Menelusur Sejarah Ipteks Mesin Diesel dan Dampaknya

Pada awalnya, teknologi digunakan dan dikembangkan oleh manusia dalam rangka memudahkan kehidupan sehari-hari. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi bidang mesin merupakan salah satu bidang yang mengalami perkembangan sangat pesat. Salah satu dari teknologi bidang mesin adalah mesin diesel. Mesin diesel merupakan salah satu bidang mesin yang strategis di era modern ini, yang mampu menopang kinerja dari bidang-bidang lain dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari manusia. Perkembangan yang ada dalam bidang mesin khususnya mesin diesel menunjukkan bahwa terdapat sebuah kemajuan berpikir dari manusia untuk mencapai penyempurnaan sebagai sebuah bukti kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dunia. Dalamperkembangan yang terjadi, ilmu pengetahuan dan teknologi memerlukan waktu yang panjang untuk mencapai titik kemajuan seperti pada saat ini. 

Ide pembuatan

Mesin diesel merupakan salah satu mesin yang ditemukan dan dikembangkan oleh manusia. Mesin ini ditemukan dan dikembangkan pertama kali pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel. Rudolf Diesel lahir di Paris tahun 1858 sebagai keluarga ekspatriot Jerman. Ia melanjutkan studi di Politeknik Munchen. Setelah lulus, Diesel bekerja sebagai teknisi refrigerant, meskipun bakatnya terdapat dalam mendesain mesin. Diesel mendesain banyak mesin panas, termasuk mesin udara bertenaga solar. Tahun 1892 ia menerima paten dari Jerman, Swiss, Inggris, dan Amerika Serikat untuk karyanya "Method of and Apparatus for Converting Heat into Work" (Metode dan Alat untuk Mengubah Panas Menjadi Kerja). Tahun 1893 ia menemukan sebuah "Mesin Pembakaran-Lambat" yang pertama-tama mengkompresi udara sehingga menaikkan temperaturnya sampai di atas titik nyala, lalu secara bertahap memasukkan bahan bakar ke dalam ruang bakar. Tahun 1894 dan 1895 ia membuat paten di beberapa negara untuk mesin yang ia temukan. Pertama di Spanyol, Perancis, dan Belgia pada bulan Desember 1894, Jerman tahun 1895, dan Amerika Serikat tahun 1898.

Rudolf Diesel menerima hak paten atas mesin Diesel yang ditemukannya pada tanggal 23 Februari 1893. Pada awal pembuatannya, Diesel mempunyai sebuah ide atau konsep mengenai sebuah mesin yang dapat digunakan dengan menggunakan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara sebagai penggeraknya. Dia mempertunjukkan hasil temuannya ini pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang sebagai bahan bakar. Mesin ini kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.

Sejarah Perkembangan

Mesin Diesel (atau mesin pemicu kompresi) disebut juga Motor bakar diesel adalah motor bakar yang dalam pembakarannya menggunakan panas kompresi untuk menciptakan penyalaan percikan api dan membakar bahan bakar yang telah diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Mesin diesel ini tidak menggunakan busi seperti mesin bensin atau mesin gas. Mesin diesel memiliki efisiensi termal terbaik dibandingkan dengan mesin pembakaran dalam maupun pembakaran luar lainnya, karena memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi. Mesin diesel memiliki kecepatan-rendah (sama seperti pada mesin kapal) dapat memiliki efisiensi termal lebih dari 50%. Mesin diesel dikembangkan dalam versi dua langkah dan empat langkah. Mesin ini pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel digunakan sebagai pengganti mesin uap.

Sejak tahun 1910- an, mesin ini mulai digunakan untuk kapal dan kapal selam, kemudian diikuti dipergunakan untuk lokomotif kereta api, truk, pembangkit listrik, dan peralatan berat lainnya. Pada tahun 1930-an, mesin diesel mulai digunakan untuk mobil. Sejak saat itu, penggunaan mesin diesel terus meningkat dan menurut British Society of Motor Manufacturing and Traders, 50% dari mobil baru yang terjual di Uni Eropa adalah mobil bermesin diesel, bahkan di Perancis mencapai 70%.  

Ia mengoperasikan mesin pertamanya tahun 1897. Di Augsburg, 10 Agustus 1893, Rudolf Diesel menciptakan mesin pertamanya, sebuah silinder tunggal 10-foot (3.0 m) berbahan besi dengan roda gila pada dasarnya (lihat gambar 2.1). Diesel memerlukan waktu 2 tahun untuk menyempurnakan mesinnya dan pada tahun 1896 ia mendemonstrasikan model lainnya dengan efisiensi teoritis 75%, sangat jauh bila dibandingkan dengan mesin uap yang hanya 10%. Tahun 1898, Diesel telah menjadi jutawan. Mesin buatannya telah digunakan untuk menggerakkan transportasi jalur pipa, pembangkit listrik dan air, mobil, truk, dan kapal. Kemudian juga menyebar sampai pertambangan, ladang minyak, pabrik, dan transportasi antar benua.

Mesin Diesel di penghujung abad ke 20 itu terus diperbarui oleh ilmuan-ilmuan lain. Melompat cukup jauh, pengembangan mesin Diesel semakin masif pasca regulasi Euro Emission diberlakukan mulai 1993 di Eropa. Saat ini mesin Diesel sudah cukup beragam, yang dibedakan berdasarkan tahap kerjanya. Namun demikian prinsip umumnya tetap sama. Mesin Diesel menerapkan prinsip terbakar-sendiri (auto-ignotion). Pada mesin ini, ledakan terjadi karena suhu kompresi udara dalam ruang bakar. Tidak ada busi seperti mesin bensin.

Berikut ini merupakan perkembangan jenis dan inovasi dari mesin diesel yang ada si tengah perkembangan ilmu pengetahuan:

Common Rail Direct Injection

Komponen utama dari common rail ini adalah sebuah pompa/injektor bahan bakar bertekanan tinggi. Cara kerja ini membuat mesin Diesel lebih bertenaga. Pada tahun 2012, common rail generasi ketiga muncul. Perbedaan dengan generasi sebelumnya adalah tekanan yang diberikan injektor bisa mencapai 1.800 bar. Teknologi ini juga menggunakan piezoelectric injectors sehingga semprotan lebih akurat. Pada mesin diesel lawas, bahan bakar disemprotkan dulu di pre-combustion chamber (Indirect Injection). Di sana campuran BBM dan udara dibakar menggunakan glow plug. Hasil pembakaran tersebut kemudian disalurkan ke kepala silinder. Semua proses ini dikontrol komputer. Teknologi common-rail di masing-masing pabrikan memiliki ‘nama dagang’ berbeda-beda. Hyundai misalnya menyebut dengan CRDi, Peugeot dipanggil HDI, Chevrolet menjuluki VCDi dan di Toyota panggilannya D-4D.

Turbocharged

Mesin Diesel yang tersemat turbocharged disebut "turbodiesel". Sederhananya, turbocharged adalah sistem induksi "paksa" yang mengkompres udara yang akan mengalir ke dalam ruang bakar. Alat ini membuat lebih banyak udara yang akan tercampur dengan bahan bakar, dan pada akhirnya akan meningkatkan performa kendaraan. Mesin inu terus berkembang. Saat ini ini ada yang disebut dengan turbo variabel, pengembangan lebih lanjut dari turbo fixed. Pada turbo baru ini, bilah turbin bisa berubah sesuai putaran mesin, sehingga output-nya bisa lebih besar.

Pengaruh

Penemuan mesin diesel ini sangat berdampak pada bidang mesin, karena menemukan mesin yang lebih ramah terhadap lingkungan seperti biodiesel. Ditemukannya mesin ini sangat berpengaruh terhadap kemajuan dalam dunia otomotif dan transportasi. Karena mesin ini lebih memberikan dampak yang baik serta mengembangkan dan mempercepat kinerja penggerak pada alat transportasi. Mesin ini diharapkan mampu menjadi pelengkap dan penyempurna dari mesin penggerak yang sudah ada sebelumnya.

 Dampak Mesin Diesel 

• Mesin diesel memiliki beberapa keuntungan dan manfaat dibandingkan mesin pembakaran lain:
• Mesin diesel membakar lebih sedikit bahan bakar daripada mesin bensin untuk menghasilkan kerja yang sama karena suhu pembakaran dan rasio kompresi yang lebih tinggi. Mesin bensin umumnya hanya memiliki tingkat efisiensi 30%, sedangkan mesin diesel bisa mencapai 45% (mengubah energi bahan bakar menjadi energi mekanik.
• Tidak ada tegangan listrik tinggi pada sistem penyalaan, sehingga tahan lama dan mudah digunakan pada lingkungan yang keras. Tidak adanya koil, kawat spark plug, dsb juga menghilangkan sumber gangguan frekuensi radio yang dapat mengganggu peralatan navigasi dan komunikasi, sehingga penting pada pesawat terbang dan kapal.
• Daya tahan mesin diesel umumnya 2 kali lebih lama daripada mesin bensin, karena suku cadang yang digunakan telah diperkuat.
• Bahan bakar diesel dapat dihasilkan langsung dari minyak bumi. Distilasi memang menghasilkan bensin, namun hasilnya tak akan cukup tanpa adanya catalytic reforming, yang berarti memerlukan ongkos tambahan.
• Bahan bakar diesel umumnya dianggap lebih aman daripada bensin. Meskipun bahan bakar diesel dapat terbakar pada udara bebas jika disulut dengan sumbu, namun tidak akan meledak dan tidak menghasilkan uap yang mudah terbakar dalam jumlah besar. Tekanan uap yang rendah sangat menguntungkan untuk aplikasi kapal laut, di mana campuran bahan bakar dengan udara yang dapat meledak sangatlah berbahaya. Dengan alasan yang sama, mesin diesel tahan terhadap vapor lock.
• Untuk beban parsial berapapun, efisiensi bahan bakar (massa yang dibakar per energi yang dihasilkan) hampir konstan untuk mesin diesel, sedangkan pada mesin bensin akan proporsional.
• Mesin diesel menghasilkan panas yang terbuang lebih sedikit.
• Mesin diesel dapat menerima tekanan dari supercharger atau turbocharger tanpa batasan (tergantung dari kekuatan komponen mesinnya saja). Tidak seperti mesin bensin yang dapat menimbulkan detonasi/ketukan pada tekanan tinggi.
• Kandungan karbon monoksida pada gas buangnya minimal, oleh karena itu mesin diesel digunakan pada tambang bawah tanah.
• Biodiesel mudah disintesis, bahan bakar berbasis non-minyak bumi (melalui proses transesterifikasi) dan dapat langsung digunakan di banyak mesin diesel, sedangkan mesin bensin membutuhkan banyak ubahan untuk dapat menggunakan bahan bakar sintetis untuk dapat digunakan (misalnya etanol ditambahkan ke gasohol).

Sumber Rujukan

Samlawi, A.K. 2018. Motor Bakar (Teori Dasar Motor Diesel). Banjarmasin: Universitas Lambung Mangkurat. Dari https://mesin.ulm.ac.id/assets/dist/bahan/Motor_Diesel_Full_compressed.pdf, Diakses pada 30 Mei 2020.

http://eprints.umm.aC.id/41892/3/Bab%202.pdf

http://eprints.polsri.ac.id/3167/3/BAB%20II%20TINJAUAN%20PUSTAKA.pdf

https://www.gridoto.com/read/221003891/perkembangan-mesin-diesel-dari-yang-konvensional-sampai-commonrail