Mengenal cara kerja capsule nozzle caterpillar

Capsule Nozzle DI dan PC
Capsule Nozzle DI dan PC

Terdapat dua tipe capsule nozzle yang digunakan di engine Caterpillar. Satu nozzle digunakan pada engine dengan pre-combustion chamber (PC). Tipe lainnya digunakan pada engine direct injection (DI). Walaupun kedua nozzle tersebut kelihatan serupa, ada sebuah perbedaan pada cara kerjanya. Penting untuk dipahami perbedaan di antara kedua nozzle sehingga analisa kerusakan nozzle atau pengujian nozzle dapat dilakukan dengan akurat.

Capsule fuel nozzle Catterpilar dapat dikenali dengan tanda pada case seperti ditunjukkan gambar di atas. Selain merek dagang CAT, capsule nozzle memeiliki part number dan kode pembuatan yang dicetak atau digoreskan pada case.

Cara Kerja Capsule Nozzle PC

Capsule nozzle PC
Capsule nozzle PC

Fuel injection pump mengirim fuel melalui fuel line dan valve body ke nozzle. Fuel setelah melewati nut assembly, masuk melalui stainless steel screen. Screen ini adalah filter terakhir yang harus dilalui fuel sebelum injeksi. Setelah fuel melewati screen, fuel memasuki sleeve di sekitar check valve. Saat tekanan fuel cukup tinggi untuk menggerakkan check valve dari dudukannya, fuel bertekanan tinggi mengalir melewati check valve, melalui single orifice dan memasuki pre-combustion chamber dimana pembakaran dimulai.

Valve Opening Pressure (VOP)

Fuel mengalir dari fuel transfer pump ke fuel manifold di fuel injection pump. Fuel kemudian mengalir ke masing-masing barrel dan plunger assembly dan mengisi chamber. Saat camshaft fuel injection pump berputar, camshaft akan mengangkat lifter assembly dan menyebabkan plunger di barrel memberikan tekanan pada bahan bakar. Tekanan tercipta di fuel line dan nozzle assembly sampai tekanan lebih tinggi dari gaya spring valve (nozzle tip) di dalam nozzle.

Saat tekanan gabungan antara fuel dan kompresi di ruang bakar lebih besar dari gaya spring valve, valve akan terangkat dari dudukannya dan injeksi akan dimulai. Ini adalah saat nozzle tip terangkat dan fuel mulai disemprotkan ke dalam cylinder. Jumlah tekanan yang diperlukan untuk melampaui gaya spring dan menggerakkan nozzle tip dari dudukannya dan memungkinkan fuel untuk mulai menyemprot disebut VOP (valve opening pressure). Penginjeksian akan berlanjut hingga tekanan kompresi dan tekanan fuel tidak cukup lagi melampaui gaya spring. Spring akan menekan valve (nozzle tip) kembali ke posisi semula.

Tekanan fuel yang diperlukan untuk melampaui kedua gaya ini sekitar 10.300 sampai 13.800 kPA (1500 hingga 2000 psi). Tekanan fuel di line mencapai 41.500 hingga 48.000 kPa (6000 hingga 7000 psi) sebelum injeksi berakhir. Injeksi berakhir saat fuel pump tidak mensuplai fuel lagi.

Saat nozzle PC diuji pada  Nozzle Testing Unit, spesifikasi VOP adalah 2760 hingga 5170 kPa (400–750 psi). VOP lebih rendah saat diujikan pada nozzle testing unit karena tekanan fuel tidak harus melebihi semua factor yang mempengaruhi tekanan injeksi aktual, seperti hambatan line, daya spring nozzle dan kompresi di cylinder. Karena tekanan yang digunakan di alat uji lebih rendah dari kondisi operasi aktual, pola semprotannya juga akan berbeda. Pola semprotan yang terlihat saat nozzle diujikan tidak memberikan indikasi akurat baik buruknya sebuah nozzle PC.

Case pada semua nozzle mempunyai dua fungsi penting:

  • Pertama, case menahan semua part bagian dalam tetap bersama dan pada kesejajaran yang sempurna. Permukaan kontak antara tip, check assembly, sleeve dan nut assembly dibuat secara presisi dan diselesaikan dengan proses lapping untuk mencegah kebocoran bagian dalam. Saat retaining nut valve body dikencangkan, permukaan yang halus dari part bagian dalam ini membentuk penyekat logam dengan logam. Penyekat logam dengan logam ini mencegah kebocoran bagian dalam.
  • Kedua, case bertindak sebagai gasket bagi kedua ujung nozzle. Karena case dibuat dari logam lunak, case membentuk penyekat antara nozzle dan pre-combustion chamber, nozzle dan valve body.

Capsule Nozzle Direct Injection (DI)

Komponen Capsule Nozzle DI
Komponen Capsule Nozzle DI

Gambar di atas menunjukkan nozzle tipe capsule direct injection dari engine 3406. Komponen-komponennya serupa dengan kebanyakan nozzle.

Komponen-komponennya adalah: screen atau filter (1); stop (2); spacer (3); valve guide (4); valve opening spring (5); check valve (6); dan tip dengan orifice (7). Case (8) menahan semua part ini pada kesejajaran yang tepat hingga ditekan bersamaan dengan mengencangkan sebuah nut pada adapter fuel nozzle. Case juga membantu menyekat bagian atas dan bawah nozzle.

Fuel injection pump mengirim fuel melalui fuel line dan body ke nozzle. Fuel saat melewati nut assembly, melewati sebuah stainless steel screen. Screen ini adalah filter terakhir sebelum fuel diinjeksikan. Setelah fuel melewati screen, fuel memasuki sleeve di area sekitar check valve. Saat gabungan tekanan cylinder dan tekanan fuel lebih besar daripada daya spring, check valve akan lepas dari dudukannya. Fuel kemudian akan melewati orifice dan diinjeksikan.

Selama injeksi, fuel akan melewati antara check valve dan guide, keluar dari bleed hole di case dan memasuki trapped volume di sekitar valve body. Setelah penginjeksian, fuel pada trapped volume akan kembali ke fuel line. Pergerakan fuel ini melumasi check valve dan guide. Kemampuan pelumasan ini diujikan pada saat pengetesan Pressure Loss Test dan akan didiskusikan selanjutnya dalam modul ini.

Pada sistem fuel yang menggunakan capsule nozzle direct injection, injeksi fuel dimulai pada tekanan yang lebih rendah daripada nilai uji VOP. Tekanan fuel akan mecapai 69.000 kPa (10.000 psi) sebelum injeksi berakhir. Injeksi berakhir saat fuel pump tidak lagi mensuplai fuel untuk melampaui gaya spring.

Penting untuk diingat bahwa ada perbedaan di VOP antara nozzle pada penggunaan aktual dan yang sedang diujikan dengan Nozzle Testing Unit. VOP untuk nozzle yang sedang diujikan di unit penguji lebih tinggi karena tidak adanya tekanan cylinder. Selama operasi engine, tekanan cylinder ini membantu membuka valve di nozzle DI. VOP yang sangat rendah atau kebocoran tip yang berlebihan dapat menyebabkan gas pembakaran memasuki nozzle dan menyebabkan engine kasar dan berasap.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

%d bloggers like this: