Teknologi Diesel Commonrail D4D

     Mesin Diesel D-4D Commonrail (Direct 4 Stroke Diesel) merupakan teknologi yang memberikan kinerja mesin diesel menjadi bertenaga namun tetap irit bahan bakar dan ramah terhadap lingkungan sehingga teknologi mesin diesel tidak berbeda jauh kehandalannya dari mesin premium.

Mesin D-4D Commonrail, teknologi mesin diesel yang irit dan ramah lingkungan

     Mesin diesel commonrail mempunyai cara kerja yang berbeda dengan mesin diesel konvensional. Sebuah unit kontrol elektronik secara akurat melakukan keseimbangan terhadap tekanan injeksi bahan bakar dengan menggunakan teknologi High Pressure Piezo Injection, waktu dan volume yang tepat dan sesuai dengan output yang disalurkan ke mesin.

   Bahan bakar yeng telah di beri tekanan oleh supply pump disimpan di dalam common-rail sebelum didistribusikan ke injector-injektor. ECU (Electronic Control Unit) dan EDU (Electronic Driving Unit) mengontrol volume dan waktu injeksi bahan bakar ke tingkat yang optimal dengan cara mengoperasikan dan menutup injektor-injektor sesuai dengan sinyal-sinyal dari sensor-sensor. Proses ini serupa seperti pada system EFI yang digunakan pada mesin bensin.

     Teknologi injektor piezoelektrik terbaru ini menggantikan injektor solenoida dari mesin diesel sebelumnya. Injektor piezoelektrik mampu memberikan 3 kali lipat keakuratan dalam mengontrol volume bahan bakar dan waktu injeksi.

     Tekanan injeksi meningkat dan mengalami proses pemecahan cairan bahan bakar menjadi semburan yang lebih halus, yang mengakibatkan pencampuran dan pembakaran yang lebih baik, dan kontrol volume bahan bakar juga lebih baik sehingga pemakaian bahan bakar lebih sedikit.Teknologi D-4D Commonrail digunakan di salah satu mesin mobil Toyota seperti Kijang Innova sehingga varian mobil toyota tersebut siap bersaing dengan mobil-mobil lain yang berteknologi mesin diesel.

     Tekanan Tinggi. Salah satu ciri umum mesin diesel common rail generasi kedua, tekanan bahan bakar yang berada di common rail sangat tinggi. Pada mesin yang digunakan Innova, tekanan mencapai 160 MPa, sama dengan 23.206 pound per square inch (psi) atau 1600 bar. Sebagai pembanding, tekanan tabung gas elpiji 25 bar dan mesin  yang menggunakan BBG, tekanannya 200 bar. Untuk mesin diesel konvensional, yang masih menggunakan pompa distributor, tekanannya paling tinggi 700 bar. Adapun injektornya bekerja antara 150 dan 250 bar.

     Dari tekanan super tinggi itu, ketika disemprotkan ke ruang bakar, solar berbentuk molekul yang sangat halus dan kecil. Diperkirakan, saat disemprotkan ke ruang bakar, molekul solar sama dengan diameter rambut manusia. Inilah yang menyebabkannya lebih cepat terbakar dibandingkan dengan mesin diesel konvensional.

     Hasil lain dari tekanan yang sangat tinggi itu atau pengabutan dengan molekul yang sangat halus tersebut, pembakaran berlangsung lebih mulus, rata, cepat, dan sempurna. Inilah yang membuat kerja mesin diesel common rail jauh lebih efisien dibandingkan mesin bensin dan juga diesel konvensional. Karena itu, jangan heran, sekarang mesin diesel common rail terus diburu dan makin banyak digunakan. Terutama di Eropa.

     Penampung  & Pemasok. Common rail adalah semacam ruang yang digunakan untuk menampung bahan bakar yang dipasok oleh pompa bertekanan tinggi. Selanjutnya, bahar bakar yang berada di ruang ini (dengan kondisi bertekanan sangat tinggi), nanti diteruskan atau dipasok lagi ke injektor.

     Ruangan ini digunakan bersama-sama oleh injektor untuk meneruskan atau menyemprotkan solar ke dalam ruang bakar. Tekanan di ruang ini selalu sama pada berbagai kondisi kerja mesin, baik saat putaran rendah, maupun tinggi. Karena itulah, mesin common rail lebih mantap bekerja pada putaran rendah. Torsi bisa diperoleh pada putaran lebih rendah dan rata (flat).

     Sebagai contoh, pada mesin diesel Innova tipe 2KD-FTV. Kendati torsinya lebih besar dibandingkan bensin, kemantapan diperoleh pada putaran lebih rendah. Hasilnya, tentu saja konsumsi bahan bakar lebih irit.

     Pada mesin diesel Innova, torsi yang dihasilkan mesin disesuaikan dengan transmisi yang digunakan. Untuk Innova dengan transmisi manual, torsi maksimum 200 Nm diperoleh pada 2.000-3.200 rpm. Sementara itu, untuk transmisi otomatik, lebih yahud lagi, 260 Nm pada 1.600-2.400 rpm. Alhasil, Innova diesel otomatik terasa lebih bertenaga, mantap, dan enak diajak meluncur dengan santai. Bahkan, sehabis berhenti di tanjakan, kendaraan dapat bergerak dengan mantap hanya dengan menekan sedikit pedal gas.

     Komputer 32-bit. Sebenarnya, dasar common rail bukan hal baru dalam teknologi mesin mobil. Sistem injeksi bensin sudah menggunakannya. Pada mesin bensin disebut fuel rail atau rel bahan bakar. Bedanya, pada mesin diesel, tekanan di dalam rel itu lho! Supertinggi.

     Dari rel, bahan bakar diteruskan ke injektor. Kalau pada mesin diesel konvensional, injektor bekerja secara hidro-mekanis, sedangkan pada common rail secara elektrik dan dikontrol oleh komputer. Dengan demikian, jumlah bahan bakar yang akan disemprotkan dan waktunya (timing) lebih akurat dan lebih pas dengan kebutuhan mesin.

     Tak kalah menarik, untuk mengontrol kerja mesin diesel ini, Toyota menggunakan komputer 32-bit sehingga proses data berlangsung cepat.

Read More

Electronic Fuel Injection (EFI)

Electronic Fuel Injection (EFI)

Adapun pengertian dari EFI adalah sebuah sistem penyemprotan bahan bakar yang dalam kerjanya dikontrol secara elektronik agar didapatkan nilai campuran udara dan bahan bakar selalu sesuai dengan kebutuhan motor bakar, sehingga didapatkan daya motor yang optimal dengan pemakaian bahan bakar yang minimal serta mempunyai gas buang yang ramah lingkungan.

Dalam kehidupan sehari hari nama EFI telah dipakai oleh merk Toyota, sedangkan merk lain mempunyai nama nama yang berbeda, akan tetapi prinsip dari semua sistem tersebut adalah sama

Bagian dari mesin bakar yang sangat penting adalah proses pencampuran antara bahan bakar(bensin) dengan udara, yang dikirim ke ruang pembakaranan. Jika campuran bensin kurang atau berlebihan maka hasil yang didapatkan tidak maksimal, misalnya tenaga kurang atau terlalu boros. Proses pencampuran ini dikerjakan oleh karburator sebelum dikembangkannya sistem injeksi. Sistem injeksi sendiri ditemukan sekitar tahun 1950an, dan mulai tahun 1980-an semua kendaraan khususnya eropa, telah menggunakan sistem injeksi ini.
Sistem injeksi ini mempunyai bagian-bagian yang harus diperhatikan, yaitu:
1. Bagian sistem aliran bahan bakar
2. Bagian sistem aliran udara
3. Bagian sistem kontrol elektronis

Bagian sistem aliran bahan bakar
Sistem aliran bahan bakar ini terdiri dari:

• Fuel tank, berfungsi sebagai penampung bahan bakar
• Fuel pump, berfungsi memompa bahan bakar dari tangki ke sistem selanjutnya
• Fuel filter, berfungsi filter bahan bakar sebelum masuk ke fuel rail
• Fuel delivery pipe (fuel rail), sebagai pipa aliran bahan bakar
• Fuel injector, sebagai penyemprot ke masing-masing ruang bakar (manifold)
• Fuel pressure regulator, sebagai pengatur tekanan
• Fuel return pipe, sebagai pipa aliran bahanbakar kembali ke tangki bahan bakar

Bagian sistem aliran udara
Sistem aliran udara ini terdiri dari:

• Air cleaner/filter, berfungsi sebagai penyaring udara dari pertikel-partikel sebelum diteruskan ke bagian selanjutnya
• Air flow meter, berfungsi untuk mengukur jumlah massa udara yang masuk
• Throttle valve, berfungsi mengatur jumlah udara yang masuk
• Air intake chamber
• Intake manifold runner
• Intake valve

Bagian sistem kontrol elektronis
Pada sistem ini terdapat beberapa sensor sebagai masukkan dan beberapa actuator sebagai outputnya.
Sensor-sensor:

• Mass Airflow sensor, untuk mengetahui jumlah massa udara yang masuk
• Coolant temperature, mengetahui temperature mesin
• Oxygen sensor, mengukur kadar kandungan oksigen di exhoust
• Throttle position sensor, untuk mengetahui posisi bukaan dari throttle valve
• Manifold absolute pressure sensor, untuk mengetahui tekanan di intake manifold(saluran hisap)
• Engine speed sensor, mengetahui kecepatan putaran mesin (rpm)

untuk actuator, pada prinsipnya terdiri dari:

• injector, untuk menyalurkan/menyemprotkan bahan bakar.
• Igniter, untuk pengapian

ketiga sistem diatas harus dalam kondisi normal, agar sistem EFI bisa bekerja dengan sempurna. Untuk tiap-tiap pabrikan tentu saja mempunyai pengembangan yang berbeda-beda, namun demikian prinsip yang digunakan tetap sama. Pengembangan yang terjadi biasanya pada penggunaan sensor yang mempunyai karakteristik yang berbeda, posisi penempatan sensor, jumlah sensor yang digunakan. Semuanya mempunyai kelemahan dan kelebihan masing-masing.

Read More

Teknologi Hybrid

Teknologi mobil hybrid menjadi salah satu teknologi yang paling aktif dikembangkan untuk mobil baru oleh para produsen mobil saat ini. Tidak diragukan lagi, bahwa teknologi yang menggabungkan mesin konvensional dan motor listrik sebagai penggeraknya ini terbukti lebih hemat energi dan eco-friendly.

Apa yang membuat mesin hybrid lebih unggul dari mesin konvensional?

Efisiensi Bahan Bakar

Sistem Hibrida yang menggabungkan motor listrik dan pembakaran di mesin menghasilkan tenaga yang berasal dari dua sumber. Dengan memaksimalkan kekuatan dari kedua sumber daya tersebut berarti bahwa, mesin pembakar internal membutuhkan konsumsi bahan bakar yang lebih sedikit untuk mencapai jarak yang sama. Berarti, mobil hybrid lebih efisien dalam penggunaan bahan bakar dibandingkan mobil konvesional.

Kehebatan lain dari teknologi ini adalah kemampuan menyimpan energi gerak seperti mengerem dan pengurangan kecepatan, yang akan dirubah menjadi energi listrik dan disimpan ke dalam aki untuk memutar motor listrik dalam mesin.

Ramah Lingkungan

Dengan konsumsi bahan bakar yang minim, berarti gas buang yang dihasilkan dari proses pembakaran di dalam mesin juga menjadi jauh lebih sedikit. Hal ini memastikan bahwa mesin hybrid lebih ramah lingkungan dibanding mesin biasa.(RDT)

Tipe Sistem Hybrid 

Secara garis besar ada tiga tipe dari Sistem Hybrid. Yang pertama adalah Series Hybrid System, kedua Parallel Hybrid System, dan ketiga Series Parallel Hybrid System. 

1. Series Hybrid System
   System ini terdiri dari pembakaran internail dari mesin yang membakar bensin, solar atau gas. Dengan semua komponen yang saling terhubung secara seri. Pembakaran pada ruang mesin terhubung dengan sebuah generator untuk mengubah tenaga yang dihasilkan oleh mesin menjadi tenaga listrik yang disimpan ke sebuah aki. Tengan listrik yang tersimpan di aki dialirkan melalui sebuah alat yang dinamak inverter atau pembalik untuk menyalurkan tenaga ke sebuah motor listrik, sehingga mampu menggerakkan roda kendaraan.
   Pembakaran yang terjadi di mesin dapat menghasilkan tenaga ke motor listrik untuk menggerakkan mobil yang tidak cukup apabila hanya mengandalkan tenaga aki. Oleh sebab itu, pemakaian bahan bakar masih sedikit untuk mampu menggerakkan mobil.
   
   
   
2. Pararell Hybrid System
   Pada parallel system, pembakaran dengan ruang mesin merupakan penghasil tenaga utama, sedangkan tenaga aki merupakan tenaga pendukung. Oleh sebab itu, pengefisiensian bahan bakar adalah dengan cara membatasi konsumsinya.
   Sistem ini msnggunakan mesin pembakaran dalam dan sebuah motor listrik untuk menggerakkan kendaraan. Dalam sistem ini, motor listrik juga sebagai generator, shingga ketika motor listrik digunakan, aki tidak dapat melakukan pengisian. Motor listrik beralih menjadi generator pada saat pengisian, dam hanya dapat dilakukan pada saat mobil tidak menggunakan motor listrik dalam bergerak, tetapi menggunakan tenaga yang dihasilkan dari proses pembakaran. Hal ini menyebabkan sistem ini memiliki keterbatasan jika dikaitkan dengan efisiensi bahan bakar.
3. Series Parallel Hybrid System
   Gabungan dua sistem sebelumnya disebut dengan Series-Parallel Hybrid System. Sistem ini memungkinkan sumber tenaga menjadi paling fleksibel dan optimal, sehingga mampu mencapai tingkat efisiensi maupun tingkat kehandalan performa yang mengagumkan. Teknologi Hybrid ini memiliki generator atau pembangkit listrik khusus dan alat pembagi tenaga yang mampu menyalurkan tenaga yang dihasilkan oleh pembakaran pada ruang mesin untuk menggerakkan roda secara langsung, atau sebagai tenaga bagi motor listrik untuk melakukan pergerakan, tergantung dari kondisi berkendara. Hal ini memungkinkan kedua sumber tenaga tersebut bekerja pada seefisien mungkin. Pada saat kecepatan rendah ke tinggi, kendaraan juga dapat melaju meskipun hanya menggunakan tenaga listrik saja. Dan ini dapat menghasilkan efisiensi yang besar. Generator juga dapat digunakan untuk mengisi aki melalui alat pembalik atau menverter. Pada saat melakukan akkselerasi atau percepatan secara mendadak juga dapat meenghasilkan performa yang maksimal.

Read More

Teknologi VVT-i

     Kita sering menjumpai mobil dengan kata VVT-i, apa yang dimaksud dengan VVT-i itu ?..............................

VVT-i Singkatan dari (Variable Valve Timing - Intelligent) merupakan serangkaian peranti/alat untuk mengontrol penggerak camshaft (nok). Maksudnya adalah menyesuaikan waktu bukaan katup dengan kondisi mesin. Sehingga bisa didapat torsi optimal di setiap tingkat kecepatan. Sekaligus menghemat bahan bakar dan mengurangi emisi gas buang.

     Pada mesin Toyota, sistim ini diaplikasikan pada katup masuk. Waktu bukaan camshaft bisa bervariasi pada rentang 60 derajat. Misalnya, pada saat start, kondisi mesin dingin dan mesin stasioner tanpa beban, timing dimundurkan 30 derajat.

     Cara ini bakal menghilangkan Overlap. Yaitu peristiwa membukanya katup masuk dan buang secara bersamaan di akhir langkah pembuangan karena katup masuk baru akan membuka beberapa saat setelah katup buang menutup penuh. Logikanya, pada kondisi ini mesin tak perlu bekerja ekstra.

     Dengan tertutupnya katup buang, tak ada bahan bakar yang terbuang saat terisap ke ruang bakar. Konsumsi BBM jadi hemat dan mesin lebih ramah lingkungan.Sedangkan saat ada beban, timing akan maju 30 derajat . Derajat overlapping akan meningkat. Tujuannya untuk membantu mendorong gas buang plus memanaskan campuran bahan bakar dan udara yang masuk. Selain itu, waktu kompresi juga bertambah karena katup masuk juga menutup lebih cepat. Efeknya, efisiensi volumetrik jadi lebih baik.

     Untuk mewujudkannya, ada VVT-i controller pada timing gear di intake camshaft. Alat ini terdiri atas housing (rumah), kemudian di dalamnya ada ruangan oli untuk menggerakkan vane (baling-baling).

Baling-baling itu terhubung dengan camshaft. Di dalamnya terdapat dua jalur oli menuju masing-masing ruang oli di dalam rumah VVT-i controller. Dari jalur oli yang berbeda inilah, vane akan mengatur waktu bukaan katup.

Posisi advance timing maju didapat dengan mengisi oli ke ruang belakang masing-masing bilah vane. Sehingga vane akan bergerak maju dan posisi timing pun ikut maju 30 derajat. Tekanan olinya sendiri disediakan oleh camshaft timing Oli Control Valve yang diatur oleh ECU mesin.

Kebalikannya, untuk kondisi retard (mundur), ruang di depan vane akan terisi dan posisi timing mundur. Sedangkan kalau dibutuhkan pada kondisi standar, ada pin yang akan mengunci posisi vane tetap ada di tengah.

Sebenarnya masih ada sistem yang lebih canggih, namanya VVTL-i (Variable Valve Timing Lift-Intelligent). Selain memainkan waktu bukaan katup, tingginya pun ikut dibedakan.

Read More

Mesin 4 Langkah (4 Tak)

Mesin 4 Tak 

Four stroke engine adalah sebuah mesin dimana untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah naik-turun piston, dua kali rotasi kruk as, dan satu putaran noken as (camshaft).

Empat proses tersebut terbagi dalam siklus :

Langkah hisap : Bertujuan untuk memasukkan kabut udara – bahan bakar ke dalam silinder.  Sebagaimana tenaga mesin diproduksi tergantung dari jumlah bahan-bakar yang terbakar selama proses pembakaran.

Prosesnya adalah ;

1. Piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB).
2. Klep inlet terbuka, bahan bakar masuk ke silinder
3. Kruk As berputar 180 derajat
4. Noken As berputar 90 derajat
5. Tekanan negatif piston menghisap kabut udara-bahan bakar masuk ke silinder

—————————————————————————————————————————————–

LANGKAH KOMPRESI

Langkah Kompresi

Dimulai saat klep inlet menutup dan piston terdorong ke arah ruang bakar akibat momentum dari kruk as dan flywheel.
Tujuan dari langkah kompresi adalah untuk meningkatkan temperatur sehingga campuran udara-bahan bakar dapat bersenyawa. Rasio kompresi ini juga nantinya berhubungan erat dengan produksi tenaga.
Prosesnya sebagai berikut :

1. Piston bergerak kembali dari TMB ke TMA
2. Klep In menutup, Klep Ex tetap tertutup
3. Bahan Bakar termampatkan ke dalam kubah pembakaran (combustion chamber)
4. Sekitar 15 derajat sebelum TMA , busi mulai menyalakan bunga api dan memulai proses pembakaran
5. Kruk as mencapai satu rotasi penuh (360 derajat)
6. Noken as mencapai 180 derajat

—————————————————————————————————————————————–
LANGKAH TENAGA

Langkah Tenaga

Dimulai ketika campuran udara/bahan-bakar dinyalakan oleh busi. Dengan cepat campuran yang terbakar ini merambat dan terjadilah ledakan yang tertahan oleh dinding kepala silinder sehingga menimbulkan tendangan balik bertekanan tinggi yang mendorong piston turun ke silinder bore. Gerakan linier dari piston ini dirubah menjadi gerak rotasi oleh kruk as. Enersi rotasi diteruskan sebagai momentum menuju flywheel yang bukan hanya menghasilkan tenaga, counter balance weight pada kruk as membantu piston melakukan siklus berikutnya.

Prosesnya sebagai berikut :

1. Ledakan tercipta secara sempurna di ruang bakar
2. Piston terlempar dari TMA menuju TMB
3. Klep inlet menutup penuh, sedangkan menjelang akhir langkah usaha klep buang mulai sedikit terbuka.
4. Terjadi transformasi energi gerak bolak-balik piston menjadi energi rotasi kruk as
5. Putaran Kruk As mencapai 540 derajat
6. Putaran Noken As 270 derajat

—————————————————————————————————————————————–

LANGKAH BUANG

Exhaust stroke

Langkah buang menjadi sangat penting untuk menghasilkan operasi kinerja mesin yang lembut dan efisien. Piston bergerak mendorong gas sisa pembakaran keluar dari silinder menuju pipa knalpot. Proses ini harus dilakukan dengan total, dikarenakan sedikit saja terdapat gas sisa pembakaran yang tercampur bersama pemasukkan gas baru akan mereduksi potensial tenaga yang dihasilkan.

Prosesnya adalah :

1. Counter balance weight pada kruk as memberikan gaya normal untuk menggerakkan piston dari TMB ke TMA
2. Klep Ex terbuka Sempurna, Klep Inlet menutup penuh
3. Gas sisa hasil pembakaran didesak keluar oleh piston melalui port exhaust menuju knalpot
4. Kruk as melakukan 2 rotasi penuh (720 derajat)
5. Noken as menyelesaikan 1 rotasi penuh (360 derajat)

—————————————————————————————————————————————–
FINISHING PENTING — OVERLAPING
Overlap adalah sebuah kondisi dimana kedua klep intake dan out berada dalam possisi sedikit terbuka pada akhir langkah buang hingga awal langkah hisap.

Berfungsi untuk efisiensi kinerja dalam mesin pembakaran dalam. Adanya hambatan dari kinerja mekanis klep dan inersia udara di dalam manifold, maka sangat diperlukan untuk mulai membuka klep masuk sebelum piston mencapai TMA di akhir langkah buang untuk mempersiapkan langkah hisap. Dengan tujuan untuk menyisihkan semua gas sisa pembakaran, klep buang tetap terbuka hingga setelah TMA. Derajat overlaping sangat tergantung dari desain mesin dan seberapa cepat mesin ini ingin bekerja.

manfaat dari proses overlaping :

1. Sebagai pembilasan ruang bakar, piston, silinder dari sisa-sisa pembakaran
2. Pendinginan suhu di ruang bakar
3. Membantu exhasut scavanging (pelepasan gas buang)
4. memaksimalkan proses pemasukkan bahan-bakar

Read More