Cara Kerja Mesin Diesel

Secara tradisional, mesin diesel selalu dilihat sebagai mesin yang berisik, bau, dan kurang bertenaga yang jarang digunakan selain di truk, taksi, dan van. Tetapi ketika mesin diesel dan kontrol sistem injeksinya menjadi lebih halus, tahun 1980-an telah melihat perubahan situasi itu. Di Inggris pada tahun 1985 ada hampir 65.000 mobil diesel yang terjual (sekitar 3,5 persen dari total jumlah mobil yang terjual), dibandingkan dengan hanya 5380 pada tahun 1980.

Mesin pengapian kompresi

Banyak mobil diesel didasarkan pada desain mesin bensin yang ada, tetapi dengan komponen utama yang diperkuat untuk mengatasi tekanan yang lebih tinggi yang terlibat. Bahan bakar disuplai oleh pompa injeksi dan unit pengukur, yang biasanya dipasang di sisi blok mesin. Tidak diperlukan sistem pengapian listrik.

Keuntungan utama mesin diesel dibandingkan mesin bensin adalah biaya operasionalnya yang lebih rendah. Hal ini sebagian merupakan hasil dari efisiensi yang lebih besar dari mesin diesel dengan rasio kompresi tinggi dan sebagian lagi karena harga bahan bakar diesel yang lebih rendah - meskipun perbedaan harga bervariasi, sehingga keuntungan menjalankan mobil diesel akan sedikit berkurang jika Anda tinggal di daerah dengan bahan bakar diesel mahal Interval servis juga sering kali lebih lama, tetapi banyak model diesel memerlukan penggantian oli yang lebih sering daripada model bensin.

Meningkatkan kekuatan

Kelemahan utama mobil diesel adalah kinerjanya yang lebih rendah dibandingkan dengan mesin bensin dengan kapasitas yang setara. Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan hanya menambah ukuran mesin, tetapi ini sering kali menghasilkan peningkatan berat yang signifikan. Beberapa produsen menambahkan turbocharger ke mesin mereka untuk membuatnya kompetitif dalam hal kinerja; Rover, Mercedes, Audi dan VW termasuk di antara produsen yang memproduksi turbodiesel.

Cara kerja mesin diesel

Induksi

Saat piston mulai bergerak ke bawah lubang, katup masuk terbuka dan udara dihisap.

Kompresi

Katup masuk menutup di bagian bawah langkah. Piston naik untuk memampatkan udara.

Pengapian

Bahan bakar disemprotkan di bagian atas langkah. Ini menyala dan memaksa piston turun.

Knalpot

Pada perjalanan piston ke atas, katup buang terbuka dan gas yang terbakar dikeluarkan.

Mesin diesel bekerja secara berbeda dari mesin bensin, meskipun mereka berbagi komponen utama dan keduanya bekerja pada siklus empat langkah . Perbedaan utama adalah cara bahan bakar dinyalakan dan cara output daya diatur.

Dalam mesin bensin, campuran bahan bakar / udara dinyalakan oleh percikan api . Dalam mesin diesel, pengapian dicapai dengan kompresi udara saja. Rasio kompresi tipikal untuk mesin diesel adalah 20:1, dibandingkan dengan 9:1 untuk mesin bensin. Kompresi sebesar ini memanaskan udara ke suhu yang cukup tinggi untuk menyalakan bahan bakar secara spontan, tanpa memerlukan percikan dan karena itu sistem pengapian.

Sebuah mesin bensin menarik udara dalam jumlah variabel per langkah hisap , jumlah yang tepat tergantung pada pembukaan throttle. Sebuah mesin diesel, di sisi lain, selalu menarik udara dalam jumlah yang sama (pada setiap putaran mesin), melalui saluran masuk yang dibuka dan ditutup hanya oleh katup masuk (tidak ada karburator atau katup kupu-kupu) .

Ketika piston mencapai akhir langkah induksi yang efektif , katup masuk menutup. Piston, yang dibawa berputar oleh tenaga dari piston lain dan momentum roda gila , bergerak ke bagian atas silinder , memampatkan udara menjadi sekitar dua puluh volume aslinya .

Saat piston mencapai puncak perjalanannya, sejumlah bahan bakar diesel yang diukur dengan tepat disuntikkan ke dalam ruang bakar . Panas dari kompresi membakar campuran bahan bakar/udara dengan segera, menyebabkannya terbakar dan mengembang. Ini memaksa piston ke bawah, memutar poros engkol .

Saat piston bergerak ke atas silinder pada langkah buang , katup buang terbuka dan memungkinkan gas yang terbakar dan mengembang mengalir ke pipa knalpot . Pada akhir langkah buang, silinder siap untuk mengisi udara segar.

Konstruksi mesin

Komponen utama mesin diesel terlihat seperti mesin bensin dan melakukan pekerjaan yang sama. Namun, suku cadang mesin diesel harus dibuat jauh lebih kuat daripada mesin bensin yang setara karena beban yang terlibat jauh lebih tinggi.

Dinding blok mesin diesel biasanya jauh lebih tebal daripada blok yang dirancang untuk mesin bensin, dan mereka memiliki lebih banyak jaring penahan untuk memberikan kekuatan ekstra dan untuk menyerap tekanan. Selain lebih kuat, blok tugas berat juga dapat mengurangi kebisingan dengan lebih efektif.

Piston, batang penghubung, poros engkol, dan tutup bantalan harus dibuat lebih kuat daripada mesin bensin. Desain kepala silinder harus sangat berbeda karena injektor bahan bakar dan juga karena bentuk ruang bakar dan pusarannya.

Injeksi

Injeksi langsung

Injeksi langsung berarti bahan bakar disemprotkan langsung ke ruang bakar di bagian atas mahkota piston. Bentuk ruang lebih baik, tetapi lebih sulit untuk membuat campuran bahan bakar dengan benar dengan udara dan terbakar tanpa menghasilkan 'ketukan' diesel yang keras dan khas.

Untuk setiap mesin pembakaran internal untuk beroperasi dengan lancar dan efisien, bahan bakar dan udara harus dicampur dengan benar. Masalah pencampuran bahan bakar dan udara sangat besar dalam mesin diesel, di mana udara dan bahan bakar dimasukkan pada waktu yang berbeda selama siklus dan harus dicampur di dalam silinder.

Ada dua pendekatan utama injeksi langsung dan injeksi tidak langsung. Secara tradisional, injeksi tidak langsung telah digunakan karena ini adalah cara paling sederhana untuk memperkenalkan turbulensi sehingga semprotan bahan bakar yang disuntikkan bercampur dengan baik dengan udara bertekanan tinggi di ruang bakar.

Dalam mesin injeksi tidak langsung ada ruang pusaran spiral kecil (juga disebut ruang pra-pembakaran) di mana injektor menyemprotkan bahan bakar sebelum mencapai ruang bakar utama itu sendiri. Ruang pusaran menciptakan turbulensi dalam bahan bakar sehingga bercampur lebih baik dengan udara di ruang bakar.

Kekurangan dari sistem ini adalah ruang pusaran secara efektif menjadi bagian dari ruang bakar. Artinya ruang bakar secara keseluruhan berbentuk tidak beraturan sehingga menimbulkan masalah pembakaran dan menghambat efisiensi.

Injeksi tidak langsung

Injeksi tidak langsung berarti bahan bakar disemprotkan ke ruang pra-pembakaran kecil. Ini mengarah ke ruang bakar utama. Dengan desain ini, bentuk ruang bakar yang ideal dikompromikan.

Mesin injeksi langsung tidak memiliki ruang pusaran di mana bahan bakar disuntikkan - bahan bakar langsung masuk ke ruang bakar. Insinyur harus sangat memperhatikan desain ruang bakar di mahkota piston untuk memastikan bahwa itu menciptakan turbulensi yang cukup.

Kontrol kecepatan

Busi pijar

Untuk memanaskan kepala silinder dan blok mesin sebelum start dingin, diesel menggunakan busi pijar. Mereka terlihat seperti busi pendek dan gemuk dan terhubung ke sistem kelistrikan mobil. Elemen di dalam memanas dengan sangat cepat setelah daya diterapkan. Busi pijar diaktifkan baik dengan posisi tambahan pada sakelar kolom kemudi, atau dengan sakelar terpisah. Pada desain terbaru, mereka secara otomatis mati sendiri setelah mesin menyala dan dipercepat di atas kecepatan idling.

Mesin diesel tidak dicekik seperti mesin bensin, jadi jumlah udara yang dihisap pada kecepatan mesin tertentu selalu sama. Kecepatan mesin diatur murni oleh jumlah bahan bakar yang disemprotkan ke ruang bakar - dengan lebih banyak bahan bakar di dalam ruang, pembakaran lebih ganas dan lebih banyak tenaga yang dihasilkan.

Pedal akselerator terhubung ke unit pengukuran sistem injeksi mesin daripada ke kupu-kupu throttle seperti pada mesin bensin.

Menghentikan diesel masih melibatkan mematikan kunci `pengapian' tetapi, alih-alih memotong percikan api, ini menutup solenoida listrik yang memotong pasokan bahan bakar di pompa injektor dari unit pengukuran dan distribusi bahan bakar. Mesin kemudian hanya perlu menggunakan sedikit bahan bakar sebelum berhenti. Faktanya, mesin diesel berhenti lebih cepat daripada mesin bensin karena kompresi yang jauh lebih tinggi memiliki efek perlambatan yang lebih besar pada mesin.

Memulai diesel

Seperti mesin bensin, mesin diesel dihidupkan dengan motor listrik , yang memulai siklus penyalaan kompresi. Namun, saat dingin, mesin diesel sulit dihidupkan, hanya karena mengompresi udara tidak menghasilkan suhu yang cukup tinggi untuk menyalakan bahan bakar.

Untuk mengatasi masalah ini, produsen memasang busi pijar . Ini adalah pemanas listrik kecil, ditenagai dari baterai mobil , yang dinyalakan beberapa detik sebelum mencoba menghidupkan mesin.

Solar

Bahan bakar yang digunakan pada mesin diesel sangat berbeda dengan bensin. Ini sedikit kurang halus, menghasilkan cairan yang lebih berat, lebih kental dan kurang mudah menguap . Karakteristik fisik ini sering menyebabkannya disebut sebagai 'minyak solar' atau 'bahan bakar minyak'. Pada pompa diesel di halaman depan garasi sering disebut 'derv', kependekan dari kendaraan jalan bermesin diesel.

Bahan bakar diesel dapat mulai mengeras sedikit atau bahkan mengeras dalam cuaca yang sangat dingin. Ini diperparah oleh fakta bahwa ia dapat menyerap air dalam jumlah yang sangat kecil, yang dapat membeku. Semua bahan bakar menyerap sejumlah kecil air dari atmosfer dan kebocoran ke tangki penyimpanan bawah tanah cukup umum. Bahan bakar diesel dapat menangani kadar air hingga 50 atau 60 bagian dalam sejuta tanpa masalah—untuk menempatkan ini dalam perspektif ini adalah sekitar seperempat cangkir penuh air untuk setiap sepuluh galon bahan bakar.

Pembekuan atau 'waxing' dapat memblokir saluran bahan bakar dan injektor dan mencegah mesin berjalan. Inilah sebabnya, dalam cuaca yang sangat dingin, Anda kadang-kadang akan melihat orang-orang memainkan lampu tiup di saluran bahan bakar truk mereka.