Mesin diesel, atau compression-ignition engine, adalah tulang punggung industri global, menggerakkan segala sesuatu mulai dari kapal kargo raksasa hingga pembangkit listrik dan transportasi darat. Berbeda dengan mesin bensin yang mencampur bahan bakar dan udara sebelum masuk ke ruang bakar, mesin diesel bergantung sepenuhnya pada momen kritis di mana bahan bakar disuntikkan ke dalam udara yang telah terkompresi panas. Dalam sepersekian detik tersebut—seringkali hanya berlangsung beberapa milidetik—bahan bakar harus masuk, pecah menjadi butiran mikroskopis, bercampur dengan udara, menguap, dan terbakar. Parameter fisik paling vital yang mengatur keberhasilan proses ini adalah kecepatan semprotan (spray velocity) yang dihasilkan oleh injektor. Esai ini akan membahas fisika di balik kecepatan semprotan, hubungannya dengan tekanan injeksi, keseimbangan antara penetrasi dan atomisasi, serta dampaknya terhadap efisiensi mesin dan emisi gas buang.
Kecepatan semprotan memberikan momentum pada bahan bakar. Momentum ini diperlukan agar bahan bakar dapat menembus udara padat di dalam ruang bakar dan menjangkau seluruh volume silinder, memastikan bahwa semua oksigen yang tersedia di sudut-sudut ruang bakar dapat dimanfaatkan. Jika kecepatan semprotan terlalu rendah, bahan bakar hanya akan berkumpul di dekat nozzle. Akibatnya, oksigen di dekat dinding silinder tidak terpakai, sementara area di dekat nozzle menjadi terlalu kaya bahan bakar (rich mixture), menyebabkan pembakaran tidak sempurna dan asap hitam. Sebaliknya, jika kecepatan semprotan terlalu tinggi (relatif terhadap ukuran ruang bakar), terjadi masalah yang disebut wall impingement atau pembasahan dinding. Momentum yang terlalu besar menyebabkan bahan bakar menabrak dinding silinder atau puncak piston sebelum sempat menguap dan terbakar. Bahan bakar cair yang menempel pada dinding logam yang relatif dingin akan memadamkan api (flame quenching), meningkatkan emisi hidrokarbon tak terbakar, merusak lapisan pelumas (menyebabkan keausan liner), dan mencemari oli mesin.
Dalam penelitian ini hubungan antara kecepatan fluida dan sudut semprotan total (θ), sudut semprotan kiri (θL), dan sudut semprotan kanan (θR). Seiring dengan peningkatan kecepatan lubang, sudut semprotan juga meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa pada injektor asimetris, vortisitas yang lebih besar akibat kavitasi yang kuat pada kecepatan yang lebih tinggi menyebabkan ketidakstabilan jet yang lebih intens, yang mendorong pemecahan jet dan pelebaran semprotan.
Asimetri yang jelas pada sudut semprotan antara sisi kiri dan kanan lebih lanjut menunjukkan aliran dan karakteristik atomisasi yang tidak merata di dalam injektor, kemungkinan besar akibat desain injektor asimetris itu sendiri. kecepatan vertikal mengukur bagaimana cairan menyebar secara vertikal. Hal ini menunjukkan bahwa ketika aliran bahan bakar melambat secara vertikal, ia cenderung menyebar sepanjang sumbu horizontal. Grafik perbandingan fluktuasi kecepatan di kedua sisi aliran bahan bakar untuk dua komponen kecepatan, yaitu kecepatan semprotan dan kecepatan vertikal. Grafik-grafik ini memberikan ilustrasi yang lebih rinci tentang bagaimana kecepatan berubah seiring waktu. Dapat diamati bahwa aliran bahan bakar cenderung lebih cepat di sisi kiri dan melebar sepanjang sumbu horizontal di sisi kanan. Hal ini disebabkan oleh terjadinya kavitasi benang, yang sering terjadi di sisi kiri nozzle, mempengaruhi dinamika aliran bahan bakar dan menyebabkan kecepatan aliran lebih tinggi di sisi kiri dan lebih lebar di sisi kanan, menunjukkan bahwa aliran terdistribusi secara tidak merata.
Anggota Tim :
1. Devy Setiorini Sa'adiyah
2. Bima Prihasto
Metode Baru