Common Rail

1. Sistim injeksi Elektronik Motor Miesel
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.
Pasalnya, standar emisi Euro IV memerlukan tekanan bahan bakar 1.600 bar - 1.800 bar atau kira-kira 23.200 psi hingga 26.100 psi.
a. Perkembangan teknologi sistim injeksi motor diesel
Pembakaran yang sempurna membutuhkan kompresi udara sebanyak-banyaknya, disisi lain membutuhkan tekanan penyemprotan bahan bakar yang tinggi dengan timing (saat membuka dan lamanya) penyemprotan yang tepat. Rail berhubungan dengan semua nozel yang siap memberikan bahan bakar bertekanan tinggi ke nozzle

b. Sistim injeksi elektronik
Mesin diesel tipe ini menggunakan injektor yang amat sederhana dengan pola penyemprotan diatur katup. Kerja katup diatur oleh tekanan bahan bakar.
Dengan teknologi indirect injection, kinerja mesin diesel jadi lebih halus, lembut, dan efisien. Mesin diesel modern saat ini rata-rata mengadopsi teknologi direct injection. Pada system ini injektor diletakkan tepat diatas ruang pembakaran.
Begitu katup terbuka, injektor akan langsung menyemprotkan bahan bakar. Dengan sistem ini konsumsi bahan bakar jadi lebih hemat 15 hingga 20% dari mesin berteknologi indirect injection. Seiring dengan perkembangan teknologi elektronik, pada tahun 1989 kerja peranti direct injection pun diatur oleh ECU (Engine Control Unit). Pada teknologi direct injection, injektor bekerja pada tekanan 300 bar. Pada teknologi baru, tekanan bahan bakar diperbesar lebih dari 1.800 bar. Caranya, sebelum dialirkan ke injektor, bahan bakar solar terlebih dahulu disalurkan ke pipa khusus atau common rail. Dalam pipa ini terdapat alat khusus yang bisa memaksimalkan tekanan bahan bakar. Peranti injektor terletak berbaris sepanjang pipa ini. VW menyebutnya dengan nama Pumpe Duse yang mampu menghasilkan pasokan bahan bakar bertekanan 2.050 bar.
c. Sistim injeksi common rail
Common rail direct fuel injection adalah varian sistim direct injection yang modern pada diesel engines. Tekanan injeksi yang dihasilkan mencapai high-pressure (1000+bar) yang didistribusikan secara individual melalui solenoid valve, yang dikontrol oleh cams pada camshaft. Generasi ketiga common rail saat ini menggunakan piezoelectric injectors dengan tekanan bahan bakar 180 mpa/1800 bar, ini dikembangkan setelah mencapai BME Euro6.
Robert Bosch gmbh, Delphi Automotive Systems, Denso Corporation dan Siemens VDO merupakan supplier utama untuk modern common rail systems ini.
1) Gambaran umum sistim injeksi common rail
Salah satu sistim injeksi common rail yang telah diaplikasikan pada kendaraan bermotor adalah yang digunakan oleh Mercedes Benz (Daimler Chrysler) untuk kendaraan model 202.133/193 yang lebih popular di Indonesia dengan Mercedes Benz C-200.

a) Jalur tekanan rendah
Tugas memberikan supply bahan bakar dari tangki sampai ke pompa tekanan tinggi (19) yang telah disring, dengan jumlah dan tekanan yang cukup pada semua kondisi kerja motor.
b) Jalur tekanan tinggi
Tugas menyimpan dan mengatur tekanan bahan bakar sesuai kebutuhan penyernprotan Pompa tekanan tinggi (19) memompakan bahan bakar kedalam rail (21) sesuai dengan putaran motor.
2) Komponen sistim injeksi common rail
a) Pemanas awal bahan bakar
Digunakan untuk memastikan bahwa bahan bakar tidak mendapat gangguan saat musim dingin atau terjadi perbedaan suhu yang sangat ekstrim mencapai –25o C. Fungsinya memanaskan bahan bakar menggunakan air pendingin motor dan dinding blok motor.

b) Saringan bahan bakar
Fungsinya adalah untuk menyaring kotoran-kotoran yang terdapat pada bahan bakar dengan mengalirkan bahan bakar dari luar saringan menuju saringan bahan bakar.

c) Pompa pembagi
Berfungsi untuk menghisap dan mengalirkan bahan bakar ke pompa tekanan tinggi.

d) Shutoff electric valve (katup penutup elektrik)
Berfungsi sebagai penutup dan pembuka saluran bahan bakar pada saat digunakan.

e) Pendingin bahan bakar
Bahan bakar yang panas datang dari katup pengatur tekanan melalui saluran masuk (14/1) terus ke pendingin bahan bakar dan masuk keruang yang basar, panas diambil oleh permukaan Honeycomb-shaped

f) Pompa tekanan tinggi
Berfungsi memberikan tekanan yang cukup tinggi pada rail. Pompa tekanan tinggi merupakan pompa piston radial dengan tiga piston masing-masing pengaturan sudut 120 membangun tekanan tinggi. Pompa tekanan tinggi diputar kira-kira 1,3 kali putaran poros nok.

G) Rail
Merupakan penampung bahan bakar bertekanan tinggi yang dijhasilkan oleh pompa tekanan tingggi, yang terdapat pada saluran tekanan tinggi, yang dihubungkan pada sisi intake manifold dengan pipa-pipa injector. Rail digunakan sebagai penyimpanan tekanan tinggi. Rail berhubungan dengan semua nozel yang siap memberikan bahan bakar bertekanan tinggi ke nozzle

H) Nozzle (injector)
Berfungsi sebagai pengabut bahan bakar, sehingga bahan bakar mudah bercampur dengan udara dan sehingga memudahkan terjadinya proses pembakaran.

i) Pengatur tekanan bahan bakar
Pengaturan tekanan bahan bakar digunakan untuk menjaga agar bahan bakar yang disupply tetap memiliki tekanan yang cukup, sehingga system bahan bakar tetap dapat mensupply bahan bakar yang dibutuhkan oleh engine.

J) Katup pengatur tekanan bahan bakar
Katup pengontrol tekanan bahan bakar yang terletak dibagian belakang rai merupakan komponen yang berperan mengontrol tekanan bahan bakar pada rail dan mem-pertahankan tekanan pada rail yang diatur kontrol unit motor.

K) Sensor tekanan
Sensor tekanan rail berperan untuk memberikan imfomasi tekanan rail kepada kontrol unit motor. Tekanan pada sistim bahan bakar yang tidak tetap merobah posisi diaphram seabagai hasilnya tahanan elektrik juga berobah dan perobahan ini merupakan signal yang diberikan ke kontrol unit.

m) Sensor temperatur udara masuk
Bagian ini berperan untuk meraba temperatur udara masuk dan mengirimkan inpormasinya berupa signal ke kontrol unit. Signal yang diterima digunakan untuk mengkakulasi masa udara. Penghitungan dilakukan untuk mengatur jurnlah penyemprotan bahan bakar, membatasi asap, mengontrol tekanan pada intake manifold, mengontrol EGR (exhaus gas recirculation ), dan mematikan EGR sesuai yang di prograrnkan pada kontrol unit

n) Crankshaft sensor
Putaran poros engkol dan putaran motor dideteksi berdasarkan hubungan dengan gigi yang lubang. Antara sensor poros engkol (L5) gigi increment pada fly wheel di las menjadi satu.

o) Half effect cam shaft sensor
Pendeteksian posisi poros nok maksudnya adalah mendeteksi segmen pada poros nok, kontrol unit mengetahui posisi TDC silinder dari signal yang diberikan oleh sensor Hafl poros engkol.

p) Pressure sensor
Sensor ini terletak pada bagian engine compartemen yang dihubungkan dengan slang vacuum ke saluran intake manifold (pembagi pengisian udara). Bagian ini berperan untuk mendeteksi intake manifold dan mengirim signalnya ke kontrol unit. Apabila tekanan pada intake manifol berubah, maka membran akan merubah nilai tahanan pada piezo resistor yang terdapat pada intake manifold akan berubah.

q) Rpm sensor
Sensor ini berperan untuk membangkitan TNA signal dari signal sensor poros engkol dan dikirim semua kontrol unit yang membutuhkannya. Gelombang kotak (square-wave signal) dengan secara terus menerus on/off ratio, maksimum sekitar 20 ma Motor. 611 6 pulsa/ I kali putaran motor

3) Sistim control
Sistem injeksi bahan bakar common rail memiliki sistim yang hampir sama dengan sistim injeksi elektronis pada motor bensin yang dikenal dengan sebutan Electronic Fuel Injection (EFI), volume penyemprotan bahan bakar dikontrol secara elektronis, basis dari sistem ini mengalami banyak pengembangan dan juga banyak dipakai pada berbagai merek kendaraan, baik kendaraan keluaran Eropa, Jepang maupun Amerika.

a) Control Unit ECU pada sistim injeksi common rail memiliki fungsi sebagai control modul untuk mengontrol dan mengendalikan semua system yang dikendalikannya pada mobil.

b) CAN data BUS
CAN data BUS memiliki peran untuk mengirimkan data-data ke masing-masing kontrol unit yang membutuhkanya, menerima signal dari sensor untuk beberapa sistim, mengurangi jumlah kabel pada kendaraan, meningkatan daya kerja sistim electronic.

c) Input signal control unit
Merupakan masukan semua data yang dibutuhkan oleh control unit untuk menghitung kebutuhan bahan bakar yang dibutuhkan engine sesuai kondisi dan pembebanan mesin.

d) Output signal control unit
Merupakan hasil pengolahan data yang diterjemahkan oleh control unit sebagai perintah pada masing-masing actuator.

e) Quantity control (pengatur jumlah bahan bakar)
Pengatur jumlah bahan bakar memiliki peran mengontrol jumlah penyemprotan bahan bakar pada semua kondisi operasi kendaraan.

f) Start quantity control
Pengaturan jumlah aliran bahan bakar saat start sesuai dengan kondisi kerja (operasi) pengaturan ini tidak tergantung pada posisi pedal gas.

g) Pengaturan putaran idle (idle control)
Unit ini berperan dalam mengatur putaran stationer walaupun motor dibawah beban kerja misalnya pada saat gigi transmisi dihubung atau tidak dihubungkan, atau kompresos A/C berkerja.

h) Pengaturan smooth running
Unit ini berperan dalam mengurangi ketidak rataan putaran motor (vibration) yang terjadi saat putaran stationer.

i) Pembatasan putaran maksimum
Unit ini berperan dalam membatasi putaran motor. Kontrol unit (N3/9) menentukan putaran motor dari informasi yang diberikan oleh sensor posisi poros engkol (L5) dan pembatasan putaran ini yang dikendalikannya adalah injektor ( nozzle), besarnya pembatasan putaran motor dibatasi pada rpm 4200–4600.

j) Pembatasan penyemprotan bahan bakar pada gas penuh (full throttle)
Unit ini terutama berperan untuk mengurangi jumlah asap yang dikeluarkan pada saat kondisi kerja pada katup gas (throttle valve) terbuka penuh.

k) Inertia fuel shut off
Unit ini berperan dalam mengaanggu pengendalian injector (nozzle) atau tidak ada penyernprotan. Sehingga fungsi control unit adalah menentukan posisi katup gas dari imformasi yang diberikan oleh sensor pedal gas (B37) dan putaran motor dari sensor posisi poros engkol (L5).

l) Pengendalian mematikan motor
Mematikan motor ketika kontok "ON" Persyaratan untuk mematikan motor: • Tuas transmisi pada posis P atau N Kecepatan kendaraan kurang dari 6 km/jam, Switch pedal kopling tertekan ( S40/3 ) Saat kunci kontak pada kontrol unit EIS ( N73 ) diputar keposisi " STOP ", konttrol unit motor ( N3/9 Mendeteksi kehilangan tegangan pada sirkuit 15U.

m) Pengajuan penyemprotan
Bagian ini memiliki peran dalam mengurangi bunyi dan polusi emisi gas buang. Jumlah bahan bakar yang disemprotkan yang dibutuhkan oleh motor dibagi lagi dengan jumlah pengajuan penyernprotan dan jurnlah penyemtrotan utama. Fungsi pengendalian stater.

n) Penyemprotan utama
Berperan sebagai pengendali waktu penyemprotan yang di hitung oleh kontrol unit. Jumlah kebutuhan bahan bakar yang disemprotkan pada motor dibagi lagi dengan jumlah pengajuan penyemprotan.

o) Pengatur penyemprotan eksternal
Berperan untuk mengurangi jumlah bahan bakar yang disemprotkan. Jika sebuah signal dikirimkan ke kontrol unit (N3/9) oleh kontrol-kontrol unit atau komponen-komponen sensor yang lain, maka pengaturan jurnlah eksternal diaktifkan.

p) Cruise control
Fungsi dari cruise kontrol menyatu didalam kontrol unit motor. Ini dapat diaktifkan melalui switch cruise kontrol mulai dari kecepatan diatas 40 km/jam.

q) Compressor AC shut off
Berperan saat mematikan compressor AC untuk memperbaiki kinerja motor saat akselerasi dan mematikan motor. Sehingga berfungsi sebagai kontrol unit AC (N 19) atau (N 19/1) atau outomatic heater (N 18/3) menerima signai dari kontrol unit DFI (N3/8), dimana Compressor AC dimatikan tergantung beban motor atau kecepatan motor.

r) Turbocharging dengan intercooler
Unit ini bertugas menambah moment yang keluar dari motor. Fungsinya adalah ketika turbocharging berkerja, energi aliran dari gas buang (C) digunakan untuk mengerakan turbocharger.

s) Pengatur tekanan udara tambahan
Bertugas mengatur tekanan udara tambahan saat kondisi kerja pada motor. Tekanan udara tambahan diatur oleh kontrol unit (N3/9). Fungsinya untuk mengatur tekanan tambahan sesuai data pada kontrol unit dan sensor tekanan.

t) Vakum tranduser pengatur tekanan tambahan udara
Bertugas mengontrol vakum ke unit vakum pengatur tekanan tambahan udara.

u) Sistim pengatur emisi gas buang
Bertugas menurunkan unsure-unsur Nox, HC, dan CO. Sistim pengaturan emisi gas buang dibagi kedalam Exhaust gas recirculation(EGR), pengatur tekanan tambahan udara, mematikan saluran masuk dan denox catalitic converter.

v) Exhaust gas recilculatin (EGR)
Bertugas menurunkan unsur nitrogen oxide ( nox). Hydrocarbon ( HC) dan unsure-unsur bahaya lainnya.

w) Denox catalytic converter
Bertugas menurunkan unsur-unsur polusi pada engine berupa carbonmonoxide (CO), hydrokarbon (HC) nitrogenoxide dan parikel-partikel lainnya. Fungsi gas buang yang keluar dari motor melewati catalytic converter sehingga gas buang tadi berkondensasi dengan metal platinum.

x) Busi pijar
Berfungsi memberikan pernanasan awal pada ruang bakar sehingga tercapai temperatur untuk membakar campuran bahan bakar dan udara.

y) Pengontrol starter
Bertugas untuk memutus motor stater (M 1) saat motor telah mencapai putarannya.