TERMODINAMIKA

UNIVERSITAS GADJAH MADA

FAKULTAS MIPA

JURUSAN FISIKA

PROGRAM STUDI GEOFISIKA

 

MAKALAH TERMODINAMIKA

“MESIN DIESEL”

Disusun Oleh :

1.      Bayu Wicaksana       (08/269666/PA/12024)

2.      Maria Rosalita PS.    (08/269866/PA/12110)

3.      Muhamad Wildan P.  (08/270075/PA/12201)

4.      Raditya Perdhana      (08/269837/PA/12096)

5.      Wahyu Setyo H.         (08/270052/PA/12192)

 

YOGYAKARTA

NOVEMBER

2009

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas terselesaikannya makalah ini tepat pada waktunya. Makalah ini mengenai mesin diesel, dimana terdapat beberapa penjelasan seputar mesin diesel.

Pada kesempatan kali ini, kami mengucapkan terima kasih kepada:

1.      Ibu Chusnul Chotimah selaku dosen pengampu mata kuliah thermodinamika

2.      Teman-teman yang telah banyak membantu terselesaikannya makalah mesin diesel ini

3.      Beberapa pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu persatu

Demikian kata pengantar dari kami. Kritik dan saran yang membangun dari pembaca sangat kami harapkan demi tersempurnakannya makalah ini. Harapan kami, makalah tentang mesin diesel ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Apabila banyak kekurangan kami mohon maaf.

                                                                                                                        November 2009

                                                                                                                           Penyusun

             

BAB I

PENDAHULUAN

A.    PENGERTIAN

Mesin diesel adalah sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dibakar oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi). Mesin diesel merupakan jenis khusus dari mesin pembakaran dalam. Mesin pembakaran dalam adalah mesin panas yang di dalamnya dilepaskan energi kimia dan pembakaran dalam sindrom mesin.

B.     SEJARAH

Mesin diesel diciptakan oleh Rudolf Diesel, seorang berkewarganegaraan Jerman yang tinggal di Paris. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dimana awalnya mesin tersebut dipamerkan pertama kali di pekan raya Chicago, Amerika Serikat. Mesin diesel pertama digunakan sebagai mesin kereta api pada tahun 1905.  Tahun 1912 Rudolf Diesel memberikan pernyataannya yang terkenal, yaitu mengenal mesin diesel yang digerakkan dengan minyak nabati, atau yang dikenal dengan biodiesel. Minyak tumbuhan yang telah dicoba pada saat itu adalah minyak  kacang dan minyak ganja. Mesin biodiesel kemudian disempurkan oleh Ludwig Ellsbet.

Beberapa tahun kemudian, tepatnya tahun 1937 di Jepang, berdirilah sebuah pabrik mesin bernama Tokyo Jidosha Kogyo Company yang belakangan berganti nama jadi Isuzu, yang line product-nya adalah Mesin Diesel. Konon salah seorang murid/asisten Diesel berhasil mengcopy seluruh desain rancang bangun mesin tersebut dan mengembangkannya di Jepang atas perintah Kaisar Tenno Haika Hirohito untuk menjalankan mesin perangnya di Asia Pasifik.

                 Rudolf Diesel

BAB II

DASAR TEORI

Kurva P-V mesin diesel.

Efisiensi dapat ditulis dalam bentuk persamaan panas jenis dan suhu:

Dengan menggunakan persamaan gas ideal PV=nRT dan = C_P/C_V, persamaan di atas  dapat ditulis:

Berdasarkan kenyataan bahwa V_a=V_d=V₁ dan P_c=P_b dari kurva di atas, maka:

Persamaan di atas dapat dinyatakan dengan:

Berdasarkan persamaan adiabatic, yaitu  PV^ = constant

Sehingga efisiensi mesin diesel dapat ditulis:

BAB III

KOMPONEN-KOMPONEN MESIN DIESEL

Keterangan:

1.      Lapisan silinder. Silinder merupakan jantung mesin, yaitu tempat bahan bakar dibakar dan daya ditimbulkan. Bagian dalam silinder dibentuk dengan lapisan (liner) atau selongsong (sleeve)

2.      Kepala silinder (cylinder head) menutup satu ujung silinder dan sering berisikan katup  tempat lewat udara dan bahan bakar diisikan dan gas buang dikeluarkan.

3.      Torak (piston). Ujung lain dari lubang kerja silinder ditutup oleh torak yang meneruskan pada poros daya yang ditimbulkan oleh pembakaran bahan bakar. Cincin torak (piston ring) yang dilumasi dengan minyak mesin menghasilkan sil (seal) rapat gas antara torak dan lapisan silinder. Jarak perjalanan torak  dari satu ujung silinder ke ujung lain disebut langkah (stroke)

4.      Batang engkol (connecting rod) . Satu ujung yang disebut ujung kecil dan batang engkol, dipasangkan pada pena pergelangan (wrist pin)  atau pena torak (piston pin) yang terletak di dalam torak. Ujung yang lain atau ujung besar mempunyai bantalan. Untuk pena engkol, batang engkol mengubah dan meneruskan gerak ulang-alik (reprocating) dan torak menjadi putaran kontinyu pena engkol selama langkah kerja, dan sebaliknya pada langkah kerja yang lain.

5.      Poros engkol (crankshaft). Poros engkol berputar di bawah aksi dan torak melalui batang engkol dan pena engkol yang terletak di antara pipi engkol (crankweb), dan meneruskan daya dari torak kepada poros yang digerakkan. Bagian dari poros engkol yang didukung oleh bantalan utama dan berputar di dalamnya disebut tap (journal).

6.      Flywheel  dengan berat yang cukup dikuncikan kepada poros engkol dan menyimpan energi kinetik selama langkah daya dan mengembalikannya pada langkah yang lain. Flywheel membantu menstart mesin dan juga bertugas membuat putaran poros engkol yang seragam.

7.      Poros nok (camshaft) yang digerakkan dari poros engkol oleh penggerak rantai atau oleh roda gigi pengatur saat mengoperasikan katup pemasukan dan katup buang melalui nok, pengikut nok, batang dorong, dan lengan ayun. Pegas katup berfungsi menutup katup.

8.      Karter (crankcase), berfungsi menyatukan silinder, torak, dan poros engkol. Melindungi semua bagian yang bergerak dan bantalannya, dan merupakan reservoir bagi minyak lumas. Juga disebut sebagai blok silinder jika terdapat lapisan silinder yang disisipkan di bagian dalamnya. Bagian bawah dari karter disebut bedplate.

Bahan bakar dimasukkan ke dalam ruang bakar oleh system injeksi yang terdiri dari pompa, saluran bahan bakar, dan injektor.

BAB IV

PRINSIP KERJA MESIN DIESEL

A.    PRINSIP KERJA

Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) (simplenya biasanya disebut “mobor bakar” saja). Prinsip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan melalui proses reakasi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksidiser (udara) di dalam silinder (ruang bakar). Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih tergantung pada penggunaannya dan dalam satu silinder dapat terdiri dari satu atau dua torak. Pada umumnya dalam satu silinder motor diesel hanya memiliki satu torak.

Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakan dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.

Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim airless injection (solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan motor diesel yang menggunakan sistim air injection yang dianalisa dengan siklus diesel (sedangkan mesin bensin dianalisa dengan siklus otto).

Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin pembakaran bahan bakar terjadi karena adanya loncatan api listrik yang dihasilkan oleh dua elektroda busi (spark plug), sedangkan 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.

B.     CARA KERJA YANG BENAR

Pertama udara dimasukkan melalui lubang Intake, udara ditekan(oleh Piston pada titik puncak)lalu terjadi pembakaran /peledakan bersa maan dengan injeksi / penyemprotan solar, Piston tertekan turun ketitik mati bawah, sisa pem bakaran(asap)dibuang keluar melalui lubang Exhaust. Urutan proses ini berulang terus menerus selama mesin hidup. Dikatakan pembakaran sempurna karena pem bakaran / peledakan terjadi pada saat solar di semprotkan dengan posisi Piston pada titik puncak, sehingga terjadi daya putar Crankshaft terkuat.

C.    CARA KERJA YANG SALAH

Udara dimasukkan melalui lubang Intake, pada saat udara ditekan dan sebelum solar disemprotkan, telah terjadi penyalaan pembakaran / peledakan ( combustion ). Ini terjadi sebelum Piston mencapai titik puncak ( baru setengah atau tiga perempatnya ). Meskipun solar tetap disemprotkan , tidak menolong daya putar Crankshaft kembali kuat. Akibatnya Gaya tarik, Daya beban loyo , boros BBM , temperatur mesin meningkat, suara kasar, menimbulkan kerak sisa pembakaran dan lain lain resiko keausan / kerusakan. Yang menyebabkan ini dapat terjadi pada mesin Diesel, dapat dikelompokkan menjadi tiga hal :

1. Hal Teknis : otomasi, sistem rancang bangun, model, type dll.
2. Hal Mekanis : fungsi, cara / kemampuan kerja masing masing komponen.
3. Hal Energi : sumber tenaga mesin ( minyak solar ).
4.  

BAB V

KEKURANGAN DAN KELEBIHAN

A.    KELEBIHAN

• Bahan bakar lebih murah : walaupun harga solar sekarang mengalami kenaikan yang cukup berarti namun harganya masih relatif lebih rendah daripada harga bahan bakar bensin. Artinya, biaya operasional mobil diesel lebih kecil dibanding mobil bensin.
• Lebih kuat dan tahan panas : mobil bermesin diesel sangat cocok digunakan untuk menempuh jarak yang sangat jauh.
• Mesin diesel tidak menggunakan komponen-komponen pengapian seperti busi, kondensor, koil dan platina yang peka terhadap panas dan mudah rusak. Sehingga mesin diesel relatif lebih mudah perawatannya dibanding mesin bensin.
• 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.

B.     KEKURANGAN

• Suara mesin diesel terdengar lebih kasar dengan getaran yang besar dibandingkan dengan mesin bensin. Penyebabnya adalah karena adanya tekanan kompresi mesin diesel lebih tinggi dari pada tekanan kompresi mesin bensin dan komponen mesin diesel yang di design kuat utk menahan kompresi tinggi, begitu juga akselerasi yang lemot namun bisa di perbaiki melalui penambahan Turbo ato Supercharger. Walaupun ada beberapa jenis mobil bermesin diesel yang lebih halus suaranya.
• Asap knalpot tebal dibandingkan dengan mesin bensin sehingga dapat menimbulkan dampak polusi udara.
• Bobot mesin diesel lebih berat dibanding bobot mesin bensin dengan tenaga yang sama untuk mengimbangi getaran dan tekanan kompresinya. Oleh karena itu mobil bermesin diesel lebih berat bobotnya dibanding bobot mesin bensin.

REFERENSI

http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Dieselmotor_vs.jpg

http://id.wikipedia.org/wiki/Kompresor

http://pinux-products.com/wp-content/uploads/2008/09/gambar-diagram-kerja-mesin-diesel-yang-salah-300x264.jpg&imgrefurl

http://gudangilmu.org/2007/11/24/mesin-diesel/