Rahasia Pembakaran Diesel: Mengapa Tak Membutuhkan Busi?

Mesin diesel beroperasi dengan prinsip pengapian kompresi, sebuah metode fundamental yang menghilangkan kebutuhan akan busi seperti yang digunakan pada mesin bensin. Sejak dikembangkan oleh insinyur Jerman Rudolf Diesel pada tahun 1892 dan dipatenkan pada tahun 1893, mesin ini mengandalkan peningkatan suhu ekstrem akibat kompresi udara dalam silinder untuk menyulut bahan bakar solar, bukan percikan listrik eksternal.

Perbedaan mendasar ini terletak pada cara pembakaran campuran udara dan bahan bakar. Pada mesin bensin, campuran udara dan bensin dikompresi lalu dinyalakan oleh percikan busi. Sebaliknya, mesin diesel menghisap udara murni ke dalam silinder, yang kemudian dikompresi secara drastis oleh piston saat bergerak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA). Rasio kompresi pada mesin diesel jauh lebih tinggi, berkisar antara 15:1 hingga 22:1, dibandingkan dengan mesin bensin yang biasanya 8:1 hingga 14:1. Kompresi yang intens ini menyebabkan suhu udara dalam ruang bakar melonjak hingga 550 °C (1.022 °F) dan tekanan mencapai 40 bar (4,0 MPa; 580 psi). Pada titik ini, bahan bakar solar disemprotkan langsung ke dalam udara panas melalui injektor, dan karena suhu udara yang melampaui titik nyala solar, pembakaran terjadi secara spontan, dikenal sebagai self-ignition.

Menurut Ahli Konversi Energi dari Fakultas Teknik dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung (ITB), Tri Yuswidjajanto, saat udara dikompresi, tekanan dan temperaturnya akan naik hingga mencapai temperatur menyala, dan ketika dicampur solar dalam bentuk kabut, pembakaran akan terjadi. Karakteristik bahan bakar diesel yang memiliki titik nyala (flash point) lebih tinggi dibandingkan bensin juga menjadi alasan mengapa busi tidak efektif untuk memicu pembakarannya. Lingkungan ruang bakar mesin diesel yang ekstrem dengan tekanan sangat tinggi juga berisiko mempercepat kerusakan busi konvensional.

Meskipun tidak menggunakan busi pengapian, mesin diesel modern tetap dilengkapi dengan komponen yang disebut glow plug atau busi pijar. Glow plug berfungsi memanaskan udara di dalam ruang bakar saat mesin dalam kondisi dingin, khususnya saat starter, untuk membantu mencapai suhu pembakaran ideal lebih cepat. Ini sangat penting karena pada suhu rendah, pembakaran otomatis mungkin sulit tercapai. Glow plug tidak menghasilkan percikan api, melainkan memancarkan panas listrik untuk menaikkan suhu udara.

Implikasi dari prinsip pengapian kompresi ini mencakup beberapa keunggulan dan karakteristik khas mesin diesel. Efisiensi bahan bakar mesin diesel cenderung lebih tinggi dibandingkan mesin bensin, dengan beberapa mesin kecepatan rendah mencapai efisiensi termal lebih dari 50 persen. Mesin diesel juga dikenal menghasilkan torsi yang besar pada putaran rendah, menjadikannya pilihan utama untuk kendaraan berat, kapal, dan generator listrik. Namun, kompresi yang sangat tinggi juga berkontribusi pada getaran dan suara mesin yang lebih signifikan dibandingkan mesin bensin.

Di era modern, pengembangan teknologi injeksi common rail dan turbocharger semakin mengoptimalkan proses pembakaran pada mesin diesel, memungkinkan penyemprotan bahan bakar yang lebih presisi dan mendongkrak tenaga secara signifikan, sekaligus beradaptasi dengan tuntutan emisi lingkungan melalui filter partikulat dan catalytic converter. Prinsip inti pengapian kompresi yang dirintis Rudolf Diesel tetap menjadi fondasi, terus berevolusi untuk mencapai performa dan efisiensi yang lebih baik dalam menghadapi tantangan energi global.