Cara Kerja Mesin Diesel

Cara kerja mesin diesel 2 tak:
a. kejadian daur 2 langkah/cara kerja mesin diesel 2 tak
Sebuah daur dua langkah(kerja mesin diesek 2 tak) diselesaikan dalam dua(2) langkah, atau satu putaran poros engkol mesin diesel, sedangkan daur empat langkah memerlukan dua putaran. Perbedaan utama antara mesin diesel 2 tak dan mesin diesel 4 tak adalah metode pengeluaran gas yang telah dibakar dan pengisian silinder dengan udara segar. Dalam mesin diesel 4 tak operasi ini dilakukan oleh torak mesin selama langkag buang dan isap. Dalam mesin diesel 2 tak operasi ini dilakukan dekat t.m.b, oleh pompa atau penghembus udara yang terpisah.


berikut ini adalah gambar cara kerja mesin diesel 2 tak




Gambar. 2-2. Pembilasan dari daur dua langkah(Sumber : Bambang Priambodo 1995)

Kejadian kompresi, pembakaran dan ekspansi tidak berbeda dengan kejadian pada mesin diesel 4 tak. Pengeluaran gas sisa dan pengisian silinder dengan pengisian udara segar dilakukan sebagai berikut : Kalau torak telah menjalani 80 sampai 85 persen dari langkah ekspansi, katup buang,e, e (gb.2-2a) terbuka, gas buang dilepaskan dan mulai lari dari silinder dan tekanan dalam silinder mulai turun. Torak meneruskan gerak menuju t.m.b, dan akhirnya membuka lubang s,s, yaitu lubang tempat lewat udara yang agak ditekan, sehingga udara mulai memasuku silinder, Udara ini tekananya agak lebih tinggi dari pada gas panas didalam silinder, sehingga mendorongnya keluar melalui katup e,e ( gb. 2-2b) ke udara luar. Operasi ini disebut membilas, udara yang dimasukan disebut udara bilas, dan lubang tempat udara masuk disebut lubang bilas. Kira-kira pada saat torak pada langkah naik menutup lubang s, s, maka katup buang e, e juga ditutup (gb. 2-2e) dan langkah kompresi dimulai.

Keuntungan operasi mesin diesel 2 tak adalah penghilangan dua langkah pengisian yang diperlukan dalam operasi empat langkah. Jadi silinder memberikan satu langkah daya untuk tiap putaran mesin kalau dibandingkan dengan satu langkah daya untuk tiap dua putaran pada mesin daur empat langkah. Kalau semua kondisi yang lain misalnya lubang, langkah, kecepatan dan tekanan gas efektif rata-rata sama, maka mesin dua langkah akan membangkitkan daya dua kali lipat daripada mesin empat langkah. Ini berarti juga bahwa mesin dua langkah dalam garis besarnya mempunyai berat setengah dari mesin diesel 4 tak dari daya yang sama dan menghasilkan momen puntir yang lebih rata.

Tetapi, harus dicatat bahwa ini hanya benar untuk mesin yang memiliki tekanan efektif rata—rata sama. Jadi mesin dua langkah dengan karter yang membilas mempunyai teakanan efektif rata-rata yang rendah, sehingga membangkitkan daya yang kurang dari mesin empat langkah yang sebanding. Di lain pihak, mesin empat langkah dengan pengisian lanjut dapat membangkitkan daya yang sama atau lebih besar daripada mesin dualangkah dari perpindahan yang sama.

Keuntungan ini sangat penting pada kapal dan lokomotip sehingga penggunaan mesin dua langkah pada instalasi ini jauh lebih banyak daripada mesin empat langkah, khususnya dalam unit daya besar. Kerugian dari semua mesin dua langkah, adalah suhu yang tinggi dari torak dan kepala silinder yang diakibatkan fakta bahwa pembakaran terjadi pada tiap putaran.
berikut ini adalah gambar cara kerja mesin diesel 2 tak. pada gambar 2-3 yaitu gambar pembilasan aliran silang mesin diesel 2 tak, pada gambar 2-4 yaiutu gambar Pembilasan aliranlingkar atau aliran balik mesin diesel 2 tak, dan gambar 2-5 yaitu gambar Pembilasan aliran balik dalam mesin kerja ganda mesin diesel 2 tak.



(Sumber: Bambang Priambodo, 1995)


(b). Metoda Pembilasan mesin diesel 2 tak
Gb.2-2 hanya mengilustrasikan salah satu dari beberpa metoda dari pembilasan silinder. Dalam beberapa mesin gas buangnya dibiarkan keluar melalui lubang, yang dinbuka oleh torak seperti lubang pembilasan s,s (gb.2- 2) Tergantung pada letak lubang buang terhadap lubang bilas, terdapat dua metoda pembilasan yang dasarnya berbeda: pembilasan aliran silang (cross flow) (gb 2-3) dan pembilasan lingkar (loop) atau aliran balik (return flow) (gb.2-4).

(c). Pembilasan aliran silang mesin diesel 2 tak.
Dengan metote ini torak terlebih dulu membuka lubang buang e,e, dan melipatkan tekanan : dengan menurun lebih jauh maka torak membuka lubang bilas s,s. dan mulai memasukan udara agak bertekanan yang arusnya terutama diarahkan keatas, seperti ditunjukkan tanda panah, sehingga mendorong keluar gas buang melalui lubang e,e. Setelah melampui t.m.b torak terlebih dahulu menutup lubang bilas dan segera setelah itu menutup lubang buang. Kenyataan bahwa lubang buang tertutup setelah lubang bilas memungkinkan sebagian dari udara pengisian lari dari silinder. Ini merupakan kerugian dari skema bilas tersebut. Tetapi juga mempunyai keuntungan tertentu, yaitu kesederhanaan konstruksi dan pemeliharaan, dengan tidak adanya katup yang harus tetap rapat.

Beberapa mesin besar kecepatan rendah menggunakan sekema pembilasan arus silang yang diperbaiki dengan tambahan katup searah yang terlrtak didekat lubang bilas. Dalam kasus ini lubang bilas dibuat sama tinggi atau bahkan agak lebih tinggi daripada lubang buang. Seperti ditunjukkan dalam gb. 1-5. Oleh karenanya lubang bilas dibuka oleh torak secara serentak dengan atau sedikit sebelum lubang buang; tetapi katup searah mencegah gas buang masuk kedalam penerima udara bilas. Segera setelah tekanan didalam silinder turun dibawah tekanan dalam penerima udara, maka tekanan dalam penerima udara membuka katup searah dan pemasukan udara bilas dimulai. Pembilasan dilanjutkan sampai lubang bilas maupun lubang buang ditutup oleh torak. Skema ini memberikan efisiensi pembilasan, yang menghasilkan tekanan efektif rata-rata lebih tinggi pada biaya nominal pada katup dan pemeliharaanya.

(d). Pembilasan lingkar.
Gb.2-4. Mirip dengan aliran silang dalam hal urutan pembukaan lubang. Tetapi arah aliran uydara berbeda, seperti ditunjukan dengan tanda anak panah.Keuntungnya adalah bahwa keseluruhan penerimaan udara bilas dan penerima gas buang terletak pada sisi yang sama dari silinder, sehingga lebih mudah dicapai. Skema ini sesuai untu mesin kerja ganda, karena dengan mesin tersebut maka operasi katup buang (gb. 2-2 ) untuk ruang bakar bawah menjadi sangat rumit. Kalau digunakan pada mesin kerja ganda (gb.2-5) skema ini disempurnakan dengan memasang katup buang putar,r. selama pelepasan gas buang, maka katupr, terbuka, tetapi katup ini tertutup kalau torak menutupi lubang bilas pada langkah balik. Dengan pengaturan ini untuk melepaskan pengisian udara selama awal langkah kompresi, ketika lubang buang ditutup oleh torak, katup putar dibuka dan dbuat siap untuk daur berikutnya. Seperti dapat dilihat pada gambar 2-5, panjang torak dibuat tepat sama dengan panjang langkah untuk mengendalikan kejadian pembuangan dan pembilasan secara bergantian oleh tepi atas dan bawah dari torak.


(e). Skema torak berlawanan
Torak bawah mengendalikan lubang buang, torak atas mengendalikan lubang bilas. Untuk mendapatkan pelepasan awal dari gas buang dengan membuka lubang buange, mendahului lubang bilass, maka engkol dari poros engkol bawah dimajukan trerhadap engkol dari poros engkol atas, sehingga mendahului engkol atas 10 sampai 15 derajat. Dengan cara ini maka lubang buang terbuka terlebih dahulu (gb.2-6a) ; kalau tekanan telah cukup diturunkan, lubang bilas dibuka (gb,2-6b) dan pembilasan berlangsung. Setelah lubang buang ditutup, dilakukan tambahan pemasukan udara (gb.2-6c) sampai lubang bilas juga tertutup kemudian dilakukan kompresi sedikit sebelum torak mencapai titik yang paling berdekatan dengan torak yang lain, bahan bakar diinjeksikan, menyala, dan terbakar sementara langkah ekspansi dimulai (gb. 2-6 d). Putaran dari poros engkol atas dan bawah diteruskan kepada poros engkol utama dibawah oleh poros vertikal perantara dan dua pasang roda gigi payung


 
Gb. (2-6). Operasi torak berlawanan.(Sum ber : Bambang Priambodo , 1995)

Keuntungan dari skema ini adalah :
1.    Pembilasan yang efisien dari silinder sehingga ditimbulkan daya lebih besar
2.    Tidak ada katup dan roda gigi pengoperasian katup.
3.    Tidak ada kepala silinder, yang karena bentuknya rumit merupakan sumber gangguan dalam operasi mesin.
4.    Kemudahan pencapaian untu inspeksi dan perbaikan dari bagian pada umumnya.

Kedua skema pembilasan (gb 2-2 dan 2-6) juga diklasifikasikan sebagai pembilasan sealiran (uniflow). Dalam kedua kasus maka gas buang dan udara bilas mengalir dalam arah yang sama, sehingga kurang peluangnya untuk pembentukan turbolensi yang tidak dapat dihindarkan pada pembilasan aliran silang dan aliran balik.

Pengisian Lanjut. (supercharging) Mesin diesel 2 Tak
Pengisian lanjut bertujuan untuk menaikkan daya mesin yang perpindahan torak dan kecepatannya telah ditentukan. Dalam mesin disel daya dibangkitkan oleh pembakaran bahan bakar, dan kalau dikehendaki kenaikan daya, bahan bakar yang dibakar harus lebih banyak sehingga udara harus lebih banyak tersedia karena setiap pound bahan bakar memerlukan sejumlah udara tertentu, kondisi lainnya sama, yaitu suatu volume, atau ruang akan memegang berat udara yang lebih besar, kalu tekanan udara dinaikkan. Maka pengisian lanjut didapatkan dengan suatu tekanan yang lebih tinggi pada awal langkah kompresi.
Untuk menaikkan tekanan udara mesin empat langkah, pengisian udara
tidak dihisap ke dalam silinder atau dikatakan, tidak dimasukkan dengan penghisapan alamiah oleh torak yang mundur, tetapi oleh pompa atau
penghembus udara yang terpisah.
Terdapat tiga jenis penghembus yang digunakan :
1) Pompa torak ulak-alik yang mirip dengan kompresor udara
2) Penghembus perpindahan positip yang perputar dari jenis roots, dan
3) Penghembus kecepatan tinggi

Pompa sentrifugal, biasanya digerakkan oleh turbin gas yang memanfaatkan energi kinetik yang dari gas buang

Kalau pengisian lanjut digunakan pada mesin empat langkah,perubahan utama yang diperlukan dalam disain adalah perubahan pengaturan waktu dari katup pemasukan dan pembuangan. Waktu pembukaan katup pemasukan dimajukan dan penutupan katup buang diperlambat,kedua katup dirancang untuk tetap terbuka secara serentak untuk sekitar 50 sampai 100 derajat, pemilihanya tergantung pada kecepatan normal mesin. Pembukaan secara serentak ini disebut tumpang tindih (overlapping). Keuntungan yang diperoleh dari tumpang tindih banyak adalah pembilasan yang lebih baik pada ruang bakar. Hasil pengujian menunjukkan bahwa tumpang tindih sebesar 40 sampai 50 derajat akan menaikan keluaran daya mesin dari sekitar 5 persen – kalu pengisian lanjut sangat kecil, hanya untuk meniadakan vakuum dalam silinder utama langkah isap – sampai 8 persen dengan tekanan pengisian lanjut 12 in air raksa. Sebagai perbandingan tumpang tindih 10 sampai 20 derajat yang umum digunakan dalam mesin tanpa pengisian lanjut. Daya total yang diperoleh karena pengisian lanjut bervariasi dari 20 sampai 50 persen, tergantung pada tekanan pengisian lanjut, yang pada mesin disel sekarang bervariasi dari 5 sampai sekitar12 in air raksa.
Perlu dicatat bahwa bersama kenaikan tekanan tekanan efektif rata-rata, pengisian lanjut juga menaikkan tekanan penyalaan maksimum dan suhu maksimum. Sebaliknya, penggunaan bahan bakar tiap daya kuda- jam biasanya berkurang dengan pengisian lanjut, karena sebagai akibat dari kenaikan turbolensi udara, dilakukan pengadukan yang lebih baik antara udara dan bahan bakar udara pengisian, sehingga pembakaran bahan bakar menjadi lebih baik, dan juga karena efisiensi mekanis dari mesin meningkat- dari kenyataan bahwa keluaranya dinaikkan lebih besar daripada kerugian mekanisnya.

Mesin dua langkah biasanya telah mempunyai penghembus untuk udara bilas dan pengisian lanjut dapat diperoleh secara mudah dengan menaikkan jumlah dan tekanan udara bilas. Sebagai tambahan, sedikit perubahan dari pengaturan waktu buang dan waktu bilas untuk mendapatkan udara bilas lebih banyak dari awal langkah kompresi.

Kecepatan Torak Mesin Diesel 2 Tak
Kecepatan poros engkol dapat dianggap seragam tetapi, perjalanan torak tidak demikian : pada titik mati torak d iam, kecepatanya nol, pada saat torak mulai bergerak, kecepatanya meningkat sedikit demi sedikit dan mencapai maksimum disekitar pertengahan langkah, dari sini kecepatan torak mulai menurun dan pada titik mati yang berlawanan torak menjadi berhenti lagi. Jadi kecepatan torak bervariasi dengan waktu, Untuk beberapa perhitungn perlu diketahui kecepatan torak rata-rata, yaitu kecepatan konstan yang diperlukan oleh torak untuk bergerak mencapai jarak yang sama seperti kalau ditempuh dengan kecepatan variabel. Kecepatan rata-rata biasanya disebutkan secara sederhana sebagai kecepatan torak dari mesin. Umumnya mengukur kecepatan torak dalam feet tiap menit. Jarak yang dijalani oleh torak dalam satu menit sama dengan dua langkah yang dibuat tiap putaran dikalikan jumlah putaran tiap menit dan merupakan kecepatan torak rata- rata.