.
Langkah pertama adalah langkah hisap. Pada langkah ini, piston akan bergerak dari titik
muat atas (TMA) ke titik muat bawah (TMB). Selanjutnya, katup hisap akan terbuka sebelum
mencapai TMA dan katup buang akan tertutup. Akibatnya, akan terjadi kevakuman di dalam
silinder yang menyebabkan udara murni masuk ke dalam silinder.
Sedangkan pada langkah kedua (langkah kompresi), piston bergerak sebaliknya, yaitu dari
TMB ke TMA. Katup hisap tertutup sementara katup buang akan terbuka. Udara kemudian
akan dikompresikan sampai pada tekanan dan suhunya menjadi 30kg/cm2 dan suhu 500
derajat celsius.
Pada langkah ketiga (langkah usaha), katup hisap tertutup, katup buang juga tertutup dan
injektor menyemprotkan bahan bakar. Sehingga, terjadi pembakaran yang menyebabkan
piston bergerak dari TMA ke TMB.
Dan pada langkah keempat (langkah buang), hampir sama dengan langkah hisap, yaitu
piston bergerak dari TMB ke TMA. Namun, katup hisap akan tertutup dan katup buang akan
terbuka. Sedangkan piston akan bergerak mendorong gas sisa pembakaran keluar.
Pada mesin diesel sering terjadi getaran atau suara ledakan. Hal itu diakibatkan oleh
pembakaran yang tidak sempurna. ''Untuk mengatasinya, gunakanlah solar yang angka
cetane-nya tinggi, naikkan tekanan dan temperatur udara, kurangi volume injeksi saat mulai
injeksi dan naikkan temperatur ruang bakar pada mesin diesel, masalah yang sering
dijumpai pada pompa injeksi konvensional adalah campuran yang tidak tepat, timing injeksi
yang tidak akurat, emisi relatif lebih besar dan problem sulit terdekteksi.
Kemajuan ilmu dan teknologi terus merambat ke berbagai sektor. Termasuk sektor otomotif
yang
perkembangannya
teramat
pesat.
Sejumlah
pabrikan
otomotif
dunia
terus
mengembangkan kreativitas dan inovasi menghadapi persaingan yang makin kompetitif.
Di antaranya memproduksi teknologi mesin yang mencapai emisi terendah (zero emissions)
dan terbebas dari zat-zat yang berbahaya. Pabrikan otomotif terus melaksanakan
komitmennya untuk menciptakan teknologi mesin yang ramah lingkungan. Dalam dunia
otomotif kita mengenal beragam jenis mesin mobil, mulai dari mesin sejajar, horisontal
MT.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
http://www.mercubuana.ac.id
Ir. Nanang Ruhyat
THERMODINAMIKA DASAR
5