Jenis - Jenis Ruang Bakar Pada Mesin Diesel

Jenis - Jenis Ruang Bakar Pada Mesin Diesel - Pada umumnya ada 2 macam ruang bakar mesin diesel yaitu:

• Ruang bakar injeksi langsung (direct injection combustion chamber)

• Ruang bakar tidak langsung (in-direct injection combustion chamber). 

1. Ruang bakar injeksi tidak langsung (in-direct injection combustion chamber)

Ruang bakar injeksi langsung adalah mesin yang lebih efisien dan lebih ekonomis dari  pada mesin yang menggunakan ruang bakar tidak langsung (prechamber), oleh karena itu mesin diesel injeksi langsung lebih banyak digunakan untuk kendaraan komersial dan truk, selain dari itu dapat menghasilkan suara dengan tingkat kebisingan yang lebih rendah.

Ruang bakar injeksi tidak langsung

Pada ruang bakar injeksi tidak langsung tampak bahwa bahan bakar diinjeksikan oleh pengabut (nozzle) tidak secara langsung pada ruang bakar utama (combustion chamber), namun diinjeksikan dalam ruang pembakaran awal (pre-chamber). Dalam pemakaiannya ruang pembakaran awal ini terdapat beberapa jenis diantaranya controlled air swirl chamber, comet air swirl chamber , Suarer dual-turbulence system, dan pre- chamber system. 

Masing-masing bentuk dan sistim yang dikembangkan memiliki keunggulan dan kelemahan, namn pada umumnya tipe ruang bakar ini dipasangkan pada kendaraan penumpang dimana kenyamanan lebih penting dari pada kendaraan komersial, disamping itu mesin diesel dengan ruang bakar prechamber menghasilkan sangat rendah racun emisi (HC  dan  NOx) dan biaya pembuatan lebih rendah daripada mesin injeksi langsung. Berdasarkan kenyataan itulah mesin diesel dengan ruang bakar injeksi tidak langsung (prechamber) pemakaian bahan bakarnya lebih hemat dari pada mesin injeksi langsung (10 - 15%).  

a. Ruang bakar kamar depan :

Bahan bakar disemprotkan oleh injection nozzle ke kamar depan (precombustion-chamber). Sebagian akan terbakar ditempat dan sisa bahan bakar yang tidak terbakar ditekan melalui saluran kecil antara ruang bakar kamar depan dan ruang bakar kamar utama dan selanjutnya terurai menjadi partikel yang halus dan terbakar habis diruang bakar utama (main combustion).

b. Ruang bakar kamar pusar (swirl chamber) :

Kamar pusar (swirl chamber) mempunyai banyak bentuk spherical. Terlihat pada gambar berikut dimana udara yang dikompresikan oleh piston memasuki kamar pusar dan membentuk aliran turbulen ditempat bahan bakar yang diinjeksikan. Tetapi sebagian bahan bakar yang belum terbakar akan mengalir ke ruang bakar utama melalui saluran transfer untuk menyelesaikan pembakaran.

2. Ruang bakar injeksi langsung (direct injection)

Berbeda dengan tipe pembakaran tidak langsung, pada motor diesel pembakaran langsung, injeksi bahan bakar langsung ditujukan kedalam ruang bakar utama (combustion chamber), sehingga konstruksinya lebih sederhana.

Ruang bakar injeksi langsung

Disamping itu tenaga yang dihasilkan akan lebih besar dibandingkan dengan tipe pembakaran tidak  langsung,  namun  karena  membutuhkan tekanan kompresi yang lebih besar, maka  suara yang ditimbulkan akan lebih besar, disamping itu membutuhkan material yang lebih kuat pula.

Proses Pembakaran Mesin Diesel :

Syarat-sayarat yang sangat penting dari proses pembakaran mesin diesel diantaranya adalah 

• Emisi yang rendah

• Suara  pembakaran yang rendah

• pemakaian bahan bakar  yang  hemat. 

Mesin  diesel menggunakan bahan bakar yang memerlukan perhatian khusus. Bahan bakar tersebut harus bisa terbakar dengan sendirinya ketika diinjeksikan ke dalam udara bertekanan tinggi. Makin rendah titik nyala sendiri dari bahan bakar akan menghasilkan peningkatan kinerja pembakaran bahan bakar dan berarti meningkatkan kinerja mesin. 

Untuk mengukur kemampuan bahan bakar menyala dengan sendirinya digunakan angka cetane number. Rata-rata mesin diesel membutuhkan bahan bakar dengan bilangan cetane antara 40 hingga 45. 

Cetane number atau bilangan cetane adalah sebuah angka yang menentukan titik bakar dari bahan bakar. 

Angka ini diperlukan sebagai batasan pemakaian bahan bakar terhadap mesin. Apabila angka cetane yang dipergunakan tidak sesuai dengan rancangan mesin, timbul masalah sebagai berikut. Jika terlalau tinggi, timbul efek panas yang berlebihan terhadap mesin sehingga komponen mesin cepat rusak. 

Jika terlalu rendah, mengakibatkan timbulnya gejala ngelitik/knocking, sehingga opasitas gas buang akan berlebihan karena pembakaran mesin tidak terjadi dengan sempurna. Asap gas buangan mesin menjadi hitam pekat. 

Proses Pembakaran Pada Mesin Diesel :

1. Pembakaran tertunda (A - B)

• Tahap ini merupakan persiapan pembakaran. 

• Bahan  bakar  disemprotkan  oleh  injektor  berupa  kabut ke udara panas  dalam  ruang  bakar  sehingga bercampur menjadi campuran yang mudah terbakar. 

• Pada tahap ini bahan bakar belum terbakar atau dengan kata lain pembakaran belum dimulai. Pembakaran akan mulai pada titik B. 

• Peningkatan tekanan terjadi secara konstan karena piston terus bergerak ke TMA

2. Rambatan Api (B - C)

• Campuran  yang  mudah  terbakar telah terbentuk dan merata di seluruh bagian dalam silinder. Awal pembakaran mulai terjadi di beberapa bagian dalam silinder.

• Pembakaran ini berlangsung sangat cepat sehingga terjadilah letupan (explosive). Letupan ini berakibat tekanan dalam silinder meningkat dengan cepat pula. 

• Akhir tahap ini disebut tahap pembakaran letupan.

3. Pembakaran langsung (C - D)

• Injektor terus menyemprotkan bahan bakar dan berakhir pada titik D. 

• Karena injeksi bahan bakar terus berlangsung maka tekanan dan suhu tinggi terus berlanjut di dalam silinder. 

• Akibatnya, bahan bakar yang diinjeksi langsung terbakar oleh api. 

• Pembakaran dikontrol oleh jumlah bahan bakar yang diinjeksikan sehingga tahap ini disebut juga  tahap pengontrolan pembakaran.

4. Pembakaran lanjutan (D - E)

• Pada titik D, injeksi bahan bakar berhenti, namun bahan bakar masih ada yang belum terbakar.

• Pada periode ini sisa bahan bakar diharapkan akan terbakar seluruhnya. 

• Apabila tahap ini terialu panjang akan menyebabkan suhu gas buang meningkat dan efisiensi pembakaran berkurang.