Saringan Bahan Bakar Diesel

Penyaringan bahan bakar mesin diesel sangat penting karena bahan bakar diesel cenderung tidak bersih baik dari kotoran partikel atau dari air, sedangkan elemen pompa injeksi dan  injector dibuat presisi. Untuk memisahkan air dari bahan bakar digunakan juga water sedimenter yang bekerja atas sifat gravitasi air sendiri yang lebih besar daripada bahan bakarnya.

Gambar 1. Saringan bahan bakar dan sedimenter

Bila air sampai masuk ke dalam elemen pompa maka dapat menyebabkan kerusakan pada elemen pompa karena korosi dan pengabutan menjadi terganggu. Untuk mengetahui bahwa air yang berada dalam sedimenter telah banyak maka diketahui dari sistem lampu peringatan yang sirkit kelistrikannya dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 2. Sistem kelistrikan sedimenter 

Bila volume air dalam sedimenter telah cukup banyak (200 cc) maka pelampung akan menghubungkan water switch (lead switch) dengan masa. Akibatnya arus listrik akan mengalir dari baterai ke lampu filter terus ke masa, akibantnya lampu filter akan menyala untuk memberi peringatan kepada pengendara bahwa air yang berada pada sedimenter perlu segera dikeluarkan. Konstruksi sedimenter dan bagian-bagiannya dapat dilihat pada gambar 3.

Gambar 3. Konstruksi sedimenter

Pada sistem injeksi bahan bakar sering dijumpai lebih dari satu penyaringan bahan bakar, yaitu:

(1) Penyaring pada tangki (filter screen) atau pada pompa pemindah, yang berfungsi Manahan partikel besar,

(2) Penyaring primer (primary filter) berfungsi menyaring partikel-partikel kecil,

(3) Penyaring sekunder (secondary filter) berfungsi menyaring partikel yang lembut

Prinsip Kerja Sistem Bahan Bakar Diesel

             Pada mesin diesel hanya udara bersih yang dihisap dan dikompresikan. Bahan bakar dan udara dicampur di dalam silinder dengan cara setelah udara dikompresikan, bahan bakar disemprotkan kedalam ruang bakar sehingga terjadi pembakaran. Persyaratan tekanan udara kompresi 1,5-4 Mpa (15-40 bar) sehingga temperatur udara naik 700-900oc. Bahan bakar harus dikabutkan halus, oleh pompa injeksi pada tekanan (100-250 bar).

Ada dua cara penyemprotan bahan bakar kedalam ruang bakar yaitu injeksi langsung dimana injection nozzle menyemprotkan bahan bakar langsung keruang bakar utama (main combustion chamber) pada akhir langkah kompresi. Udara tertekan dan menerima pusaran cepat akibatnya suhu dan tekanannya naik bahan bakar cepat menguap dan menyala dengan sendirinya setelah disemprotkan.

            Cara menyemprotan yang kedua ialah injeksi tidak langsung dimana bahan bakar disemprotkan oleh injection nozzle ke kamar depan (precombustion chamber). Udara yang dikompresikan oleh torak memasuki kamar pusar dan membentuk aliran turbulensi ditempat bahan bakar yang diijeksikan. Tetapi sebagian bahan bakar yang belum terbakar akan mengalir ke ruang bakar utama melalui salurantransfer untuk menyelesaikan pembakaran.

            Pada sistem bahan bakar mesin diesel, feed pump menghisap bahan bakar dari tangki bahan bakar. Bahan bakar disaring oleh fuel filter dan kandungan air yang terdapat pada bahan bakar dipisahkan oleh fuel sedimenter sebelum dialirkan ke pompa injeksi bahan bakar. Dari pompa injeksi selanjutnya melalui pipa injeksi bahan bakar dialirkan ke injektor untuk diinjeksikan ke ruang bakar.

Ada dua tipe pompa injeksi pada sistem bahan bakar diesel yaitu pompa injeksi in-line dan pompa injeksi distributor.

1.  Pompa injeksi in-line

Pada sistem injeksi bahan bakar dengan pompa injeksi sebaris seperti di atas, terdiri dari empat elemen pompa yang melayani empat buah silinder. Dengan demikian tiap silinder mesin diesel akan dilayani oleh satu elemen pompa secara individual. Pompa injeksi sebaris pada umumnya digunakan untuk mesin diesel bertenaga besar dengan ruang bakar langsung dan penyemrotan langsung (direct injection)

2.  Pompa injeksi distributor

Pada sistem injeksi bahan bakar dengan pompa injeksi distributor, pompa injeksinya hanya memiliki satu buah elemen pompa. Dengan demikian satu elemen pompa akan melayani empat buah silinder mesin diesel melalui saluran distribusi pada pompa. Pompa injeksi distributor banyak digunakan untuk mesin diesel bertenaga menengah dan kecil dengan ruang bakar tambahan.

Sistem injeksi sebaris (inline )

Pada sistem injeksi bahan bakar dengan pompa injeksi sebaris terdiri dari empat elemen pompa yang melayani empat buah silinder. Dengan demikian tiap silinder mesin diesel akan dilayani oleh satu elemen pompa secara individual. Pompa injeksi sebaris pada umumnya digunakan untuk mesin diesel bertenaga besar dengan ruang bakar langsung dan penyemrotan langsung (direct injection)

Sistem injeksi bahan bakar yang menggunakan pompa injeksi sebaris dapat dilihat pada gambar , yaitu dengan pompa injeksi Bosch.

Pada sistem injeksi bahan bakar dengan pompa injeksi sebaris seperti di atas, terdiri dari empat elemen pompa yang melayani empat buah silinder. Dengan demikian tiap silinder mesin diesel akan dilayani oleh satu elemen pompa secara individual.

Pada sistem injeksi bahan bakar dengan pompa injeksi sebaris seperti di atas, terdiri dari empat elemen pompa yang melayani empat buah silinder. Dengan demikian tiap silinder mesin diesel akan dilayani oleh satu elemen pompa secara individual.

Gambar . Elemen pompa injeksi sebaris

Gambar . Proses kerja elemen pompa injeksi sebaris

Keterangan: 1= Plunyer 2= Silinder 3= Alur pengontrol 4= Lubang masuk 5= Katup penyalur 6= Sleeve pengontrol plunyer (barrel) 7= Pinion pengontrol plunyer elemen 8= Plunger driving face 9= Batang pengatur (control rack)

Gambar . Cara kerja elemen pompa injeksi sebaris

(a) Pada saat plunyer berada pada titik terbawah, bahan bakar mengalir melalui lubang masuk (feed hole) pada silinder ke ruang penyalur (delivery chamber) di atas plunyer.

(b) Pada saat poros nok pada pompa injeksi berputar dan menyentuh tappet roller maka plunyer bergerak ke atas. Apabila permukaan atas plunyer bertemu dengan bibir atas lubang masuk maka bahan bakar mulai tertekan dan mengalir keluar pompa melalui pipa tekanan tinggi ke injector.

(c) Plunyer tetap bergerak ke atas, tetapi pada saat bibir atas control groove bertemu dengan bibir bawah lubang masuk, maka penyaluran bahan bakar terhenti.

(d) Gerakan pluyer ke atas selanjutnya menyebabkan bahan bakar yang tertinggal dalam ruang penyaluran masuk melalui lubang pada permukaan atas plunyer dan mengalir ke lubang masuk menuju ruang isap, sehingga tidak ada lagi bahan bakar yang disalurkan.

Jumlah pengiriman bahan bakar dari pompa diatur oleh governor sesuai dengan kebutuhan mesin. Governor mengatur gerakan control rack yang berkaitan dengan control pinion yang diikatkan pada control sleeve. Control sleeve ini berputar bebas terhadap silinder. Bagian bawah plunyer (flens) berkaitan dengan bagian bawah control sleeve. Jumlah bahan bakar yang dikirim tergantung pada posisi plunyer dan perubahan besarnya langkah efektif (Gambar 4). Langkah lubang masuk. Langkah efektif akan berubah sesuai dengan posisi plunyer dan jumlah bahan bakar yang diinjeksikan sesuai dengan besarnya langkah efektif.
Gambar . Pengontrolan jumlah bahan bakar yang diinjeksikan

Penekanan bahan bakar dari elemen pompa ke injector diatur oleh katup penyalur (delivery valve). Katup penyalur ini berfungsi ganda, yaitu selain mencegah bahan bakar dalam pipa tekanan tinggi mengalir kembali ke plunyer juga berfungsi mengisap bahan bakar dari ruang injector setelah penyemprotan (Gambar 5).
Gambar . Katup penyalur

efektif adalah langkah plunyer dimulai dari tertutupnya lubang masuk oleh plunyer sampai control groove bertemu dengan

Dengan demikian katup penyalur pada pompa injeksi ini menjamin injektor akan menutup dengan cepat pada saat akhir injeksi, karena untuk mencegah bahan bakar menetes yang dapat menyebabkan pembakaran awal (pre-ignition) selama siklus pembakaran berikutnya. Cara kerja katup penyalur dapat dilihat pada gambar 6.

(a) Pada saat awal penginjeksian, maka katup penyalur pada posisi terangkat dari dudukan, dengan adanya tekanan bahan bakar yang dipompa keluar dari pompa plunyer. Hal ini memungkinkan bahan bakar dengan tekanan dialirkan ke nosel injeksi.

(b) Bila tekanan penyaluran menurun dan pegas katup penyalur menekan katup penyalur ke bawah, maka relief valve akan menutup hubungan antara ruang penyalur dengan pipa injeksi dan selanjutnya katup akan masuk ke dalam sampai dudukan bersentuhan dengan body mencegah menurunnya katup.

Komponen Sistem Bahan Bakar Diesel

Komponen Sistem Bahan Bakar Diesel sebagai berikut

:

1. Tangki Bahan Bakar Berfungsi sebagai penampung bahan bakar (solar).

2. Saringan Bahan Bakar dan Water Sedimenter Saringan bahan bakar berfungsi untuk membersihkan solar kotoran – kotoran. Water Sedimenter berfungsi untuk memisahkan air yang terbawa dalam aliran solar.

3. Pompa Pengalir Berfungsi mengalirkan bahan bakar dari tangki bahan bakar ke pompa injeksi.

4. Advans saat Penyemprotan Berfungsi memajukan saat penyemprotan sesuai dengan putaran motor.

5. Pompa Injeksi Berfungsi memberikan tekanan pada solar yang akan diinjeksikan / disemprotkan oleh nosel.

6.Governor Berfungsi mengatur putaran motor dengan cara mengatur volume bahan bakar yang disemprotkan.

7. Nosel Berfungsi mengabutkan bahan bakar ke ruang bakar. Ket : Bentuk semprotan tergantung dari bentuk ruang bakar.

8. Busi Pemanas / Busi Pijar Berfungsi memanaskan udara di dalam ruang bakar waktu start dingin.

Proses Pembakaran Dalam Motor Diesel

pada sebuah kendaraan proses pembakaran merupakan proses yang sangat penting untuk menghasikan tenaga. Syarat-sayarat yang sangat penting dari proses pembakaran motor diesel diantaranya adalah emisi yang rendah, suara pembakaran yang rendah, dan 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 yang terjadi dalam motor diesel dapat dibagi menjadi beberapa proses diantaranya : 

  Gambar . Proses pembakaran motor diesel

a. 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

Source : Swisscontact, 2000

b. 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.

c. 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.

d. 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.

Pompa Injeksi Distributor

Pada sistem injeksi bahan bakar dengan pompa injeksi distributor, pompa injeksinya hanya memiliki satu buah elemen pompa. Dengan demikian satu elemen pompa akan melayani empat buah silinder mesin diesel melalui saluran distribusi pada pompa. Pompa injeksi distributor banyak digunakan untuk mesin diesel bertenaga menengah dan kecil dengan ruang bakar tambahan.

Pompa injeksi distributor ini dirancang dengan plunyer tunggal untuk mengatur banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan dengan tepat dan membagi pemberian bahan bakar ke setiap silinder mesin sesuai dengan urutan penginjeksiannya.

 Pompa injeksi distributor terdiri dari komponenkomponen:

1. Pompa pemberi (feed pump) tipe sudu rotary yang mengalirkan bahan bakar dari tangki ke dalam rumah pompa injeksi,

2. Katup pengatur tekanan bahan bakar di dalam feed pump (pressure regulating valve)

3. Katup pelimpah (overflow) untuk menyalurkan kelebihan bahan bakar dari pompa ke tangki.

4. Plat nok (cam plate) yang digerakkan oleh poros pompa (drive shaft) yang menggerakkan plunyer dalam bentuk berputar dan bolak-balik, karena plunyer bersatu dengan cam plate

5. Governor mekanik (mechanical governor) yang mengatur jumlah bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar

6. Pewaktu otomatis (automatic timer) yang mengatur saat injeksi (injection timing) yang bekerja menurut tekanan bahan bakar.

7. Solenoid penutup bahan bakar (fuel cut-off solenoid) yang digunakan untuk menutup aliran bahan bakar ke dalam elemen pompa.

8. Katup penyalur (delivery valve) berfungsi mencegah bahan bakar dari dalam pipa tekanan tinggi masuk ke dalam ruang elemen pompa dan mengisap sisa bahan bakar dari injector pad akhir injeksi.

Kelebihan pompa injeksi distributor tipe VE adalah:

(a) Kompak dan ringan, karena hanya 4,5 kg dan komponenkomponennya sedikit jumlahnya,
(b) mampu digunakan untuk mesin diesel putaran tinggi,
(c) seragam dalam jumlah penginjeksian bahan bakar,
(d) mudah dalam menghidupkan mesin,
(e) putaran idle yang stabil,
(f) pelumasan dengan bahan bakar sendiri,
(g) mudah dalam penyetelan jumlah bahan bakar yang diinjeksikan,
(h) dilengkapi dngen solenoid penghenti bahan bakar,
(i) alat pengatur saat penginjeksian yang bekerja secara hidrolik, dan
(j) konstruksinya dirancang sedemikian rupa sehingga kalau terjadi mesin berputar balik, pompa tidak akan memberikan bahan bakar ke silinder.

Keuntungan Dan Kerugian Motor Diesel

Motor diesel juga mempunyai keuntungan dibanding motor bensin, yaitu:

a) Pemakaian bahan bakar lebih hemat, karena efisiensi panas lebih baik, biaya operasi lebih hemat karena solar lebih murah.

b) Daya tahan lebih lama dan gangguan lebih sedikit, karena tidak menggunakan sistem pengapian

c) Jenis bahan bakar yang digunakan lebih banyak

d) Operasi lebih mudah dan cocok untuk kendaraan besar, karena variasi momen yang terjadi pada perubahan tingkat kecepatan lebih kecil.

Di samping itu motor diesel memiliki 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/cm 2) pada saat pembakaran

b) Bobot per satuan daya dan biaya produksi lebih besar, karena bahan dan konstruksi lebih rumit untuk rasio kompresi yang tinggi

c) Pembuatan pompa injeksi lebih teliti sehingga perawatan lebih sulit

d) Memerlukan kapasitas baterai dan motor starter yang besar agar dapat memutar poros engkol dengan kompresi yang tinggi