Common Rail

POLITEKNIK NEGERI MALANG

RIZKI MAULANA SASMITA

BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG

Motor diesel merupakan salah satu motor yang banyak digunakan oleh masyarakat untuk kebutuhan sehari-hari, seperti kendaraan pengangkut atau kendaraan niaga, kendaraan seharihari, genset, kapal laut, dan lain sebagainya. sebagainya. Seiring dengan perkembangan teknologi yang sangat pesat, maka motor diesel pun juga mengalami perubahan yang sangat pesat seperti teknologi Common Rail, yaitu teknologi motor diesel yang menggunakan ECU dan EDU pada sistem bahan bakarnya. Berkembangnya kegunaan dari motor diesel ini membuat banyaknya kebutuhan akan perbaikan dan perawatan dari pada motor diesel itu sendiri. Kubutuhan itu tidak dapat di pungkiri karena motor diesel tidak t idak selamanya bekerja dengan optimal. Apabila salah satu komponen dari sistem bahan bakar dengan teknologi Common Rail mengalami gangguan, maka peforma motor akan menurun. Sehingga kenyamanan pengendaraan tidak akan dapat dicapai. Sehingga perlu dilakukan perawatan agar performa dapat optimal. Oleh karena itu saya belajar akan motor diesel agar dapat memahami yang khususnya tentang sistem bahan bakar motor diesel dengan sistem Common Rail serta bagiannya. Pembelajaran ini saya dapat di kampus Politeknik Negeri Malang dengan jurusan Teknik Mesin dan program studi Otomotif Elektronika. Pembelajaran yang saya dapati dimantapkan dengan cara membuat makalah tentang Motor Diesel Common Rail. Oleh karena itu saya menyusun makalah ini agar dapat memahami lebih dalam dari apa yang saya dapatkan dan sekaligus sebagai persyaratan mata kuliah Sistem bahan bakar diesel 2. 1.2. RUMUSAN MASALAH

Dengan penjelasan latar belakang yang telah disebutkan diatas, t erdapat beberapa masalah yang di rumuskan dan akan di bahas dalam laporan ini, yaitu: 1. Bagaimanakah Bagaimanakah konstruksi dari Common Rail? 2. Bagaimana cara kerja dari Common Rail? 3. Apasajakah Apasajakah komponen dan fungsinya dari sistem Common Rail?

Makalah Sistem Bahan Bakar Diesel II “Common Rail”

1



1.3 BATASAN MASALAH

Makalah ini hanya membahas sebagian kecil permasalahan dalam sistem Common Rail antara lain : 

Menganalisa konstruksi, konstruksi, serta cara kerja dari sistem Common Rail.



Menganalisa komponen serta fungsinya.

1.4. TUJUAN

Berdasarkan materi Sistem Bahan Bakar Motor Diesel II tujuan yang ingin dicapai dari makalah system bahan bakar Diesel ini adalah : 1. Agar mahasiswa dapat dapat mengetahui mengetahui konstruksi dari dari Common Rail. 2. Agar mahasiswa dapat mengerti cara kerja dari Common Rail. 3. Agar mahasiswa mengetahui komponen-komponen serta fungsinya dari sistem Common Rail. 1.5 MANFAAT

Manfaat yang dapat di peroleh dari laporan praktek sistem bahan bakar Diesel II ini adalah : 

Dapat mengetahui konstruksi dari Common Rail.



Dapat mengetahui cara kerja dari Common Rail.



Dapat mahasiswa mengetahui komponen-komponen serta fungsinya dari sistem Common Rail.

1.6 SISTEMATIKA PENYUSUNAN

Makalah ini memiliki banyak banyak sekali hal – hal – hal hal yang dijelaskan, sehingga akan disusun dengan format sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Berisi tentang : 

Latar belakang penulisan



Rumusan masalah



Batasan pembahasan



Tujuan



Manfaat



Sistematika penulisan


2



1.3 BATASAN MASALAH

Makalah ini hanya membahas sebagian kecil permasalahan dalam sistem Common Rail antara lain : 

Menganalisa konstruksi, konstruksi, serta cara kerja dari sistem Common Rail.



Menganalisa komponen serta fungsinya.

1.4. TUJUAN

Berdasarkan materi Sistem Bahan Bakar Motor Diesel II tujuan yang ingin dicapai dari makalah system bahan bakar Diesel ini adalah : 1. Agar mahasiswa dapat dapat mengetahui mengetahui konstruksi dari dari Common Rail. 2. Agar mahasiswa dapat mengerti cara kerja dari Common Rail. 3. Agar mahasiswa mengetahui komponen-komponen serta fungsinya dari sistem Common Rail. 1.5 MANFAAT

Manfaat yang dapat di peroleh dari laporan praktek sistem bahan bakar Diesel II ini adalah : 

Dapat mengetahui konstruksi dari Common Rail.



Dapat mengetahui cara kerja dari Common Rail.



Dapat mahasiswa mengetahui komponen-komponen serta fungsinya dari sistem Common Rail.

1.6 SISTEMATIKA PENYUSUNAN

Makalah ini memiliki banyak banyak sekali hal – hal – hal hal yang dijelaskan, sehingga akan disusun dengan format sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Berisi tentang : 

Latar belakang penulisan



Rumusan masalah



Batasan pembahasan



Tujuan



Manfaat



Sistematika penulisan


2



BAB II PEMBAHASAN Berisi tentang: 

Teori dasar dari Motor Diesel

BAB III SISTEM COMMON RAIL Berisi tentang : 

Pengertian dasar



Konstruksi



Cara kerja



Komponen serta fungsi

BAB IV PENUTUP Berisi tentang : 

Kesimpulan



Saran

DAFTAR PUSTAKA


3


RIZKI MAULANA SASMITA BAB II

TEORI DASAR 2.1 SEJARAH DIESEL

Penemu motor Diesel Diesel adalah seorang ahli ahli dari Jerman, bernama Rudolf Diesel Ia mendapat hak paten untuk mesin Diesel pada tahun 1892, tetapi mesin Diesel tersebut baru dapat dioperasikan dengan baik pada tahun 1897.

Rudolf Diesel Tujuan Rudolf Diesel 

Menaikkan rendemen rendemen motor (rendemen motor bensin = 30 %, rendemen motor Diesel = 40 – 40 – 51 %)



Mengganti sistem pengapian dengan sistem penyalaan diri, karena sistem pengapian motor bensin pada waktu itu kurang baik



Mengembangkan sebuah mobil yang dapat dioperasikan dengan bahan bakar lebih murah dari pada bensin Kesulitan Rudolf Diesel

Belum ada pompa injeksi yang dapat menyemprotkan bahan bakar dengan tekanan tinggi (pompa injeksi yang baik baru ada pada tahun 1924) ROBERT BOSCH mulai mengadakan penelitian, percobaan dan pengembangan sistem penyemprotan bahan bakar pada motor diesel. Akhirnya usaha itu berhasil dengan diproduksinya seri pertama pompa injeksi pada tahun 1927. Sistem bahan bakar diesel berfungsi untuk melayani kebutuhan bahan bakar selama motor diesel bekerja.


4

POLITEKNIK NEGERI MALANG 2.2


PRINSIP KERJA MOTOR DIESEL

Pada mesin diesel hanya udara bersih yang dihisap dan dikompresikan. Bahan bakar dan udara dicampur di dalam silinder dengan cara setelah udara dikompresikan, bahan bakar disemprotkan kedalam ruang bakar sehingga terjadi pembakaran. Persyaratan tekanan udara kompresi 1,5-4 Mpa (15-40 bar) sehingga temperatur udara naik 700-900oc. Bahan bakar harus dikabutkan halus, oleh pompa injeksi pada tekanan (100-250 bar).

Ada dua cara penyemprotan bahan bakar kedalam ruang bakar yaitu injeksi langsung dimana injection nozzle menyemprotkan bahan bakar langsung keruang bakar utama (main combustion chamber) pada akhir langkah kompresi. Udara tertekan dan menerima pusaran

cepat akibatnya suhu dan tekanannya naik bahan bakar cepat menguap dan menyala dengan sendirinya setelah disemprotkan. Cara menyemprotan yang kedua ialah injeksi tidak langsung dimana bahan bakar disemprotkan oleh injection nozzle ke kamar depan (precombustion chamber). Udara yang dikompresikan oleh torak memasuki kamar pusar dan membentuk aliran turbulensi ditempat bahan bakar yang diijeksikan. Tetapi sebagian bahan bakar yang belum terbakar akan mengalir ke ruang bakar utama melalui saluran transfer untuk menyelesaikan pembakaran. Pada sistem bahan bakar mesin diesel, feed pump menghisap bahan bakar dari tangki bahan bakar. Bahan bakar disaring oleh fuel filter dan kandungan air yang terdapat pada bahan bakar dipisahkan oleh fuel sedimenter sebelum dialirkan ke pompa injeksi bahan bakar. Dari pompa injeksi selanjutnya melalui pipa injeksi bahan bakar dialirkan ke injektor untuk diinjeksikan ke ruang bakar. Cara pembentukan campuran

Campuran Bahan Bakar terjadi pada kamar penyampur ( indirect injection ) atau ruang bakar pada direct injection. Saat isap hanya menghisap udara masuk ke system, setelah itu bahan bakar diinjeksikan. Makalah Sistem Bahan Bakar Diesel II “Common Rail”

5



Cara penyalaan

penyalaan yang terjadi pada mesin diesel adalah penyalaan sendiri, tanpa adanya busi pada beberapa produk terdapat glow plug untuk penyalaan awal pen yalaan sendiri dapat terjadi dengan syarat Persyaratan

1. perbandingan kompresi bahan bakar tinggi 2. tidak ada kebocoran pada sistim khususnya pada sistim kompresi 3. suhu kerja sudah terpenuhi Bahan bakar pada mesin diesel harus mempunyai sifat-sifat sbb :

1. Kekentalannnya rendah ( mudah diinjeksikan ) 2. Memiki sifat melumasi karena berhubung dengan system injeksi yang banyak gesekan 3. Dapat terbakar ( mudah terbakar ) dengan kompresi tinggi dan suhu kerja yang terpenuhi


6



Proses Kerja motor Diesel

LANGKAH ISAP

LANGKAH KOMPRESI

Yang udara,

dihisap silinder

hanya akan

terisi penuh



Perbandingan kompresi (  ) = 15 – 23



Udara dikompresi sampai  1,5 – 4 Mpa ( 15 – 40 bar )



Temperatur menjadi  700 – 900 o



C

Penyemprotan

bahan

bakar

dimulai 30 – 10 sebelum TMA LANGKAH USAHA

LANGKAH BUANG

Bahan bakar terbakar dengan sendirinya

Temperatur gas buang  500 – 600 C

o

akibat temperatur udara yang panas. Tekanan pembakaran  4 – 12 Mpa ( 40 – 120 bar )


7



Diagram indikator tekanan motor Diesel 4 tak

A = Mulai penyemprotan B = Mulai penyalaan C = Tekanan maksimum D = Akhir penyemprotan E = Akhir pembakaran F = Katup buang terbuka

Perbandingan Campuran Bahan Bakar

Putaran idle

Beban menengah

Beban penuh

Kurus sekali

Kurus

Sedikit kurus

1 : 300

1 : 30

1 : 17

Diesel

Momen putar, Putaran, Daya & Efisiensi Diesel Engine Momen putar/dm

Putaran

Daya/dm

volume silinder

maksimum

volume silinder


Efisiensi

8


80 – 90

Diesel

Nm

3

/ dm

2000 – 5000


20 – 30

Km

3

/ dm

30 – 50 %

rpm

2.2.1 Injeksi Tidak Langsung ( Indirect Injection )

Bagian – bagian :

1. Injektor 2. Busi Pijar 3. Ruang bakar 4. Saluran penghubung



Kamar muka Injektor

Kamar muka

Busi pemanas Bola penyala

Saluran penghubung

Cara kerja

Pada langkah kompresi, sebagian besar udara ditekan kedalam kamar muka, kemudian bahan bakar disemprotkan terhadap bola penyala. Bagian tersebut terikat dengan jembatan yang relatif tipis, maka menjadi sangat panas selama motor hidup. Oleh karena itu, dengan cepat akibat pembakaran, sebagian bahan bakar ditiup keluar dari kamar muka dan ikut terbakar dengan udara yang masih didalam silinder. Catatan 

Saat ini sistem tersebut hanya digunakan Mercedes – Benz

Memerlukan injektor jenis Nozel pasak dengan bentuk penyemprotan khusus, tekanan




9



pembukaan Nozel 110 – 150 bar / 11 – 15 Mpa Memerlukan sistem pemanas mula untuk menghidupkan motor, bila suhunya lebih



0

rendah dari  50 C. Kamar Pusar Injektor

Katup isap

Kamar Busi pijar Saluran penghubun

Cara kerja

Pada langkah kompresi, sebagian besar udara ditekan kedalam kamar pusar. Udara menerima pusaran yang sangat cepat, karena saluran penghubung yang menuju secara kedalam kamar pusar.dikontruksi miring / tangensial. Akibatnya bahan bakar yang disemprotkan cepat menguap dan menyalakan diri. Dari hasil pembakaran sebagian bahan bakar ditiup keluar dari kamar pusar dan ikut terbakar dengan sisa udara yang masih didalam silinder. Catatan 

Kebanyakan motor kecil – sedang menggunakan sistem ini

Menggunakan injektor nozel pasak dengan tekanan pembukaan nozel 110 – 150 bar /



11 – 15 Mpa Jika kondisi motor baik, sistem pemanas mula hanya perlu pada temperatur dibawah



0

25 C.


10



Sistem Pemanas Mula ( Busi Pijar )

Fungsi :Untuk memanasi ruang bakar kamar muka/pusar dengan aliran listrik untuk memungkinkan bahan bakar mudah menyala terbakar, sehingga motor bisa hidup pada saat dingin. Macam-macam busi pijar :

*Busi pijar bentuk kawat

1. Pol luar 2. Isolator 3. Pol dalam 4. Kawat pemanas Pemasangan busi pijar bentuk kawat dirangkai “ Seri “ *Busi pijar bentuk batang

1. Rumah 2. Keramik 3. Koil pemanas 4. Tabung pemanas Pemasangan busi pijar bentuk batang dirangkai “ Pararel “


11



Rangkaian Sistem Pemanas Mula

Kunci kontak posisi G

Busi pijar dinyalakan 2 – 10 detik, setelah kawat pijar membara ® motor dapat distarter Kunci kontak posisi ST

Selama motor distater sistem pemanas tetap berfungsi

2.2.2 Injeksi Langsung

Pada akhir langkah kompresi, torak mendekati kepala silinder,udara masuk melalui katup kemudian nozel memyemprotkan langsung keruang bakar, akibat kompresi yang tinggi bahan bakar akan menyala dengan sendirinya.

Macam-macam bentuk ruang bakar


12



Cara memperoleh pusaran

Contoh : ruang bakar bentuk hati

Selama langkah isap

Saluran hisap dikonstruksi sedemikian rupa, supaya terjadi pusaran radial Selama langkah kompresi

Sewaktu torak mendekati TMA udara ditekan kedalam ruang bakar, sehingga terjadi putaran arah aksial Hasil pada saat penyemprotan

Udara yang berputar ( pusaran radial dalam ruang bakar, dalam waktu yang bersamaan terjadi pusaran aksial )

2.2.3 Proses Pembakaran

Proses pembakaran pada motor diesel berlangsung dalam empat periode :


13

POLITEKNIK NEGERI MALANG 1. Pertama


: Periode pembakaran tertunda(ignition delay period) (A-B). Pereiode ini merupakan periode awal pembakaran dimana partikel bahan bakar yang sangat halus menguap dan bercampur dengan udara sehingga dapat terbentuk campuran yang mudah terbakar. Dalam periode ini tekanan naik secara konstan sesuai dengan gerakan engkol.

2. Kedua

: Periode perampatan api (B-C). Pada akhir periode pertama tadi, di beberapa tempat campuran yang sangat mudah menyala tadi mulai terbakar. Penyebaran api berlangsung sedemikian cepatnya sehingga terjadi letupan dan tekanan di dalam silinder naik secara cepat pula. Oleh karena itu disebut pula periode pembakaran letupan. Kenaikan tekanan dalam periode ini tergantung dari jumlah campuran yang terbentuk dalam periode utama.

3. Ketiga

: Periode pembakaran langsung (C-D). Bahan bakar yang lansung terbakar segera setelah disemprotkan pada periode ini diakibatkan tidak adanya proses keterlambatan (delay) yang ditimbulkan oleh lidah api di dalam silinder. Pembakaran dapat dikontrol dengan sejumlah bahan bakar yang disemprotkan pada periode ini , oleh karenanya dapat pula disebut periode control pembakaran.

4. Keempat

: Periode pembakaran lanjut (D-E). Penyemprotan bahan bakar berakhir pada titik D, tetapi bahan bakar yang belum terbakar akan meneruskan pembakaran (Hingga titik E). Jika periode ini terlampau panjang, maka temperature gas buang akan bertambah dan gaya guna menjadi turun.

2.2.4 Detonasi Pada Motor Diesel

Jika keterlambatan pembakaran diperpanjang, atau pada masa ini terjadi peristiwa penguapan terlampau cepat, maka sejumlah bahan baker akan segera menyala dan dalam periode kedua akan terjadi penyebaran api secara berlebihan. Hal ini akan menghasilkan kenaikan tekanan terlampau cepat dan mengakibatkan getaran serta suara. Peristiwa demikian dikenal sebagai detonasi pada motor diesel. Untuk mengatasi detonasi diusahakan agar tidak terjadi kenaikan temperature yang mendadak dengan membuat campuran yang dapat terbakar pada temperature rendah. Hal ini dilakukan dengan cara memperpendek masa pengapian atau mengurangi jumlah bahan bakar yang diinjeksikan selama masa pengapian. Adapun beberapa metode untuk mencapai hal tersebut, antara lain : Makalah Sistem Bahan Bakar Diesel II “Common Rail”

14



1. Menggunakan bahan bakar dengan angka cetane tinggi. 2. Menaikkan temperature udara dan tekanan pada saat awal injeksi. 3. Mengurangi jumlah bahan bakar yang diinjeksikan pada saat awal injeksi. 4. Menaikkan temperature ruang bakar. Perbandingan antara detonasi pada motor diesel dan pada motor bensin. Pada dasarnya kedua macam peristiwa ini mempunyai latar belakang fisis yang sama. Suara knock timbul karena adanya kenaikan tekanan secara mendadak dan terjadi pembakaran sangat cepat.

Detonasi pada motor diesel dimulai pada saat awal proses pembakaran, sedangkan detonasi pada mototr bensin terjadi hamper pada akhir pembakaran. Untuk mengurangi kemungkinan detonasi pada motor diesel, pembakaran sendiri (self ignition) diusahakan secepat mungkin, sedangkan pada motor bensin diusahakan agar pembakaran sendiri tidak terjadi.


15



BAB III COMMON RAIL 3.1 PENGERTIAN DASAR Sistem Common rail menggunakan bahan bakar bertekanan tinggi yang oleh supply pump untuk memperbaiki penggunaan bahan bakar yang

dihasilkan

ekonomis dan menambah kekuatan ( power) mesin, juga mengurangi vibrasi dan noise mesin. Sistem ini menyimpan bahan bakar, yang telah mempunyai tekanan yang dihasilkan oleh supply pump, pada common rail. Dengan menyimpan bahan bakar dengan tekanan tinggi sistem common rail dapat menyediakan bahan bakar dengan tekanan bahan bakar yang stabil, tidak terpengaruh oleh cepatnya mesin atau beban mesin.

ECM menghasilkan arus listrik ke solenoid valve pada injektor,

menggunakan EDU , untuk mengatur waktu dan jumlah injeksi bahan bakar, dan juga memonitor tekanan bahan bakar di dalam common rail dengan menggunakan fuel pressure sensor . ECM memerintahkan supply pump untuk menyuplai bahan bakar di

dalam common rail dengan menggunakan fuel pressure sensor . ECM memerintahkan supply pump untuk menyuplai bahan bakar yang dibutuhkan untuk memperoleh

target tekanan bahan bakar, kira-kira 20 sampai 135 MPa (204 2 sampai 1,337 kgf/cm , 2,901 sampai 19,581 psi).

Sebagai tambahan, sistem ini menggunakan 2-Way Valve (TWV) di dalam injektor untuk membuka dan menutup saluran bahan bakar. Walau demikian, waktu dan volume common

rail

injeksi bahan bakar dapat di atur secara presisi oleh ECM . Sistem menghasilkan

dua

injeksi

bahan

bakar

yang

terpisah.

Untuk

memperlembut kejutan pembakaran, sistem ini melakukan pilot-injection sebagai bagian injeksi bahan bakar lebih dulu ke injeksi bahan bakar utama. Hal ini dapat membantu mengurangi vibrasi dan noise mesin.


16



Gambar 3.1 Sistem Diagram Common Rail (Sistem Bahan Bakar)

Common Rail system adalah mesin diesel yang sistem bahan bakarnya dikontrol secara elektrikal. Pada saat mesin bekerja selalu terdapat tekanan bahan bakar yang cukup tinggi. Kontrol tekanan tinggi tersebut pada setiap injector diatur secara independen. Sistem tekanan

dan

waktu penginjeksian dirangcang untuk mesin high speed direct injection.

Parameter injeksi seperti waktu penginjeksian, jumlah injeksi dan tekanan dikontrol oleh Electronic Control Module (ECM).

Gambar 3.2 Komponen Common Rail


17



3.2 PERBEDAAN DIESEL COMMON RAIL DENGAN DIESEL KONVENSIONAL Perbedaan antara mesin diesel modern, common rail dengan konvensional adalah cara

memasok bahan bakarnya. Terutama, komponen yang berada antara

pompa injeksi dan injector . Ada dua komponen utama di sini, yaitu pompa injeksi atau mekanik awam menyebutnya Bosch pump dan injector . Cara kerja common rail layaknya seperti konsep hidup bersama. Dalam hal ini, semua injector yang bertugas memasok solar langsung ke dalam mesin, menggunakan satu wadah atau rel yang sama dari pompa i njector . Caranya sama dengan

yang

digunakan pada sistem injeksi bensin. Sedangkan mesin diesel konvensional, setiap injector memiliki pasokan solar sendiri-sendiri langsung dari pompa injeksi.

Pada mesin diesel biasa, pompa digerakkan oleh engine dan fungsinya adalah untuk memastikan jumlah bahan bakar yang sesuai dan distribusi bahan bakar ke setiap injector

dan mengatur bukaannya. Pada sistem Common Rail, pompa hanya bertugas

untuk manumpuk bahan bakar pada tekanan yang sangat tinggi di dalam jalur pengumpan biasa (common feeding line) dari cabang injectors. Pembukaan injectors dikontrol oleh Electronic Control Module(ECM) dan sensor-sensor. Disamping meningkatkan performa dan mengurangi noise serta menurunkan tingkat emisi gas buang, sistem Common Rail ini juga memungkinkan mesin diesel untuk mencapai keinginan pemakai kendaraan di dunia. Tekanan bahan bakar dalam rel sangat tinggi. Sekarang, yaitu common rail generasi ke-3, tekananya sudah mencapai 1800 bar. Kalau dikonversi ke PSI yang masih digunakan sekarang menjadi 26.100 PSI. Bandingkan dengan tekanan ban 30 PSI. Atau tabung elpiji 25 bar dan CNG 200 bar. Dengan tekanan setinggi tersebut, pengabutan yang dihasilkan tentu saja semakin bagus. Hasil pembakaran menjadi lebih sempurna dan kerja mesin makin efisien. Sehingga mesin Diesel Common

Rail

Direct Injection seperti Ford Ranger/Nissan Navara/Chevrolet Captiva VCDI lebih

terlihat minim asap hitam ketimbang mesin Diesel jaman dahulu.


18

POLITEKNIK NEGERI MALANG RIZKI MAULANA SASMITA Sesuai dengan perkembangan mesin diesel, para ahli mengembangkan sistem yang paling mutakhir pada mesin diesel yakni yang dikenal dengan CRDI (Common Rail Direct

Injection) teknologi ini telah digunakan oleh Chevrolet Captiva Diesel

CRDI/VCDI dengan kapasitas mesin 2000cc 16 katup segaris memuntahkan tenaga 150 Daya Kuda pada kitiran 4000 Rpm dengan torsi max 320 Nm pada putaran 2000 Rpm kemudian diikuti pada saat ini oleh kijang innova denga 16 katup, segaris 4 silinder yang akan menghasilkan tenaga besar namun efisien.

Gambar 3.3 Pengaturan Penginjeksian Kontrol secara elektronik pengiriman bahan bakar dan injeksi di depan memungkinkan bahan bakar dapat dipompa secara optimal terlepas dari kecepatan putaran mesin. Oleh karena itulah tekanan tinggi dapat dipertahankan secara konstan meskipun mesin berputar dengan kecepatan rendah.

Masalah utama yang harus dihadapi untuk

meningkatkan performa dan konsumsi bahan bakar adalah : tingkat keakuratan jumlah bahan bakar yang disemprotkan ke ruang bahan bakar.

• Performa tinggi dan bahan bakar irit - Sistem injeksi bahan bakar Common Rail dikontrol secara elektronik agar didapat pembakaran yang sempurna • Sedikit Emisi & Noise Rendah - Ramah lingkungan sesuai dengan regulasi emisi dunia - pada sistem common rail ini letak Injectors Pilot, untuk injeksi letaknya lurus vertikal ditengah Injection of Common Rail Fuel Injection System


19



3.3 BAGIAN ALIRAN BAHAN BAKAR COMMON RAIL

Berikut adalah skema rangkaian aliran bahan bakar Common Rail :

Gambar 3.4 Aliran B.B Common Rail

3.3.1 Low Pressure Circuit Di dalam low pressure circuit, bahan bakar ditarik ke tangki oleh pre-supply

pump, yang mendesak bahan bakar melalui jalur ke sirkuit tekanan tinggi. Kotoran atau campuran yang ada di dalam bahan bakar akan dibuang oleh pre-filter, sehingga bisa mencegah keausan dini pada komponen yang mempunyai tingkat presisi tinggi.


20



Pre supply pump

Gambar 3.5 Pre supply pump

3.3.2 High pressure Pump

High pressure pump (pompa tekanan tinggi) berfungsi untuk menghasilkan tekanan tinggi yang diperlukan untuk penginjeksian bahan bakar, dan untuk memastikan bahwa ada cukupk tersedia bahan bakar (bertekanan tinggi) untuk kerja mesin disegala kondisi. Pompat tekanan tinggi digerakkan melalui putaran mesin yang diambil setengahnya saja melalui toothed belt. Pompa ini dilumasi dan dididinkan oleh bahan bakar yang dipompanya. Bahan bakar dipaksa oleh pre-supply pump ke ruang dalam pressure pump melalui safety valve. Pada saat pump plunger bergerak ke bawah, inlet valve akan membuka dan bahan bakar ditarik ke dalam pumping-element chamber (langkah hisap). Dititik tengah bawah (BDC), inlet valve menutup dan bahan bakar di dalam chamber dapat ditekan oleh plunger yang bergerak keatas. Kerusakan utama pada rotating piston pump adalah tekanan maksimal yang dapat

dicapai. Angkanya tepat antara 200 s/d 400 bar, Catatan : tekanan tinggi

menjamin transfer lebih cepat, kurang

cukup

untuk

penginjeksian

secara

cepat

terhadap sejumlah bahan bakar yang akan dibakar.


21

POLITEKNIK NEGERI MALANG RIZKI MAULANA SASMITA Dengan Common Rail, tekanan bahan bakar dapat dinaikkan sampai dengan 1350 bar, sehingga meskipun kecepatannya dinaikkan, tekanan tetap dapat disalurkan. Tekanan tinggi ini tidak hanya untuk memungkinkan

untuk

melakukan

injeksi

mempercepat injeksi namun juga bisa awal

untuk

menyempurnakan

proses

pembakaran.Semakin tinggi tekanan injeksi, semakin besar efisiensi thermodynamic. Dengan cara ini maka mesin diesel direct injection dapat dikatakan mempunyai efisiensi

thermodynamic

yang

paling

besar

dibandingkan

dengan

jenis

pembakaran internal lainnya.

Gambar 3.6 Bagian Pompa Tekanan Tinggi

Gambar 3.7 Gambar Potongan Pompa


22

POLITEKNIK NEGERI MALANG 3.3.3 Common Rail


Fungsinya Tabung rail adalah sebagai berikut : - Menyimpan bahan bakar - Mencegah agar tekanan tidak turun-naik (melalui volume yang tepat)

Gambar 3.8 Rail High-pressure accumulator adalah forged-steel tube. Tergantung dari jenis mesinnya, diameter tabungnya adalah sekitar 10mm dengan panjang antara 280 dan 600mm. Untuk menghindari adanya fluktuasi pada tekanan, maka yang dipilih kalau bisa volumenya sebesar mungkin, dengan kata lain diameter dan dan panjangnya harus maksimal. Sedangkan untuk yang volume kecil lebih ditekankan penggunaanya untuk starting cepat, yang artinya bahwa target untuk volume harus sebisa mungkin kecil, namun sebisa mungkin besar.


23

POLITEKNIK NEGERI MALANG RIZKI MAULANA SASMITA 3.3.4 Injector Tugas injectors adalah untuk menginjeksikan sejumlah bahan bakar ke dalam ruang bakar dengan jumlah yang pas dan tepat waktunya. Untuk melakukan hal tersebut, injector dipicu oleh sinyal dari ECM.

Gambar 3.9 Injector

Injector di dalamnya mempunyai electromagnetic servo-valve. Komponen ini mempunyai tingkat

presisi

yang tinggi. Valve, nozzle, dan the electromagnet

ditempatkan di dalam injector body. Bahan bakar mengalir dari koneksi high-pressure melalui input throttle ke dalam valve control chamber. Di dalam injector terdapat tekanan yang sama seperti yang ada di dalam rail, dan bahan bakar diinjeksikan melalui nozzle ke dalam ruang bakar. Bahan bakar yang tidak terpakai dialirkan kembali ke tangki melalui return line. Maksimal RPM & fuel cut off padaover run didapat dari pengaturan Injectors, melalui ECM.


24



Gambar 3.10 Input Sensor Injector


25

POLITEKNIK NEGERI MALANG 3.4 SENSOR


ECM menggunakan hitungan dari sensors (seperti kecepatan mesin, posisi pedal gas, temperatur udara) untuk menghitung jumlah bahan bakar dan kapan proses injeksi dilakukan secara tepat.

Gambar 3.11 Sensor pada Common Rail 1. Accelerator position (APP) sensor

10. Fuel tank

2. Battery

11. Glow plug relay

3. Crankshaft position (CKP) sensor

12. Glow plug

4. EDC control unit

13. Glow plug warning lamp

5. Engine coolant temperature (ECT) sensor

14. Ignition switch

6. Exhaust gas recirculation (EGR) solenoid

15. Malfunction indicator lamp (MIL)

7. Fuel filter

16. Mass air flow (MAF) sensor

8. Fuel injection pump

17. Vehicle speed sensor (VSS)

9. Fuel injector (with needle lift sensor) Makalah Sistem Bahan Bakar Diesel II “Common Rail”

26



Jadi di dalam ECM tersimpam berbagai data akurat sebagai acuan penginjeksian. Artinya bisa dimungkinkan untuk menjalankan sekaligus pilot dan post injection.

ECM dengan sensors: mengatur proses injeksi ECM mengalurkan perintah untuk: - Menjaga tekanan di dalam high-pressure accumulator (rail) agar tetap konstan - Menjalankan dan mematikan proses penginjeksian.

3.4.1 Accelerator Position (APP) Sensor

Hampir sama dengan distributor konvensional dan in-line injection pumps, dengan EDC (Electronic diesel control) input akselerasi melalui penekanan pedal gas dari pengemudi tidak lagi dikirim ke injection pump baik melalui Bowden cable atau mechanical linkage, namun diregister oleh accelerator-pedal sensor dan dikirim ke ECM. (cara ini juga dikenal sebagai drive by wire) Tegangan

dibangkitkan

melalui

potentiometer yang ada pada accelerator-peda sensor yang berfungsi sebagai penyetel accelerator-pedal. Dengan menggunakan program karakter kurva, posisi pedal kemudian dihitung dari tegangan ini.

Accelerator Position (APP) Sensor Berfungsi untuk mengirimkan sinyal ke ECM mengenai posisi pedal akselerasi secara akurat.


27



1. Potentiometer and idle/full load switch 2. Spring 3. Shaft Gambar 3.12 Sensor Pedal Gas

Pedal sensor mempuyai dua Potentiometers, satu adalah sinyal posisi pedal ke ECM, sedangkan satunya lagi untuk sinyal beban. Jika pedal sensor ini mengalami kegagalan, maka mode limp home akan dijalankan.


28



3.4.2 Sensor Tekanan Rail Rail pressure sensor harus mengukur rail dengan ketepatan yang tepat dan sebisa mungkin dengan cepat.

Iron late

Armature

Valve seat ball

Compression spring

Gambar 3.13 Sensor Tekanan Bahan bakar bertekanan dibaca oleh sensors diaphragm, kemudian dirubah menjadi sinyal elektrik, kemudian dimasukkan ke sirkuit yang memperbesar sinyal tersebut agar bisa dikirim ke ECM. Pada saat bentuk diaphragm berubah (sekitar 1mm pada 1500bar) maka tegangannya akan berubah sekitar 5v.


29



Gambar 3.14 Diagram output V

Tegangan ini berubah dengan rentang kemudian diperbesar oleh sirkuit menjadi

0..70mV (tergantung dari tekanannya)

0.5 .. 4.5V. Tingkat keakuratan tekanan rail ini

sangat penting agar sistem berfungsi dengan benar. Jika sensor fail ini mengalami kegagala, maka pressure control valve akan dialihkan ke ´blind` menggunakan nilai dan hitungan default (limp home).


30



3.4.3 Air Flow Sensor

Gambar 3.15 Air Flow Sensor Agar gas buang yang dikeluarkan sesuai dengan batas yang diperbolehkan, maka pengaturan rasio bahan bakar dan udara dikontrol secara ketat oleh sistem. Untuk melakukan hal tersebut, di dalamnya terdapat satu sensor yang memonitor aliran bahan bakar udara yang ditarik ke dalam mesin. Sensor ini sinyalnya berdiri sendiri lepas dari pengaruh lain seperti, reverse flow, EGR, variable camshaft control dan perubahan air temperature control.

Jenis bahan sensor yang digunakan adalah hot-film air-mass meter. Prinsip kerja hot-film adalah transfer panas dari elemen sensor ke air-mass flow. Untuk registrasi aliran air-mass flow dan deteksi arah alirannya, sistem ini menggunakan penguku micromechanical. Aliran bali juga dapat dideteksi bilamana ada Makalah Sistem Bahan Bakar Diesel II “Common Rail”

31



getaran air-flow yang cukup kuat. Elemen micromechanical sensor letaknya di dalam sensors flow passage 3.4.4 Camshaft Position Sensor

Camshaft mengontrol katub hisap dan buang, secara bergantian setiap setengah putaran rankshaft. Pada saat piston begerak ke arah TDC, posisi camshaft menentukan apakah dia ada dalam fase kompresi dengan pengapian secara berurutan, atau dalam fase langkah buang. Selama fase starting, informasi ini tidak bisa dihasilkan dari posisi crankshaft.

Gambar 3.16 camshaft position sensor

Camshaft sensor menggunakan efek Hall untuk menentukan posisi camshaft. Gigi yang terbuat dari material ferromagnetic dipasang pada camshaft dan berputar besama camshaft. Pada saat gigi tersebut melewati semiconductor wafers yang ada pada camshaft sensor, maka bidang magnetic tersebut mengalihkan elektron di dalam semiconductor wafers di sudut kanan ke arah aliran arus yang mengalir melalui wafers. Hal ini Makalah Sistem Bahan Bakar Diesel II “Common Rail”

32



mengasilkan sinyal teganan singkat (Hall voltage) yang memberitahukan ECM bahwa cylinder 1 baru saja memasuki fase kompresi.

3.4.5 Crankshaft Sensor

Gambar 3.17 Crankshaft Position Sensor

Posisi piston di dalam ruang bakar sebagai penentuan awal injeksi. Semua piston dihubungkan ke crankshaft oleh connecting rods. Sensor pada crankshaft berputar setiap menitnya. Variabel input yang sangat penting ini dihitung di dalam ECM menggunakan sinyal induktif dari crankshaft-speed sensor.


33



3.4.6 Fuel Temperatur Sensor

Fuel temperature sensor ditempatkan di selang fuel feed. Ketika temperaturnya meningkat, ECM akan menyesuaikan besar injeksinya, pada saat yang sama parameters kerja rail pressure control valve juga disesuaikan.

Gambar 3.18 fuel temperatur sensor 3.4.7 Coolant Temperatur Sensor

Temperature sensor dipasang dengan titik penempatan yang berbeda:-di dalam coolant circuit, untuk mengetahui temperatur mesin melalui coolant temperature,-di dalam intake manifold untuk mengkukur temperatur intake air,-di dalam oli mesin untuk mengetahui temperatur oli, dan di dalam fuel-return line untuk mengukur temperatur bahan bakar. Sensor-sensor tersebut dilengkapi dengan temperature dependent resistor dengan koefisien negative temperature bagian dari voltage-divider circuit sebesar 5V.

Gambar 3.19 Coolant temperatur sensor


34



Gambar 3.20 pengaturan sinyal Tegangan turun melalui resistor dikirim ke ECM melalui konverter analog-kedigital dan dikukur dalam satuan temperatur. Di dalam microkomputer ECM disimpan data berbentuk kurva yang dipakai untuk menghitung temperatur berdasarkan tegangan yang diberikan. 3.4.8 EDC Control Unit 

EDC Control Unit berfungsi menindaklanjuti sinyal dari sensor.



Mengatur jumlah injeksi dengan cara mengirimkan sinyal control ke penyetel jumlah injeksi pada injekstor.



EDC Control Unit menentukan aspek-aspek injeksi sesuai factor-faktor yang mempengaruhinya, seperti sensor putaran engine, sensor suhu, sensor bukaan jarum dan sebagainya.



Mengatur tekanan masuk dan resirkulasi gas buang.



Mengontrol sistem pemanasan mula (glowplug) dan pemanas tambahan.



Mengontrol sistem control pengemudian.


35



3.4.9 Exhaust Gas Recirculation (EGR) Solenoid

EGR berfungsi untuk mengurangi emisi dari gas nitrogen pada gas buang. Kerjanya adalah dengan mengembalikan gas buang ke inlet manifold (saluran masuk) sesuai kondisi yang dikehendaki oleh EGR.


36



3.4.10 Malfunction indicator lamp (MIL)

indicator kesalahan sistem yang terintegrasi dengan computer kendaraan.

Gambar 3.21 MIL

3.5 Prinsip Kerja

Pompa bahan bakar tekanan tinggi tersebut menghisap bahan bakar dari tanggi dengan menggunakan gear pump (feed pump) yang selanjutnya di teruskan menuju pompa tekanan tinggi ke ketiga plunger pompa.

Gambar 3.22 Prinsip Kerja Pompa


37



Gambar 3.23 Cara Kerja Pompa Untuk aliran bahan bakar supply pump, plunger B menarik bahan bakar sementara plunger A memompa keluar. Jadi, plunger A dan B mengirim Bahan bakar ke Common rail dengan memompa ke dalam dan keluar secara bergantian.

Gambar 3.24 Aliran Bahan Bakar di Supply Pump Setelah bahan bakar melalui suppy pump, maka selanjutnya adalah melalui atau menuju Rail, (seperti pada gambar dibawah ini). Tekanan yang dapat diterima dari rail tersebut bisa sampai 1500 bar, bahkan lebih. Apabila tekanan berlebihan dari keadaan yang seharusnya, makan katup pengembali saluran bahan bakar akan terbuka dan tekanan pun terjaga. Makalah Sistem Bahan Bakar Diesel II “Common Rail”

38



Gambar 3.25 Rail

Gambar 3.26 Injector Setelah bahan bakar berada di dalam Common Rail, maka selanjutnya adalah menyalurkan bahan bakar tersebut menuju ke ruang pembakaran melalui Injector electric, yaitu injector yang dilengkapi dengan katup solenoid yang bekerja apabila menerima sinyal dari ECU. Sinyal yang diberikan oleh ECU akan membuat solenoid bekerja, dan injector mulai menyemburkan bahan bakar selama katup solenoid tersebut membuka. Tanpa sinyal d ari ECU, maka injector tidak akan pernah bisa untuk menyemburkan bahan bakar menuju ruang bakar.


39



Gambar 3.27 Sinyal EDU ke Injector

Sinyal Dari Ecu dikuatkan oleh EDU untuk mempromosikan Injector. Tegangan tinggi yang digunakan terutama ketika katup terbuka unutk membuka slang. Volume dan waktu penginjeksian dikontrol dengan menyelesaikan waktu buka dan t utup injector seperti pada sistem EFI mesin bensin.


40



BAB IV PENUTUP 4.1.KESIMPULAN 1. Konstruksi dari Common Rail adalah Sistem Bahan Bakar Diesel dengan teknologi

Common Rail yang dilengakpi dengan Fuel tank, Prefilter, Presupply Pump, Fuel filter, Low pressure fuel lines, high pressure pump, high pressure fuel lines, rail, injector,fuel return line, ECU, EDU, serta dilengkapi dengan sensor, sensor tambahan untuk mendukung kinerja Common rail tersebut. 2. Bahan bakar yang ada di tangki bahan bakar, disedot oleh feed pump dan diteruskan

menuju supply pump untuk di pompakan ke common rail dengan tekanan yang tinggi sehingga di common rail tersebut mampu untuk menampung 1600 bar, dan apabila tekanan di common rail tersebut berlebih, maka katup pengatur tekanan akan bekerja dan mengembalikan bahan bakar menuju tangki lagi, dilain sisi, setelah bahan bakar menuju common rail, selanjutnya bahan bakar menuju injector untuk diteruskan ke ruang bakar, injector bekerja dengan adanya sinyal dari ECU dan diperkuat oleh EDU untuk mengangkat katup solenoid yang ada di dalam injector. 3. Komponen-komponen dari common rail yang utama adalah :

a. Supply pump

i. Malfunction indicator lamp (MIL)

b. Common rail

j. Exhaust Gas Recirculation (EGR) Solenoid

c. Air temperature sensor d. ECU e. EDU f.

Air flow sensor

g. Accelator pedal sensor h. Rail pressure sensor

4.2.SARAN

1. Penyediaan alat untuk praktek mohon untuk diperlengkap agar memudahkan pelajar untuk praktek. 2. Pembelajaran pada sistem Common rail harus lebih banyak pembahasannya, agar dapat lebih dimengerti lagi dengan seksama.


41

Common Rail

Recommend Documents