ILMU MESIN DIESEL

1. Pendahuluan
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 ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang (biodiesel). Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.

a. Bagaimana mesin diesel bekerja
Ketika gas dikompresi, suhunya meningkat, mesin diesel menggunakan sifat ini untuk menyalakan bahan bakar. Udara diisap 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.
Scavenging (mendorong muatan-gas yang habis terbakar keluar dari silinder, dan menarik udara segara kedalam) mesin dilaksanakan oleh ports atau valves. Untuk menyadari kemampuan mesin diesel, penggunaan turbocharger untuk mengkompres udara yang disedot masuk sangat dibutuhkan; intercooler untuk mendinginkan udara yang disedot masuk setelah kompresi oleh turbocharger untuk meningkatkan efisiensi.

b. Tipe mesin diesel
Ada dua kelas mesin diesel: dua-stroke dan empat-stroke. banyak mesin diesel besar beroperasi dalam dua-stroke cycle. Mesin yang lebih kecil biasanya menggunakan empat-stroke cycle.
Biasanya kumpulan silinder digunakan dalam kelipatan dua, meskipun berapapun jumlah silinder dapat digunakan selama muatan di crankshaft di tolak-seimbangkan untuk mencegah getaran yang berlebihan. Inline-6 paling banyak diproduksi dalam mesin tugas-medium ke tugas-berat, meskipun V8 dan straight-4 juga banyak diproduksi.

c. Keunggulan dan kelemahan dibanding dengan mesin bensin
Mesin diesel lebih besar dari mesin bensin dengan tenaga yang sama karena konstruksi berat diperlukan untuk bertahan dalam pembakaran tekanan tinggi untuk penyalaan. Dan juga dibuat dengan kualitas sama yang membuat penggemar mendapatkan peninkatan tenaga yang besar dengan menggunakan mesin turbocharger melalui modifikasi yang relatif mudah dan murah. Mesin bensin dengan ukuran sama tidak dapat mengeluarkan tenaga yang sebanding karena komponen di dalamnya tidak mampu menahan tekanan tinggi, dan menjadikan mesin diesel kandidat untuk modifikasi mesin dengan biaya murah.
Penambahan turbocharger atau supercharger ke mesin meningkatkan ekonomi bahan bakar dan tenaga. Rasio kompresi yang tinggi membuat mesin diesel lebih efisien dari mesin menggunakan bensin. Peningkatan ekonomi bahan bakar juga berarti mesin diesel memproduksi karbon dioksida yang lebih sedikit.





2. Pemilihan Bahan dan Proses Untuk Dinding Silinder Mesin Diesel



a. Pendahuluan

Silinder adalah bagian dari ruang bakar yang digunakan untuk proses pembakaran campuran bahan bakar dan udara. Pada saat kompresi dan pembakaran akan menghasilkan tekanan gas yang tinggi, maka diusahakan tidak terjadi kebocoran pada ruang bakar tersebut, sehingga dapat menghasilkan tenaga gerak mesin. Bila mesin digunakan dalam jangka waktu yang cukup lama, dinding silinder sedikit demi sedikit akan mengalami keausan. Hal ini akan menimbulkan penambahan kelonggaran antara torak dan silinder, serta menyebabkan kebocoran gas, tekanan kompresi berkurang dan tenaga yang dihasilkan juga berkurang. Agar keausan silinder tidak terlalu banyak maka diupayakan bahan yang digunakan tahanan aus dan juga tahan terhadap panas.



b. Dasar Teori

Proses pembakaran pada motor diesel terjadi akibat pemampatan udara di dalam silinder sehingga menaikkan suhu udara tekan dalam ruang bakar, kemudian disemprotkan bahan bakar solar ke dalam silinder yang telah berisi udara-panas. Setelah bahan bakar bersentuhan dengan udara-panas maka terjadilah proses pembakaran. Proses pembakaran bahan bakar ini menimbulkan temperatur dan tekanan di dalam silinder menjadi sangat tinggi dan gas pembakaran mampu mendorong piston dengan tenaga yang besar sehingga terjadi gesekan pada dinding silinder oleh cincin pada piston. Pemasangan cincin piston pada silinder harus selalu menekan dinding silinder dengan gaya pegasnya. Hal ini menambah besarnya gaya gesek cincin terhadap dinding silinder. Peningkatan temperatur yang terjadi pada ruang bakar meyebabkan terjadinya pemuaian material cincin-piston dan lebih lanjut mengadakan tekanan ke dinding silinder. Hal ini juga menyumbang besarnya gaya gesek terhadap dinding silinder. Kekasaran permukaan bidang kontak antara dinding piston dengan silinder dan dengan adanya gaya gesek yang besar, menyebabkan keauasan pada dinding silinder semakin mudah. Material silinder memiliki sifat getas, lunak dan tidak tahan panas akan mudah keausan dinding silinder. Pemilihan bahan silinder sangat diawasi karena silinder memegang peranan penting lancarnya gerakan piston.





2.1 Posisi Keausan

Keausan yang paling banyak pada dinding silinder oleh cincin torak terjadi di antaranya langkah torak atau ½ langkah torak. Karena besar sudut antara connecting rod dan sumbu silinder juga mempengaruhi. Apabila sudut yang dibentuk oleh connecting rod dengan sumbu silinder kecil maka keausan yang terjadi pada dinding silinder akan kecil, apabila sudut yang dibentuk besar maka keausan pada dinding silinder besar pula.



2.2 Pemilihan Bahan Silinder Linear

Keausan silinder liner diperparah oleh pemakaian material bermutu rendah yaitu jumlah komposisi material tersebut yang memiliki ketahanan aus rendah sangat
besar. Dalam penggunaan sebaiknya dipakai bahan besi cor kelabu dimana mengandung unsur besi (Fe = 92,95 %), silikon (Si = 2,339 %), karbon (C = 3,108 %) dan mangan (Mn = 0,938 %) yang merupakan unsur utama pada besi tuang kelabu.

Penambahan silikon pada besi-cor akan memperoleh sifat encer (fluidity) dan sedikit getas. Mangan yang dipadukan akan menambahkan sifat kekuatan pada
besi-cor. Besi-cor ini memiliki kelebihan agak getas, kekuatan-tarik rendah, kekuatan tekan tinggi dan mempunyai mampu cor sangat baik serta murah dan paling banyak dipergunakan untuk benda-benda coran. Apabila bahan silinder terbuat dari bahan dibawah persyaratan yang ditentukan untuk pemakaian ruang bakar, maka kemungkinan cepat aus besar sekali.





2.3 Proses pembuatan dan finishing