Prinsip kerja motor diesel dapat
dipahami dengan mempelajari urutan langkah kerja dalam menghasilkan satu usaha
untuk memutar poros engkol. Urutan langkah kerjanya sebagai berikut :
a).
Langkah Hisap.
Piston
(torak) bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk membuka dan katup buang tertutup.
Udara murni terhisap masuk ke dalam selinder diakibatkan oleh dua hal. Pertama,
karena kevakuman ruang selinder akibat semakin memperbesar volume karena
gerakan torak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB), dan kedua,
karena katup masuk (hisap) yang terbuka.
Gambar
3 (diagram kerja katup motor diesel 4 tak), tanda panah putih melambangkan
derajad pembukaan katup hisap. Katup hisap ternyata mulai membuka beberapa
derajat sebelum torak (piston) mencapai TMA (dalam contoh : 100 sebelum TMA) dan menutup kembali
beberapa derajad setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB).
b). Langkah Kompressi
Poros
engkol berputar, kedua katup tertutup rapat, piston (torak) bergerak dari TMB
ke TMA. Udara murni yang terhisap ke dalam selinder saat langkah hisap,
dikompresi hingga tekanan dan suhunya naik mencapai 35 atm dengan temperatur
500-8000C
(pada perbandingan kompresi 20 : 1).
Gambar
3 menunjukkan katup hisap baru menutup kembali setelah beberapa derajad setelah
TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB). Dengan kata lain, langkah kompresi
efektif baru terjadi setelah katup masuk (hisap) benar-benar tertutup.
c). Langkah Usaha (pembakaran).
Poros
engkol terus berputar, beberapa derajad sebelum torak mencapai TMA, injector
(penyemprot bahan bakar) menginjeksikan bahan bakar ke ruang bakar (di atas
torak / piston). Bahan bakar yang diinjeksikan dengan tekanan tinggi (150-300
atm) akan membentuk partikel-partikel kecil (kabut) yang akan menguap dan
terbakar dengan cepat karena adanya temperatur ruang bakar yang tinggi (500-8000C). Pembakaran maksimal tidak terjadi
langsung saat bahan bakar diinjeksikan, tetapi mengalami keterlambatan
pembakaran (ignition delay). Dengan demikian meskipun saat injeksi terjadi
sebelum TMA tetapi tekanan maksimum pembakaran tetap terjadi setelah TMA akibat
adanya keterlambatan pembakaran (ignition delay). Proses pembakaran ini akan
menghasilkan tekanan balik kepada piston (torak) sehingga piston akan
terodorong ke bawah beberapa saat setelah mencapai TMA sehingga bergerak dari
TMA ke TMB.
Gaya
akibat tekanan pembakaran yang mendorong piston ke bawah diteruskan oleh batang
piston (torak) untuk memutar poros engkol. Poros engkol inilah yang berfungsi
sebagai pengubah gerak naik turun torak menjadi gerak putar yang menghasilkan
tenaga putar pada motor diesel.
d). Langkah Pembuangan
Katup
buang terbuka dan piston bergerak dari TMB ke TMA. Karena adanya gaya
kelembamam yang dimiliki oleh roda gaya (fly wheel) yang seporos dengan poros
engkol, maka saat langkah usaha berakhir, poros engkol tetap berputar. Hal
tersebut menyebabkan torak bergerak dari TMB ke TMA. Karena katup buang
terbuka, maka gas sisa pembakaran terdorong keluar oleh gerakan torak dari TMB
ke TMA. Setelah langkah ini berakhir, langkah kerja motor diesel 4 langkah (4
tak) akan kembali lagi ke langkah hisap. Proses yang berulang-ulang tersebut
diatas disebut dengan siklus diesel. Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 2
(siklus kerja motor diesel 4 tak) dan Gambar 3 (diagram kerja katup motor
diesel 4 tak).
2). Mekanisme Katup
Skema Mekanisme Katup Motor Diesel 4 Tak
Skema Mekanisme Katup Motor Diesel 4 Tak
Mekanisme
katup pada motor diesel generator 4 tak berfungsi untuk mengatur pemasukan
udara murni dan pengeluaran gas sisa pembakaran dengan cara membuka dan menutup
kedua katup. Mekanisme katup pada motor diesel 4 tak terdiri dari : poros
bubungan (camshaft), pengungkit (tappet), batang pendorong (pushrod), tuas
penekan katup (rocker arm) dan katup beserta pegas pengembalinya.
Cara
kerja mekanisme katup yaitu : saat motor bekerja roda gigi poros engkol
berputar menggerakkan roda gigi bubungan sehingga poros bubungan juga ikut
berputar. Karena permukaan poros bubungan berbentuk eksentris (lonjong) maka
pengungkit (tappet) yang berhubungan dengannya cenderung bergerak naik turun
sesuai dengan bentuk permukaan poros bubungan yang menggerakkannya. Gerak naik
turun tappet tersebut diteruskan oleh batang pendorong (push-rod) ke tuas
penekan katup (rocker-arm) sehingga menekan (katup terbuka) dan membebaskan
katup (katup tertutup) secara bergantian mengikuti putaran poros bubungan yang
lonjong (eksentrik).
Urutan kerja mekanisme katup di atas bila dibuat ke
dalam diagram alir
(flow chart) adalah sebagai berikut :
b). Komponen sistem pelumasan : panci oli (carter),
saringan kasar (oil screen), pompa oli, saringan halus (oil filter), indikator
oli dan saluran penyalur oli pelumas.
c). Komponen sistem pendinginan : tangki air pendingin,
mantel pendingin blok selinder (water jacket) dan komponen lain sesuai tipe
pendinginan yang digunakan (lihat pada bagian sistem pendinginan).
d). Komponen sistem mekanisme katup : poros bubungan
(cam shaft), pengungkit (tappet), batang pendorong (push rod), tuas penekan
katup (rocker arm), katup dan pegas katup.
e). Komponen lain di luar keempat sistem yang telah
disebutkan, yaitu : blok selinder, kepala selinder, torak (piston), batang
torak (connecting rod), poros engkol, roda gila (fly wheel) dan puli penggerak.
2). Pembakaran pada motor diesel terjadi karena bahan
bakar yang disemprotkan ke ruang bakar menyala / terbakar dengan sendirinya
akibat tingginya suhu udara kompresi dalam ruang bakar.
3). Satu kali siklus kerja motor diesel 4 tak terdiri
dari 4 tahapan langkah kerja torak, yaitu : langkah hisap/pemasukan, langkah
kompresi, langkah usaha dan langkah pembuangan.
4). Mekanisme katup pada motor diesel generator (4 tak)
berfungsi untuk mengatur pemasukan udara murni dan pengeluaran gas sisa
pembakaran dengan cara membuka dan menutup kedua katup.
Saat poros engkol berputar, roda gigi poros engkol menggerakkan roda gigi bubungan beserta poros bubungan (nok). Putaran poros bubungan yang permukaannya lonjong (eksentris) menyebabkan pengungkit (tappet) bergerak maju-mundur pada dudukannya. Gerakan tersebut diteruskan oleh batang pendorong (push-rod) ke tuas penekan katup untuk membuka dan menutup katup masuk atau pun katup buang sesuai dengan kebutuhan langkah kerja motor diesel (seperti pada soal nomor 1).
Sistem Dekompresi Motor Diesel Penggerak
Generator Listrik
Selain
mekanisme katup seperti disebutkan di atas, motor diesel generator 4 tak
biasanya juga dilengkapi dengan sistem dekompresi yang berfungsi untuk
membocorkan atau mengurangi tekanan kompresi saat start awal dengan cara
menekan / membuka katup, sehingga pemutaran engkol menjadi lebih ringan.
Cara
kerja sistem dekompresi yaitu : saat tuas dekompresi ditarik bagian penekan
katup menekan katup sehingga terbuka. Bila saat tersebut adalah langkah
kompresi maka tekanan kompresi akan bocor melalui katup yang terbuka. Dengan
demikian tenaga yang dibutuhkan untuk memutar engkol starter relatif lebih kecil
dan ringan.
Sistem Pemasukan Udara dan Pembuangan
Gas Sisa
Pembakaran.
Sistem
pemasukan udara ini berfungsi untuk menyalurkan udara murni ke dalam ruang
bakar pada saat langkah hisap. Jumlah dan kualitas udara yang akan masuk ke
dalam selinder (ruang bakar) sangat penting bagi kinerja motor diesel
generator. Hal itu salah satunya dipengaruhi oleh kondisi dan bentuk saringan
udara (air-cleaner). Untuk itulah pemilihan tipe saringan udara (air-cleaner)
dan pemeriksaan terhadap kondisi saringan udara penting dilakukan. Hal ini
bertujuan untuk menjamin agar jumlah dan kualitas udara yang masuk ke ruang
bakar selalu sesuai dengan tuntutan kerja motor diesel yang bersangkutan.
Pemilihan tipe saringan udara tersebut bisanya disesuaikan dengan kondisi lingkungan
tempat instalasi motor diesel generator tersebut. Akan tetapi biasanya
spesifikasi atau jenis saringan udara untuk suatu motor diesel generator sudah
ditentukan oleh buku manual pemakaian (reparasi dan pemeliharaan).
Motor
diesel 4 tak berselinder tunggal, tipe saringan udara yang umum digunakan yaitu
: (a). Tipe Elemen Kain (Cloth Elemen Air Cleaner), (b). Tipe Elemen Kertas
(Paper Elemen Cyclone Air Cleaner), dan (c). Tipe Saringan Terendam Minyak (Oil
Bath Air
Cleaner).
Gambar-gambar berikut ini akan memberikan ilustrasi tentang saluran pemasukan
dan pembuangan yang umum digunakan pada motor diesel horizontal 4 tak
berpendingin air.
Tipe-tipe saringan udara motor diesel penggerak generator
Saluran
pembuangan yang juga lebih dikenal dengan istilah knalpot pada motor diesel
berfungsi untuk menyalurkan gas bekas sisa pembakaran ke udara luar dan
sekaligus berfungsi sebagai peredam getaran akibat ledakan pembakaran serta
tekanan gas buang. Fungsi sebagai peredam getaran ini sangat penting, mengingat
getaran yang berlebihan dapat mempercepat keausan komponen-komponen motor itu
sendiri. (Gambar knalpot (muffler) dapat dilihat pada bagian konstruksi motor
diesel di muka).
c. Rangkuman 2.
1. Sistem
dekompresi yang berfungsi untuk membocorkan atau mengurangi tekanan kompresi
saat start awal dengan cara menekan / membuka katup, sehingga pemutaran engkol
menjadi lebih ringan.
2. Sistem pemasukan
udara ini berfungsi untuk menyalurkan udara murni ke dalam ruang bakar pada
saat langkah hisap.
3. Sistem
pembuangan pada motor diesel berfungsi untuk menyalurkan gas bekas sisa
pembakaran ke udara luar dan sekaligus berfungsi sebagai peredam getaran akibat
ledakan pembakaran serta tekanan gas buang.
4. Pada motor
diesel 4 tak berselinder tunggal, tipe saringan udara yang umum digunakan yaitu
: (a). Tipe Elemen Kain (Cloth Elemen Air Cleaner), (b). Tipe Elemen Kertas
(Paper Elemen Cyclone Air Cleaner), dan (c). Tipe Saringan Terendam Minyak (Oil
Bath Air Cleaner).