Mesin Lean-Burn Dijelaskan: Bagaimana Rasio Udara-Bahan Bakar Meningkatkan Efisiensi

Dalam mesin pembakaran dalam, lean-burn merujuk pada pembakaran bahan bakar dengan kelebihan udara. Rasio udara terhadap bahan bakar pada mesin lean-burn dapat mencapai 65:1 (berdasarkan massa). Untuk perbandingan, rasio udara/bahan bakar yang diperlukan untuk pembakaran stoikiometrik bensin adalah 14,64:1. Pada mesin lean-burn, udara berlebih menghasilkan hidrokarbon yang jauh lebih sedikit. Rasio udara-bahan bakar yang tinggi juga dapat digunakan untuk mengurangi kerugian throttling, yang dihasilkan oleh berbagai teknik manajemen daya mesin.

Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari definisi, aplikasi, diagram, cara kerja, kelebihan, dan kekurangan mesin lean-burn.

Apa itu mesin lean-burn?

Meski mesin lean-burn atau diesel mengonsumsi bahan bakar lebih sedikit dan mengemisi CO2 lebih rendah dibanding mesin yang ada dengan rasio udara/bahan bakar stoikiometrik, kehadiran O2 dalam emisi mereka menghambat penggunaan katalis tipe “three-way” saat ini. Akibatnya, diperlukan katalis yang mampu mengubah NOx menjadi N2 dalam emisi mesin yang mengandung oksigen. Istilah “lean-burn” cukup jelas. Ini adalah sejumlah kecil bahan bakar yang diberikan dan dikonsumsi dalam ruang pembakaran mesin. Rasio udara terhadap bahan bakar normal sekitar 15:1 (15 bagian udara terhadap 1 bagian bahan bakar). Rasio lean-burn sebenarnya dapat mencapai 23:1.

Mesin lean-burn (baik bensin maupun diesel) memiliki ekonomian bahan bakar yang lebih baik dan emisi lebih rendah dibanding mesin yang telah diatur secara tradisional. Menurut sifatnya, mereka menggunakan bahan bakar lebih sedikit dan menghasilkan hidrokarbon yang tidak terbakar serta gas rumah kaca yang lebih sedikit dibanding mesin pembakaran “reguler” yang sebanding sambil memberikan daya yang sama. Rasio kompresi ruang pembakaran yang lebih besar (tekanan silinder lebih tinggi), swirl intake udara yang signifikan, dan injeksi bahan bakar langsung terukur dengan presisi lean digunakan untuk mencapai kondisi lean-burn.

Aplikasi sistem lean-burn umum di segala macam kendaraan, mulai dari mobil komersial seperti Honda, Toyota, Mitsubishi, mesin gas berat, dan juga mesin diesel.

Diagram mesin lean-burn:

Prinsip Kerja:

Kerja mesin lean-burn kurang kompleks dan dapat dengan mudah dipahami. Dalam operasinya, kerugian throttling dapat dikurangi dengan menggunakan mode lean-burn. Dalam operasi kecepatan stabil normal, mesin pada kendaraan konvensional diukur untuk menyediakan daya yang diperlukan untuk percepatan, tetapi harus berfungsi jauh di bawah titik itu. Biasanya, daya dikurangi dengan menutup throttle secara sebagian. Di sisi lain, pekerjaan tambahan yang diperlukan untuk memompa udara melalui throttle mengurangi efisiensi. Daya lebih rendah dapat dicapai dengan throttle lebih dekat ke posisi terbuka penuh jika rasio bahan bakar/udara dikurangi, dan efisiensi selama pengemudian normal (di bawah kapasitas momen maksimum mesin) dapat ditingkatkan.

Mesin lean-burn dapat menggunakan rasio kompresi yang lebih tinggi, menghasilkan performa yang superior, efisiensi bahan bakar, dan emisi hidrokarbon yang lebih rendah dibanding mesin bensin tradisional. Mesin injeksi langsung adalah satu-satunya cara untuk mencapai campuran ultra-lean dengan rasio udara-bahan bakar yang tinggi.

Kekurangan utama dari pembakaran bersih adalah bahwa pengurangan emisi NOx memerlukan penggunaan sistem katalis yang rumit. Katalis 3-way saat ini memerlukan keseimbangan polutan di port buang untuk melakukan reaksi oksidasi dan reduksi, oleh karena itu sebagian besar mesin modern melayang dan mengurangi kecepatan di atau dekat titik stoikiometri.

Tonton video di bawah untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara kerja mesin lean-burn:

Kelebihan dan kekurangan mesin lean-burn

Kelebihan:

Berikut adalah manfaat mesin lean-burn dalam aplikasi yang berbeda:

• Efisiensi bahan bakar yang ditingkatkan
• Mengurangi jumlah hidrokarbon yang tidak terbakar dan gas rumah kaca yang dilepaskan ke atmosfer
• Mode lean-burn adalah teknik untuk mengurangi kerugian throttling

Kekurangan:

Meski memiliki kelebihan yang baik, mesin lean-burn masih memiliki beberapa keterbatasan. Berikut adalah kekurangan mesin lean-burn dalam aplikasi yang berbeda:

• Untuk mengurangi emisi NOx, pembakaran lean memerlukan sistem katalis yang rumit
• Biaya yang relatif tinggi

Kesimpulan

Mesin lean-burn (baik bensin maupun diesel) memiliki ekonomian bahan bakar yang lebih baik dan emisi lebih rendah dibanding mesin yang telah diatur secara tradisional. Menurut sifatnya, mereka menggunakan bahan bakar lebih sedikit dan menghasilkan hidrokarbon yang tidak terbakar serta gas rumah kaca yang lebih sedikit dibanding mesin pembakaran “reguler” yang sebanding sambil memberikan daya yang sama. Itu saja untuk artikel ini, di mana definisi, aplikasi, diagram, kerja, kelebihan dan kekurangan mesin lean-burn telah dibahas.

Saya harap Anda banyak belajar dari pembacaan, jika iya, silakan bagikan dengan siswa lain. Terima kasih telah membaca, sampai jumpa!