SIKLUS DIESEL

MAKALAHUNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH

Termodinamika Teknikyang dibina oleh Bapak Suprayitno, S.T., M.T.

Oleh:Kelompok 2

1. Hariyanto 1105114270122. Moch Rokimin 1105114270183. Muh Ilham Aryakusuma 1105114067474. Novita Dwi Anggraeni 1105114270085. Rachmad Khairujik 1105114270206. Rendi Dwi Sampurno 1105114067517. Risca Awalia Purnamasari 1105114067508. Risky Kurniawan 1105114067529. Rizqa Purnama Putra 11051140674910.Rudi Anggoro 11051142700411.Sabdha Purna Yudha 110511427006

UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESINPRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

April 2012

A. PENGERTIAN SIKLUS DIESEL

Siklus diesel yang merupakan siklus dari mesin penyalaan kompresi (compression-

ignition) ditemukan oleh Rudolph Diesel pada tahun 1890. Perbedaan mesin diesel dengan

mesin otto terletak pada permulaan pembakarannya. Pada motor bensin, campuran udara-

bensin dikompresi dibawah temperatur pembakaran bahan bakar dan proses pembakarannya

dimulai dari percikan bunga api pada busi. Sedangkan pada mesin diesel, udara murni diisap

dan dikompresi diatas temperatur pembakaran bahan bakar. Jadi, pada mesin diesel tidak

terdapat karburator dan busi tetapi diganti oleh injektor bahan bakar.

Pada mesin bensin, yang dikompresi adalah campuran udara-bensin dan besarnya

perbandingan kompresi dibatasi oleh temperatur terbakarnya bensin. Pada mesin diesel, yang

dikompresi adalah udaranya saja sehingga mesin diesel dapat didesain pada perbandingan

kompresi yang tinggi, antara 12 sampai 24. Proses injeksi bahan bakar dimulai pada saat

piston hampir mencapai titik mati atas dan masih berlangsung beberapa saat setelah piston

mencapai TMA. Oleh karena itu, proses pembakaran pada mesin diesel terjadi pada interval

waktu yang relative panjang dibanding dengan mesin bensin. Dengan interval waktu

pembakaran yang relatif panjang tersebut, maka proses pemasukan panas didekati

(approximated) sebagai proses tekanan konstan, sedangkan tiga proses lainnya sama dengan

mesin bensin.

Q∈¿CP ( T3 - T2 )Q out = CV ( T4 - T1 )

Perbandingan kompresi: r v = ( V 1

V 2)

Perbandingan Potong (Cutoff ratio) r c = ( V 3

V 2) = (T3

T 2)

Efisiensi Diesel :

ηd=

WQ¿

=Q ¿−¿Q out

Q¿=1−

Qout

Q¿=1−

CV (T 4−T1 )CP ¿¿

¿ ¿

Proses 1 – 2 : Kompresi Adiabatis

T 2=T 1 ⌊V 1

V 2⌋

k−1

=T1 rvk−1

Proses 2 -3 : Tekanan K

T 3=T 2

V 3

V 2=T2 rc=T 1r v

k−1rc

Proses 3 – 4 : Ekspansi Adiabatis

T 4=T 3 ⌊V 3

V 4⌋

k−1

dimana V 3

V 4=

V 3

V 1=

V 3

V 1x

V 2

V 2=

V 2

V 2x

V 2

V 1=rC x 1

rV=

rC

rV

T 4=T 3 ⌊rC

rV⌋

k−1

=T1 rVk−1 rC ⌊

rC

rV⌋

k−1

=T1 rCk−1

Setelah nilai dari T 2 , T 3 , T 4 dimasukkan ke persamaan efisiensi, maka dihasilkan :

ηd=1−T1 rC

k−T 1

k (T 1r Vk−1r C−T 1rV

k−1)=1−

(rCk−1)

k (rVk−1 rC−rV

k−1)=1−

(rCk−1)

rVk−1 k (rC−1)

ηd=¿ 1− 1

rVk−1

¿¿

Perbandingan efesiensi antara mesin diesel dengan mesin bensin (ηV=1-1

rVk−1 ) adalah

terletak pada nilai suku yang ada didalam kurung dimana nilainya selalu lebih besar dari satu.

Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa jika perbandingan kompresi antara mesin bensin

dan mesin diesel sama maka efisiensi mesin bensin lebih tinggi dibanding mesin diesel (

ηV >ηd ). Namun, harus diingat bahwa mesin diesel dapat dioprasikan pada perbandingan

kompresi yang lebih tinggi tanpa khawatir akan terjadi pembakaran sebelum waktunya

sehingga efisiensi mesin diesel lebih tinggi dari mesin otto. Selain itu, proses pembakaran

mesin diesel lebih sempurna karena mesin diesel beroprasi pada putaran lebih rendah maka

mesin diesel menjadi pilihan untuk keperluan mesin dengan power besar seperti mesin

lokomotif, kapal laut, truk, dan lain lain.

Prinsip kerja mesin diesel mirip seperti mesin bensin. Perbedaannya terletak pada

langkah awal kompresi atau penekanan adiabatik (penekanan adiabatik = penekanan yang

dilakukan dengan sangat cepat sehingga kalor atau panas tidak sempat mengalir menuju atau

keluar dari sistem. Sistem untuk kasus ini adalah silinder. Kalau dalam mesin bensin, yang

ditekan adalah campuran udara dan uap bensin, maka dalam mesin diesel yang ditekan hanya

udara saja. Penekanan secara adiabatik menyebabkan suhu dan tekanan udara

meningkat.Selanjutnya injector atau penyuntik menyemprotkan solar. Karena suhu dan

tekanan udara sudah sangat tinggi maka ketika solar disemprotkan ke dalam silinder dan solar

langsung terbakar. Tidak perlu memakai busi lagi. Perhatikan besarnya tekanan yang

ditunjukkan pada diagram di bawah.

Diagram ini menunjukkan siklus diesel ideal atau sempurna. Mula-mula udara ditekan

secara adiabatik (a-b), lalu dipanaskan pada tekanan konstan - penyuntik atau injector

menyemprotkan solar dan terjadilah pembakaran (b-c), gas yang terbakar

mengalami pemuaian adiabatik (c-d), pendinginan pada volume konstan - gas yang terbakar

dibuang ke pipa pembuangan dan udara yang baru, masuk ke silinder (d-a).

Zat kerja untuk mesin diesel adalah udara dan solar. Zat kerja biasanya menyerapkalor

pada suhu yang tinggi (QH), melakukan usaha alias kerja (W), lalu membuang kalor sisa pada

suhu yang lebih rendah (QL). Karena energi kekal, maka QH = W + QL.

Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam

(internal combustion engine) (biasanya disebut sebagai “motor bakar” saja). Prinsip kerja

motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan

melalui proses reaksi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksidiser (udara) di

dalam silinder (ruang bakar). 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 bakar 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. Karena prinsip penyalaan bahan

bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut Compression Ignition Engine.

Diagram P-V Motor Diesel 2 Langkah dan 4 Langkah

Siklus motor diesel merupakan siklus udara pada tekanan konstan. Pada

umumnya jenis motor bakar diesel dirancang untuk memenuhi siklus ideal diesel yaitu

seperti siklus otto tetapi proses pemasukan kalornya dilakukan pada tekanan konstan.

Perbedaannya mengenai pemasukan sebanyak qm pada siklus diesel dilaksanankan pada

tekanan konstan.

Gambar Diagram P-V Motor Diesel 2 langkah:

Keterangan:

1-2 = Langkah kompresi tekanan bertambah, Q = c (adiabatic)

2-3 = Pembakaran, P naik, V = c (isokhorik)

3-4 = Langkah kerja V bertambah, P turun (adiabatic)

4-5 = Awal Pembuangan

5-6 = Awal Pembilasan

6-7 = Akhir Pembilasan

Gambar Diagram P-V Motor Diesel 4 langkah:

Keterangan:

0-1 = Langkah isap pada P = c (isobarik)

1-2 = Langkah kompresi , P bertambah, Q = c (adiabatik)

2-3 = Pembakaran, P naik, V = c (isokhorik)

3-4 = Langkah kerja P bertambah, V = c (adiabatik)

4-1 = Pengeluaran kalor sisa pada V = c (isokhorik)

1-0 = Langkah buang pada P = c

Diagram P-V Motor Gabungan dan Supercharger

Siklus gabungan merupakan siklus udara pada tekanan terbatas. Apabila

pemasukan kalor pada siklus dilaksanakan baik pada volume konstan maupun tekanan

konstan, siklus tersebut dinilai sebagai siklus tekanan terbatas atau siklus gabungan.

Dalam siklus ini gerak isap (0-1) dimisalkan berimpit dengan garis buang (1-0)

sedangkan proses pemasukan kalor berlangsung selama proses (2-3a) dan (3-3a).

Sebenarnya kedua gris tersebut tidak perlu berimpit, garis buang berada diatas atau

dibawah garis isap. Pada Naturally Aspirated Engine garis buang berada diatas garis

isap. Pada Engine Supercharger udara pada waktu langkah isap dipaksa masuk ke

silinder oleh pompa udara yang digerakkan oleh mesin itu sendiri, disitu garis buang

akan berada dibawah garis isap.

Untuk kompresi rasio yang sama siklus diesel mempunyai efisiensi yang lebih tinggi

dibandingkan dengan siklus otto. Adapun rumus untuk mencari efisiensi siklus diesel adalah:

  Efisiensi siklus diesel yang tinggi

menyebabkan siklus ini digunakan untuk

mesin-mesin dengan kapasitas besar. Seperti

yang terdapat pada truk, lokomotif, mesin kapal, dan pembangkit tenaga listrik darurat

(genset).

DAFTAR RUJUKAN

Nakoela Soenarta dan Shoichi Furuhama. (1995). Motor Serba Guna, Jakarta :

Penerbit PT Pradnya Paramita.

J. Trommel Mans. (1991). Mesin Diesel, Jakarta : Penerbit PT Rosda Jayaputra.

Anonim. (1979). Diesel Manual Handbook, Tokyo : Mitsubishi Motors.

Anonim. (1995). Materi Pelajaran Engine Group Step 2, Jakarta : PT Toyota – Astra

Motor.

Anonim. (1995). New Step 1 Training Manual, Jakarta : PT Toyota – Astra Motor