Sejarah Penggunaan Bahan Bakar Padat Pada Mesin Pembakaran
8 bentuk kering atau bubur dengan minyak diesel atau air. Sumber daya ini relatif
murah dan sebagian besar masih tersedia di seluruh dunia dibandingkan dengan minyak mentah.
Periode pertama, sebagian besar dibuat di Jerman dengan batubara kering, dan berakhir dengan Perang Dunia II dan menyebabkan banyak perbaikan ICE
berbahan bakar debu batu bara bereksperimen dengan R. Diesel. pemakaian mesin adalah hambatan teknis yang penting dan tampaknya telah diselesaikan antara
tahun 1930 dan tahun 1940. Periode kedua dilakukan di Amerika Serikat antara tahun 1945 dan 1973
penelitian mencari penyebab penurunan dari keausan mesin ke tingkat lebih lanjut yang diamati dengan solar murni . Masalah utama, yaitu ukuran bahan bakar dan
penyampaian ke silinder dengan waktu yang tepat , namun belum terpecahkan . Untuk alasan ini , penelitian lain yang dipimpin di Amerika Serikat selama
periode yang sama berfokus pada penggunaan batu bara bentuk bubuk dalam suspensi dalam bahan bakar diesel atau air . Kombinasi seperti ini disebut Coal
Diesel slurries CDS dan Coal Water slurries CWS . Selama dua periode ini, studi kebanyakan eksperimental. Periode ketiga dari
tahun 1973 sampai sekarang dan meliputi tes skala penuh mesin dengan slurries serta beberapa studi teoritis dan keanekaan hayati , masih terutama dilakukan di
Amerika Serikat , dengan dana yang besar dari Departemen Energi . Secara Garis Besar Perkembangan Sejarah penggunaan bahan bakar padat
pada mesin pembakaran dalam yaitu:
1. 1892-1945: bahan bakar bubuk kering Upaya Jerman untuk menjalankan mesin pembakaran internal dengan debu
batu bara kering telah diterbitkan oleh Soehngen pada tahun 1976. Selama periode ini, mesin diesel diuji dengan debu batu bara. Tapi tak satu pun dari teknologi
yang dikembangkan telah mencapai skala komersial. Dalam penelitian ini diketahui bahwa batubara adalah bahan bakar pembakaran lambat, untuk mesin
diesel kecepatan rendah. Dengan demikian, semua mesin Jerman dikembangkan dan dirancang untuk berjalan di kecepatan 100-1000 rpm. Perbaikan teknologi
terkait menyebabkan 200 paten. Pada tahun 1940, dilaporkan upaya Jepang untuk
9 menjalankan 75 HP, untuk 6 silinder debu batu bara pada mesin dengan
kecepatan 2000 rpm. Lain pula dengan penelitian yang dipimpin oleh Belousov tahun 2006. Banyak tambahan data yang menarik yang diperoleh, termasuk angka
dan deskripsi debu pembakaran dalam kondisi mesin. Selama hampir setengah abad, tujuannya adalah jelas biaya. Keuntungan yang diperoleh adalah pada
perbedaan harga minyak dengan batubara. Sangat sedikit data pada kualitas batubara yang tersedia. Rudolf diesel Pada tahun 1892 Diesel mencoba untuk
menjalankan ICE pada debu batu bara, tapi berhenti karena penanganan sulit pada bahan bakar bubuk,. Bubuk bahan bakar difumigasi melalui saluran pipa mesin,.
Karena kesulitan pada pengukuran akurat untuk kadar bahan bakar bubuk yang sedemikian rupa, maka Diesel terfokus pada minyak mentah yang jauh lebih
mudah untuk digunakan. 2. Rudolf Pawlikowski
Mulai tahun 1916, bekas rekan kerja Diesel mampu untuk pertama kalinya menjalankan ICE dengan debu batu bara. Dalam perusahaanya yang bernama
Kosmos, Pawlikowsko membangun delapan mesin dengan bahan bakar batubara yang disebut RUPA motor dengan menambahkan chamber di mesin. Dimana
bahan bakar bubuk batu bara dinyalakan. Tekanan dikembangkan selama pra- pembakaran injeksi pada pembakaran utama di chamber dan bahan bakar yang
tersisa pada tekanan rendah diinjeksi langsung. Pawlikowski juga mencoba untuk memecahkan masalah dengan mengembangkan sistem penyesusaian tertentu
cincin piston sehingga membatasi bagian abu di bak mesin. Perusahaan The COSMOS ini ditutup pada tahun 1928. Karya Pawlikowski berhenti pada tahun
1945 dan menghasilkan 30 paten Mulai tahun 1925, atas dasar penelitian Pawlikowski itu, empat Perusahaan Jerman mengembangkan mesin mampu
berjalan dengan debu batubara kering. 3. I-G Farben Industrie
Perusahaan Jerman ini yang membangun dua mesin yang berbeda antara tahun 1925 , dan 1929 serta tiga mesin yang lebih kecil untuk penelitian. Perusahaan ini
mengadopsi sistem mesin Pawlikowski. Mereka mampu membatasi tingkat
10 keausan dengan mengintegrasikan cincin dengan dinding silinder, sehingga
mereka dapat menyesuaikan secara terus menerus selama pengoperasian mesin. Pembersihan liners silinder, dengan cara ditutupi dengan partikel yang tidak
terbakar, dan dilakukan dengan meniup udara terkompresi, air atau minyak mentah pada akhir fase buang.
4. Schichau Werke Ge Antara 1930 dan 1939, Konsep mesin yang digunakan masih sama dengan Pawlikowsko. Schichau
adalah orang pertama yang mencoba penggunaan paduan keras berdasarkan baja dan Chrome, Nikel, Silicon dan Mangan, untuk meningkatkan ketahanan aus.
Dengan menggunakan paduan ini, mereka mampu mengurangi tingkat keausan. Mereka juga mengembangkan katup bola, khusus untuk debu, dalam rangka
meningkatkan penyegelan kualitas selama operasi mesin. Mesin ini diklaim telah berjalan selama 6000 h. Penelitian ini kemudian dihentikan karena alasan
ekonomi 5. I. Bruenner Machinenfabrik
Penelitian ini dilakukan pada periode 1930-1945. Mereka mulai dengan sistem injeksi berdasarkan Pawlikowski, yang mereka ubah di Dresden
University. Sistem injeksi debu baru ini meningkatkan laju aliran bahan bakar. kecepatan maksimum sampai 1200 rpm. Mereka menggunakan partikel dengan
ukuran 60 mikron yang mengandung 21 berat abu, menyebabkan tingkat pembakaran yang tinggi dan keausan yang lama.
6. Hanomag Perusahaan Jerman ini mengembangkan salah satu mesin berbahan bakar
debu batu bara antara tahun 1935 dan 1945. Sangat sedikit informasi tetapi mesin mereka diklaim telah berjalan selama 700 jam. Debu diinduksi dalam prechamber
untuk 0.4 - 0.7 vol dari silinder utama, selama fase masuk, sehingga memungkinkan tekanan injeksi rendah 24-29 bar. Selama fase kompresi, bahan
bakar padat dicampur dengan udara dalam cara yang sangat efektif, yang mengarah ke proses pengeringan yang baik dan awal devolatilisasi diikuti oleh
11 pengapian dan pembakaran di dalam ruang utama. Mereka mengalami masalah
pengapian dini dan pembuangan partikel yang tidak terbakar dalam prechamber tersebut. Kekurangannya adalah mesin tidak dapat berjalan pada kecepatan tinggi
dan proyek ini ditinggalkan. Mesin Hanomag hancur selama Perang Dunia kedua. 7. 194-1973: periode pasca-perang
Penelitian tentang batubara ICE terus terjadi di Amerika Serikat. Caton dan Rosegay merupakan peneliti selama periode ini .Dalam rangka untuk
membatasi kesulitan konsumsi bahan bakar untuk mesin, campuran batubara dengan air CWS atau solar CDS digunakan. Sebenarnya, bubur cair berperilaku
seperti cairan hingga 50 berat batubara bubuk. Modifikasi pendingin bahan bakar ini memungkinkan penggunaan sistem injeksi diesel konvensional. Jadi
pada masa ini batu bara atau bahan bakar padat sudah dicampur dengan bahan bakar cair dan mengunakan mesin diesel konvesional.
8. 1973-sekarang: Terutama batubara cair sebagai bahan bakar Berbagai program yang dipimpin selama periode ini terkendala masalah emisi.
Amerika Serikat memutuskan untuk mengembangkan teknologi yang didasarkan pada batubara, sebagian besar tersedia di wilayah mereka sendiri. Departemen
Energi AS DOE menyediakan dana besar untuk proyek-proyek termasuk perkembangan mesin batubara, baik dalam skala laboratorium atau dalam kondisi
nyata, seperti penggunaan pada kereta api atau pembangkit listrik.. Pada tahun 1975 di Inggris, untuk alasan kemerdekaan energi, Perkins Mesin
LTD meninjau kemungkinan penggunaan debu batu bara di mesin pembakaran
dalam, terutama dalam bentuk bubur. 2.4
Mesin Otto Empat Langkah
Motor bensin dapat dibedakan atas 2 jenis yaitu motor bensin 2-langkah dan motor bensin 4-langkah. Pada motor bensin 2- langkah, siklus terjadi dalam dua
gerakan torak atau dalam satu putaran poros engkol. Sedangkan motor bensin 4- langkah, pada satu siklus tejadi dalam 4- langkah. Siklus otto ideal dapat dilihat
pada gambar 2.2 di bawah ini:
12 Gambar 2.2 Diagram P-v dan T-s Siklus Otto Ideal
Proses yang terjadi pada siklus otto adalah sebagai berikut: Proses 0-1 : langkah isap
Proses 1-2 : kompresi isentropic Proses 2-3 : proses pembakaran volume konstan dianggap sebagai proses
pemasukan kalor Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong
piston turun menuju TMB Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston
Proses 1-0 : langkah buang pada tekanan konstan
Gambar 2.3 Langkah kerja motor bensin 4 langkah
13 Langkah kerja yang terjadi pada motor bensin 4 langkah adalah :
1. Langkah isap Dalam langkah ini, campuran bahan bakar dan bensin di hisap ke dalam
silinder. Katup hisap membuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak dari titik mati atas TMA ke titik mati bawah TMB,
menyebabkan ruang silinder menjadi vakum dan menyebabkan masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder yang disebabkan
adanya tekanan udara luar. 2. Langkah Kompresi
Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan. Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak naik dari titik mati
bawah TMB ke titik mati atas TMA, campuran yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya akan naik, sehingga
akan mudah terbakar. Saat inilah percikan api dari busi terjadi. Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai titk mati atas TMA.
3. Langkah Kerja Dalam langkah ini, mesin menghasilkan tenaga untuk menggerakkan
kendaraan. Saat torak mencapai titik mati atas TMA pada saat langkah kompresi, busi memberikan loncatan bunga api pada campuran yang telah
dikompresikan. Dengan adanya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang
menjadi tenaga mesin. 4. Langkah Pembuangan
Dalam langkah ini, gas yang sudah terbakar, akan dibuang ke luar silinder. Katup buang membuka sedangkan katup hisap tertutup.Waktu torak
bergerak dari titik mati bawah TMB ke titik mati atas TMA, mendorong gas bekas keluar dari silinder. Pada saat akhir langkah buang
dan awal langkah hisap kedua katup akan membuka sedikit valve overlap yang berfungsi sebagai langkah pembilasan campuran udara dan bahan
bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran. Ketika torak mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan langkah berikutnya, yaitu
langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu
14 siklus yang terdiri dari empat langkah yaitu, 1 langkah hisap, 1 langkah
kompresi, 1 langkah usaha, 1 langkah buang yang merupakan dasar kerja dari pada mesin empat langkah.