Mesin diesel adalah sejenis
mesin pembakaran dalam; lebih spesifik lagi, sebuah
mesin pemicu kompresi, dimana
bahan bakar dinyalakan oleh
suhu tinggi
gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat
berenergi lain (seperti
busi).
Mesin ini ditemukan pada tahun
1892 oleh
Rudolf Diesel, yang menerima
paten pada
23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (
Pameran Dunia) tahun
1900 dengan menggunakan minyak kacang (lihat
biodiesel). Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh
Charles F. Kettering.
Bagaimana mesin diesel bekerja
Mesin diesel yang berada di
museumKetika udara dikompresi suhunya akan meningkat (seperti dinyatakan oleh
Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini untuk proses pembakaran. Udara disedot ke dalam
ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh
piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari
rasio kompresi dari mesin bensin. Beberapa saat sebelum piston pada posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC (Before Top Dead Center), bahan bakar
diesel disuntikkan ke
ruang bakar dalam
tekanan tinggi melalui nozzle supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat. Penyemprotan bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan saat
piston mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari detonasi. Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston dinamakan injeksi langsung (direct injection) sedangkan penyemprotan bahan bakar kedalam ruang khusus yang berhubungan langsung dengan ruang bakar utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak langsung (indirect injection).
Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan menghasilkan tenaga linear.
Batang penghubung (connecting rod) menyalurkan gerakan ini ke
crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar.
Tenaga putar pada ujung poros crankshaft dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.
Untuk meningkatkan kemampuan mesin diesel, umumnya ditambahkan komponen :
- Turbocharger atau supercharger untuk memperbanyak volume udara yang masuk ruang bakar karena udara yang masuk ruang bakar didorong oleh turbin pada turbo/supercharger.
- Intercooler untuk mendinginkan udara yang akan masuk ruang bakar. Udara yang panas volumenya akan mengembang begitu juga sebaliknya, maka dengan didinginkan bertujuan supaya udara yang menempati ruang bakar bisa lebih banyak.
Mesin diesel sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi dingin. Beberapa mesin menggunakan pemanas elektronik kecil yang disebut
busi menyala (spark/glow plug) di dalam silinder untuk memanaskan ruang bakar 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.
Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental dan meningkatkan
viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini dapat mempengaruhi sistem bahan bakar dari tanki sampai nozzle, membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Cara umum yang dipakai adalah untuk memanaskan
penyaring bahan bakar dan jalur bahan bakar secara elektronik.
Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari mesin diesel adalah
governor, yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin selalu para putaran yang diinginkan. Apabila putaran mesin turun terlalu banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun sehingga peralatan listrik tidak dapat berkerja sebagaimana mestinya, sedangkan apabila putaran mesin terlalu tinggi maka bisa mengakibatkan over voltage yang bisa merusak peralatan listrik. Mesin diesel modern menggunakan pengontrolan elektronik canggih mencapai tujuan ini melalui
elektronik kontrol modul (ECM) atau
elektronik kontrol unit (ECU) - yang merupakan "komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan mesin melalui sensor dan menggunakan
algoritma dan mencari tabel kalibrasi yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan waktu melalui
aktuator elektronik atau hidrolik untuk mengatur kecepatan mesin.
Tipe mesin diesel
Ada dua kelas mesin diesel: dua-stroke dan empat-stroke. banyak mesin diesel besar bertipe
mesin dua tak. Mesin yang lebih kecil biasanya menggunakan tipe
mesin empat tak.
Biasanya jumlah
silinder dalam kelipatan dua, meskipun berapapun jumlah silinder dapat digunakan selama poros engkol dapat diseimbangkan untuk mencegah
getaran yang berlebihan.
Inline-6 paling banyak diproduksi dalam mesin tugas-medium ke tugas-berat, meskipun
V8 dan
straight-4 juga banyak diproduksi.
Mesin disel bekerja dengan kompresi udara yang cukup tinggi, sehingga pada mesin disel besar perlu ditambahkan sejumlah udara yang lebih banyak. Maka dugunakan Supercharger atau turbocharger pada intake manifold, dengan tujuan memenuhi kebutuhan udara kompresi
Keunggulan dan kelemahan dibanding dengan mesin busi-nyala
Untuk keluaran tenaga yang sama, ukuran mesin diesel lebih besar daripada
mesin bensin karena konstruksi besar diperlukan supaya dapat bertahan dalam tekanan tinggi untuk pembakaran atau penyalaan. Dengan konstruksi yang besar tersebut penggemar modifikasi relatif mudah dan murah untuk meningkatkan tenaga dengan penambahan
turbocharger tanpa terlalu memikirkan ketahanan komponen terhadap takanan yang tinggi. Mesin bensin perlu perhitungan yang lebih cermat untuk modifikasi peningkatan tenaga karena pada umumnya komponen di dalamnya tidak mampu menahan tekanan tinggi, dan menjadikan mesin diesel kandidat untuk
modifikasi mesin dengan biaya murah.
Penambahan
turbocharger atau
supercharger ke mesin bertujuan meningkatkan jumlah udara yang masuk dalam ruang bakar dengan demikian pada saat kompresi akan menghasilkan tekanan yang tinggi dan pada saat penyalaan atau pembakaran akan menghasilkan tenaga yang besar. Penambahan
turbocharger atau
supercharger pada mesin diesel tidak berpengaruh besar terhadap pemakaian bahan bakar karena bahan bakar disuntikan secara langsung ke ruang bakar pada saat ruang bakar dalam keadaan kompresi tertinggi untuk memicu penyalaan agar terjadi proses pembakaran. Sedangkan penambahan
turbocharger atau
supercharger pada mesin bensin sangat mempengaruhi pemakaian bahan bakar karena udara dan bahan bakar dicampur dengan komposisi yang tepat sebelum masuk ruang bakar, baik untuk mesin bensin dengan sistem
karburator maupun sistem
injeksi.