Mesin Pembakaran Dalam: Sejarah, Prinsip, dan Inovasi Terbaru

Mesin pembakaran dalam

Mesin pembakaran dalam, juga disebut ruang bakar, adalah mesin yang sumber tenaganya berasal dari pembakaran campuran bahan bakar dan udara di dalam ruang tertutup dalam mesin.

“Mesin pembakaran dalam” biasanya merujuk pada mesin yang melakukan pembakaran secara bertahap. Mesin empat tak dan dua tak, serta mesin enam tak dan wankel, serta jet dan roket termasuk dalam mesin pembakaran dalam.

Mesin pembakaran dalam berbeda dari mesin pembakaran luar (seperti mesin uap dan Stirling) karena energinya tidak disalurkan ke fluida kerja yang bercampur dengan hasil pembakaran. Fluida kerja ini dapat berupa udara, air panas, air bertekanan, atau cairan natrium yang dipanaskan dalam jenis boiler.

Mesin jet menggunakan panas pembakaran untuk mendorong bagian dalam nozzle dan ruang pembakaran, sedangkan mesin piston menggunakan bahan bakar hidrokarbon atau hidrogen untuk menekan piston.

Mesin pembakaran luar seperti mesin uap, di sisi lain, bekerja ketika proses pembakaran memanaskan zat alir yang bekerja terpisah, seperti air atau uap, yang kemudian melakukan kerja.

Mesin pembakaran dalam termasuk jet, kebanyakan roket, dan banyak turbin gas, tetapi “mesin piston” adalah jenis mesin pembakaran dalam yang paling umum.

Mesin pembakaran dalam pertama kali ditemukan di Cina, bersama dengan penemuan kembang api pada Dinasti Song. Samuel Morey menemukan mesin pembakaran dalam resiprokat, juga dikenal sebagai mesin piston, dan dia menerima paten pada 1 April.

Tipe-tipe mesin pembakaran dalam

Mesin dapat dimasukkan ke dalam berbagai kategori berdasarkan siklus mesin yang digunakan, konfigurasi yang digunakan, sumber energi, penggunaan mesin, atau dari sistem pendinginnya.

Konfigurasi mesin

Cara kerja

seperti namanya, mesin pembakaran dalam 4 tak mempunyai 4 tahap dasar yang terus diulangi setiap 2 putaran mesin:

• Siklus Masukan

Siklus pertama mesin pembakaran dalam dikenal sebagai “siklus masukan” karena posisi piston bergerak ke bawah silinder. Saat klep dibuka, posisi piston berubah, dan campuran bahan bakar yang sudah diuapkan memasuki ruang bakar. Pada titik ini, klep masukan tertutup.

• Siklus kompresi

Selama siklus ini, kedua klep tertutup dan piston kembali bergerak ke atas ke volume terendah, menekan campuran bahan bakar. Selama proses penekanan, tekanan, suhu, dan kepadatan campuran bahan bakar meningkat.

• Siklus pembakaran

Ketika volume piston mencapai titik terendah, busi memantik api, dan campuran bahan bakar terbakar. Tenaga yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar mendorong piston kembali ke bawah dan mendorong crankshaft.

• Siklus pembuangan

Ketika siklus pembakaran selesai, klep buang akan dibuka. Selama siklus ini, piston kembali bergerak ke atas menuju volume silinder yang paling sedikit. Saat siklus ini selesai, klep buangan membuka, dan gas sisa pembakaran keluar dari silinder. Pada titik akhir siklus, klep masukan kembali membuka, dan siklus dimulai dari awal lagi.

Pembakaran

Semua mesin pembakaran dalam bergantung pada pembakaran bahan bakar kimia, yang biasanya dibakar dengan campuran oksigen dari udara; ini dapat menginjeksikan nitrogen oksida untuk menghasilkan tenaga tambahan. Pembakaran bahan bakar kimia menghasilkan banyak panas dan bahan kimia lain, seperti karbon dioksida.

Saat ini, hidrokarbon yang berasal dari bahan bakar fosil adalah bahan bakar yang paling banyak digunakan. Bahan bakar fosil termasuk bensin, LPG, diesel, dan propana. Mesin yang menggunakan bensin juga dapat menggunakan LPG atau bahan bakar natural gas dengan sedikit modifikasi.