Siklus Diesel Ideal

Siklus Diesel Ideal

Diesel Cycle : The Ideal Cycle for Compression-Ignition Engines

 Siklus Diesel adalah siklus ideal untuk mesin torak pengapian-kompresi yang pertama kali dinyatakan oleh Rudolph Diesel tahun 1890. Prinsip kerjanya sama halnya dengan mesin torak pengapian-nyala, yang dinyatakan oleh Nikolaus A. Otto tahun 1876, hanya perbedaan utamanya dalam hal metode inisiasi pembakarannya. Pada mesin torak pengapian-nyala (disebut juga mesin bensin) campuran udara-bahan bakar dikompresi ke temperatur di bawah temperatur pembakaran-sendiri (auto-ignition) dari bahan bakarnya, kemudian proses pembakarannya diinisiasi oleh percikan bunga api dari busi. Sedangkan pada mesin torak pengapian kompresi (disebut juga mesin diesel), udara dikompresi ke temperatur di atas temperatur auto-igniton dari bahan bakarnya, kemudian pembakaran dimulai saat bahan bakar yang diinjeksikan kontak dengan udara panas tersebut. Jadi, pada mesin diesel, busi dan karburator digantikan oleh peranan penginjeksi bahan bakar (fuel-injector).

 Siklus diesel ideal menggunakan asumsi berikut: (1) fluida kerja udara-standar yang berprilaku seperti gas ideal; (2) penambahan kalor berlangsung pada proses tekanan konstan yang dimulai saat piston berada pada titik mati atas. Siklusnya sendiri seperti terlihat pada diagram P-v dan T-s di samping. Siklus tersebut terdiri dari empat buah proses berantai yang reversibel secara internal. Proses 1-2 kompresi isentropik, Proses 2-3 penambahan kalor, pada siklus Otto kalor dipindahkan ke fluida kerja pada volume konstan, sedangkan pada siklus diesel, kalor dipindahkan ke fluida kerja pada tekanan konstan. Proses 3-4 ekspansi isentropik, dan Proses 4-1 pelepasan kalor pada volume konstan, di mana kalor keluar dari udara ketika piston berada pada titik mati bawah.

Efisiensi siklus Diesel berbeda dengan effisiensi siklus Otto, di mana n_th,Otto > n_th,Diesel. Ini berlaku untuk siklus yang keduanya beroperasi pada rasio kompresi yang sama. Seperti terlihat pada diagram n_th,Diesel-r di samping, semakin tinggi rasio kompresi maka efisiensi akan semakin tinggi pula. Effisiensi siklus Diesel tergantung dari besarnya rasio cut-off, di mana bila rasio cut-off turun, maka efisiensi siklus Diesel akan naik. Efisiensi siklus Diesel dan Otto akan identik bila rasio cut-off sama dengan 1 (r_c = 1).

 Mesin Diesel bekerja pada rasio kompresi yang lebih tinggi daripada mesin bensin tetapi lebih efisien. Ini dikarenakan pada mesin Diesel bahan bakar terbakar seluruhnya walaupun bekerja pada putaran mesin yang rendah sekalipun. Karena lebih efisien dan rendahnya pemakaian bahan bakar (irit BBM), mesin Diesel dipilih untuk aplikasi kendaraan berat (mesin yang membutuhkan daya yang besar) seperti mesin kereta api (locomotive), unit pembangkit daya (generator-set), kapal laut pengangkut, truk/trailer berat, dll.

Di dalam contoh link berikut akan dijelaskananalisis siklus Diesel ideal.