JENIS-JENIS COMBUSTION CHAMBER MESIN DIESEL

Faktor penting pada ruang pembakaran (combustion chamber) adalah untuk mempercepat proses pembakaran, guna meningkatkan keluaran tenaga dengan cara meningkatkan putaran mesin. Bertujuan supaya pencampuran bahan bakar dan udara yang tepat dalam waktu singkat agar dapat mudah terbakar secara sempurna.

Menurut wikipedia dalam desain combustion chamber atau ruang Pembakaran mesin diesel, bahan bakar diinjeksi kan ke dalam ruang bakar pada suhu sekitar 15°C sebelum T.D.C. selama langkah kompresi. Untuk efisiensi terbaik, pembakaran harus selesai dalam jarak 15° hingga 20° dari putaran engkol setelah T.D.C. dalam stroke kerja. Dengan demikian jelas bahwa injeksi dan pembakaran keduanya harus selesai dalam waktu yang singkat. Untuk pembakaran terbaik, pencampuran harus diselesaikan dalam waktu singkat.

Untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar bertekanan tinggi tersebut, dibuatlah sebuah mekanisme ruang pembakaran (combustion chamber) mesin diesel. Namun, mekanisme sistem ruang pembakaran mesin diesel tidak hanya satu jenis. Ada beberapa jenis-jenis lain dengan karakter dan kelebihan masing-masing.

Jenis-Jenis Ruang Pembakaran (combustion chamber) pada mesin diesel 

Ruang pembakaran (combustion chamber) pada mesin diesel diklasifikasikan menjadi dua jenis:

1. DIRECT INJECTION (DI)
2. INDIRECT INJECTION (IDI)

a) Pre-combustion Chamber

b) Swirl Chamber

c) Energy Cell

DIRECT INJECTION (DI)

Ruang bakar (combustion chamber) jenis ini disebut juga ruang bakar terbuka atau injeksi langsung. Ruang bakar direct injection, seluruh volume ruang bakar terletak di silinder utama dan bahan bakar diinjeksi kan ke dalam volume ini. Ruang bakar Direct Injection (DI) ditunjukkan pada Gambar 1. Penggunaannya semakin meningkat karena konsumsi bahan bakarnya lebih irit pada mesin diesel.

Keuntungan dari Ruang Pembakaran (combustion chamber) jenis Direct Injection (DI)

• Kemudahan untuk memulai “start” pada waktu mesin dingin tanpa menggunakan alat bantu busi pijar (glow plug).

• efisiensi panas lebih tinggi, pemakaian bahan bakar lebih hemat karena bentuk ruang bakar yang sederhana.

• cocok untuk mesin-mesin diesel ukuran besar karena konstruksi kepala silinder sederhana.

Kerugian dari Ruang Pembakaran (combustion chamber) jenis Direct Injection (DI)

• Dibutuhkan tekanan injeksi bahan bakar yang tinggi yang diperlukan untuk mendukungnya.

• Dibutuhkan nya kualitas bahan bakar yang jauh lebih baik.

• Tekanan pembakaran yang tinggi menimbulkan kebisingan, getaran pada mesin diesel.

Ruang pembakaran (combustion chamber) Direct Injection (DI) ditunjukkan pada gambar 2, dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

a) Shallow depth chamber
b) Hemispherical chamber
c) Cylindrical chamber
d) Toroidal chamber

1. Shallow Depth Chamber

Jenis ruang bakar (combustion chamber) Shallow depth chamber dengan kedalaman dangkal memiliki rongga diameter yang besar pada piston. Kedalaman rongga cukup kecil. Pembakaran ini biasanya digunakan untuk mesin diesel ukuran besar yang bekerja dengan kecepatan rendah karena squish dapat diabaikan.

2. Hemispherical Chamber

Jenis ruang pembakaran (combustion chamber) hemispherical chamber menyediakan squish dan pusaran kecil. Namun, di ruang ini, rasio kedalaman terhadap diameter dapat bervariasi untuk memberikan tekanan yang diinginkan untuk performa mesin diesel yang lebih baik.

3. Cylindrical Chamber

combustion chamber jenis Cylindrical chamber memiliki desain yang baru-baru ini dicoba pada mesin. Ini adalah sebuah modifikasi ruang silinder berupa kerucut terpotong dengan sudut alas 30°. Pusaran diproduksi dengan menutupi katup hampir 180 derajat ke lingkar. Squish juga bisa divariasikan dengan memvariasikan kedalaman.

4. Toroidal Chamber

Desain combustion chamber jenis Toroidal chamber ini terutama difokuskan untuk memberikan Squish yang kuat bersama dengan pergerakan udara. Karena squish yang kuat, udara yang dibutuhkan pada katup masuk kecil dan ada pemanfaatan oksigen yang lebih baik.

INDIRECT INJECTION (IDI)

pada ruang pembakaran (combustion chamber) jenis indirect injection (IDI) dapat juga disebut injeksi tidak lansung, ruang bakar terbagi menjadi dua bagian yaitu satu bagian pada ruang bakar utama dan satu bagian lain di ruang pembakaran awal (pre-chamber). Nozzle Injeksi mengabutkan bahan bakar solar ke bagian yang terletak di ruang pembakaran awal.  Ruangan-ruangan ini diklasifikasikan lebih lanjut menjadi: Pre-combustion chamber, Swirl chamber, dan Energy cell chamber.

1. Pre-combustion Chamber

Pada ruang bakar (combustion chamber) jenis Pre-combustion chamber terletak di kepala silinder/ruang pembakaran awal (pre-combustion) dan dihubungkan ke silinder mesin/ruang bakar utama melalui lubang kecil. Selama langkah kompresi, udara dari silinder utama memasuki ruang pembakaran awal. Pada saat ini, bahan bakar diinjeksi kan ke dalam ruang pembakaran awal (pre-combustion) oleh nozzle dan pembakaran dimulai. Tekanan meningkat dan tetesan bahan bakar didorong melalui lubang kecil ke dalam silinder utama, menghasilkan campuran bahan bakar dan udara yang sangat baik. Sebagian besar pembakaran sebenarnya terjadi di silinder utama. Ruang bakar jenis ini memiliki kemampuan multi bahan bakar karena suhu ruang tersebut menguapkan bahan bakar sebelum peristiwa pembakaran utama terjadi.

Keuntungan dari pre-combustion chamber:

• perawatan pompa injeksi pada mesin diesel lebih mudah karena tekanan injeksi lebih rendah dan tidak terlalu peka terhadap perubahan saat injeksi.
• detonasi berkurang serta mesin bekerja lebih baik karena menggunakan nozzle lubang banyak.
• jenis bahan bakar yang digunakan lebih luas, karena turbulensi nya sangat baik untuk pengabutan.

Kerugian dari pre-combustion chamber:

• pemakaian bahan bakar boros.
• memerlukan motor starter yang besar dan memerlukan alat pemanas (glow plug) untuk proses start awal.

2. Swirl Chamber

Pada ruang bakar (combustion chamber) jenis Swirl chamber memiliki model dalam bentuk bundar/pusaran yang dibagi menjadi dua ruang. Ruang pertama adalah ruang pusaran yang terletak di kepala silinder (cylinder head) dan ruang kedua adalah terletak di ruang pembakaran utama.
Selama langkah kompresi udara dari ruang bakar utama memasuki ruang pusaran melalui lubang kecil, sehingga udara membentuk gerakan putar yang kuat di dalam ruang pusaran atau disebut turbulensi.
Bahan bakar diinjeksi kan ke dalam udara turbulensi dan terbakar di dalam ruang bakar pusaran, tetapi sebagian bahan bakar yang belum terbakar masuk ke ruang bakar utama melalui saluran tersebut. Selanjutnya campuran tersebut akan terbakar di ruang bakar utama.

Keuntungan  dari swirl chamber

• Gangguan pada nozzle berkurang karena menggunakan nozzle tipe pin.
• Putaran mesin lebih tinggi dan operasinya lebih lembut, menyebabkan jenis ini cocok untuk mobil.
• Dapat menghasilkan putaran tinggi, karena turbulensi yang sangat baik pada saat kompresi.

Kerugian dari swirl chamber

• Efisiensi panas dan pemakaian bahan bakar lebih boros dibandingkan dengan tipe ruang bakar langsung.
• Detonasi lebih besar pada kecepatan rendah.
• Konstruksi kepala silinder rumit.

3. Energy Cell

Pada ruang bakar (combustion chamber) jenis energy cell umumnya disebut ruang udara Lanova, desain ruang bakar ini merupakan kombinasi dari ruang pre-cumbustion chamber dan ruang turbulensi. Ruang bakar ini terdiri dari ruang bakar utama yang terletak di atas piston, dan pada desain energy cell, terdapat lubang cell (cell orifices), dua ruang cell (cell chambers).

Selama langkah kompresi sebagian udara dari ruang bakar utama memasuki ruang cell melalui lubang kecil. Saat bahan bakar di injeksi kan Sebagian kecil bahan bakar terpotong dan tetap berada di ruang utama dan beberapa berkumpul di ruang cell yang paling dekat dengan lubang piston. Pembakaran terjadi pertama kali dimulai di ruang bakar utama yang suhunya lebih tinggi, dilanjuti dengan sebagian bahan bakar yang disemprotkan ke ruang cell juga ikut terbakar, mengakibatkan tekanan yang terbentuk di ruang cell memaksa gas yang terbakar keluar ke ruang utama, sehingga menciptakan turbulensi dan menghasilkan pembakaran yang lebih baik di ruangan pembakaran utama.

Keuntungan dari energy cell chamber

• Tidak memerlukan glow plug sebagai pemanas saat start awal.
• Berkurangnya gangguan nozzle karena menggunakan nozzle tipe pintle
• Mesin bekerja lebih lembut karena pembakaran terjadi secara berangsur-angsur.

Kerugian dari energi cell chamber

• Tingginya suhu gas buang karena pembakaran lanjut sangat panjang.
• Kemampuan mesin sangat dipengaruhi oleh proses injeksi bahan bakar.
• Borosnya bahan bakar yang digunakan.

sekian dulu pembahasan mengenai jenis-jenis combustion chamber mesin diesel, semoga informasi ini bermanfaat untuk kalian semua sahabat teknisi, dan jangan lupa sering-sering berkunjung ke blog ini ya. 
Terimakasih