Cara Kerja Mesin Diesel Modern: Komponen, Sistem, dan Proses Lengkap
Cara kerja mesin diesel modern dimulai saat udara masuk ke silinder dan dikompresi hingga suhunya meningkat. Injektor kemudian menyemprotkan bahan bakar ke udara panas tersebut sehingga terjadi pembakaran yang mendorong piston. Pada banyak mesin diesel modern, proses ini didukung sistem injeksi common rail, kontrol elektronik, turbocharger, pendingin, dan sistem pengendalian emisi.
Apa Itu Mesin Diesel?
Mesin diesel adalah mesin pembakaran dalam dengan prinsip compression ignition atau penyalaan akibat kompresi. Saat langkah kompresi, piston menekan udara di dalam silinder. Suhu udara naik, kemudian bahan bakar yang disemprotkan menjelang akhir kompresi menyala di dalam ruang bakar.
Mesin diesel tidak memakai busi pengapian seperti mesin bensin. Namun, beberapa mesin diesel menggunakan busi pijar untuk membantu penyalaan saat kondisi mesin dingin. Prinsip dasar pembakaran diesel dijelaskan pula oleh Cummins.
Komponen Utama Mesin Diesel Modern
| Komponen | Fungsi |
|---|---|
| Piston dan silinder | Memampatkan udara dan menerima dorongan dari hasil pembakaran. |
| Connecting rod dan crankshaft | Meneruskan gerak piston dan mengubah gerak naik turun menjadi putaran. |
| Katup masuk dan buang | Mengatur aliran udara masuk dan keluarnya gas sisa pembakaran. |
| Pompa bahan bakar, rail, dan injektor | Menyalurkan, menyimpan pada tekanan kerja sistem, dan menyemprotkan bahan bakar pada mesin common rail. |
| ECU atau ECM | Mengolah masukan sensor dan mengendalikan fungsi mesin, termasuk strategi injeksi. |
| Turbocharger | Memanfaatkan energi gas buang untuk membantu memasukkan lebih banyak udara ke mesin. |
| Sistem pendingin | Membantu menjaga suhu kerja mesin melalui coolant, pompa, radiator, dan komponen terkait. |
Siklus Cara Kerja Mesin Diesel 4 Langkah
Pada mesin diesel empat langkah, satu siklus kerja terdiri dari empat gerakan piston:
- Hisap: katup masuk terbuka dan piston bergerak turun sehingga udara masuk ke silinder.
- Kompresi: katup menutup dan piston bergerak naik, memampatkan udara hingga suhunya meningkat.
- Usaha: bahan bakar disemprotkan ke ruang bakar. Pembakaran meningkatkan tekanan dan mendorong piston turun.
- Buang: piston bergerak naik dan mendorong gas sisa pembakaran keluar melalui katup buang.
Gerak piston diteruskan oleh connecting rod ke crankshaft sehingga menghasilkan putaran untuk menggerakkan kendaraan atau peralatan. Penjelasan umum siklus mesin pembakaran dalam tersedia pada U.S. Department of Energy.
Bagaimana Sistem Injeksi Common Rail Bekerja?
Dalam sistem common rail, pompa menaikkan tekanan bahan bakar dan menyalurkannya ke saluran bersama yang disebut rail. Injektor kemudian menyemprotkan bahan bakar ke silinder sesuai perintah ECU. Dengan kontrol tersebut, waktu dan jumlah injeksi dapat diatur menurut kondisi kerja mesin.
Sejumlah sistem dapat melakukan lebih dari satu penyemprotan dalam satu siklus. Strategi injeksi ini membantu mengatur pembakaran, suara mesin, konsumsi bahan bakar, dan emisi. Tekanan kerja serta jumlah penyemprotan berbeda menurut desain sistem; angka dari satu mesin tidak berlaku untuk semua mesin diesel modern. Lihat penjelasan sistem common rail Bosch untuk rincian teknis.
Peran Turbocharger dan Udara Masuk
Gas buang memutar turbin turbocharger. Turbin terhubung dengan kompresor yang memampatkan udara masuk sebelum udara menuju silinder. Pasokan udara yang lebih banyak memungkinkan mesin membakar jumlah bahan bakar yang sesuai dengan kebutuhan tenaga, asalkan sistem injeksi dan kondisi mesin mendukungnya.
Pada banyak rancangan, udara bertekanan dari turbo juga melewati intercooler untuk menurunkan suhunya sebelum masuk ke mesin. Jenis turbocharger dan cara pengendaliannya dapat berbeda antar mesin.
Proses Pembakaran dan Hasil Gerak Mesin
Menjelang akhir langkah kompresi, injektor menyemprotkan bahan bakar dalam bentuk butiran halus. Bahan bakar bercampur dengan udara panas lalu menyala. Kenaikan tekanan di ruang bakar mendorong piston, dan gerak tersebut diteruskan menjadi putaran crankshaft.
Mutu pembakaran dipengaruhi kondisi injektor, pasokan udara, waktu penyemprotan, kualitas bahan bakar, dan kondisi mekanis mesin. Itulah sebabnya gangguan pada satu sistem dapat memengaruhi tenaga, konsumsi bahan bakar, atau asap knalpot.
Sistem Pendingin, Pelumasan, dan Pengendalian Emisi
Sistem pendingin
Coolant bersirkulasi untuk membawa panas dari mesin menuju radiator. Pompa air, termostat, radiator, dan kipas bekerja sesuai rancangan kendaraan atau peralatan. Sistem ini membantu mesin beroperasi dalam rentang suhu kerjanya.
Sistem pelumasan
Oli mesin membantu melumasi bagian bergerak seperti bearing, crankshaft, dan komponen lain yang memerlukannya. Jenis oli serta interval penggantian harus mengikuti spesifikasi pabrikan mesin.
Sistem pengendalian emisi
Pada sejumlah mesin diesel modern terdapat EGR, diesel particulate filter (DPF), serta selective catalytic reduction (SCR). Fungsi dan susunannya tidak selalu sama pada setiap kendaraan. Sistem tersebut bekerja bersama kontrol mesin untuk menangani jenis emisi yang berbeda. Cummins menjelaskan contoh susunan sistem pengolahan gas buang diesel.
Kelebihan dan Hal yang Perlu Diperhatikan
Mesin diesel sering dipilih untuk kendaraan niaga, alat berat, dan pekerjaan yang membutuhkan torsi besar serta operasi dengan beban tinggi. Efisiensi bahan bakar juga menjadi salah satu kelebihannya pada banyak penggunaan. Namun, hasil nyata tetap bergantung pada desain mesin, kendaraan, beban, dan cara pemakaian.
Di sisi lain, sistem injeksi bertekanan tinggi dan perangkat pengendalian emisi memerlukan perawatan sesuai spesifikasi. Biaya perbaikan dapat meningkat jika komponen tersebut mengalami kerusakan. Umur mesin tidak dapat ditentukan hanya dari jenis bahan bakarnya; kualitas perawatan dan kondisi penggunaan juga berpengaruh.
Material pada Komponen Mesin Diesel
Komponen mesin menggunakan material berbeda menurut beban, suhu, gesekan, dan risiko korosi. Sebagai contoh, baja dan material berbasis besi digunakan dalam berbagai pekerjaan pembuatan komponen mekanis, sedangkan bronze dapat digunakan untuk jenis bushing tertentu sesuai rancangan. Pemilihan grade dan dimensi harus mengikuti gambar teknik serta persyaratan komponen; bahan mentah tidak otomatis cocok sebagai suku cadang mesin.
FAQ Cara Kerja Mesin Diesel Modern
Mengapa mesin diesel tidak memakai busi pengapian?
Karena bahan bakarnya menyala setelah disemprotkan ke udara yang sudah panas akibat kompresi. Beberapa mesin tetap memakai busi pijar untuk membantu saat mesin dingin.
Apa fungsi common rail pada mesin diesel?
Common rail menyalurkan bahan bakar bertekanan ke injektor. ECU mengatur penyemprotan sesuai kondisi kerja mesin.
Apa fungsi turbocharger pada mesin diesel?
Turbocharger menggunakan energi gas buang untuk memutar kompresor yang membantu memasukkan lebih banyak udara ke mesin.
Apakah semua mesin diesel modern memiliki DPF dan SCR?
Tidak. Perangkat pengendalian emisi bergantung pada model mesin, tahun pembuatan, pasar, serta persyaratan yang berlaku untuk kendaraan atau peralatan tersebut.
Apakah mesin diesel selalu lebih irit dan lebih awet?
Tidak selalu. Konsumsi bahan bakar serta umur mesin dipengaruhi rancangan, beban kerja, perawatan, kualitas bahan bakar, dan cara penggunaan.
Apakah mesin diesel bisa memakai biodiesel?
Kesesuaiannya bergantung pada spesifikasi mesin dan batas campuran bahan bakar yang diizinkan pabrikan. Periksa buku manual sebelum menggunakan campuran yang berbeda.
Kesimpulan
Cara kerja mesin diesel modern tetap berpusat pada kompresi udara, injeksi bahan bakar, pembakaran, dan gerak piston dalam siklus empat langkah. Common rail, ECU, turbocharger, sistem pendingin, dan pengendalian emisi membantu mengatur kinerjanya. Untuk kebutuhan bahan baku komponen mekanis sesuai spesifikasi proyek, lihat pilihan material PT Mita Jaya Mandiri atau hubungi kami untuk menanyakan ketersediaan.