Two Stroke Engine Diesel

Motor diesel adalah suatu jenis motor yang menggunakan bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam mesin yang diikuti dengan pengkompresan udara luar ke dalam silinder untuk menghasilkan tekanan dan temperatur tertentu sehingga terjadi proses pembakaran. Hal ini terjadi karena temperature tinggi bertemu dengan oksigen dan bahan bakar. Secara umum, mesin diesel terbagi menjadi dua yaitu mesin dua langkah ( 2-stroke) dan mesin empat langkah ( 4-stroke). Langkah (stroke) adalah suatu gerakan piston dari posisi satu ke posisi lainnya. Pembagian mesin diesel ini didasarkan atas perjalanan piston atau penghisap dimana setiap langkah didasarkan atas setengah putaran poros engkol di dalam silinder. Untuk mesin dua langkah siklus kerjanya terdiri dari dua gerakan piston naik dan turun dalam satu cycle (putaran poros) sedangkan mesin empat langkah siklus kerjanya terdiri dari empat gerakan piston naik, turun, naik, turun dalam satu cycle. Masing-masing cycle tersebut menghasilkan power stroke (daya langkah.) Selain itu, pembagian ini juga didasarkan atas adanya katup udara atau tidak di dalam silinder. Untuk mesin dua langkah tidak terdapat katup udara sehingga udara dalam silinder dapat diatur keluar masuknya sedangkan untuk mesin empat langkah terdapat mekanisme katup udara untuk mengatur keluar masuknya udara.

Bagian-bagian motor dua langkah terdiri dari piston, poros engkol, silinder, kepala silinder, lubang pembuangan (exhaust valve), lubang pemasukan (intake port), fuel injector, Air inlet ports, dan beberapa bagian lainnya yang terdapat pada gambar dibawah ini.

Gambar 1 Motor bakar dalam

PERPUTARAN MESIN DUA LANGKAH

Perputaran mesin dua langkah disempurnakan dengan dua kali pukulan (langkah) dari piston dalam satu putaran dari poros engkol dalam silinder. Agar siklus putaran ini dapat terpenuhi maka membutuhkan beberapa pengaturan khusus. Dalam mesin dua langkah, tidak terdapat katup untuk keluar masuknya udara akan tetapi disini terdapat semacam persimpangan atau ‘pelabuhan’ di sisi kiri dan kanan silinder untuk keluar masuknya udara yang diatur oleh perjalanan piston. Saat terjadi pembakaran, maka temperatur dan tekanan akan naik sehingga menyebabkan ledakan yang menekan piston menuju bottom death center (BDC) sehingga udara bersih masuk dan digunakan untuk membilas udara panas sisa pembakaran agar keluar dari silinder. Setelah mumukul BDC maka piston kembali bergerak ke Top death center (TDC) sehingga akan menekan udara bersih yang masuk ke dalam silinder yang digunakan untuk pembakaran mesin kembali. Dalam satu kali perjalanan piston tersebut ( naik dan turun ), maka akan menghasilkan satu langkah kerja yang disebut dengan power stroke.

MOTOR DIESEL DUA LANGKAH

Motor diesel dua langkah hanya melakukan dua kali gerakan piston untuk melakukan satu siklus kerja. Motor diesel dua langkah memiliki dua exhaust valve ( lubang pembuangan ) dan dua intake port ( lubang pemasukan ) yang terdapat di sisi kiri dan kanan dari silinder. Proses langkah pada motor diesel dua langkah adalah compression stroke, power stroke dan scavenge stroke.

a.      Compression stroke ( Langkah kompresi )

Pada proses ini, piston bergerak dari Bottom death center (BDC) menuju Top death center (TDC), sehingga terjadi kenaikan tempertaur dan tekanan dalam silinder. Pada saat piston hampir sampai pada Top death center, bahan bakar diinjeksikan melalui pengabut (fuel nozzle). Sehingga terjadi pembakaran.

 Gambar 2. Langkah kompresi

b.      Power stroke ( Langkah kerja )

Terjadinya pembakaran tersebut menyebabkan piston terdorong dari Top death center menuju Bottom death center. Kejadian tersebut menyebabkan adanya pengkompresian udara oleh piston sehingga nantinya proses ini menghasilkan suatu power (kerja).

 Gambar 3. Langkah kerja

c.      Scavenge stroke ( Langkah pembuangan )

Ketika piston sampai di Bottom death center, gas hasil pembakaran akan dikeluarkan melalui lubang pembuangan. Exhaust valve dan intake port pada motor diesel dua langkah terletak di silinder bagian bawah. Lubang pembuangan (exhaust valve) memiliki bentuk yang lebih besar dibandingkan dengan lubang pemasukan (intake port) hal ini bertujuan agar pembuangan gas sisa pembakaran bisa lebih baik. Akan tetapi sistem ini memiliki masalah yaitu udara pembilas tidak membilas semua udara kotor dengan baik karena lubang pembuangan dan lubang pemasukan berada di bagian bawah. Oleh karena itu, efisiensi motor diesel dua langkah lebih buruk atau kurang dibandingkan dengan motor diesel empat langkah. Akan tetapi, system ini memberikan keuntungan yaitu dengan dua gerakan piston saja mampu memberikan atau menghasilkan satu daya. Sehingga bisa dikatakan :

1.      Dengan volume silinder yang sama dan dengan putaran yang sama maka daya motor diesel dua langkah ± 1,8-2 kali motor diesel 4 langkah.

2.      Untuk putaran dan daya yang sama, maka volume silinder yang diperlukan oleh motor diesel dua langkah sama dengan setengah kali volume silinder dari motor diesel empat langkah.

Oleh karena itu motor diesel dua langkah  lebih banyak dipakai pada mesin mesin kapal karena motor diesel dua langkah mampu menghasilkan daya yang lebih besar dan strukturnya lebih ringan bila dibandingkan dengan motor diesel empat langkah, jika ditinjau pada putaran dan daya yang sama, yang berarti volume silinder motor diesel dua langkah sama dengan setengah kali volume silinder motor diesel empat langkah.

Selain itu, motor diesel dua langkah mempunyai beberapa keuntungan yaitu :

1.      Gear yang terhubung dengan propeller, putarannya dapat dibalik (berotasi 2 arah) sehingga dapat memutar balik arah putaran propeller yang dapat digunakan untuk pengereman.

2.      Motor diesel dua langkah, lebih efisien bila dibandingkan dengan motor diesel empat langkah karena tidak memerlukan gear box penurun putaran (Reduction gear) sehingga propeller dapat terhubung langsung dengan motor diesel yang dihubungkan oleh poros.

Pada umumnya propeller pada kapal memiliki putaran rendah yang berkisar antara 80-250 RPM sehingga memiliki efisiensi yang cukup baik. Oleh karena itu mesin diesel dua langkah lebih cocok digunakan pada kapal karena putaran pada motor diesel dua langkah memiliki putaran berkisar 80-100 RPM. Sehingga bisa dikatakan, motor diesel dua langkah tidak memerlukan gear box penurun putaran pada reduction gear dan cocok digunakan sebagai motor pada kapal. Selain itu, motor diesel dua langkah menghasilkan daya yang lebih besar, memiliki efisiensi terhadap panas yang lebih tinggi, akan tetapi pembakarannya membutuhkan lebih banyak bahan bakar dan suara dan getaran yang dihasilkan mesin diesel dua langkah sangat besar dan menggangu.

 Gambar 4. Langkah buang