macam-macam sistem bahan bakar

Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam; lebih spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi).

Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang (lihat biodiesel). Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.

Bagaimana mesin diesel bekerja

Ketika udara dikompresi suhunya akan meningkat (seperti dinyatakan oleh Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini untuk proses pembakaran. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi dari mesin bensin. Beberapa saat sebelum piston pada posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC (Before Top Dead Center), bahan bakar diesel disuntikan ke ruang bakar dalam tekanan tinggi melalui nozzle supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat. Penyemprotan bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan saat piston mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari detonasi. Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston dinamakan injeksi langsung (direct injection) sedangkan penyemprotan bahan bakar kedalam ruang khusus yang berhubungan langsung dengan ruang bakar utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak langsung (indirect injection).

Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod) menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar. Tenaga putar pada ujung poros crankshaft dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.

Untuk meningkatkan kemampuan mesin diesel, umumnya ditambahkan komponen :

  • Turbocharger atau supercharger untuk memperbanyak volume udara yang masuk ruang bakar karena udara yang masuk ruang bakar didorong oleh turbin pada turbo/supercharger.
  • Intercooler untuk mendinginkan udara yang akan masuk ruang bakar. Udara yang panas volumenya akan mengembang begitu juga sebaliknya, maka dengan didinginkan bertujuan supaya udara yang menempati ruang bakar bisa lebih banyak.

Mesin diesel sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi dingin. Beberapa mesin menggunakan pemanas elektronik kecil yang disebut busi menyala (spark/glow plug) di dalam silinder untuk memanaskan ruang bakar sebelum penyalaan mesin. Lainnya menggunakan pemanas “resistive grid” dalam “intake manifold” untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi. Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif memanaskan mesin.

Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental dan meningkatkan viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini dapat mempengaruhi sistem bahan bakar dari tanki sampai nozzle, membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Cara umum yang dipakai adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur bahan bakar secara elektronik.

Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari mesin diesel adalah governor, yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin selalu para putaran yang diinginkan. Apabila putaran mesin turun terlalu banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun sehingga peralatan listrik tidak dapat berkerja sebagaimana mestinya, sedangkan apabila putaran mesin terlalu tinggi maka bisa mengakibatkan over voltage yang bisa merusak peralatan listrik. Mesin diesel modern menggunakan pengontrolan elektronik canggih mencapai tujuan ini melalui elektronik kontrol modul (ECM) atau elektronik kontrol unit (ECU) – yang merupakan “komputer” dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan mesin melalui sensor dan menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan waktu melalui aktuator elektronik atau hidrolik untuk mengatur kecepatan mesin.

Tipe mesin diesel

Ada dua kelas mesin diesel: dua-stroke dan empat-stroke. banyak mesin diesel besar bertipe mesin dua tak. Mesin yang lebih kecil biasanya menggunakan tipe mesin empat tak.

Biasanya jumlah silinder dalam kelipatan dua, meskipun berapapun jumlah silinder dapat digunakan selama poros engkol dapat diseimbangkan untuk mencegah getaran yang berlebihan. Inline-6 paling banyak diproduksi dalam mesin tugas-medium ke tugas-berat, meskipun V8 dan straight-4 juga banyak diproduksi.

Keunggulan dan kelemahan dibanding dengan mesin busi-nyala

Untuk keluaran tenaga yang sama, ukuran mesin diesel lebih besar daripada mesin bensin karena konstruksi besar diperlukan supaya dapat bertahan dalam tekanan tinggi untuk pembakaran atau penyalaan. Dengan konstruksi yang besar tersebut penggemar modifikasi relatif mudah dan murah untuk meningkatkan tenaga dengan penambahan turbocharger tanpa terlalu memikirkan ketahanan komponen terhadap takanan yang tinggi. Mesin bensin perlu perhitungan yang lebih cermat untuk modifikasi peningkatan tenaga karena pada umumnya komponen di dalamnya tidak mampu menahan tekanan tinggi, dan menjadikan mesin diesel kandidat untuk modifikasi mesin dengan biaya murah.

Penambahan turbocharger atau supercharger ke mesin bertujuan meningkatkan jumlah udara yang masuk dalam ruang bakar dengan demikian pada saat kompresi akan menghasilkan tekanan yang tinggi dan pada saat penyalaan atau pembakaran akan menghasilkan tenaga yang besar. Penambahan turbocharger atau supercharger pada mesin diesel tidak berpengaruh besar terhadap pemakaian bahan bakar karena bahan bakar disuntikan secara langsung ke ruang bakar pada saat ruang bakar dalam keadaan kompresi tertinggi untuk memicu penyalaan agar terjadi proses pembakaran. Sedangkan penambahan turbocharger atau supercharger pada mesin bensin sangat mempengaruhi pemakaian bahan bakar karena udara dan bahan bakar dicampur dengan komposisi yang tepat sebelum masuk ruang bakar, baik untuk mesin bensin dengan sistem karburator maupun sistem injeksi.

EFI – Electronic Fuel Injection pada Motor

Berbagai macam cara dan usaha yang dilakukan untuk mengurangi kadar gas buang beracun yang dihasilkan oleh mesin-mesin kendaraan bermotor seperti penggunaan BBM bebas timbal, penggunaan katalis pada saluran gas buang, dll.

Sebagaimana mesin 2 langkah yang harus digantikan oleh mesin 4 langkah, sistem karburasi manual akhirnya juga akan digantikan oleh sistem karburasi digital.

Sistem injeksi bahan bakar elektronik (karburasi digital) sudah mulai diterapkan pada mesin sepedamotor, perlahan tapi pasti akan menggantikan sistem yang sudah lama bertahan yaitu karburator (karburasi manual).

Karena mesin sepedamotor merupakan kombinasi reaksi kimia dan fisika untuk menghasilkan tenaga, maka kita kembali ke teori dasar kimia bahwa reaksi pembakaran BBM dengan O2 yang sempurna adalah:

14,7:1 = 14,7 bagian O2 (oksigen) berbanding 1 bagian BBM

Teori perbandingan berdasarkan berat jenis unsur, pada prakteknya perbandingan diatas (AFR – Air Fuel Ratio) diubah untuk menghasilkan tenaga yang lebih besar atau konsumsi BBM yang ekonomis.

Karburator juga mempunyai tujuan yang sama yaitu mencapai kondisi perbandingan sesuai teori kimia diatas namun dilakukan secara manual. Karburator cenderung diatur untuk kondisi rata-rata dimana sepedamotor digunakan sehingga hasilnya cenderung kearah campuran BBM yang lebih banyak dari kebutuhan mesin sesungguhnya.

Untuk EFI karena diatur secara digital maka setiap ada perubahan kondisi penggunaan sepedamotor ECU akan mengatur supaya kondisi AFR ideal tetap dapat dicapai.

Contohnya: Pada sistem Karburator ada perbedaan tenaga jika sepedamotor digunakan siang hari dibandingkan malam hari, hal ini karena kepadatan oksigen pada volume yang sama berbeda, singkatnya jumlah O2 berubah pasokkan BBM tetap (ukuran jet tidak berubah).

Hal ini tidak terjadi pada sistem EFI karena adanya sensor suhu udara (Inlet Air Temperature) maka saat kondisi kepadatan O2 berubah, pasokkan BBM pun disesuaikan (waktu buka injector ditambah atau dikurangi). Jadi sepedamotor yang menggunakan EFI digunakan siang atau malam tetap optimum alias tenaga tetap sama.

Perbedaan utama Karburator dibandingkan EFI adalah:

Karburator EFI
BBM dihisap oleh mesin BBM diinjeksikan/disemprotkan ke dalam mesin
Pengapian Terpisah Sistem Pengapian menyatu

Komponen-komponen dasar EFI
Setiap jenis atau model sepedamotor mempunyai desain masing-masing namun secara garis besar terdapat komponen-komponen berikut.

ECU – Electrical Control Unit
Pusat pengolah data kondisi penggunaan mesin, mendapat masukkan/input dari sensor-sensor mengolahnya kemudian memberi keluaran/output untuk saat dan jumlah injeksi, saat pengapian.

Fuel Pump
Menghasilkan tekanan BBM yang siap diinjeksikan.

Pressure Regulator
Mengatur kondisi tekanan BBM selalu tetap (55~60psi).

Temperature Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi suhu mesin, kondisi mesin dingin membutuhkan BBM lebih banyak.

Inlet Air Temperature Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi suhu udara yang akan masuk ke mesin, udara dingin O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.

Inlet Air Pressure Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi tekanan udara yang akan masuk ke mesin, udara bertekanan (pada tipe sepedamotor ini hulu saluran masuk ada diantara dua lampu depan) O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.
Atmospheric Pressure Sensor memberi masukan ke ECU kondisi tekanan udara lingkungan sekitar sepedamotor, pada dataran rendah (pantai) O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.

Crankshaft Sensor
Memberi masukan ke ECU posisi dan kecepatan putaran mesin, putaran tinggi membutuhkan buka INJECTOR yang lebih cepat.

Camshaft Sensor
Memberi masukan ke ECU posisi langkah mesin, hanya langkah hisap yang membutuhkan buka INJECTOR.

Throttle Sensor
Memberi masukan ke ECU posisi dan besarnya bukaan aliran udara, bukaan besar membutuhkan buka INJECTOR yang lebih lama.

Fuel Injector / Injector
Gerbang akhir dari BBM yang bertekanan, fungsi utama menyemprotkan BBM ke dalam mesin, membuka dan menutup berdasarkan perintah dari ECU.

Speed Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi kecepatan sepedamotor, memainkan gas di lampu merah dibanding kecepatan 90km/jam, buka INJECTOR berbeda.

Vehicle-down Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi sepedamotor, jika motor terjatuh dengan kondisi mesin hidup maka ECU akan menghentikan kerja FUEL PUMP, IGNITION, INJECTOR, untuk keamanan dan keselamatan.

Electronic Fuel Injection memang lebih unggul dibanding karburator, karena dapat menyesuaikan takaran BBM sesuai kebutuhan mesin standar.

ECU diprogram untuk kondisi mesin standar sesuai model sepedamotor, di dalam ECU terdapat tabel BBM yang akan dikirim melalui Injector sesuai kondisi mesin standar.

Jika ada perubahan dari kondisi standar misalnya filter udara diganti atau dilepas, walaupun ada pengukur tekanan udara (inlet air pressure sensor) pasokkan BBM hanya berubah sedikit, akhirnya sepedamotor akan berjalan tidak normal karena O2 terlalu banyak (lean mixture).

Tabel ECU standar biasanya tidak dapat dirubah, karena tujuan utama EFI adalah pengurangan kadar emisi gas buang beracun.

Untuk mesin modifikasi memerlukan modifikasi tabel dalam ECU, hal ini dapat dilakukan dengan:
1. Software yang dapat masuk ke dalam memory ECU – hanya dimiliki oleh ATPM atau dealer.
2. Piggyback alat tambahan diluar ECU – bekerja dengan cara memanipulasi sinyal yang dikirim ke Injector untuk membuka lebih lama.
3. Tukar ECU aftermarket yang dapat diprogram tabel memory-nya, sesuai modifikasi, sesuai kondisi sirkuit.

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s


Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: