A. PENGERTIAN SIKLUS DIESELSiklus 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 :η

d=WQ¿

=Q¿−¿Q

out

Q¿=1−

Qout

Q¿=1−

CV (T 4−T1 )CP ¿¿

¿ ¿

Proses 1 – 2 : Kompresi Adiabatis

T 2=T1 ⌊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 vk−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 1

xV 2

V 2

=V 2

V 2

xV 2

V 1

=rC x1rV

=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

¿¿

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.

Bensin

Siklus Otto adalah siklus termodinamika yang paling banyak digunakan dalam kehidupan manusia. Mobil dan sepeda motor berbahan bakar bensin (Petrol Fuel) adalah contoh penerapan dari sebuah siklus Otto.

Nikolaus August Otto (1832-1891) adalah seorang penemu berkebangsaan Jerman yang pada tahun 1876 menciptakan mesin dengan empat dorongan pembakaran,

Pengambilan/pemasukan/penyedotan gas [campuran bahan bakar dan udara]. Udara ditekan masuk ke dalam silinder pada tekanan atmosfir dan volume naik dari V2 menjadi V1. Proses A-B : Pemampatan/kompresi gas. Gas ditekan secara adiabatik dari V1 menjadi V2 dan temperaturnya naik dari TA ke TB. Proses B-C : Pemanasan dan pembakaran gas /udara menerima panas, terjadi proses pembakaran gas (dari percikan api busi), kalor diserap oleh gas Qh. Pada proses ini volume dijaga konstan sehingga tekanan dan temperaturnya naik menjadi pC dan TC.. Proses C-D :Pendayaan|konversi gas, dr tenaga panas ke tenaga gerak. Gas berekspansi secara adiabatik, melakukan kerja WCD. Proses D-A : Pendinginan gas sisa pembakaran/ pembuangan sebagian panas. Kalor Qc dilepas dan tekanan gas turun pada volume konstan. Proses A-O : Pada akhir proses, pembuangan/pengeluaran gas sisa pembakaran pada tekanan atmosfir dan volume gas turun dari V1 menjadi V2. Efisiensi termik η = (W neto / Q masuk) = [ Q c-d - Q c-b ] / Q c-d = 1 – η =1 - (r = Vb/Vc = Compression Ratio).DIAGRAM P-v dan T-s SIKLUS OTTO

Dimana :Qout = kalor yang dibuang (kJ) T4 = Temperatur pada titik 4 (K) Wnetto= Kerja netto (kJ) Ƞth = Efisiensi thermal

Prinsip Dasar Motor Bensin1. Langkah Hisap

Dalam langkah ini, campuran bahan bakar dan bensin ke dalam silinder. Katup hisap membuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak ke bawah, menyebabkan ruang silinder menjadi vakum dan menyebabkan masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder yang disebabkan adanya tekanan udara luar.

2.      Langkah KompresiDalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan.Katup hisap dan

katup buang tertutup. Waktu torak naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), campuran bensin yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya akan naik, saat ini percikan api dari busi terjadi sebingga akan mudah terbakar. Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai TMA.

3.      Langkah UsahaDalam langkah ini, mesin menghasilkan tenga untuk menngerakkan kendaraan. Sesaat

torak mencapai TMA pada saaat langkah kompresi,busi atau meberi loncatan api pada campuran yang telah dikompresikan. Dengan adanya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin.

4. Langkah BuangDalam langkah ini, gas yang terbakar, akan dibuang dalam siinder. Katup buang

terbuka dan torak bergarak dari TMA ke TMB, mendorong gas bekas keluar dari silinder. Ketika torak mencapai TMA, kan mulai bergerak lagi untuk persiapan langkah berikutnya, yaitu langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu siklus yang terdiri dari empat langkah yaitu, 1 langkah hisap, 1 langkah kompresi, 1 langkah usaha, 1 langkah buang yang merupakan dasar kerja dari pada mesin empat langkah.