Efisiensi Mesin Diesel

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Mesin diesel merupakan salah satu jenis mesin reciprocating dengan pembakaran internal. Fluida kerjanya adalah udara tanpa mengalami perubahan fasa sehingga termasuk dalam mesin daya gas. Dalam analisis termodinamika, peritungan proses-proses dalam siklusnya sangatlah rumit. Oleh karena itu analisisnya dapat disederhanakan menjadi siklus diesel ideal yang mengasumsikan pembakaran terjadi secara isobarik sehingga tekanannya konstan. Sedangakan pembuangan kalor terjadi secara isokhorik sehingga volume konstan. Selain itu, kompresi dan ekspansi secara isentropik (adiabatik reversible). Penyerderhanaan ini dapat dilihat di gambar 1 di bawah ini.

Gambar 1. Penyederhanaan siklus diesel dalam diagram P-v

Siklus Diesel ideal ini terdiri dari empat proses, yaitu:

1. Proses dari titik 1 ke titik 2 yaitu proses kompresi secara isentropik. Proses ini menggambarkan bahwa volume dalam sistem piston silinder mengecil sehingga tekanan dan temperatur meningkat.

2. Proses dari titik 2 ke titik 3 yaitu proses penerimaan kalor disertai ekspansi secara isobarik. Proses ini menggambarkan pembakaran bahan bakar udara di dalam piston. Bahan bakar diesel diinjeksikan ke ruang bakar, sehingga pembakaran terjadi karena tekanan dan temperatur udara titik dua sangat tinggi

.

3. Proses dari titik 3 ke titik 4 yaitu proses ekspansi secara isentropik. Proses ini menggambarkan ekspansi yang dihasilkan dari pembakaran sebelumnya. Tekanan dan temperatur yang tinggi dengan hasil pembakaran memaksa sistem ekspansi.

4. Proses dari titik 4 ke titik 1 yaitu proses pembuangan kalor secara isokhorik. Proses ini menggambarkan pembuangan gas hasil pembakaran. Hasil pembakaran bahan bakar yang biasanya karbondioksida dan air dibuang keluar sistem.

Dalam mesin reciprocating dikenal istilah rasio kompresi r, yaitu perbandingan antara volume maximum dan volume minimum.

Untuk mesin diesel, yang pembakaran bahan bakarnya diasumsikan berlangsung secara isobarik pada tekanan yang konstan, dikenal rasio cut-off yaitu perbandingan volume sesudah dan sebelum pembakaran terjadi.

Setelah disederhanakan seperti ini, maka efisiensi lebih memungkinkan untuk dicari, yaitu: