Diesel Versus Bensin

Pendahuluan

Mesin yang saat ini banyak dipakai adalah mesin kalor atau biasa disebut motor bakar. Motor bakar memanfaatkan energi panas untuk menghasilkan energi mekanik. Energi panas tersebut diperoleh dari proses pembakaran yang terjadi baik di dalam silinder maupun di luar silinder. Jika pembakaran berlangsung di dalam silinder maka disebut Internal Combustion Engine (mesin pembakaran dalam). Sedangkan mesin dengan proses pembakarannya di luar silinder disebut External Combustion engine (mesin pembakaran luar).

Sementara kendaraan roda dua atau roda empat yang banyak ditemui di jalan umumnya menggunakan Internal combustion engine. Internal combustion engine sendiri terbagi ke dalam beberapa jenis seperti motor bensin, motor diesel, motor gas, turbin gas, dan propulsi pancar gas.

Mesin bensin adalah mesin yang bekerja dengan cara memasukan panas dari percikan bunga api listrik dari busi pada campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan. Berbeda sekali dengan kerja mesin diesel. Mesin diesel adalah mesin yang bekerja dengan cara menginjeksikan bahan bakar pada udara yang telah dikompresikan sehingga memiliki tekanan dan temperature tinggi. Selain itu mesin diesel pun bekerja dalam kompresi yang cukup tinggi, yaitu mencapai 1 : 18. Bandingkan dengan mesin bensin yang hanya mencapai 1 : 8. Perbedaan – perbedaan ini sangat signifikan. Akibatnya perawatan dan penanganannya berbeda sekali. Kadang-kadang orang dengan salah kaprah menyamakan begitu saja perawatan diantara kedua jenis mesin tersebut.

Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang. Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering. (wikipedia)

Cara Kerja Mesin Diesel

Pada prinsipnya kerja mesin diesel memiliki empat langkah piston (4-stroke atau di pasaran dikenal dengan 4-tak) sepeti halnya mesin bensin. Yaitu udara murni dihisap ke dalam silinder melalui saluran masuk (intake manifold) lalu dikompresikan oleh piston. Sehingga tekanan dan termperaturnya naik. Pada akhir langkah kompresi bahan bakar mesin diesel di-injeksikan ke dalam silinder melalui nozzle dalam tekanan tinggi. Proses ini mengakibatkan terjadinya penyalaan dalam ruang bakar dan menghasilkan ledakan yang akan mendorong piston. Gerak translasi piston yang dihasilkan oleh ledakan tadi adalah sebuah usaha/gaya yang akan diteruskan ke poros engkol untuk dirubah menjadi gerak rotasi. Gerak rotasi poros engkol yang terhubung dengan fly wheel mengakibatkan piston terdorong kembali untuk menekan gas sisa pembakaran ke luar silinder melalui saluran buang (exhaust manifold).

Mesin diesel sulit beroperasi pada saat silinder dingin. Untuk membantu mesin melakukan gerak mula pada saat silinder dingin beberapa mesin menggunakan busi pemanas (glow plug) untuk memanaskan silinder sebelum penyalaan mesin. Lainnya menggunakan pemanas “resistive grid” dalam “intake manifold” untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi. Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif memanaskan mesin. Busi pemanas ini tidak digunakan pada mesin diesel jenis direct injenction.

Komponen-komponen yang ada dan bekerja dalam mesin diproduksi dengan dengan sangat teliti. Sementara komponen-komponen tesebut bekerja dalam mesin dengan temperatur kerja mesin yang mencapai lebih dari 800 C dan beban kerja dalam ruang silinder yang mencapai temperature 3000 sampai 5000 C pada tekanan 2492 kPa (30 Kgf/cm2). (Training Manual, M-STEP 2: Gasoline Engine, Kramayudha Tiga Berlian)

Teknologi internnal combustion chamber, seperti yang ditulis pada harian republika edisi 16 juli 1993, sebagai teknologi lawas yang dianggap para ilmuwan sebagai lompatan terbesar dalam teknologi otomotif yang sampai saat ini belum tergantikan memerlukan perhatian dan perlakuan yang baik.

Beban kompresi yang tinggi, konstruksi yang besar, dan momen puntir yang dihasilkan cukup besar, menghasilkan pula rendemen panas yang tinggi. Maka akan menjadi pertanda buruk jika banyak energi panas yang terbuang ketika mesin bekerja. Perlu Untuk mengatasinya adalah dengan mengoptimalkan kemampuan komponen-komponen pendukung yang bekerja dalam mesin agar tetap dalam kondisi prima sesuai dengan spesifikasi. Sehingga tidak banyak energi panas yang terbuang percuma.

Keunggulan dan kelemahan

Antara mesin diesel dan mesin bensin memiliki keunggulan dan kelemahan masing-masing. Salah satu yang biasanya dirasakan adalah mesin bensin lebih responsif dibandingkan diesel. Sementara mesin diesel memiliki output momen (torsi) yang lebih baik daripada mesin bensin pada putaran yang sama. Dilihat dari konstruksinya, mesin diesel lebih besar dan berat daripada mesin bensin pada spesifikasi tenaga yang sama.

Air fuel Ratio (AFR) atau rasio udara dan bahan bakar mesin diesel berlebih dibandingkan mesin bensin. AFR mesin diesel mencapai 1 : 16 sampai dengan 160. Artinya satu bagian bahan bakar membutuhkan 16 s/d 160 bagian udara untuk melayani proses pembakaran di dalam silinder. Hal lain yang berhubungan erat dengan AFR adalah emisi gas buang yang dihasilkan. Dilihat dari sisi emisi gas buang, gas NOx yang dihasilkan dari pembakaran mesin diesel mengandung kelebihan oksigen karena mesin diesel dioperasikan dengan AFR yang lebih kurus dari AFR secara teoritis yang mencapai 1 : 14,7. Normalnya konsentrasi oksigen di gas buang adalah 1 – 2 %. Tingginya konsentrasi oksigen di gas buang akan menyebabkan tingginya konsentrasi senyawa NOx. Senyawa NOx ini sangat tidak stabil dan bila terlepas ke udara bebas, akan berikatan dengan oksigen untuk membentuk Nitrat oksida (NO2). Inilah yang amat berbahaya karena senyawa ini amat beracun dan bila terkena air akan membentuk asam nitrat. Keuntungan lain dari AFR yang kurus pada mesin diesel adalah rendahnya kandungan Karbon monoksida (CO) dan Hidrokarbon (HC) pada gas buang.

Konstruksi mesin diesel yang lebih berat dan besar dibandingkan mesin bensin, selain memakan tempat pada kompartement mesin, juga mengakibatkan putaran maksimum yang rendah. Yaitu hanya mencapai kurang lebih 5000 Rpm. Dan berimplikasi pada out put maksimum yang rendah pula.

Meskipun tekanan maksimumnya lebih tinggi dari mesin bensin, yaitu bisa mencapai 5,8 sampai dengan 8,8 kpa (60 – 90 kgf/cm2), tidak mampu mendongkrak out put maksimum dari mesin diesel. Karena tingginya tekanan tersebut dikarenakan perbandingan kompresi yang tinggi. Perbandingan kompresi mesin diesel bisa mencapai 1 : 15 s/d 23. nilai perbandingan kompresi diperoleh dari jumlah volume langkah ditambah volume kompresi dibandingkan dengan volume kompresi. Tingginya perbandingan kompresi tersebut dalam mesin diesel sangat dibutuhkan untuk memperoleh tekanan dan temperatur yang tinggi dari udara yang masuk ke dalam silinder. Sementara di mesin bensin tidak diperlukan kompresi setinggi itu untuk menghasilkan pembakaran. Karena pembakaranya dilakukan oleh percikan api dari busi.

Sebelumnya banyak orang beranggapan bahwa mesin diesel itu kotor, kasar dan lambat. Maka, mesin diesel diidentikan dengan truk, kendaraan berat, traktor dan yang lainnya. Tapi, seiring dengan perkembangan teknologi otomotif anggapan harus dihilangkan. Penyempurnaan pembakaraan dan teknologi catalyc converter berhasil membersihkan gas buang. Audi R40 telah membuktikan ketahanan mesin diesel dengan menjuarai lomba ketahanan mesin 24 jam di Le Mans 2006. Dan yang menarik dari mesn diesel adalah mesin diesel dikenal hemat dalam hal konsumsi bahan bakar dan memiliki torsi yang besar. Menurut pabrikan mobil PSA, teknologi diesel terbaru bisa mencapai efesiensi bahan bakar sebesar 20 % dibandingkan teknologi tahun 1980-an dengan peningkatan tenaga dua kali lipat. Kendaraan dengan mesin diesel terbaru bisa mencapai jarak 100 km hanya dengan 3 liter bahan bakar.

Pada masa mendatang mesin diesel akan semakin efesien dengan dikembangkannya bahan bakar biodiesel. Ini berarti akan membantu mengurangi ketergantungan kepada bahan bakar fosil yang cadangannya terbatas dan tidak bisa tergantikan. Peralihan ke mesin diesel akan membantu pemeliharaan lingkungan dan penghematan devisa yang pada tahun 2007 ditargetkan pemerintah sebesar 25 miliar rupiah pertahun melalui penggunaan biodiesel.

MESIN MOBIL BISA dianalogikan seperti manusia. Dia butuh udara segar untuk bernafas, perlu makanan sehat supaya kerjanya bagus dan daya tahannya maksimal. Bicara mesin mobil, ada dua macam yang umum dipakai yaitu mesin piston (bensin dan diesel) serta mesin rotari (Wankel). Hampir semua merek dan jenis mobil memakai mesin piston, berbahan bakar bensin atau diesel.

Hanya Mazda yang sampai sekarang masih terus mengembangkan dan mengandalkan mesin rotari. Itupun sebatas buat sedan-sedan sport.

Sekarang mari kita bahas sedikit tentang cara kerja mesin piston berbahan bakar bensin. Sebetulnya jenis mesin ini masih dibagi lagi menjadi dua tipe; 4 langkah (four strokes engine) dan 2 langkah (two strokes engine). Tapi mesin 2 langkah sekarang hampir tidak pernah dipakai di kendaraan roda empat. Jadi kita abaikan dulu.

Seperti sudah pernah diulas, proses kerja mesin 4 langkah memang dibagi dalam 4 tahapan; langkah mengisap (intake stroke); langkah kompresi (compression stroke); langkah menghasilkan tenaga (power stroke); dan langkah pembuangan (exhaust stroke). Empat tahapan itu berlangsung secara cepat dan terus menerus, sehingga menghasilkan siklus kerja mesin.Nah, ada banyak komponen di dalam mesin yang mendukung proses tersebut. Crankshaft (kruk-as), camshaft, piston dam ring piston, connecting rod alias con-rod (setang piston), valves (katup, masuk-buang), cylinder head (kepala silinder), timing belt atau timing chain. Semua komponen itu mesti bekerja dengan baik, dalam waktu yang tepat. Bila ada yang kerjanya tidak sempurna, mesin bisa rusak.

Piston bergerak naik-turun di ruang bakar dalam silinder pada blok mesin. Sekeliling piston dipasang ring piston, untuk menutup rapat-rapat ruang bakar dan memperlancar gerakan piston. Lewat setang piston, piston dihubungkan ke crankshaft untuk mengubah gerakan piston (naik-turun) menjadi gerakan memutar, yang disalurkan ke transmisi lain ke roda penggerak. Crankshaft juga dihubungkan ke camshaft oleh timing belt atau timing chain.

Crankshaft dan camshaft gear selalu berputar dua kali, dalam satu kali putaran camshaft. Camshaft memiliki tonjolan (lobe) yang bersentuhan dengan rocker arm dan pegas katup, untuk mengatur posisi buka-tutup katup (masuk-buang). Jumlah tonjolan camshaft sama dengan jumlah katup dalam mesin.

Sama seperti tubuh manusia yang butuh makanan sehat dan cukup, supaya bisa diolah (‘dibakar’ dalam lambung) untuk menghasilkan tenaga. Mesin juga perlu proses pembakaran buat menghasilkan daya dorong atau tenaga. Tapi, tentu saja tidak bisa hanya mengandalkan semua komponen tadi. Manusia pun tidak bisa hanya mengandalkan ‘komponen’ tubuhnya supaya bisa bekerja sekuat tenaga.

Proses pembakaran yang menghasilkan ledakan dan tenaga mesin, terjadi pada langkah menghasilkan tenaga (power stroke). Nah di sinilah mesin amat membutuhkan makanan sehat yang disuplai dari luar. Bahan bakar, bensin.

Campuran udara dan bensin dari sistem injeksi atau karburator akan diisap oleh gerakan piston ke bawah, pada langkah mengisap (intake stroke), melalui katup masuk yang terbuka. Udara dan bensin tadi akan dipadatkan pada saat piston bergerak ke atas, bersamaan dengan tertutupnya katup masuk (langkah kompresi atau compression stroke). Busi akan mernercikkan api untuk membakar campuran udara dan bensin tadi sehingga terjadi ledakan hebat yang menghasilkan tenaga.

Supaya proses pembakaran berlangsung sempurna, tentu semua komponen mesin mesti bekerja dengan maksimal. Begitu pula makanan buat mesin (bensin) yang disuplai dari luar, mesti sehat dan bergizi. Sebuah mesin tak mungkin bekerja maksimal kalau salah satu dari komponennya kurang bagus atau malah rusak.

Tapi sebaliknya kalau semua komponennya bagus, kondisinya sempurna dan bisa melakukan 4 langkah atau 4 tahapan diatas tadi dengan sehat. Tak mungkin bisa menjadi 4 sehat 5 sempurna, kalau kualitas bensinnya jelek.

Cara Kerja Mesin 4 Tak (1 Silinder)

Bbrp waktu belakangan ini agak lumayan sibuk, jdnya kangen banget utk nulis tips pas udah agak senggang skrg. Nah kali ini, mari kita menjadi mekanik dadakan krn kita akan membahas cara kerja mesin 4tak.

Kita mengenal ada 2 jenis mesin bensin 1 piston yg beredar di pasaran, mesin 4tak & 2tak. Mesin 2tak spt vespa, yamaha king, suzuki satria, shogun varian lama & lainnya memerlukan oli campuran 2T utk bahan bakar. Sedangkan mesin 4tak spt honda, yamaha jupiter, suzuki smash tdk memerlukan oli 2T. Di jaman kayak skrg, byk org beralih ke 4tak krn bisa hemat biaya oli 2T. Bisa diibaratkan oli 2T itu macam rokok, tiap hari bakar uang. hehe Sori bagi yg perokok…

Selain itu perbedaan mesin 4tak & 2tak ada pada tarikannya. Karena mesin 2tak cuma memerlukan 2 langkah utk 1 siklus pengapian sedangkan mesin 4tak memerlukan 4 langkah utk 1 siklus pengapian, otomatis mesin 2tak lbh unggul pd tarikan & kecepatannya. Coba bandingkan tarikan yamaha king & honda: so pasti pemenangnya yamaha king dong… Begitu juga dgn vespa, jgn anggap remeh mesin butut ini. Cuman krn yg bawa vespa kebykan orang tua, makanya tdk keliatan pamornya. Coba kalo yg bawa vespa itu anak muda macam di film2 india itu, niscaya kalah semua mesin 4tak anak muda masa kini. hehe Ini serius nih! wakakak. Soalnya dulu2 aq belajar vespa bos dulu sebelum pegang honda Oke deh, kembali ke laptop…Berikut ini 4 langkah utk setiap siklus pengapian pada mesin 4tak (oh iya satu lagi: setiap ruang pembakaran memiliki 4 komponen: piston, katup bensin, katup asap & busi):

Langkah isap:Pd langkah ini, katup bensin akan terbuka & katup asap tertutup. Lalu piston tertarik meninggalkan posisi top notch, maka bensin+udara dari karburator akan terisap ke dlm silinder melalui katup bensin.

Langkah kompresi:Setelah langkah isap, katup bensin akan menutup kembali & katup asap tetap tertutup juga. Piston akan kembali ke top notch shg bensin+udara akan terkompresi.

Langkah peledakan:Pd langkah ini, ketika bensin+udara sdh terkompresi dlm silinder, busi akan memercikan api shg terjadi peledakan dlm ruang bakar shg piston akan tertendang meninggalkan posisi top notch. Inilah yg memberi tenaga pd klo as hingga ke rantai roda.

Langkah buang:Sesudah terjadi ledakan dlm ruang bakar, katup asap akan terbuka & piston kembali naik ke posisi top notch shg asap bisa dibuang keluar dari ruang bakar ke knalpot.

* Catatan tambahan:

Kompresi semakin tinggi semakin bagus, bila ring piston tdk bagus, piston tergores ato tutupan katup tdk sempurna maka akan terjadi bocor kompresi shg mesin lemah/boros.

Semua langkah tsb diatur oleh timing-belt yg terhubung ke piston, katup bensin, katup asap & api pd busi.

Mesin genset 4tak juga memakai prinsip yg sama.

Tidak berlaku utk mesin 4tak yg memakai FI (Fuel Injection) spt mesin honda yg baru (2006)

Siklus tsb akan terus berulang hingga kunci kontak dimatikan (api busi=0)

Sblm mesin hidup, energi langkah pertama diperoleh dgn menghidupkan dinamo starter ato kick starter.

Nilai “cc” menunjukkan volume silinder ruang bakar: 0.25 x Pi x DiameterPiston^2 x Hsilinder. (1cc = 1ml = 1cm3)

GM Andalkan Mesin Bensin Injeksi Langsung

NEW YORK, KOMPAS.com — Lebih baik terlambat daripada tidak sama sekali. Itulah yang dilakukan General Motors dalam menghadapi persaingan produk secara global atau di Amerika Serikat. Caranya, mulai tahun depan, GM akan memperbanyak produknya menggunakan mesin bensin injeksi langsung atau gasoline direct injection (GDI).

Dengan cara itu, GM berharap bisa menarik hati konsumen Amerika yang membutuhkan mobil irit konsumsi bahan bakar dan rendah emisi.

Sampai saat ini, GM di Amerika Serikat kalah cepat dibandingkan produsen Jepang dan Eropa. Jika produsen Jepang menawarkan mobil hibrida dan Eropa mesin diesel, GM masih mengandalkan mesin bensin dengan sistem injeksi bensin tidak langsung. Bahkan Chevrolet Volt, yang diharapkan bisa menjadi “simbol baru GM” dalam konversi energi, baru diluncurkan 2011.

Konsumsi dan EmisiTarget GM dengan makin gencar menawarkan teknologi GDI adalah untuk meningkatkan tenaga yang dihasilkan mesin, konsumsi bahan bakar yang irit, dan menurunkan kadar emisi gas buang. Kondisi tersebut

sesuai dengan anjuran Presiden Amerika Serikat Barack Obama agar produsen mobil Amerika mengembangkan teknologi mesin yang irit bahan bakar untuk bersaing dengan kompetitor non-Amerika Serikat.

Menurut GM, salah satu produk barunya yang akan menggunakan mesin GDI tahun depan adalah GMC Terrain lima penumpang terbaru.

“Injeksi langsung adalah komponen kunci strategi teknologi GM dalam usaha meningkatkan efisiensi dan diversifikasi sumber energi,” kata Tom Stephen, Wakil Kepala Pengembangan Produk Global GM.

“Karena banyaknya solusi alternatif untuk menunju efisiensi, kami menggunakan teknologi yang lebih bersentuhan langsung dengan konsumen, yaitu efisiensi bahan bakar, performa, dan biaya. Keuntungan sistem GDI langsung dirasakan konsumen,” jelas Stephen.

Kedua mesin GDI untuk GMC Terrain yang akan diluncurkan GM berkapasitas 2,4 liter dan V6 3,6 liter. Mesin 2,4 liter, 4 silinder, diharapkan mampu mencapai konsumsi bahan bakar di jalan tol 12,5 km/liter. GM berharap akan menjadikan produknya tersebut sebagai SUV teririt di kelasnya.

Target GM selanjutnya dengan GDI adalah sedan mewah Buick LaCrosse 2010, sedan sport Chevy Camaro 2010, Cadillac SRX 20110 yang dirancang ulang, dan Chevy Equinox 2010 crossover.

“Injeksi langsung adalah solusi terdekat—bersama dengan hibirida dan biofuel seperti E85. Tetapi strategi jangka panjang dan menengah kami adalah mengurangi kadar emisi sampai nol, meningkatkan efisiensi bahan bakar secara dramatis, dan mengurangi pemakaian bensin,” tambah Stephen.

Cara KerjaCara kerja GDI, bensin langsung disemprotkan ke ruang bakar untuk bercampur dengan udara. Tepatnya tidak lagi dekat katup seperti yang umumnya digunakan sekarang ini. Cara kerjanya mirip dengan mesin diesel. Namun, bahan bakar disemprot sejak mulai langkah isap. Adapun pada mesin diesel, bahan bakarnya disemprotkan di akhir langkah kompresi.

Dengan sistem injeksi langsung, perbandingan kompresi bisa dibuat lebih tinggi. Hasilnya, tenaga yang dihasilkan bisa lebih besar dengan efisiensi bahan bakar tetap tinggi.

Bila mesin dihidupkan, injeksi langsung dikontrol memperkaya campuran di sekitar busi. Dengan cara ini, campuran bisa terbakar lebih cepat. Harapan lain GM dari mesin ini, kadar emisi bisa diturunkan sampai 25 persen.

Mesin V6, bensin injeksi langsung yang dijadikan salah satu GM tahun depan