Pembakaran di mesin diesel sangat kompleks dan sampai tahun 1990-an, mekanisme detailnya belum dipahami dengan baik. Selama beberapa dasa warsa kerumitannya sepertinya menentang upaya para peneliti buat membuka banyak rahasia meskipun ketersediaan alat terbaru seperti fotografi kecepatan tinggi yang digunakan dalam mesin “transparan”, kekuatan komputasi komputer pada masa ini, serta poly model matematika yg dirancang buat meniru pembakaran pada diesel. mesin. Penerapan pencitraan lembaran laser di proses pembakaran diesel konvensional di 1990-an ialah kunci buat menaikkan pemahaman proses ini.
Makalah ini akan meninjau model pembakaran yang paling mapan buat mesin diesel konvensional. Pembakaran diesel “konvensional” ini intinya pencampuran dikontrol dengan kemungkinan beberapa pembakaran yang sudah dicampur sebelumnya yang bisa terjadi sebab pencampuran bahan bakar dan udara sebelum pengapian. Hal ini tidak selaras dengan taktik pembakaran yg mencoba buat secara signifikan menaikkan proporsi pembakaran pracampuran yang terjadi—mirip berbagai rasa pembakaran suhu rendah.
Premis dasar pembakaran diesel ialah caranya yg unik buat melepaskan tenaga kimia yang tersimpan pada bahan bakar. untuk melakukan proses ini, oksigen harus disediakan buat bahan bakar dengan cara tertentu buat memfasilitasi pembakaran. galat satu aspek terpenting asal proses ini ialah pencampuran bahan bakar serta udara, yang acapkali disebut sebagai persiapan campuran.
pada mesin diesel, bahan bakar seringkali diinjeksikan ke pada silinder mesin menjelang akhir langkah kompresi, hanya beberapa derajat sudut engkol sebelum titik mangkat atas [Heywood 1988]. Bahan bakar cair umumnya diinjeksikan dengan kecepatan tinggi menjadi satu atau lebih jet melalui lubang mungil atau nosel pada ujung injektor. Ini mengatomisasi menjadi tetesan mungil dan menembus ke dalam ruang bakar. Bahan bakar yang dikabutkan menyerap panas asal udara terkompresi yang dipanaskan di sekitarnya, menguap, dan bercampur dengan udara bertekanan tinggi bersuhu tinggi di sekitarnya. saat piston terus berkiprah mendekati titik mati atas (TDC), suhu adonan (kebanyakan udara) mencapai suhu penyalaan bahan bakar. Penyalaan cepat asal beberapa bahan bakar serta udara yang sudah dicampur sebelumnya terjadi setelah periode penundaan penyalaan. Penyalaan yang cepat ini dianggap menjadi awal pembakaran (jua akhir dari periode penundaan penyalaan) serta ditandai menggunakan peningkatan tekanan silinder yang tajam saat pembakaran campuran bahan bakar-udara terjadi. Peningkatan tekanan yang didapatkan dari pembakaran pracampur memampatkan dan memanaskan bagian muatan yg tak terbakar dan mempersingkat penundaan sebelum penyalaannya. Ini juga mempertinggi tingkat penguapan bahan bakar yang tersisa. Atomisasi, penguapan, pencampuran uap-udara bahan bakar, serta pembakaran berlanjut hingga seluruh bahan bakar yang diinjeksikan habis terbakar.
Pembakaran diesel dicirikan oleh rasio A/F holistik yang ramping. Rasio A/F homogen-rata terendah sering ditemukan di kondisi torsi puncak . buat menghindari pembentukan asap yang hiperbola, rasio A/F pada torsi puncak umumnya dipertahankan di atas 25:1, jauh pada atas rasio kesetaraan stoikiometri (benar secara kimiawi) sekitar 14,4:1. di mesin diesel turbocharger, rasio A/F saat idle bisa melebihi 160:1. oleh karena itu, udara berlebih yang terdapat pada pada silinder sehabis bahan bakar dibakar terus bercampur dengan gas yang terbakar serta sudah terbakar selama proses pembakaran serta pemuaian. pada bukaan katup buang, udara berlebih bersama dengan produk pembakaran dimuntahkan, yang mengungkapkan sifat pengoksidasi knalpot diesel. Meskipun pembakaran terjadi setelah bahan bakar yang diuapkan bercampur dengan udara, membentuk campuran yang kaya secara lokal tetapi simpel terbakar, dan suhu penyalaan yg tepat tercapai, rasio A/F secara holistik kurus. menggunakan kata lain, sebagian besar udara yg dimasukkan ke pada silinder mesin diesel dikompresi serta dipanaskan, tetapi tidak pernah terlibat pada proses pembakaran. Oksigen di udara berlebih membantu mengoksidasi gas hidrokarbon dan karbon monoksida, menguranginya menjadi konsentrasi yang sangat mungil dalam gas buang.
Faktor-faktor berikut memainkan peran primer pada proses pembakaran diesel:
Udara muatan yang diinduksi, suhunya, dan tenaga kinetiknya pada beberapa dimensi.
Atomisasi bahan bakar yang disuntikkan, penetrasi semprotan, suhu, dan karakteristik kimia.
sementara ke 2 faktor ini adalah yg paling penting, terdapat parameter lain yang bisa menghipnotis mereka secara dramatis dan karena itu memainkan kiprah sekunder, namun tetap krusial dalam proses pembakaran. misalnya:
Desain port intake, yang memiliki pengaruh kuat di konvoi udara muatan (terutama ketika memasuki silinder) serta pada akhirnya kecepatan pencampuran pada ruang bakar. Desain port intake jua bisa menghipnotis suhu udara pengisian daya. Hal ini bisa dicapai menggunakan perpindahan panas dari selubung air ke udara pengisi melalui area bagian atas saluran masuk.
berukuran katup masuk, yang mengontrol massa total udara yg diinduksi ke dalam silinder pada saat terbatas.
Rasio kompresi, yang mensugesti penguapan bahan bakar serta akibatnya taraf pencampuran serta kualitas pembakaran.
Tekanan injeksi, yang mengontrol durasi injeksi buat berukuran lubang nosel eksklusif.
Geometri lubang nozzle (panjang/diameter), yang mengontrol penetrasi semprotan dan atomisasi.
Geometri semprotan, yg berdampak langsung di kualitas pembakaran melalui penggunaan udara. misalnya, sudut kerucut semprotan yg lebih besar bisa menempatkan bahan bakar pada atas piston, dan di luar mangkuk pembakaran pada mesin diesel di ruang terbuka. syarat ini akan mengakibatkan asap yang hiperbola (pembakaran tidak sempurna) karena menghalangi akses bahan bakar ke udara yg tersedia di mangkuk (ruang) pembakaran. Sudut kerucut yang lebar jua dapat menyebabkan bahan bakar disemprotkan ke dinding silinder, bukan di pada mangkuk pembakaran Bila dibutuhkan. Bahan bakar yang disemprotkan di dinding silinder pada akhirnya akan tergores ke bawah menuju wadah oli yang akan mempersingkat masa pakai oli pelumas. sebab sudut semburan merupakan galat satu variabel yang memengaruhi laju pencampuran udara ke pada jet bahan bakar pada dekat saluran keluar injektor, hal itu bisa berdampak signifikan pada keseluruhan proses pembakaran.
Konfigurasi katup, yg mengontrol posisi injektor. Sistem 2 katup memaksa posisi injektor miring, yg menyiratkan pengaturan semprotan yg tak merata yang menunjuk di pencampuran bahan bakar/udara yg terganggu. pada sisi lain, desain empat katup memungkinkan pemasangan injektor vertikal, pengaturan semprotan bahan bakar simetris, dan akses yang sama ke udara yg tersedia oleh masing-masing semprotan bahan bakar.
Posisi ring piston atas, yg mengontrol ruang meninggal antara tanah atas piston (area antara alur ring piston atas dan permukaan mahkota piston), dan liner silinder. Ruang/volume meninggal ini menjebak udara yang dikompresi selama langkah kompresi serta membesar tanpa pernah terlibat dalam proses pembakaran.
oleh sebab itu krusial buat disadari bahwa sistem pembakaran mesin diesel tidak terbatas di mangkuk pembakaran, semprotan injektor, serta sekitarnya. sebaliknya, itu mencakup setiap bagian, komponen, atau sistem yang dapat mempengaruhi hasil akhir dari proses pembakaran.
