TEKNIK MOTOR BAKAR INTERNAL (Combustion in Compression Ignition Engine) Oleh: IR. I WAYAN SUJANA, MT. ASROFUL ANAM, ST., MT. Jurusan Teknik Mesin S-1 Institut Teknologi Nasional Malang

Introduction Combustion in CI Engine Adalah suatu proses pembakaran pada motor bakar internal yang pengapiannya menggunakan tekanan yang tinggi pada bahan bakar. Pembakaran di mesin CI engine berbeda dari yang mesin SI Engine. Pembakaran dimesin SI Engine pada dasarnya adalah api langsung membakar campuran homogen dari bahan bakar, sedangkan pada pembakaran di mesin CI Engine adalah udara masuk terlebih dahulu ke ruang bakar, udara tersebut dikompresi, kemudian bahan bakar murni di injeksikan ke ruang bakar.

Asupan udara ke dalam ruang bakar tidak menggunakan throttled valve. Hanya ada udara di dalam silinder selama langkah kompresi, dan mempunya rasio kompresi yang lebih tinggi (12-24) digunakan pada CI Engine. Ketika terjadi turbulensi dan udara berputar-putar, bahan bakar di injeksi dengan kecepatan tinggi dan terjadi pencampuran bahan bakar tersebut dengan udara. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder pada akhir langkah kompresi oleh satu atau lebih injector yang terletak di setiap silinder. Waktu injeksi biasanya sekitar 20o dari rotasi poros engkol (15o BTDC dan 5o ATDC).

Ignition delay (ab) / penundaan pengapian, yaitu awal bahan bakar disuntikkan langsung ke dalam ruang bakar silinder menjelang akhir kompresi, sehingga bahan bakar tersebut mengionisasi dan menguap serta bercampur dengan udara bertekanan dan bersuhu tinggi. Premixed combustion phase (bc) / Fase pembakaran campuran bahan bakar dan udara, yaitu fase pembakaran awal pada bahan bakar yang telah dicampur dengan udara ketika campuran tersebut pada batas mudah terbakar (udara pada temperatur tinggi dan tekanan tinggi) selama periode penundaan pengapian terjadi dengan cepat pada beberapa derajat sudut poros engkol.

Mixing controlled combustion phase (cd) / fase pembakaran campuran bahan bakar dan udara yang terkontrol, yaitu proses pembakaran campuran bahan bakar dan udara yang dikendalikan oleh tingkat campuran baik atau oleh proses pencampuran bahan bakar dan udara. Late combustion phase (de) / fase akhir pembakaran akhir, yaitu akhir proses pembakaran yang ditandai dengan pelepasan panas dan terjadi pada awal langkah ekspansi (tidak ada bahan bakar tambahan yang disuntikkan selama ini tahap).

Direct-injection/Injeksi langsung, bahan bakar murni langsung di injeksikan ke dalam ruang bakar silinder dan jenis ruang bakar tersebut dikenal ruang bakar penyemprotan langsung. Indirect-injection / Injeksi tidak langsung, bahan bakar murni tidak langsung di injeksikan ke dalam ruang bakar yang ada di silinder, melainkan di injeksikan ke ruang lain yang terhubung dengan ruang bakar.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembakaran Volume udara yang di kompresi, semakin banyak jumlah udara yang dimampatkan maka akan semakin besar ledakan yang dihasilkan dari proses pembakaran, hal ini juga berpengaruh pada tenaga yang dihasilkan mesin diesel. Rasio kompresi, pada jenis mesin diesel menggunakan bahan bakar solar. Nilai titik ledak pada bahan bakar solar lebih rendah dari pada bahan bakar bensin, sehingga inilah mengapa mesin diesel mempunyai kompresi yang lebih besar dibandingkan mesin besin. Waktu pembakaran tertunda, Tidak terlalu awal dan tidak terlambat.

Knoking pada mesin diesel akibat masalah pembakaran Pembakaran bahan bakar yang sempurna pada CI Engine sangat tergantung pada atomisasi bahan bakar dan udara ketika waktu awal dan akhir injeksi. Tetesan bahan bakar cair yang di injeksikan harus mencapai suhu yang tinggi agar menguap sebelum pengapian terjadi. Ini membutuhkan waktu tunda yang cukup antara titik injeksi dan awal pengapian

Jika waktu tunda melebihi waktu yang seharusnya dengan alasan apapun, maka ada peningkatan volume bahan bakar yang mengakibatkan proses pembakaran tidak sempurna (dikenal dengan ketukan diesel). Jika kondisi ini berlanjut akan mengakibatkan keausan pada komponen-komponen didalam silinder. Siklus tekanan normal pada CI Engine dipengaruhi oleh 3 hal: Penundaan pengapian Pembakaran tidak sempurna Kebocoran injector

Akibat knocking pada CI Engine

Penyebab pengapian lambat pada CI Engine Ada enam faktor utama yang mempengaruhi penundaan pengapian: Ukuran dan kecepatan droplet injeksi Rasio kompresi mesin / tekanan silinder Titik penguapan Suhu, tekanan dan volume ruang bakar Waktu pengapian - maju atau mundur Suhu mesin

Pembakaran tidak sempurna Pembakaran tidak sempurna pada CI Engine biasanya akibat pengapian yang terlambat dan bahan bakar tidak terbakar seluruhnya, sehingga partikel-partikel bahan bakar yang tidak tuntas dibakar terkonduksi pada dinding silinder dan piston. Ketika menempel di dinding silinder, film pelumas melemah dan menyebabkan permukaan cincin piston dan dinding silinder mulai overheat yang mengakibatkan keausan pada ring dan piston (terbakar, erosi dan atau mencair). Salah satu penyebab pembakaran tidak sempurna bahan bakar yang tidak berkualitas masuk ke silinder atau pembakaran yang tertunda.

Akibat pembakaran tidak sempurna Efek pembakaran tidak normal meliputi: Mesin berisik yang berlebihan (diesel knock) Asap buang berwarna putih atau hitam Piston bagian atas akan retak, dan atau terkikis akibat tegangan termal Ring piston akan mengalami distorsi Dll

Thanks