common rail

POLITEKNIK NEGERI MALANG RIZKI MAULANA SASMITA

BAB IPENDAHULUAN

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 sehari-

hari, genset, kapal laut, dan lain 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 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, terdapat beberapa masalah

yang di rumuskan dan akan di bahas dalam laporan ini, yaitu:

1. Bagaimanakah konstruksi dari Common Rail?

2. Bagaimana cara kerja dari Common Rail?

3. 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, 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 mengetahui konstruksi 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 prakt ek 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 sekali 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



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



BAB II

TEORI DASAR

2.1 SEJARAH DIESEL

Penemu motor Diesel adalah seorang 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.

Tujuan Rudolf Diesel

Menaikkan rendemen motor (rendemen motor bensin = 30 %, rendemen motor Diesel = 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.


Rudolf Diesel


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 aliranturbulensi 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.



Cara penyalaan

penyalaan yang terjadi pada mesin diesel adalah penyalaan sendiri, tanpa adanya

busi pada beberapa produk terdapat glow plug untuk penyalaan awal penyalaan 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



Proses Kerja motor Diesel

LANGKAH ISAP LANGKAH KOMPRESI

Yang dihisap hanya

udara, silinder akan

terisi penuh

Perbandingan kompresi ( ) =

15 – 23

Udara dikompresi sampai 1,5 –

4 Mpa ( 15 – 40 bar )

Temperatur menjadi 700 – 900 oC

Penyemprotan bahan bakar

dimulai 30 – 10 sebelum TMA

LANGKAH USAHA LANGKAH BUANG

Bahan bakar terbakar dengan sendirinya

akibat temperatur udara yang panas.

Tekanan pembakaran 4 – 12 Mpa ( 40 –

120 bar )

Temperatur gas buang 500 – 600 oC



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

DieselKurus sekali

1 : 300

Kurus

1 : 30

Sedikit kurus

1 : 17

Momen putar, Putaran, Daya & Efisiensi Diesel Engine

Momen putar/dm3

volume silinder

Putaran

maksimum

Daya/dm3

volume silinder

Efisiensi


Injektor

Kamar muka

Busi pemanas

Bola penyala

Saluran penghubung


Diesel 80 – 90 Nm/dm3 2000 – 5000

rpm20 – 30 Km/dm

3 30 – 50 %

2.2.1 Injeksi Tidak Langsung ( Indirect Injection )

Bagian – bagian :

1. Injektor

2. Busi Pijar

3. Ruang bakar

4. Saluran penghubung

Kamar muka

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


Katup isap

Injektor

Kamar pusar

Busi pijar

Saluran penghubung


pembukaan Nozel 110 – 150 bar / 11 – 15 Mpa

Memerlukan sistem pemanas mula untuk menghidupkan motor, bila suhunya lebih

rendah dari 500 C.

Kamar Pusar

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

250 C.



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 “


http://xtop-gear.com/wp-content/uploads/2010/12/diesel32.png



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







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 :




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 :



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.



BAB III

COMMON RAIL

3.1 PENGERTIAN DASAR

Sistem Common rail menggunakan bahan bakar bertekanan tinggi yang

dihasilkan oleh supply pump untuk memperbaiki penggunaan bahan bakar yang

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

sampai 1,337 kgf/cm2, 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 injeksi bahan bakar dapat di atur secara presisi oleh ECM.

Sistem common rail 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.



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



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 injector. 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.



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



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 CircuitDi 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.



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.


Pre supply pump


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 mempercepat injeksi namun juga bisa

memungkinkan untuk melakukan injeksi 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



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.



3.3.4 InjectorTugas 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 pada over run

didapat dari pengaturan Injectors, melalui ECM.



Gambar 3.10 Input Sensor Injector



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)



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.



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.



3.4.2 Sensor Tekanan Rail

Rail pressure sensor harus mengukur rail dengan ketepatan yang tepat dan

sebisa mungkin dengan cepat.

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.


Iron plate

Armature

Compression spring

Valve seat ball


Gambar 3.14 Diagram output V

Tegangan ini berubah dengan rentang 0..70mV (tergantung dari tekanannya)

kemudian diperbesar oleh sirkuit menjadi 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).



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



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



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.



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



Gambar 3.20 pengaturan sinyal

Tegangan turun melalui resistor dikirim ke ECM melalui konverter analog-ke-

digital 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.



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.



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



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.



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 dari

ECU, maka injector tidak akan pernah bisa untuk menyemburkan bahan bakar menuju

ruang bakar.



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 tutup injector

seperti pada sistem EFI mesin bensin.



BAB IVPENUTUP

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.



DAFTAR PUSTAKA

Muharka Hanric, “SISTEM BAHAN BAKAR DIESEL 1” , Politeknik Negeri Malang, Malang,

2011

http://m-edukasi.net/online/2008/sistemdiesel/mat2.html

http://panggiheka.blogspot.com/2011/11/diesel-common-rail.html

http://umifajarfatimah09.blogspot.com/2012/01/common-rail.html

http://automachtronic.blogspot.com/2011/08/sistem-diesel-commonrail.html


http://automachtronic.blogspot.com/2011/08/sistem-diesel-commonrail.html

http://umifajarfatimah09.blogspot.com/2012/01/common-rail.html

http://panggiheka.blogspot.com/2011/11/diesel-common-rail.html

http://m-edukasi.net/online/2008/sistemdiesel/mat2.html

common rail

Documents