pada dasarnya permesinan kapal
kebanyakan menggunkan mesin diesel Dibawah ini pembagian jenis mesin diesel
berdasarkan pengaturan selinder.
Mesin dieselSilindersatu garis.
jenis mesin diesel Ini merupakan
pengeturan yang paling sederhana, dengan semua silinder sejajar, satu garis
(inline) seperti dalam gambar 1-2 . Konstruksi ini biasa digunakan untuk mesin
diesel yang mempunyai silinder sampai delapan. Mesin diesel satu baris biasanya
mempunyai silinder vertikal. Tetapi mesin diese ldengan silinder horisontal
digunakan untuk bus. Mesin diesel seperti ini pada dasarnya adalah mesin
vertikal yang direbahkan pada sisinya untuk mengurangi beratnya.
Mesin diesel Pengaturan –V
Kalau jenis mesin diesel
mempunyai lebih dari delapan silinder, sulit untuk membuat poros engkol dan
rangka yang tegar dengan pengaturan satu garis. Pengaturan –V (gambar 1-3 a)
dengan dua batang engkol yang dipasangkan pada pena engkol masing-masing,
memungkinkan panjang mesin dipotong setengahnya jhingga lebih tegar, dengan
poros engkol lebih kaku. Iini merupakan pengaturan yang paling umum untuk
mesin diesel dengan derlapan sampai enambelas silinder. Silinder yang terletak
pada satu bidang disebut sebuah bank; sudut a antara dua bank bervariasidari 30
sampai 120 derajat, sudut yang paling umum aadalah antara 40 dan 70 derajat.
Mesin diesel Radial
jenis mesin diesel radial Mempunyai
silinder yang semuanya terletakpada satu bidang dengan garis tengahnya berada
pada sudut yang sama dan hanya ada satu engkol untuk tempat memasangkan semua
batang engkol. Mesin jenis mesin diesel ini dibangun dengan lima, tujuh,
sembilan dan sebelas silinder.
Mesin diesel Datar.
Pengaturan jenis mesin diesel
semacam ini digunakan untuk bus dan truk.
Unit Mesin diesel Jamak.
Berat tiap daya kuda, yang disebut
berat mesin diesel spesifik, makin besar dengan makin bertambahnya ukuran mesin
diesel , lubang dan langkah mesin diesel. Untuk mendapatkan mesin dengan
keluaran daya sangat tinggi tanpa menambah berat spesifiknya, maka dua dan
empat mesin lengkap, yang memiliki enam atau delapan silinder masing-masing
dikombinasikan dalam satu kesatuan dengan menghubungkan tiap mesin diesel
kepada poros penggerak utama s (gb1- 4a dan b) dengan bantuan kopling dan
rantai rol atau kopling dan roda gigi.
Mesin diesel torak berlawanan
Mesin diesel derngan dua torak tiap
silinder yang menggerakkan doa poros engkol digunakan dalam kapal dan
ketreta rel. Disainya menunjukan banyak keuntungan dari pembakaran bahan bakar,
menyeimbangkan masa ulak-alik, pemeliharaan mesin dan mudah dicapai.
berbicara tentang komponen mesin
dieseil (bagian-bagian mesin diesel) merupakan Suatu pemahaman dari operasi
atau kegunaan berbagai bagian berguna untuk pemahamam sepenuhnya dari seluruh
mesin diesel. Setiap bagian atau unit mempunyai fungsi khusus masing-masing
yang harus dilakukan dan bekerja sama dengan bagian yang lain membentuk mesin
diesel. Orang yang ingin mengoperasikan, memperbaiki atau menservis mesin
disel, harus mampu mengenal bagian yang berbeda dengan pandangan dan mengetahui
apa fungsi kusus masing-masing. Pengetahuan tentang bagian-bagian mesin diesel
akan diperoleh sedikit demi sedikit, pertama kali dengan membaca secara penuh
perhatian yang berikut, dan kemudian dengan melihat daftar istilah pada akhir
buku ini setiap istilah yang belum dapat anda mengerti.
secara garis besar bagian mesin diesel ada 9, yaitu sebagai berikut :
- silinder mesin diesel
- kepala silinder mesin diesel
- katup pemasukan dan katup buang mesin diesel.
- torak batang engkol mesin diesel
- poros engkol mesin diesel
- Roda gila mesin diesel
- Poros nok mesin diesel
- Karter mesin diesel.
- Sistem bahan bakar mesin diesel
1. Silinder mesin diesel
Jantung mesin diesel adalah
silindernya, yaitu tempat bahan bakar dibakar dan daya ditimbulkan. Bagian
dalam silinder mesin diesel dibentuk dengan lapisan (liner) atau selongsong
(sleeve).Diameter dalam silinder disebut lubang( bore)
2. Kepala silinder (cylinder head) mesin diesel
Menutup satu ujung silinder dan
sering berisikan katup tempat udara dan bahan bakar diisikan dan gas buang
dikeluarkan.
3. Torak (piston) mesin diesel
Ujung lain dari ruang kerja silinder
ditutup oleh torak yang meneruskan kepada poros daya yang ditimbulkanoleh
pembakaran bahan bakar. Cincin torak (piston ring) mesin diesel yang dilumasi
dengan minyak mesin menghasilkan sil( seal) rapat gas antara torak dan lapisan
silinder. Jarak perjalanan torak dari
ujung silinder ke ujung yang lain
disebut langkah (stroke)
4. Batang Engkol (Connecting rod) mesin diesel
Satu ujung, yang disebut ujung kecil
dari batang engkol, dipasangkan kepada pena pergelangan (wrist pin) atau pena
tora (piston pin) yang terletak didalam torak. Ujung yang lain atau ujung besar
mempunyai bantalan untuk pen engkol. Batang engkol mengubah dan meneruskan
gerak ulak-alik (reciprocating) dari torak menjadi putaran kontinu pena engkol
selama langkah kerja dan sebaliknya selama langkah yang lain.
5. Poros engkol (crankshaft) mesin diesel
Poros engkol berputar dibawah aksi
torak melalui batang engkol dan pena engkol yang terletak diantara pipi engkol(
crankweb ), dan meneruskan daya dari torak kepada poros yang digerakkan. Bagian
dari poros engkol yang di dukung oleh bantalan utama dan berputar didalamya di
sebut tap (journal).
6. Roda Gila ( Flywheel ) mesin diesel
Dengan berat yang cukup dikuncikan
kepada poros engkol dan menyimpan energi kinetik selama langkah daya dan
mengembalikanya selama langkah yang lain. Roda gila membantu menstart mesin dan
juga bertugas membuat putaran poros engkol kira-kira seragam.
7. Poros Nok (Camshaft) mesin diesel
Yang digerakkan oleh poros engkol
oleh penggerak rantai atau oleh roda gigi pengatur waktu mengoperasikan katup
pemasukan dan katup buang melalui nok, pengikut nok, batang dorong dan lengan
ayun. Pegas katup berfungsi menutup katup.
8. Karter (crankcase) mesin diesel
Berfungsi menyatukan silinder, torak
dan poros engkol,melindungi semua bagian yang bergerak dan bantalanya dan
merupakan reservoir bagi minyak pelumas. Disebut sebuah blok silinder kalau
lapisan silinder disisipkan didalamya. Bagian bawah dari karter disebut plat
landasan.
9. Sistem Bahan Bakar mesin diesel
Bahan bakar dimasukan kedalam ruang
bakar oleh sistem injeksi yang terdiri atas. saluran bahan bakar, dan injektor
yang juga disebut nosel injeksi bahan bakar atau nosel semprot.
secara garis besar mesin diesel
dibagi menjadi 2 yaitu mesin diesel 4 langkah (4 tak) dan mesin diesel 2
langkah (2 tak). untuk postingan kali ini saya ingin membahas PRINSIP KERJA
MESIN DIESEL 4 langkah atau sering disebut mesin diesel 4 tak.
1. Daur/prinsip kerja mesin diesel 4 langkah
Urutan kejadian yang berulang secara
teratur dan dalam urutan yang sama disebut sebuah daur (Cycle). Beberapa
kejadian berikut, membentuk sebuah daur kerja mesin disel:
- Daur kerja mesin diesel yang pertama adalah Mengisi
silinder dengan udara segar.
- Daur kerja mesin diesel yang
kedua adalah Penekanan isi udara yang menaikkan suhu sehingga kalau bahan
bakar diinjeksikan, akan segera menyala dan terbakar secara efisien
- Daurkerja mesin diesel yang ke3 yaitu Pembakaran bahan
bakar dan pengembangan gas panas.
- Mengosongkan hasil pembakaran dari silinder.
secara singkat prinsip kerja mesin diesel 4 langkah yaitu seperti penjelasan
diatas Kalau keempat kejadian pada mesin diesel ini diselesaikan, maka daur
diulangi. Kalau masing- masing dari keempat kejadian ini memerlukan langkah
torak yang terpisah, maka daurnya disebut daur empat langkah maka disebut mesin
diesel 4 langkah.
a. Titik Mati (dead centers) mesin diesel 4 langkah
Kedudukan torak mesin diesel ketika
berada paling dekat dengan kepala silinder dan paling jauh dari kepala silinder
disebut berturut-turut titik mati atas (top) dan titik mati bawah (bottom),
yang ditandai dengan t.m.a dan t.m.b. alasan penandaan ini adalah bahwa pada
kedudukan ini garis tengah pena engkol berada pada bidang yang sama dengan
garis tengah pena torak, tap poros serta torak tidak dapat digerakan oleh
tekanan gas. Gaya gerak harus datang dari putaran pena engkol yang bekerja
melalui batang engkol.
b. Kejadian Utama/prinsip kerja mesin diesel 4 langkah
Empat kejadian utama mesin diesel
ditunjukkan secara skematis dalam gambar 2-1. Selama kejadian pertama, atau
langkah hisap mesin diesel(suction), torak bergerak turun, ditarik oleh batang
engkol r, ayang diujung bawahnya digerakkan oleh engkol c. Torak, yang bergerak
menjauhi kepala silinder, menimbulkan vakuum dalam silinder, dan udara luar
ditarik atau dihisap ke dalam silinder melalui katup pemasukan I yang terbuka
disekitar awal langkah isap dan tetap terbuka sampai torak mencapai t.m.b.
Kalau torak telah melalui t.m.b, maka kejadian kedua, atau langkah kompresi,
dimulai, katup pemasukan menutup dan torak yang didorong keatas oleh engkol dan
batang engkol, menekan udara didalam silinder dan menaikkan suhunya. Segera
sebelum torak mencapai t.m.a, maka nbahan bakar cair dalam bentuk semprotan
kabut halus dimasukkan sedikit demi sedikit kedalam udara panas didalam
silinder. Bahan bakar menyala dan terbakar selama bagian pertama dari langkah
kerja, sehingga menaikkan tekanan didalam silinder. Selama langkah yang ketiga
ini yang disebut langkah kerja atau langkah daya, gas panas mendorong torak
turun atau maju. Gas mengembang dari volume silinder yang membesar dan melalui
batang engkol dan engkol meneruskan energi yang ditimbulkan kepada poros engkol
yang berputar.
berikut ini gambar prinsip kerja mesin diesel 4 langkah( 4 tak) :
Gambar.
2-1. Kejadian dalam daur empat langkah.
keterangan
gambar prinsip kerja mesin diesel 4 langkah
1. langkah isap mesin diesel
2. langkah kompresi mesin diesel
3. langkah kerja mesin diesel
4. langkah buang mesin diesel
Segera sebelum torak mencapai t.m.b,
katup buang e, membuka (gb.2-1d) dan hasil pembakaran yang panas dan masih
bertekanan tinggi mulai lari melalui lubang buang keluar. Selama kejadian
keempat, atau langkah buang, torak bergerak keatas, di dorong oleh engkol dan
batang engkol, mengusir hasil pembakaran yang tersisa.
Didekat t.m.a katup buang ditutup,
katup pemasukan dibuka dan daur dimulai kembali. Seperti dapat dilihat, keempat
langkah memerlukan dua putaran dari poros engkol. Jadi dalam mesin empat
langkah , satu langkah daya diperoleh untuk tiap dua putaran poros engkol, atau
banyaknya impuls daya tiap menit adalah setengah putaran/ menit ternilai
(rating)
c. Pengaturan waktu kejadian mesin diesel 4 langkah
Kenyataanya titik pemisah antara keempat
kejadian utama tidak bersekutu dengan awal dan akhir langkah yang bersangkutan.
Perbedaanya lebih kecil dalam mesin kecepatan rendah dan membesar dengan
meningkatnya kecepatan mesin. Katup pemasukan mulai membuka sebelum t.m.a,
dengan 10 sampai 25 derajat perjalanan engkol. Pendahuluan ini memungkinkan
katup cukup terbuka pada t.m.a, ketika torak mulai langkah isap. Katup
pemasukan ditutup mulai 25 sampai 45 derajat setelah t.m.b. Penginjeksian bahan
bakar dimulai dari 7 sampai 27 derajat sebelum t.m.a. Akhir penginjeksian bahan
bakar tergantung pada beban mesin. Untuk melepaskan tekanan gas buang sebelum
torak memulai langkah balik, katup buang mulai membuka 30 sampai 60 derajat
sebelum t.m.b, dan menutup 10 sampai 20 derajat setelah t.m.a.
d. Kompresi mesin diesel
Terdapat dua manfaat dalam menekan
isi udara selama langkah kedua atau langklah kompresi: Pertama menaikkan
efisiensi panas atau efisiensi total dari mesin dengan menaikkan densiti
pengisian sehingga diperoleh suhu yang lebih tinggi selama pembakaran; ini
dilakukan pada semua motor bakar, baik dari jenis penyalaan cetus api (busi)
maupun penyalaan kompresi. Yang kedua, untuk menaikkan suhu udara pengisian
sedemikian rupa sehingga kalau kabut halus dari bahan bakar di injeksikan
kedalamya, maka bahan bakar akan menyala dan mulai terbakar tanpa memerlukan
sumber penyalaan dari luar misalnya busi yang digunakan dalam mesin bensin.
e. Perbandingan kompresi
Perbandingan kompresi dari motor
bakar adalah perbandingan dari volume V1.inci kubik, dari gas dalam
silinderdengan torak dengan t.m.b, terhadap volume V2 dari gas, dengan torak
pada t.m.a, Perbandingan kompresi ditandai dengan R;
f. Pembakaran mesin diesel 4 langkah
Terdapat dua metoda yang berbeda
dari pembakaran bahan bakar dalam silinder mesin :
• Pada volume konstan
Pembakaran pada volume konstan
berarti bahwa selama pembakaran volumenya tidak berubah dan semua energi panas
yang ditimbulkan oleh bahan bakar menjadi kenaikan suhu dan tekanan gas. Dalam
sebuah mesin berati bahwa pembakaran diproses pada kecepatan sedemikian tinggi
sehingga torak tidak mempunyai waktu untuk bergerak selama pembakaran.
Pembakaran semacam ini diperoleh ketika torak pada t.m.a, keuntungan dari
metode pembakaran bahan bakar ini adalah efisiensi panas yang tinggi.
Kerugianya adalah kenaikan tekanan yang sangat mendadak dan mengakibatkan
kebisingan pada mesin. Pembakaran semacam ini kira-kira didekati dalam mesin
bensin penyalaan cetus api.
•Pada tekanan konstan
Pembakaran pada tekanan konstan,
berarti bahwa selama pembakaran suhunya naik dengan kecepatan sedemikian
sehingga kenaikan tekanan yang dihasilkan kira-kira cukup untuk melawan
pengaruh pertambahan volume disebabkan gerakan torak, dan tekanan tidak
berubah. Energi panas yang ditimbulkan oleh bahan bakar sebagian berubah
menjadi kenaikan suhu gas dan sebagian menjadi kerja luar yang dilakukan. Dalam
mesin dengan pembakaran tekanan konstan, bhan bakar dibakar sedikit demi
sedikit sehingga tekanan yang diperoleh pada akhir langkah kompresi
dipertahankan selama seluruh proses pembakaran. Pembakaran semacam ini
digunakan dalam mesin disel injeksi udara kecepatan rendah yang asli.
Keuntunganya adalah mesin berjalan dengan halus, sehingga menghasilkan momen
puntir lebih merata karena tekanan pembakaran yang diperpanjang. Tetapi tidak
sesuai untuk mesin minyak kecepatan tingggi.
Mesin disel kecepatan tinggi modern beroperasi pada daur yang merupakan
kombinasi dari kedua metoda diatas, dan disebut juga daur dwi- pembakaran (
dual-combustion); satu bagian bahan bakar dibakar dengan cepat, hampir dengan
volume konstan dekat t.m.a sisanya dibakar sewaktu torak mulai bergerak
menjauhi t.m.a, Tetapi tekanan tingginya tidak konstan, melainkan biasanya
pertama kali naik kemudian turun. Secara umum daur ini lebih menyerupai daur
pembakaran volume konstan dari pada daur mesin disel asli. Keuntunganya adalah
efisiensi tinggi dan penggunaan bahan bakar hemat. Kekurangannya adalah
sulitnya mencegah operasi yang kasar dan bising dari mesin.
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.
(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) dan pembilasan lingkar
(loop) atau aliran balik (return flow)
(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
Keuntungan
dari skema ini adalah :
- Pembilasan yang efisien dari silinder sehingga
ditimbulkan daya lebih besar
- Tidak ada katup dan roda gigi pengoperasian katup.
- Tidak ada kepala silinder, yang
karena bentuknya rumit merupakan sumber gangguan dalam operasi mesin.
- 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)
Menghembus 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.
Ampun postingan yang satu ini masih hancur, tapi biarlah. Sekian postingan
kapal cargo tentang cara kerja mesin diesel 2 tak
Sistem starter kapal untuk mesin penggerak kapal dapat dilakukan dengan
beberapa cara yaitu secara manual, elektrik dan dengan menggunakan udara tekan.
Sistem starter di atas kapal umumnya menggunakan udara bertekanan. Penggunaan
udara bertekanan selain untuk start mesin utama juga digunakan untuk start generator set, untuk membersihkan sea chest,
untuk membunyikan horn kapal, dan menambah udara tekan untuk sistem hydrophore.
Pada sistem starter mesin utama
kapal udara dikompresikan dari kompressor udara utama dan ditampung pada botol
angin utama (main air receiver) pada tekanan udara 30 bar menurut ketentuan
klasifikasi. Sistem udara bertekanan yang digunakan engine pada start awal
mempunyai prinsip-prinsip kerja sebagai berikut :
- Udara tekan mempunyai tekanan
yang harus lebih besar dari tekanan kompresi, ditambah dengan hambatan
yang ada pada mesin kapal, yaitu tenaga untuk menggerakkan
bagian yang bergerak lainnya seperti engkol, shaft, dan lain-lain.
- Udara tekan diberikan pada
salah satu silinder dimana toraknya sedang berada pada langkah ekspansi.
- Penggunaannya dalam engine
membutuhkan katup khusus yang berada pada kepala silinder.
Berikut adalah gambar instalasi
sistem starter kapal:
Gambar
instalasi sistem starter kapal jenis udara bertekanan
Adapun komponen pendukung utama
dalam sistem starter kapal adalah :
- Kompressor merupakan alat yang berfungsi untuk menghasilkan udara
yang akan dikompresi ke dalam tabung udara start, dimana digerakkan oleh
motor listrik yang berasal dari generator.
- Separator berfungsi untuk memisahkan
kandungan air yang turut serta dalam udara/udara lembab (air humidity)
kompresi yang diakibatkan oleh pengembunan sebelum masuk ke tabung botol
angin. Sehingga separator disediakan steam trap guna menampung air
tersebut untuk selanjutnya dibuang ke bilga.
- Main air receiver berfungsi sebagai penampung udara yang dikompresi dari
kompressor dengan tekanan 30 bar sehingga selain dilengkapi indikator
tekanan (pressure indicator), main air receiver juga dilengkapi dengan
safety valve yang berfungsi secara otomatis
melepaskan udara yang tekanannya melebihi tekanan yang telah ditetapkan.
- Reducing valve berfungsi untuk mereduksi takanan keluaran dari main
air receiver sebesar 30 bar guna keperluan pengujian katup bahan bakar.
- Reducing station berfungsi untuk mengurangi tekanan dari 30 bar menjadi
7 bar guna keperluan untuk pembersihan turbocharger.
Prinsip kerja sistem starter udara
tekan kapal adalah motor listrik yang
memperoleh daya dari generator dipergunakan untuk membangkitkan kompresor guna
menghasilkan udara bertekanan. Selanjutnya udara yang dikompresikan tersebut
ditampung dalam tabung bertekanan yang dibatasi pada tekanan kerja 30 bar.
Sebelum menuju ke main air receiver,
udara tersebut terlebih dahulu melewati separator guna memisahkan air yang
turut dalam udara yang disebabkan proses pengembunan sehingga hanya udara
kering saja yang masuk ke tabung.
Konsumsi udara dari main air
receiver digunakan sebagai pengontrol udara, udara safety, pembersihan turbocharge,
untuk pengetesan katup bahan bakar, untuk proses sealing air untuk exhaust
valve yang dilakukan dengan memberikan tekanan udara kedalam ruang bakar
melalui katup buang (exhaust valve) dibuka secara hidrolis dan ditutup dengan
pneumatis spring dengan cara memberikan tekanan pada katup spindle untuk
memutar.
Sedangkan untuk proses start, udara
bertekanan sebesar 30 bar dimasukkan/disalurkan melalui pipa ke starting air
distributor, kemudian oleh distributor regulator dilakukan penyuplaian udara
bertekanan secara cepat sesuai dengan firing sequence.
JENIS MESIN YANG ADA
DI KAPAL
Agar kapal dapat bergerak dan berlayar diperlukan tenaga penggerak kapal. Berbagai bentuk tenaga penggerak kapal seperti dayung, layer, mesin diesel kapal, mesin uap bahkan tenaga
nuklir di gunakan. Penggunaan motor diesel menempati urutan pertama untuk kapal komersial selanjutnya pemakaian mesin uap
lebih diutamakan untuk kapal – kapal berukuran sangat besar seperti Super Tanker.
Pemakaian mesin diesel pada kapal lebih disenangi karena
lebih praktis dalam pengopersiannya, persiapan untuk menghidupkan sebuah mesin
induk hanya diperlukan lebih kurang satu jam, sedangkan untuk mesin uap
diperlkan waktu tidak kurang dari empat jam.
Sebuah kapal dengan tenaga penggerak mesin diesel, biasanya mencantumkan KM (kapal
motor), MS (motor ship), MV (motor Vessel) sebelum nama kapalnya, Sedangkan
kapal dengan tenaga penggerak mesin uap mencantumkan KU (kapal uap), SS (steam
ship) sebelum menunjukan nama kapal tersebut.
Untuk jenis mesin – mesin yang terdapat disebuah kapal dibagi atas 3 kelompok
yaitu :
1. Motor Induk / Main Engine.
Mesin kapal yang berfungsi sebagai tenaga penggerak kapal, nantinya mesin ini bertugas
untuk menggerakan propeller / baling – baling kapal yang
selanjutnya mendorong air dan menggerakan kapal maju atau mundur.
Kapal denga satu propeller hanya mempunyai satu mesin induk
sedangkan kapal yang mempunyai dua propeller atau twin screw digerakan oleh dua
mesin induk.
2. Generator Set /
Genset kapal.
Atau nama lainnya mesin Diesel / Motor Bantu / generator adalah mesin yang berfungsi sebagai
pembangkit tenaga listrik. Ukuran motor Bantu lebih kecil dari motor induk. Dalam
sebuah kapal terdapat lebih dari satu motor Bantu yang
masing – masing berfungsi menggerakan generator. Generator akan menghasilkan listrik, nantinya digunakan untuk penerangan dan
power supply bagi pesawat – pesawat Bantu lannya. Apabila kapal sandar
didermaga maka mesin diesel kapal dapat juga digunakan untuk
mengerakan mesin bagi Derek / alat bongkar muat.
3. Pesawat Bantu/alat
bantu kapal.
Pesawat Bantu/alat bantu kapal Adalah jenis mesin – mesin diatas kapal yang berfungsi sebagai
sarana penunjang pokok dalam pengoperasian kapal. Secara standar / biasa untuk
sebuah kapal akan ditemukan jenis – jenis pesawat Bantu yaitu :
- Kompresor Udara / Air Compressor Fungsinya untuk
menghidupkan motor diesel / mesin Bantu karena pada
umumnya mesin tersebut hanya dapat dihidupkan dengan menggunakan tenaga /
tekanan udara.
- Pompa air pendingin / Cooling water pump Terdapat 2 jenis
yaitu, pompa air tawar pendingin (tertutup) adalah pompa yang
mensirkulasikan air tawar pendingin dari motor ke cooler untuk
selanjutnya kembali ke motor, sedangkan pompa air laut pendingin (terbuka) adalah pompa yang
memasukan air laut ke dalam cooler yang selanjutnya mengalir kembali ke
laut.
- pompa ballast kapal/ Ballast pump yaitu Pompa air
laut yang digunakan untuk memompa air laut ke dalam / ke laur tangki –
tangki ballast kapal.
- Pompa Sanitary / Sanitair pump yaitu Pompa air
laut / tawar untuk mencukupi kebutuhan air tawar bagi air pendingin mesin – mesin kapal, serta
kebutuhan lainnya seperti dapur, kamar mandi, WC dsb.
- Pompa Got / Bilge pump yaitu Untuk menampung air
kondesat / air got yang kemudian di buang keluar kapal.
- Pompa Dinas Umum yaitu Pompa yang digunakan untuk
menggantikan fungsi pompa air laut pendingin, pompa ballast atau pompa got.
- Pompa Transfer bahan bakar kapal digunakan untuk
memindahkan bahan bakar dari tangki ke tangki lainnya
dan untuk persiapan bunker dan untuk pengaturan stabilitas kapal.
- Separator Ada 2 jenis yaitu, purifier untuk memisahkan air dengan minyak
dan clearifier untuk memisahkan benda lainnya yang terbawa dalam minyak.
- Ketel Bantu / DonkeyBoiler Digunakan untuk menghasilkan
uap air untuk memanaskan bahan bakar sebelum masuk kedalam motor diesel. Uap tersebut dapat
dipergunakan untuk memasak, pemanas air mandi dan pemanas untuk air
condition.
- Mesin Kemudi Untuk menggerakan daun kemudi
ke kiri / kanan atau untuk mempertahankannya pada posisi yang diinginkan.
- Mesin Jangkar atau Winch / Derek jangkar
digunakan untuk menaikan / heave up jangkar kapal sewaktu kapal akan berlayar.
- Winch / Derek untuk alat B/M Berfungsi untuk alat
bongkar muat kapal sewaktu kapal sandar di dermaga.