BAB 11
SISTEM INJEKSI ELEKTRONIK
SISTEM INJEKSI ELEKTRONIK
Sistem injeksi ini mulai
ditemukan pada tahun 1922-1927 ketika Robert bosch menemukan pompa injeksi
diesel. Sejak tahun 1960 prinsip injeksi bensin mulai di terapkan pada
kendaraan bermotor, pada tahun 1973 Sistem injeksi bensin mulai di pakai secara
meluas pada kendaraan bermotor, pada tahun 1967 pabrik mobil VW sudah sistem
D-Jetronik, baru tahun 1973 sistem injeksi bensin mulai dipakai secara meluas
pada kendaraan bermotor.
Sistem injeksi digunakan untuk penyemprotan bahan bakar kedalam engine yang akan dicampur dengan udara untuk keperluan pembakaran.
11.1. Penggolongan Sistem Injeksi
Penggolongan sistem injeksi dapat ditinjau dari berbagai hal :
11.1.1 Ditinjau Dari Tempat Penyemprotan
Bahan Bakar
Ditinjau dari tempat penyemprotan bahan bakar sistem injeksi dapat dibedakan menjadi 2, yaitu sistem injeksi langsung dan sistem injeksi tidak langsung.
11.1.1.1. Injeksi Langsung /Drect Gasoline Injektion (GDI)
Pada sistem GDI
penginjeksian bahan bakar dilakukan langsung
pada ruang bakar.
11.1.1.2 injeksi tidak langsung
pada sistem injeksi tidak langsung
pengijeksian dilakukan sebelum ruang bakar, tepatnya pada intake manifold.
11.1.2 Ditinjau Dari ritme penyemprotan
Ditinjau dari
ritme penyemprotan sistem injeksi dapat di bedakan menjadi 3, yaitu injeksi
simultan (penyemprotan bersama-sama), sistem injeksi grup dan sistem injeksi
squental.
11.1.2.1 Sistem Injesi Simultan
Penyemprotan
secara simultan adalah model ritme penyemprotan scara serentak pada semua
silinder setiap 1 putaran poros engkol (360⁰poros engkol).
11.1.2.2. sistem injeksi grup
Penyemprotan
secara grup adalah mode ritme penyemprotan secara serentak pada grup silinder,
penyemprotan terjadi serentak setiap 2 putaran poros engkol (72o⁰ poros engkol
).
11.1.2.3. Sistem injeksi squential
Penyemprotan secra
squential adalah model ritme penyemprotan secara individu pada setiap silinder
dengan jarak penyemprotan 180⁰ antar silinder urutan berikutnya . sehingga
dalam 720⁰ derajat poros engkol terjadi 4 penyemprotan pada silinder yang
berbeda.
11.1.3. Ditinjau dari jumlah penyemprot
Di tinjau dari
jumlah penyemprot sistem injeksi di bedakan menjadi 2, yaitu single point
injection (SPI) dan multi pont injection (MPI)
Sistem injeksi ini
menyerupai sistem karburator tetapi telah dilengkapi dengan bahan bakar
bertekanan dan pengaturan jumlah penyemprotannya sudah di kontrol secara
elektronik.
Pada sistem SPI injektor terpasang satu buah untuk kebutuhan keseluruhan silinder, sehingga pada sistem ini perbedaan panjang intake manifold mesin mempengaruhi perbedaan pemasukan bensin kedalam engine.
Pada sistem MPI, injektor terpasang satu buah pada masing-masing silinder sehingga pada sistem ini panjang intake manifold tidak mempengaruhi perbedaan pemasukan bensin kedalam engine. Ketersediaan udara dijamin dengan bentuk intake manifold yang penampangnya luas pada bagian sebelum dudukan injektor
11.1.4. Di Tinjau Dari Sistem Pengontrol Penyemprotan
Ditinjau dari
sistem pengontrol penyemprotan sistem injeksi dapat dibedakan menjadi 3, yaitu
sistem injeksi mekanis, sistem injeksi mekanis elektronik.
11.1.4.1. Sistem Injeksi Mekanis (K-Jetronik)
Sistem injeksi
mekanis (K-Jetronik) pengendaliannya mutlak secara mekanik. Pengukuran jumlah
udara yang masuk dengan penimbangan udara mekanis.
Pada sistem K jetronik, kelistrikan hanya pada bagian bahan bakar dan pada bagian penambah bahan bakar saat start dingin dan penambahan udara saat dingin pada sistem injeksi mekanis kerja dapat di bedakan dalam kondisi kondisi sebagai berikut :
Ø Saat temperatur engine dingin
Ketika temperatur engine dingin
perlu tambahan bahan bakar dan udara. Pada K-Jetronik dilengkapi dengan
injektor start dingin yang akan menambah bensin selama engine di start dalam
keadaan dingin dan penambah udara oleh pengatur udara tambahan.
Saat engine dingin (kurang dari 70⁰C) kontak pada thermo time switch keadaan menghubung. Saat mesin di start akan mega;ir listrik dari terminal 50 kunci kontak menuju injektoran dan selanjutnya ke ground melalui bimetal dsn kontak pada thermo time switch, akibatnya injektor start dingin menyemprot bensin.
Selain itu juga mengalir listrik dari terminal 50 kunci kontak menuju kumparan pemanas pada thermo time switch lalu ke ground, sehingga selang beberapa waktu (2-6 detik) pemanas akan memanaskan bimetal dan bimetal melengkung membuka kontaknya. Akibatnya injektor kehilangan ground dan tidak menyemprot lagi.
Setelah engine panas (lebih dari 70⁰
Celcius) bimetal pada thermo time switch dalam keadaan membuka kontanya,
sehingga saat start engine panas tidak lagi ada penambahan bensin melalui
injektor start dingin.
Penambahan udara saat udara dingin terjadi saat saluran bypass pada pengatur udara tambahan membuka.
Saluran udara tambahan akan membuka waktu motor dingin, dan elemen pemanas akan menutup saluran kembali bila motor sudah panas.
Bersamaan dengan katup pengatur udara tambahan, regulator panas engine akan mengatur perbandingan campuran waktu motor belum panas.
Pada waktu dingin, membran melengkung ke bawah tekanan diatas plunyer turun, piring plat sensor lebih mudah terangkat bensikn akan bertambah banyak pada aliran udara sama.
Bila motor sudah panas, pegas akan menekan membran pada posisi lurus tekanan diatas plunyer jadi lebih besar, sehingga piring plat sensor lebih sulit terangkat sehingga bensin berkurang pada aliran udara sama..
Ø Saat Kunci Kontak ON tapi tidak ada putaran
Apabila mesin tidak berputar maka pada terminal minus/1 koil tidak menimbulkan sinyal walaupun kunci kontak ON
Karena tidak ada sinyal yang memicu transistor pada relay pompa bensin maka kumparan relay pompa tidak dialiri arus sehingga kontak relay pompa bensin keadaan membuka/OFF dan pompa bensin tidak mendapat suplay tegangan, pompa bensin tidak bekerja, tidak ada bensin tersemprot dan engine tidak hidup.
Ø Saat KK ON dan ada putaran
Apabila mesin berputar saat kunci kontak ON
maka pada teminal 1 koil timbul sinyal. Karena ada sinyal yang memicu
transistor pada relay pompa bensin maka kumparan relay pompa bensin ada arus
yang mengalir dan menarik kontak relay pompa menutup/ON. Saat itu akan mengalir
arus listrik dari battery menuju kontak relay pompa dan menuju pompa bensin
terudd ke ground dan pompa bensin bekerja, ada bensin tersemprot pada
injektor-injektor dan mesin dapat hidup.
11.1.4.2. Sistem injeksi mekanis elektronik (KE-Jetronik)
Sistem injeksi
mekanis elektris (KE-Jetronik) pengendalian jumlah penyemprotan bensin sudah
menerapkan aktuator elektrik (Electro Hydraulic pressure actuator). Pengukuran
jumlah udara yang masuk juga sudah dengan lektrik (airflow sensor) yang di
geserkan oleh penimbang udara mekanis. Sensor sensor lain juga sudah di pasangkan
TPS (Throtle Position Sensor).
Pengsturan elektris yang ada untuk mengatur tekanan bahan bakar pada membran distributor bensin.
Saat temperatur engine dingin , sensor temperatur bertahanan besar dan memberi informasi ke ECU, sehingga ECU akan mengalirkan arus yang besar menuju electo hydraulis pressure actuator. Aktuator akan meutup saluran lebih rapat sehingga tekanan di bagian bawah membran distributor tekanan bahan bakar lebih rendah dan membran lebih mudah melengkung ke bawah sehingga bahan bakar yang mengalir menuju injektor lebih banyak. Sebaliknya setelah temperatur engine panas.
Ketika engine berputar, piston menghisap udara melalui penimbang udara yang terangkat keatas, semakin tinggi plunyer regulator tekanan bahan bakar terangkat semakin banyak bensin menuju injektor. Air flow sensor efektif bekerja pada saat akselerasi dan engine dingin.
Sensor katup gas (TPS) dilengkapi dengan saklar idle yang menutup saat katup gas tidak dibuka, dan akan membuka saat katup gas diijak. Sensor ini hanya berpengaruh setelah engine panas. Sensor TPS juga bersama-sama dengan sensor rpm engine mendeteksi terjadinya decelarasil perlambatan yang akan memberi sinyal ke ECU dan ECU menghentikan penginjeksian .
11.1.4.3. Sistem injeksi elektronik
Istilah-istilah yang digunakan untuk memberi nama sistem injeksi pada kendaraan bermacam-macam dari merek
-TOYOTA - EFI (Electronic fuel injection)
-HONDA – PGMFI (Progamed fuel injection)
-MAZDA - EGI (Electronic Gasoline Injection)
-BOSCH - JETRONIK
-GM - MULTEC
Prinsip dari semua sistem diatas sama, ada yang sistem injeksi dan sistem pengapian dibuat dengan ECU terrpisah dan ada juga yang satu ECU untuk sistem injeksi dan sistem pengapian.
BOSCH memberi nama spesifik untuk ECU yang melayani sistem injeksi elektronik dan sistem pengapian elektronik dengan nama MOTRONIK.
Sistem injeksi elektronik dilengkapi dengan sensor-sensor yang dapat di bedakan menjadi sensor utama dan sensor pengoreksi. Sensor utama digunakan untuk menentukan jumlah penyemprotan injeksi dasa dan sensor-sensor pengoreksi untuk merubah jumlah penyemprotan berdasarkan keadaan-keadaan kerja engine.
Sensor utama untuk mengtahui jumlah udara yang masuk ke engine merupakan kombinasi dari sensor massa udara dan sensor putaran engine. Kedua sensor tersebut menginformasikan kepada ECU berapa jumlah udara yang masuk ke engine pada setiap putaran, lalu ECU memberi sinyal kepada injektor dengan durasi penyemprotan tertentu. Harapan dari pengaturan mengiginkan bahan bakar di injeksikan dengan jumlah yang perbandingannya seseuai dengan hukum stoichiometric, 24,7 kg massa udara untuk setiap 1 kg bensin.
Karena keadaan kerja engine sangat beragam dan kebutuhan perbandingan campuran juga beragam maka dipasangkan sensor-sensor lain.
11.2. Sistem Aliran Bensin
Sistem aliran bahan bakar pada sistem injeksi dapat dibedakan menjadi sistem aliran dengan saluran pengembali dan sistem aliran tanpa pengembali.
Pada sistem dengan aliran pengembali regulator tekanan bahan bakar terdapat di luar tanki dekat dengan common rail, sehingga bahan bakar yang tidak ternjeksi akan kembali menuju tanki melalui saluran pengembali.
Pada sistem ini bahan bakar yang kembali menuju tanki telah membawa radiasi panas engine sehingga pada tanki ada kenaikan temperatur dan penguapan yang terjadi lebih banyak.
Sementara pada sistem tanpa saluran pengembali regulator tekanan sistem terdapat pada tanki sehingga bahan bakar yang kembali ke tanki langsung berada di tanki, bahan bakar ini tidak membawa radiasi panas engine sehingga temperatur didalam tanki tidak terpengaruh temperatur engine.
11.2.1. Popa bensin
Pompa bensin pada sistem injeksi elektronik berfungsi untuk menghasilkan tekanan dan aliran bahan bakar menuju injektor melalui saluran tekanan tinggi dan common rail dengan tekanan dan aliran rata-rata yang harus memenuhi untuk kebutuhan kerja engine.
Kemampuan yang harus dimiliki pompa :
Ø Mampu mengalirkan bahan bakar 60 sampai 200
liter/jam.
Ø Mampu mmberi tekanan bahan bakar 3 sampai
4,5 bar.
Ø Mampu memberi tekanan 50 sampai 60% saat
start dingin.
Pada waktu kuncu kontak ON pompa bekerja beberapa detik, selama start dan mesin hidup pompa bekerja terus sesuai dengan aturan : bila mobil terjadi kecelakaan bensin tidak boleh tertumpah, maka meskipun kunci kontak ON pompa harus tidak bekerja bila mesin mati.
Besar arus listrik pada pompa saat beban penuh 8-10 A tegangan 12 volt oleh karena itu pada mesin mesin injeksi bensin alternator harus berdaya lebih besar.
Katup pembatas akan terbuka bila tekanan bahan bakar pada sistem sudah melebihi 8 bar.
Katup pengembali berfungsi mengontrol bensin agar tetap penuh pada ruang pompa, karena bensin berfungsi sebagai pelumas dan pendingin pompa oleh sebab itu bensin dengan sistem injeksi tidak baik kalau tanki kosong.
Ada pula pompa bensin yang di pasangkan didalam tanki bahan bakar langsung (intank unit).
11.2.2. saringan bensin
Saringan bensin berfungsi menyaring kotoran yang terbawa oleh aliran bahan bakar dari tanki, sehingga bensin yang menuju injektor diharapkan benar benar bersih.
Bahan saringan bensin adalah campuran antara kertas super halus dengan polyester fiber dengan pori pori yang sangat halus sehingga dapat menyaring partikel sampai 3 µm.
Aliran bensin dirancang dari bagian luar saringan menuju bagian dalam saringan sehingga kotoran yang dapat tersaring lebih banyak dan umur saringan lebih panjang. Oleh karena itu pemasangan saringan bensin perlu memperhatikan arah aliran bensin.
11.2.3. Regulator tekanan
Regulator tekanan bensin berfungsi mengatur tekanan kerja pada sistem aliran bensin agar tetap, berkisar 3-4,5 bar.
Tekanan bahan bakar dari pipa penyalur ditentukan oleh regulator bahan bakar. Dengan tekanan yang dijaga tetap maka pengaturan jumlah injeksi bensin semata-mata dapat dengan mengatur lamanya sinyal mengaktifkan injektor.
Pada sistem dengan saluran pengembali tekanan bahan bakar dipengaruhi oleh kevakuman pada intake manifold. Vakum intake manifold yang dihubungkan pada bagian sisi diafragma pada regulator melemahkan tekanan pegas diafragma, sehingga menambah volume kemalinya bahan bakar dan menurunkan tekanan bahan bakar. Dengan demikian apabila vakum intake manifold naik (tekanan mengecil), tekanan bahan bakar juga sehingga perbedaan tekanan intake manifold dengan tekanan kerja bahan bakar di pertahankan tetap pada semua keadaan kerja, yaitu berkisar 2,55 atau 2,9 kg/cm²
Pada sistem aliran bensin tanpa saluran pengembali (Returnless Fuel system) tekanan bahan bakar dibuat tanpa (tidak terpengaruh oleh kevakuman intake manifold). Konpensasi dari variasi tekanan pada intake dilakukan oleh ECU dengan menambah atau mengurangi durasi injeksinya
11.2.4. Peredam getaran
Kerja injektor adalah membuka dan menutup menyemprotkan bensin dengan melepas tekanan sistem, sehingga terjadi getaran pada pipa pebagi (tekanan berfluktuasi). Terkadang pada pipa pembagi bahan bakar dipasangkan peredam getaran (pulsation damper) untuk meredam getaran tekanan tersebut agar terhindar dari timbulnya gelembung udara yang dapat mengganggu kerja sistem.
11.2.5. Injektor
Injektor berfungsi menyemprotkan bensin menuju engine untuk dicampur dengan udara. Agar bensin mudah bercampur dengan udara maka bensin di kabutkan dengan halus shingga mudah berubah menjadi uap.
Injektor pada sistem injeksi bekerja secara elektromagnetik. Kerja injektor di kontrol oleh ECU dengan sinyal negatif. Lebar pulsa sinyal ECU akan menentukan jumlah bahan bakar yang terkabutkan, semakin panjang pulsa semakin banyak bensin terkabutkan.
11.3. Pengaturan injeksi
Durasi injeksi
pada sistem injeksi elektronik dipengaruhi oleh kondisi-kondisi kerja engine
yang dapat diketahui dengan memasangkan sensor-sensor.
Pada bagian terdahulu telah disebutkan bahwa terdapat sensor-sensor utama yang akan menentukan jumlah penyemprotan dasar, selanjutnya sensor-sensor lain untuk mngoreksi sesuai kondisi kerja yang sedang terjadi.
Secara garis besar kondisi kerja pengijeksian dapat digolongkan sebagai berikut :
1.
Keadaan
start dingin
2.
Keadaan
pemanasan
3.
Keadaan
idle
4.
Keadaan
beban rendah
5.
Keadaan
beban tinggi (power)
6.
Keadaan
percepatan (akselerasi)
7.
Keadaan
perlambatan (decelerasi)
8.
Peyesuaian
dengan ketinggian.
Koreksi Temperatur Engine
Pada temperatur rendah bahan bakar akan sulit menjadi uap dan cenderung mengalami kondensasi. Maka bahan bakar yang tercampur dengan udara akan cenderung kurus serta kurang homogen.
Dalam sistem injeksi sensor ECT (Engine Coolant Temperature) akan mengirim informasi temperatur mesin ke ECU guna koreksi durasi injeksi, semakin rendah temperatur pemanbahan bahan bakar semakin tinggi, penambahan berangsur-angsur turun dan berhenti pada temperatur kerja (60-80⁰C).
Dari grafik koefisien koreksi ECT dapat dilihat bahwa penambahan bahan bakar berbanding terbalik dengan temperatur mesin. Dan berhenti (tidak ada penambahan pada 60⁰C).
Koreksi temperatur udara masuk (intake)
Kepadatan udara dipengaruhi oleh temperatur udara, kepadatan akan berkurang bila temperatur bertambah. Sensor IAT (intake air temperatur) menginformasikan temperatur udara masuk dan ECU akan mengatur durasi injeksi sesuai dengan perubahan kepadatan udara yang ada. ECU diprogram pada 20⁰C, menambah bahan bakar bila temperatur kurang dari 20⁰C dan mengurangi bila lebih.
Model ini tidak berlaku untuk kendaraan yang memakai sensor massa udara/MAF (massa aur flow)
Koreksi beban
Bila kendaraan bekerja pada beban tinggi, ECU akan menambah durasi injeksi. Sensor pendukung untuk koreksi beban : sensor MAF, MAP, katup gas (TPS), dan putaran (RPM).
Bila beban naik (udara masuk banyak) durasi injeksi naik, bila putaran (RPM) naik frekuensi injeksi naik dengan durasi sama,
Koreksi percepatan
Pada awal percepatan, ECU membuat durasi injeksi besar (campuran kaya) untuk menjaga supaya mesin tidak tesendat.
Besar kecilnya durasi injeksi tergantung pada seberapa cepat katup gas membuka dan beban mesin. Semakin besar durasi injeksi.
Koreksi perlambatan (fuel cut off)
Sensor pendukung
-Sensor putaran
(RPM)
-sensor katup gas
(TPS)
-sensor MAP
Reaksi ECU = mematikan injektor sesaat (fuel cut off).
Selama katup gas menutup dan putaran mesin tinggi, kendaraan tidak memerlukan bahan bakar.
Fuel cut off tehadap putaran engine adalah variable, tergantung dari temperatur mesin. Bila terjadi extra beban, ECU membuka injeksi lebih awal (fuel cut off putaran tinggi).
Dari grafik dapat di simpulkan bahwa fuel cut off tertinggi pada putaran 2000 bila temperatur rendah dan berangsur mengecil seiring kenaikan temperatur, putaran rendah pada temperatur kerja.
