DASAR-DASAR MESIN INJEKSI

Uraian Materi 1.

Sejak Robert Bosch berhasil membuat pompa injeksi pada motor diesel putaran tinggi (1922 _ 1927), maka dimulailah percobaan-percobaan untuk menerapkan pompa injeksi tersebut pada motor bensin. Pada mulanya pompa injeksi motor bensin dicoba, bensin langsung disemprotkan ke ruang bakar seperti motor diesel, namun timbul kesulitan saat motor dihidupkan pada kondisi dingin karena bensin sukar menguap pada suhu rendah dan akibatnya bensin akan mengalir keruang poros engkol dan bercampur dengan oli. Untuk mengatasi hal ini, maka penyemprotan bensin dilakukan pada saluran isap (intake manifold), hal ini pun bukan tidak bermasalah karena elemen pompa harus diberi pelumasan sendiri mengingat bensin tidak dapat melumasi elemen pompa seperti solar. Para ahli konstruksi terus berusaha merancang suatu sistem injeksi yang berbeda dari sistem-sistem terdahulu (tanpa memakai pompa injeksi seperti motor diesel).

Mengingat keterbatasan sistem mekanis itu, para perekayasa berusaha menggabungkan sistem mekanis dengan kontrol elektronik. Gunanya agar diperoleh fleksibilitas yang lebih dalam daerah operasinya sehingga menghasilkan engine dengan kinerja optimum dalam daerah operasi yang lebih luas.. Karena merupakan komponen penting, para pabrikan membungkusnya dalam nama yang berbeda dari pabrikan lain. Toyota memberi nama Electronic Fuel Injection (EFI), Suzuki menambahkan kata petrol menjadi Electronic Petrol Fuel Injection (EPFI), Mitsubishi menamainya Multi Point Fuel Injection (MPFI), Honda dengan Programmed Fuel Injection (PGM-FI), sedangkan nama Bosch Motro-nic dipakai oleh BMW dan Peugeot.

Uraian materi 2.

Sejak 1 Januari 2007, industri otomotif Indonesia memasuki babak baru dalam soal teknologi mesin dan pembuangan gas bekas (emisi gas buang) yang ramah lingkungan. Secara resmi pemerintah memberlakukan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup (LH) Nomor 141/2003 tentang Standar Emisi Euro 2. Peraturan ini berlaku untuk kendaraan produksi terbaru atau yang sedang diproduksi (current production). Baik untuk mesin kendaraan roda empat maupun roda dua.

Untuk mengadopsi standar Euro 2 memang mutlak diperlukan beberapa perubahan teknologi. Yang paling utama adalah pemasangan catalytic converter (CC) sebagai peredam emisi gas buang dan teknologi pasokan bahan bakar injeksi. Gambar Dibawah ini merupakan mobil produk 2007 yang telah menggunakan system injeksi

Teknologi injeksi merupakan teknologi yang tepat untuk menggantikan karburator. Ini bisa dilihat dari kondisi sisa pembakaran yang dihasilkan mesin injeksi. Salah satu perbandingan adalah berdasarkan data standar batas baku mutu emisi yang dikeluarkan pemerintah provinsi DKI Jakarta, Februari 2006. Berdasarkan standar tersebut, mobil karburator buatan 1986-1996 memiliki batas CO sebesar 3,5% dan HC 800 ppm. Sedangkan untuk mobil dengan sistem injeksi periode tahun yang sama memiliki kadar CO 3% dan HC 600 ppm.

Uraian Materi 3

3.1. Proses pencampuran udara dan bahan bakar (bensin)

Bahan bakar (bensin) yang dimasukan ke dalam ruang bakar harus dalam kondisi mudah terbakar, agar dapat menghasilkan efesiensi tenaga yang maksimal. Campuran yang belum sempurna akan sulit terbakar, bila tidak dalam bentuk gas yang homogen. Bensin tidak dapat terbakar tanpa udara, harus dicampur dengan udara dalam takaran yang tepat. Perbandingan campuran udara dan bensin sangat dipengaruhi oleh pemakaian bahan bakar. Perbandingan udara dan bahan bakar dinyatakan dalam bentuk volume atau berat dari bagian udara dan bensin. Bensin harus dapat terbakar seluruhnya agar menghasilkan tenaga yang besar pada mesin dan meminimalkan tingkat emisi gas buang.

Air Fuel Ratio (AFR)

Air Fuel Ratio adalah faktor yang mempengaruhi kesempurnaan proses pembakaran di dalam ruang bakar. Merupakan komposisi campuran bensin dan udara . Idealnya AFR bernilai 14,7 . Artinya campuran terdiri dari 1 bensin berbanding 14,7 udara atau disebut dengan istilah Stoichiometry. Pada tabel 1 dapat dilihat pengaruh AFR terhadap kinerja motor bensin

Tabel 1. Pengaruh AFR terhadap kinerja motor bensin.

1

Pemakaian udara yang tidak stoikiometris, dikenal istilah Equivalent Ratio (ER). Equivalent Ratio (ER) adalah perbandingan antara jumlah (bahan bakar/ udara) yang digunakan dan jumlah (bahan bakar/ udara) stoikiometris. (Sumber: Wisnu Arya Wardana, 2001: 38)

Dengan demikian maka:

ER (lamda) = 1, berarti reaksi stoikiometris tetap sama dengan harga AFR ideal.

ER(lamda) <1,berarti pemakaian udara kurang dari keperluan reaksi stoikiometris.(campuran kaya)

ER(lamda) >1,berarti pemakaian udara lebih dari keperluan reaksi stoikiometris (campuran miskin)

Pada umumnya perbandingan udara dan bahan bakar dinyatakan berdasarkan perbandingan berat udara dengan berat bahan bakar. Perbandingan udara dan bahan bakar yang sempurna atau air fuel ratio (AFR) adalah 14,7 : 1, yaitu 14,7 udara berbanding 1 bensin.Tetapi pada praktiknya, mesin membutuhkan campuran udara dan bahan bakar dalam perbandingan yang berbeda-beda. Ini bergantung pada temperatur, kecepatan mesin dan kondisi lainnya. Pada tabel 2 adalah perbandingan campuran udara dan bensin secara teoritis yang dibutuhkan mesin sesuai kondisi kerja.

Tabel 2. Perbandingan campuran udara dan bensin secara teoritis yang dibutuhkan mesin sesuai kondisi kerja.

KONDISI KERJA MESIN	AIR-FUEL RATIO (AFR)
Saat start temperatur 0o Celsius	1 : 1
Saat start temperatur 20o Celsius	5 : 1
Idling	11 : 1
Putaran lambat	12-13 : 1
akselerasi	8 : 1
Putaran Max (beban penuh)	12-13 : 1
Pemakaian ekonomis	16-18 : 1

3.2. Metoda Pencampuran Pada Karburator.

Prinsip kerja karburator sama dengan prinsip kerja semprotan serangga, yaitu ketika udara ditekan, maka cairan yang berada dalam tabung akan terisap dan bersama-sama dengan udara terkarburasi (tercampur) keluar berupa gas. Hal ini disebabkan karena pada bagian yang dipersempit (venturi) mempunyai kecepatan aliran udara yang tinggi. Jika pada daerah venturi dihubungkan dengan saluran bahan bakar, maka bahan bakar akan terhisap keluar bersama dengan udara menjadi gas.

Jumlah gas yang dihisap oleh mesin tergantung dari besar kecilnya kevakuman pada venturi yang diatur oleh besar kecilnya pembukaan throttle valve, juga ditentukan oleh besar kecilnya diameter saluran dari ruang bahan bakar sampai dengan venturi. Prinsip kerja karburator dapat dilihat pada gambar 2.

2

Gambar 2. Prinsip kerja karburator

3.2.1. Metoda Pencampuran pada berbagai kondisi kerja karburator dan injeksi

Antara karburator dengan injeksi sebenarnya mempunyai tujuan yang sama yaitu memberikan campuran udara dan bensin dalam jumlah yang tepat sesuai dengan tuntutan kondisi kerja mesin, namun metoda pencampurannya yang berbeda. Perbedaan keduanya antara lain :

a. Perbandingan metoda campuran

Pada mesin karburator campuran udara dan bensin masuk ke dalam ruang bakar karena adanya kevakuman yang dihasilkan oleh torak pada proses langkah isap, sedangkan pada mesin injeksi (epi), bensin disemprotkan bukan berdasarkan kevakuman pada intake manifold melainkan karena adanya respon terhadap suatu sinyal listrik dari computer ke injektor.

b. Saat mesin mulai berputar (starting)

Pada mesin karburator, prosedur menghidupkan mesin saat kondisi dingin adalah dengan mngaktifkan choke valve untuk menghambat masuknya udara sehingga memperkaya campuran. Setelah mesin hidup choke valve dikembalikan untuk mencegah campuran kaya., sedangkan pada mesin injeksi pada saat temperatur mesin masih dingin akan dideteksi oleh sensor yang memberikan input pada komputer untuk mengaktifkan colt start injector atau mengaktifkan semua injektor selama mesin starting untuk memperkaya campuran.

c. Saat Akselerasi (Percepatan)

Pada mesin karburasi, pompa percepatan yang akan memberikan tambahan suplai bensin melalui pompa nozzle saat pedal gas diinjak secara mendadak, sedangkan pada mesin injeksi computer akan mendeteksi adanya bukaan throttle secara tiba-tiba, diikuti dengan berubahnya aliran udara atau kevacuman pada intake manifold, maka komputer akan mengirim sinyal ke semua injektor untuk bekerja secara bersamaan.

d. Saat Putaran Mesin Tinggi (high power output)

Pada mesin karburator power sistem akan bekerja untuk memperkaya campuran dengan memberikan suplai bensin ke tabung pencampuran dan bersama-sama main jet menyemprotkan bahan bakar ke ruang bakar, sedangkan pada mesin injeksi, saat throttle valve terbuka semakin lebar, komputer akan mengkombinasikan dengan aliran udara masuk atau tingkat kevacuman di intake manifold untuk menghitung besarnya beban.Computer akan mengirim sinyal ke injektor untuk merubah lamanya waktu injector terbuka (injection pulse width), untuk memperkaya campuran.

3.3. Keunggulan Mesin Injeksi.

Beberapa keunggulan mesin injeksi jika dibandingkan dengan mesin karburasi antara lain Menyempurnakan atomisasi (bahan bakar memaksa masuk ke saluran isap untuk membantu memecahkan bahan bakar saat disemprotkan yang akan menyempurnakan campuran)

1. Distribusi bahan bakar yang lebih baik (campuran udara-bahan bakar disuplai dalam jumlah yang sama ke masing-masing silinder).
2. Putaran stasioner lebih lembut (campuran bahan bakar-udara yang lebih tepat, atomisasi yang rendah).
3. Irit (efesiensi tinggi oleh karena takaran campuran udara-bahan bakar yang lebih tepat, atomisasi, distribusi dan adanya system pemutus bahan bakar).
4. Emisi gas buang rendah (ketepatan takaran/campuran udara-bahan bakar yang menjadikan pembakaran sempurna sehingga emisi gas buang dapat dieliminir).
5. Lebih baik saat dioperasikan pada semua kondisi temperatur (adanya sensor yang mendeteksi temperatur menjadikan pengontrolan penginjeksian lebih baik).
6. Meningkatkan (momen putar) tenaga mesin (ketepatan campuran pada masing-masing silinder dan aliran udara yang ditingkatkan dapat menghasilkan tenaga yang lebih besar).
7. Daya maksimum lebih besar ( konstruksi saluran masuk dan saluran buang lebih baik, tekanan kompresi).