GDI Gasoline Direct Injection
Oleh : Drs. Agung Purnama Bachtiar
GDI Gasoline Direct Injection Perkembangan teknologi otomotif sekarang ini sangat memperhatikan pengeruh terhadap lingkungan hidup, dalam hal ini masalah polusi (emisi gas buang kendaraan). Dengan
perkembangan teknologi, prinsip injeksi langsung ke dalam silinder adalah cara baru untuk menciptakan efisiensi bahan bakar dan mesin akan lebih ramah lingkungan. Seperti halnya mesin diesel (TDI), jumlah bahan bakar yang dipasok sesuai dengan persyaratan (kebutuhan dan kondisi pada waktu tertentu), oleh karena itu prinsip injeksi langsung akan diterapkan untuk mesin bensin juga. ada materi ini dibahas tentang pengenalan teknologi !DI dan keuntungannya. Kata Kunci : !asoline Direct Injection, !DI, Direct etrtol Injection, "ariable #ompretion.
Dimensi $esin. Sistem bahan bakar kon%ensional telah diperbaiki dengan metode injeksi (menyemprotkan bensin) ke intake manifold yang bertujuan untuk mengoptimalkan efisiensi bahan bakar dan memperbaiki emisi gas buang. Dengan perkembangan teknologi, prinsip injeksi langsung ke dalam silinder adalah cara baru untuk menciptakan efisiensi bahan bakar dan mesin akan lebih ramah terhadap lingkungan. Seperti halnya mesin diesel (TDI), jumlah bahan bakar yang dipasok sesuai dengan persyaratan (kebutuhan dan kondisi pada waktu tertentu), oleh karena itu prinsip injeksi langsung akan diterapkan untuk mesin bensin juga. Secara umum !DI memiliki keuntungan sebagai berikut& 1. 'iaya operasional kendaraan berkurang, yaitu dengan konsumsi bahan bakar yang lebih rendah . 2. encemaran lingkungan berkurang karena lebih sedikit polutan yang dipancarkan ke atmosfir, sehingga sumber daya alam dapat dilestarikan.
Diagram dibawah ini menunjukkan langkahlangkah untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar.
Diagram untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar *T*+-!- & . *lectronically controlled cooling system. '. "ariable %al%e timming. #. *haust gas recirculation. D. "ariable compression. *. #ylinder shutoff. /. 0ean charge mode (homogeneous). !. /ull%ariable %al%e gear (mechanical). 1. *lectronic %al%e gear. I. Direct petrol injection. Apa masalah utama sistem injeksi bensin langsung ? Salah satu masalah utama dengan injeksi bensin langsung adalah gas buang. atalis kon%ensional tidak dapat mengkon%ersi nitrogen oksida yang diproduksi oleh pembakaran menjadi nitrogen dalam waktu yang cepat. $elalui pengembangan katalis penyimpanan -2 , untuk memenuhi standar emisi gas buang *34. -itrogen oksida disimpan sementara dan secara sistematis diubah menjadi nitrogen. •
•
lasan lain adalah masalah sulfur dalam bahan bakar. arena kesamaan kimianya menjadi nitrogen oksida, belerang juga disimpan dalam penyimpanan katalis -2 dan menempati ruang yang ditujukan untuk nitrogen oksida. Semakin tinggi kandungan sulfur dalam bahan bakar,semakin sering katalis harus diganti dan semakin tinggi konsumsi bahan bakar.
Keuntungan dari sistem injeksi bensin langsung (GDI). 1. Dalam operasi modus ini, kendaraan beroperasi pada lambda (5) antara 6,77 dan 8. 1al ini memungkinkan katup throttle untuk membuka lebih lanjut, sehingga mengurangi perlawanan terhadap diinduksi udara.(modus campuran homogen kurus).
Modus #ampuran 1omogen urus. 2. $esin beroperasi pada lambda (5) antara 6,9 sampai 8 dalam modus throttle bertingkat dan sekitar 6,77 dalam modus homogen kurus.($odus campuran kurus).
$odus #ampuran urus. 3. ehilangan panas yang rendah melalui dinding silinder. Dalam modus campuran homogen kurus, pembakaran terjadi hanya di daerah sekitar busi, :ang berarti kehilangan panas pada dinding silinder berkurang dan efisiensi termal yang lebih tinggi.
embakaran ada $odus #ampuran 1omogen urus. 4. 2perasi yang homogen pada tingkat sirkulasi gas buang yang tinggi. arena langkah hisap yang intens, mesin memiliki resirkulasi gas buang tinggi hingga ;7<, saat dioperasikan dalam modus homogen. 3ntuk mencapai prestasi yang sama seperti pada pengisian udara segar pada tingkat sirkulasi gas buang yang rendah, maka katup throttle dibuka.
2perasi ada #ampuran 1omogen. Perbandingan kompresi. Dengan menyemprotkankan bahan bakar langsung ke dalam silinder, panas diambil dari udara masuk. Ini $engurangi kecenderungan mesin mengalami knocking dan memungkinkan untuk peningkatan rasio kompresi dan meningkatkan efisiensi termal .
Penginjeksian Langsung.
=aktu perlambatan (pemutusan>cutoff bahan bakar) diperpanjang. emutusan kecepatan dapat dikurangi karena tidak ada bahan bakar tersimpan di dinding ruang bakar pada saat cut in.Sebagian besar bahan bakar dapat segera diubah menjadi energi yang berguna. kibatnya, mesin berjalan lancar bahkan pada kecepatan cutin yang lebih rendah.
emutusan enyemprotan 'ahan 'akar.
odus operasi. 6. Mode pengisian bertingkat. $esin berjalan dalam mode campuran kurus hingga beban mesin menengah. $elalui campuran stratifikasi dalam ruang pembakaran, mesin dapat dioperasikan pada total lambda sekitar 6,9?8. Sebuah bentuk campuran yang sangat mudah terbakardisekitar busi di pusat ruang pembakaran. #ampuran ini diselimuti oleh lapisan luar Ideal yang terdiri dari udara segar dan diresirkulasi gas buang. •
•
;. Mode pengisian homogen kurus. Dalam @ona transisi antara modus pengisian bertingkat dan mode pengisian homogen, mesin berjalan dalam mode pengisian homogen kurus. #ampuran kurus didistribusikan homogen (merata) sepanjang ruang pembakaran. +asio udara > bahan bakar sekitar lambda 6,77. 8. $ode pengisian 1omogen. $esin pada beban dan kecepatan yang lebih tinggi, mesin berjalan dalam $ode pengisian homogen.+asio udarabahan bakar dalam mode operasi ini adalah lambda A 6
Diagram #ampuran 'ahan 'akar. Proses pembakaran. Istilah Bproses pembakaranB adalah menjelaskan cara udara dalam bentuk campuran udara dan bahan bakar diubah menjadi energi dalam ruang pembakaran. Dalam modus homogen dan modus homogen kurus. 'ahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder selama langkah isap sehingga terjadi pencampuran yang homogen dengan udara.
roses embakaran. Dalam modus pengisian bertingkat, campuran udarabahan bakar diposisikan di daerah busi dengan proses pembakaran dipandu dinding udara. Injector diposisikan sedemikan rupa sehingga bahan bakar diinjeksikan ke dalam ceruk bahan bakar (dinding pemandu) dan dipandu ke busi. Intake manifold flap secara mekanis menghasilkan aliran ceruk (turbulen) udara dalam silinder. liran udara ini (air guide konfigurasi) membantu mengangkut bahan bakar ke busi. embentukan campuran terjadi dalam perjalanan ke busi.
Teknologi !DI adalah teknologi sederhana dimana teknologi ini adalah perkembangan dari teknologi sebelumnya yang sudah ada. 'eberapa prinsip dasar yang harus dipahami pada teknologi ini adalah beberapa pengertian dibawah ini & 6. 'eberapa jenis pemasukan udara ke dalam silinder. ;. liran udara. 8. Siklus Injeksi. 4. roses embentukan #ampuran. 7. proses embakaran.
rinsipprinsip dasar dari !DI yang perlu dipahami adalah sebagai berikut & 6. $ode pengisian bertingkat. 'eberapa kondisi penting harus dipenuhi sebelum sistem manajemen mesin dapat beralih ke mode pengisian bertingkat,antara lain,& $esin berada pada beban dan kecepatan yang sesuai. Tidak ada kesalahan emisi gas buang dalam sistem. Suhu pendingin di atas 7C #. Sensor -2 siap. Suhu penyimpanan katalis -2 adalah antara ;7C # sampai 7CC #. • • • • •
Eika kondisi di atas terpenuhi, sistem manajemen mesin dapat beralih ke mode pengisian bertingkat.
Dalam modus pengisian bertingkat, katup throttle dibuka selebar mungkin untuk meminimalkan kerugian throttle. Tutup intake manifold menutup saluran yang lebih rendah di kepala silinder. liran udara masuk pada tingkat yang lebih cepat dan masuk ke dalam silinder melalui saluran bagian atas.
$ode pengisian bertingkat. atup throttle tidak dapat dibuka sepenuhnya karenake%akum tertentu harus selalu ada untuk mengaktifkan sistem canister karbon dan juga resirkulasi gas buang.
;. liran udara. Dalam silinder, gerakan masuk udara akan meningkat dengan bentuk khusus dari mahkota piston.
onstruksi ceruk udara. 8. Siklus injeksi. 'ahan bakar diinjeksikan selama sepertiga dari langkah kompresi, dimulai sekitar 9C sebelum T$ dan berakhir sekitar 47 sebelum T$. osisi titik injeksi memiliki peran besar untuk atomisasi campuran di daerah busi.
Siklus injeksi. 'ahan bakar diinjeksikan ke arah ceruk bahan bakar. emiringan injektor akan berpengaruh apakah campuran atomisasi tersebar sesuai kebutuhan.
tomisasi bahan baklar. 'ahan bakar yang diangkut menuju busi oleh ceruk bahan bakar dan digerakan ke atas piston. roses ini dibantu oleh gerakan jatuh dari aliran udara, yang juga mengangkut bahan bakar ke busi. 'ahan bakar bercampur dengan udara dalam perjalanan ke busi.
roses atomisasi. 4. roses pembentukan #ampuran. Dalam modus pengisian bertingkat, sudut engkol yang tersedia hanya 4C 7C untuk pembentukan campuran. Ini merupakan faktor penentu yang mempengaruhi Ignitability (keterbakaran) campuran. Eika inter%al antara injeksi dan pengapian lebih pendek, campuran tidak ignitable karena belum cukup siap. Inter%al lama akan menyebabkan
homogenisasi lebih lanjut ke seluruh ruang pembakaran.+asio udarabahan bakar di seluruh ruang pembakaran adalah antara 5 A 6,9 dan 8.
rea pembentukan campuran. 7. roses pembakaran. Siklus pengapian dimulai ketika campuran udarabahan bakar diposisikan tepat di daerah busi. 1anya campuran yang teratomisasi terbakar, sedangkan gasgas lain bertindak sebagai selubung penyekat. Dengan demikian, kerugian panas melalui dinding silinder berkurang dan efisiensi termal mesin meningkat. Titik pengapian terletak dalam sudut dan waktu yang sempit untuk pembentukan campuran pada akhir langkah kompresi.Dalam modus ini, torsi mesin hanya ditentukan oleh kuantitas bahan bakar yang di injeksikan. $assa udara dan sudut pengapian merupakan faktor minor .
rea pembakaran. 9. $ode pengisian homogen kurus. Ini terletak di daerah yang dipetakan antara mode pengisian bertingkat dan mode pengisian homogen. #ampuran homogen kurus ada di seluruh ruang pembakaran. Dalam mode ini, rasio udarabahan bakar adalah sekitar 5 A 6,77. ondisi yang sama berlaku di sini untuk modus pengisian bertingkat.
•
roses pada intake. Seperti dalam modus pengisian bertingkat, katup throttle dibuka selebar mungkin dan intake manifold flap ditutup. Ini bertujuan pertama mengurangi kerugian throttle dan, kedua,menghasilkan aliran udara yang intensif di dalam silinder.
roses pada intake. •
Siklus injeksi. 'ahan 'akar diinjeksikan langsung ke dalam silinder sekitar 8CC sebelum T$ selama langkah isap. Eumlah injeksi diatur oleh unit kontrol mesin sedemikian rupa sehingga rasio udarabahan bakar adalah sekitar 5 A 6,77.
Siklus injeksi. •
roses pembentukan #ampuran. arena titik injeksi lebih awal, maka lebih banyak waktu yang tersedia untuk pembentukan campuran, sehingga campuran homogen dapat distribusikan dalam ruang pembakaran.
roses pembentukan #ampuran.
•
roses pembakaran. Seperti dalam mode pengisian homogen, titik pengapian dapat dipilih secara bebas karena campuran udara dan bahan bakar distribusi secara homogen. roses pembakaran terjadi di seluruh ruang pembakaran.
roses pembakaran.
