A. Kegiatan Belajar
Prinsip Kerja Sistem Injeksi Bahan Bakar Diesel
a. Tujuan Kegiatan Belajar 1
1) Siswa sanggup membuktikan prinsip kerja mesin diesel
2) Siswa sanggup membuktikan perbedaan utama mesin diesel dan mesin bensin
3) Siswa sanggup membuktikan proses pembakaran mesin diesel
4) Siswa sanggup membuktikan bentuk ruang bakar mesin diesel
5) Siswa sanggup membuktikan penyaluran materi bakar pada sistem materi bakar mesin diesel
b. Uraian Materi 1
1) Prinsip Kerja Mesin Diesel
Mesin/motor diesel (diesel engine) ialah salah satu bentuk motor pembakaran dalam (internal combustion engine) di samping motor bensin dan turbin gas. Motor diesel disebut dengan motor penyalaan kompresi (compression ignition engine) karena penyalaan materi bakarnya diakibatkan oleh suhu kompresi udara dalam ruang bakar. Dilain pihak motor bensin disebut motor penyalaan busi (spark ignition engine) karena penyalaan materi bakar diakibatkan oleh percikan bunga api listrik dari busi.
Teknik pembakaran dan pengatomisasian (atomizing) materi bakar pada motor diesel tidak sama dengan motor bensin. Pada motor bensin adonan materi bakar dan udara melelui karburator dimasukkan ke dalam silinder dan dibakar oleh nyala listrik dari busi. Pada motor diesel yang diisap oleh torak dan dimasukkan ke dalam ruang bakar spesialuntuk udara, yang selanjutnya udara tersebut dikompresikan hingga mencapai suhu dan tekanan yang tinggi. Beberapa ketika sebelum torak mencapai titik mati atas (TMA) materi bakar solar diinjeksikan ke dalam ruang bakar. melaluiataubersamaini suhu dan tekanan udara dalam silinder yang cukup tinggi maka partikel-partikel materi bakar akan menyala dengan sendirinya sehingga membentuk proses pembakaran. Agar materi bakar solar sanggup terbakar sendiri, maka diharapkan rasio kompresi 15-22 dan suhu udara kompresi kira-kira 600ºC.
Meskipun untuk motor diesel tidak diharapkan sistem pengapian ibarat halnya pada motor bensin, namun dalam motor diesel diharapkan sistem injeksi materi bakar yang berupa pompa injeksi (injection pump) dan pengabut (injector) serta perlengkapan menolong lain. Bahan bakar yang disemprotkan harus mempunyai sifat sanggup terbakar sendiri (self ignition). 1) Perbedaan utama mesin diesel dan mesin bensin
Motor diesel dan motor bensin mempunyai beberapa perbedaan utama, jika ditinjau dari beberapa item di bawah ini, yaitu (lihat Tabel 1)
Tabel 1. Perbedaan utama motor diesel dan motor bensin
| Item | Motor Diesel | Motor Bensin |
| Siklus Pembakaran | Siklus Sabathe | Siklus Otto |
| Rasio kompresi | 15-22 | 6-12 |
| Ruang bakar | Rumit | Sederhana |
| Percampuran materi bakar | Diinjeksikan pada final langkah | Dicampur dalam karburator |
| Metode penyalaan | Terbakar sendiri | Percikan busi |
| Bahan bakar | Solar | Bensin |
| Getaran suara | Besar | Kecil |
| Efisiensi gerah (%) | 30-40 | 22-30 |
Motor diesel juga mempunyai laba dibanding motor bensin, yaitu:
a) Pemakaian materi bakar lebih hemat, lantaran efisiensi gerah lebih baik, biaya operasi lebih hemat lantaran solar lebih murah.
b) Daya tahan lebih usang dan gangguan lebih sedikit, lantaran tidak memakai sistem pengapian
c) Jenis materi bakar yang dipakai lebih banyak
d) Operasi lebih simpel dan cocok untuk kendaraan besar, lantaran variasi momen yang terjadi pada perubahan tingkat kecepatan lebih kecil.
Di samping itu motor diesel mempunyai kerugian, yaitu:
a) Suara dan getaran yang timbul lebih besar (hampir 2 kali) daripada motor bensin. Hal ini disebabkan tekanan yang sangat tinggi (hampir 60 kg/cm2) pada ketika pembakaran
b) Bobot per satuan daya dan biaya produksi lebih besar, lantaran materi dan konstruksi lebih rumit untuk rasio kompresi yang tinggi
c) Pembuatan pompa injeksi lebih teliti sehingga perawatan lebih susah
d) Memerlukan kapasitas baterai dan motor starter yang besar biar sanggup memutar poros engkol dengan kompresi yang tinggi.
Secara singkat prinsip kerja motor diesel 4 tak yakni sebagai diberikut:
a) Langkah isap, yaitu waktu torak bergerak dari TMA ke TMB. Udara diisap melalui katup isap sedangkan katup membuang tertutup.
b) Langkah kompresi, yaitu ketika torak bergerak dari TMB ke TMA dengan memampatkan udara yang diisap, lantaran kedua katup isap dan katup membuang tertutup, sehingga tekanan dan suhu udara dalam silinder tersebut akan naik.
c) Langkah usaha, ketika katup isap dan katup membuang masih tertutup, partikel materi bakar yang disemprotkan oleh pengabut bercampur dengan udara bertekanan dan suhu tinggi, sehingga terjadilah pembakaran. Pada langkah ini torak mulai bergerak dari TMA ke TMB lantaran pembakaran berlangsung bertahap
d) Langkah membuang, ketika torak bergerak terus dari TMA ke TMB dengan katup isap tertutup dan katup membuang terbuka, sehingga gas bekas pembakaran terdorong keluar.
1) Proses pembakaran mesin diesel
Proses pembakaran dibagi menjadi 4 periode:
a) Periode 1: Waktu pembakaran tertunda (ignition delay) (A-B)
Pada periode ini disebut fase persiapan pembakaran, lantaran partikel-partikel materi bakar yang diinjeksikan bercampur dengan udara di dalam silinder biar simpel terbakar.
b) Periode 2: Perambatan api (B-C)
Pada periode 2 ini adonan materi bakar dan udara tersebut akan terbakar di beberapa tempat. Nyala api akan merambat dengan kecepatan tinggi sehingga seperti adonan terbakar sekaligus, sehingga mengakibatkan tekanan dalam silinder naik. Periode ini sering disebut periode ini sering disebut pembakaran letup.
c) Periode 3: Pembakaran pribadi (C-D)
Akibat nyala api dalam silinder, maka materi bakar yang diinjeksikan pribadi terbakar. Pembakaran pribadi ini sanggup dikontrol dari jumlah materi bakar yang diinjeksikan, sehingga periode ini sering disebut periode pembakaran dikontrol.
d) Periode 4: Pembakaran lanjut (D-E)
Injeksi berakhir di titik D, tetapi materi bakar belum terbakar tiruana. Kaprikornus walaupun injeksi sudah berakhir, pembakaran masih tetap berlangsung. Bila pembakaran lanjut terlalu lama, temperatur gas membuang akan tinggi mengakibatkan efisiensi gerah turun.
2) Bentuk ruang bakar mesin diesel
Ruang bakar pada motor diesel lebih rumit dibanding ruang bakar motor bensin. Bentuk ruang bakar pada motor diesel sangat memilih kemampuan mesin, alasannya ruang bakar tersebut direncanakan dengan tujuan biar adonan materi udara dan materi bakar menjadi homogen dan simpel terbakar sekaligus.
Ruang bakar motor diesel digolongkan menjadi 2 tipe, yaitu:
a) Tipe ruang bakar pribadi (direct combustion chamber)
b) Tipe ruang bakar pemanis (auxiliary combustion chamber)
Tipe ruang bakar pemanis terdapat dalm 3 macam, yaitu:
1). Ruang bakar kamar muka (precombustion chamber)
2). Ruang bakar pusar (swirl chamber)
3). Ruang bakar air cell (Air cell combustion chamber)
Keuntungan ruang bakar pribadi adalah: (1) efisiensi gerah lebih tingi, pemakaian materi bakar lebih hemat lantaran bentuk ruang bakar yang sederhana, (2) start sanggup simpel dilakukan pada waktu mesin hirau taacuh tanpa memakai alat menolong start busi pijar (glow plug), dan (3) cocok untuk mesin-mesin besar lantaran konstruksi kepala silinder sederhana.
Kerugian ruang bakar pribadi adalah: (1) memerlukan kualitas materi bakar yang baik, (2) memerlukan tekanan injeksi yang lebih tinggi, (3) sering terjadi gangguan nozzle, umur nozzle lebih pendek lantaran memakai nozzle lubang banyak (multiple hole nozzle), dan (4) dibandingkan dengan jenis ruang bakar tambahan, turbulensi lebih lemah, jadi sukar untuk kecepatan tinggi.
b) Ruang bakar tambahan.
1) Ruang bakar muka.
Dalam ruang bakar ini materi bakar solar disemprotkan ke dalam ruang bakar muka oleh nozzle injeksi. Sebagian materi bakr yang tidak terbakar di ruang bakar muka didorong melalui jalan masuk kecil antara ruang bakar muka dan ruang bakar utama. Percampuran yang baik dan terbakar seluruhnya berada pada ruang bakar utama. Lihat gb. 5.
Keuntungan ruang bakar muka adalah: (1) jenis materi bakar yang dipakai lebih luas, lantaran turbulensinya sangat baik untuk pengabutan, (2) perawatan pompa injeksi lebih simpel lantaran tekanan injeksi lebih rendah dan tidak terlalu peka terhadap perubahan ketika injeksi, dan (3) detonasi berkurang serta mesin bekerja lebih baik lantaran memakai nozzle lubang banyak.
Kerugian ruang bakar muka adalah: (1) biaya pembuatan lebih mahal alasannya perencanaan kepala silinder lebih rumit, (2) memerlukan motor starter yang besar dan kemampuan start lebih buruk sehingga harus memakai alat pemanas, dan (3) pemakaian materi bakar boros.
2) Ruang bakar pusar.
Ruang bakar model pusar ini berbentuk bundar. Ketika torak memampatkan udara, sebagian udara akan masuk ke dalam ruang bakar pusar dan membuat fatwa turbulensi. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam udara turbulensi dan terbakar di dalam ruang bakar pusar, tetapi sebagian materi bakar yang belum terbakar masuk ke ruang bakar utama melalui jalan masuk tersebut. Selanjutnya capuran tersebut akan terbakar di tuang bakar utama. Lihat gambar 6.
Keuntungan ruang bakar pusar adalah: (1) sanggup menghasilkan putaran tinggi, lantaran turbulensi yang sangat baik pada ketika kompresi, (2) Gangguan pada nozzle berkurang lantaran memakai nozzle tipe pin, dan (3) putaran mesin lebih tinggi dan operasinya lebih lembut, mengakibatkan jenis ini cocok untuk mobil.
Kerugian ruang bakar pusar adalah: (1) konstruksi kepala silinder rumit, (2) efisiensi gerah dan pemakaian materi bakar lebih boros dibandingkan dengan tipe ruang bakar langsung, (3) penerapan alat pemanas tidak begitu efektif, alasannya ruang bakar sangat luas, dan (4) detonasi lebih besar pada kecepatan rendah.
3) Ruang bakar Air Cell
Pada ruang bakar air cell ini materi bakar disemprotkan pribadi ke dalam air cell dan terbakar pribadi di ruang bakar utama. Sebagian materi bakar yang yang disemprotkan ke air cell dan terbakar, menjadikan tekanan dalam air cell bertambah. Bila torak bergerak ke TMB, udara dalam air cell keluar ke ruang bakar utama memmenolong menyempurnakan pembakaran. Pada ruangbakar ini tidak memerlukan pemanas.
Keuntungan ruang bakar air cell adalah: (1) mesin bekerja lebih lembut lantaran pembakaran terjadi secara berangsur-angsur, (2) tidak memerlukan pemanas, (3) gangguan nozzle berkurang lantaran memakai nozzle tipe pin.
Kerugian ruang bakar air cell adalah: (1) ketika injeksi materi bakar sangat menghipnotis kemampuan mesin, (2) suhu gas membuang sangat tinggi lantaran pembakaran lanjut sangat panjang, dan (3) materi bakar boros.
4) Penyaluran materi bakar pada mesin diesel
Berdasarkan uraian wacana prinsip kerja mesin diesel yang mengkremasi materi bakar menurut suhu kompresi secara bertahap, maka penyaluran materi bakar pada mesin diesel harus memenuhi syarat:
(a) Mesin diesel harus mempunyai perbandingan kompresi yang tinggi biar mempunyai suhu dan tekanan kompresi yang tinggi sehingga bisa mengkremasi materi bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Bahan bakar mesin diesel mempunyai sifat titik nyalanya tinggi sehingga harus dibentuk menjadi partikel atau butiran yang lebih kecil.
(b) Agar materi bakar yang diinjeksikan ke dalam silinder mesin diesel sanggup simpel terbakar maka diharapkan ruang bakar yang sanggup memungkinkan materi bakar dan udara sanggup bercampur secara homogen dalam bentuk partikel yang lebih kecil-kecil dari sebelumnya.
(c) Di samping mesin diesel harus mempunyai ruang bakar yang memungkinkan atomisasi materi bakar, maka materi bakar yang disalurkan ke dalam ruang bakar harus dengan injeksi. melaluiataubersamaini injeksi maka materi bakar akan berbentuk partikel-partikel atau butiran-butiran yang kecil. Oleh lantaran itu dalam mesin diesel diharapkan peralatan untuk injeksi yaitu pompa injeksi dan injector (pengabut). Pompa injeksi berfungsi menekan materi bakar dari tangki ke injector, sedangkan injector berfungsi menyemprotkan materi bakar sempurna waktu ketika diharapkan pada final langkah kompresi.
(d) Berdasarkan 3 hal di atas maka pada mesin diesel diharapkan suatu sistem materi bakar yang sanggup memenuhi syarat biar terjadi pembakaran yang baik. Sistem materi bakar yang baik harus terdiri dari komponen-komponen yang baik pula.
c. Rangkuman 1
1. Motor diesel disebut dengan motor penyalaan kompresi (compression ignition engine) karena penyalaan materi bakarnya diakibatkan oleh suhu dan tekanan kompresi udara dalam ruang bakar.
2. Perbedaan motor diesel dan motor bensin sanggup ditinjau dari: siklus pembakaran, rasio kompresi, ruang bakar, penyampuran materi bakar, metode penyalaan, jenis materi bakar, getaran, suara, dan efisiensi gerah.
3. Proses pembakaran motor diesel berlangsung dalam 4 tahap, yaitu: pembakaran tertunda, perambatan, pembakaran langsung, dan pembakaran lanjut
4. Ruang bakar mesin diesel sanggup berupa ruang bakar pribadi dan ruang bakar pemanis yang berbentuk: ruang bakar muka, ruang bakar pusar, dan ruang bakar air cell.
5. Penyaluran materi bakar pada mesin diesel harus memenuhi syarat syarat yaitu: mesin mempunyai perbandingan kompresi yang tinggi, mempunyai ruang bakar yang memungkinkan turbulensi penyampuran materi bakar secara baik, materi bakar harus ditekan dengan pompa injeksi dan injector harus menyemprotkan materi bakar tersebut dalam bentuk kabut atau partikel kecil. Oleh lantaran itu pada mesin diesel diharapkan sistem materi bakar yang didukung komponen yang baik.
Tag :
Materi SMK
0 Komentar untuk "Prinsip Kerja Sistem Injeksi Materi Bakar Diesel"