Mesin Diesel Dua Langkah Dengan Kepala Silang (Cross-Head)

Mesin diesel dua langkah dengan kepala silang (cross-head) pada umumnya memiliki prinsip kerja yang sama dengan mesin diesel jenis trunk piston engine.

Penampang melintang two stroke cross head diesel engine. (Foto by: Dokumentasi pribadi penulis_manual book B&W Diesel Engine Series)

Tuntutan kebutuhan industri maritim semain mensisihkan mesin dua langkah jenis trunk piston engine dan memunculkan mesin diesel dengan jenis kepala silang (cross-head) sebagai penggantinya. Beberapa kekurangan mesin diesel jenis trunk piston diantaranya adalah,

1. Meskipun memiliki dimensi yang relatif kecil, namun pelumasan silinder dengan sistem percik dari karter untuk melumasi liner tidak dapat dijamin dengan sempurna.
2. Keausan yang terjadi pada cylinder liner atau piston ring dapat memicu timbulnya bahaya ledakan dalam crankcase sebab kontaminasi gas dari kebocoran kompresi ruang bakar.
3. Minyak lumas untuk sistem (lube oil system) yang juga digunakan sebagai minyak lumas silinder harus memiliki tambahan bahan kimia yang dapat mengatasi kontaminasi dari hasil pembakaran dan serta mengurangi derajat keasaman yang terbentuk deri efek pembakaran bahan bakar yang mengandung belerang (sulphur).

Pada umumnya, mesin diesel dua langkah yang dipakai diatas kapal adalah jenis mesin diesel "cross-head". Pada jenis ini, ruang bakar terbentuk dari cylinder liner, piston dan cylinder head. Hal yang menjadi keunggulan mesin jenis ini adalah, dari sisi keamanan operasional terkaait dengan bahaya kerusakan karena dilengkapi dengan sekat yang memisahkan ruang udara bilas dengan crankcase. Pemisahan ruangan ini dilakukan dengan sekat diapraghma akan mengurangi resiko terjadinya crankcase explosion apabila terjadi kebocoran kompresi dari ruang bakar. Hal ini yang menjadi sisi keunggulan mesin jenis cross-head dibanding mesin jenis trunk piston engine.

Mesin diesel dengan cross head mendesain batang piston untuk bergerak vertikal (naik-turun) melalui sekat diapraghma yang berisi beberapa scrapper ring didalamnya. Sekat diapraghma yang terisi dengan beberapa susun scrapper ring ini disebut stuffing box. Fungsi utama dari stuffing box ini adalah untuk memberi sekat antara dua ruang yaitu ruang udara bilas dengan crankcase. Dengan adanya sekat ini, maka dimaksudkan supaya udara bilas tidak masuk kedalam crankcase dan dari sisi sebaliknya, minyak lumas sistem yang membasahi piston rod (saat mesin beroperasi) tidak terbawa dalam ruang udara bilas.

Sisi bawah piston rod disambungkan dengan kepala silang (cross head) yang terhubung dengan connecting rod. Cross head ini akan bergerak naik-turun karena terpasang presisi pada cross-head guide. 

Dengan desain cross-head, memungkinkan mesin memiliki langkah piston yang sangat panjang. Dengan langkah yang sangat panjang ini, artinya mesin dapat membakar lebih banyak bahan bakar dan tenaga yang dihasilkan akan jauh lebih besar. Kondisi yang demikian memungkinkan untuk menggunakan bahan bakar dengan kandungan sulphur lebih tinggi.

Kandungan sulphur bahan bakar yang terbakar akan menghasilkan zat asam yang sangat korosif terhadap material logam ruang bakar (cyl liner, piston, ring piston , cyl head, exh valve). Mengatasi hal tersebut, maka digunakan minyak lumas silinder yang secara kimia memiliki kandungan kalium hidroksida yang bersifat basa. Besarnya kandungan kimia kalium hidroksida inilah yang pada umumnya disebut total base number (TBN).

Crankcase door (bottom floor) MAN B&W 6L50MC (foto by: Dokumentasi pribadi penulis)