Engine Management Sistem (Common rail)

EMS (Engine Management Sistem) adalah suatu sistem komputer kecil-kecilan yang digunakan untuk mengendalikan suatu mesin/motor dengan cara memonitoring kecepatan mesin/motor, beban, temperatur dan menyediakan penyemprotan (injeksi) bahan bakar sesuai pada waktu yang tepat di dalam suatu proses tertentu. Termasuk juga untuk mengukur kwalitas bahan bakar yang diperlukan oleh mesin/motor secara tepat dan sesuai dengan kebutuhan proses pembakaran.

Gambar 1. Diagram blok suatu EMS

Mesin yang menggunakan pengontrolan elektronik canggih mencapai ini melalui

elektronik kontrol modul (ECM) atau elektronik kontrol unit (ECU) - yang merupakan

"komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima kecepatan signal mesin melalui sensor dan

menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi yang disimpan dalam ECM/ECU, dia

mengontrol jumlah bahan bakar dan waktu melalui aktuator elektronik atau hidrolik untuk

mengatur kecepatan mesin.

Common rail adalah sistem penginjeksian bertekanan tinggi yang dikontrol secara

elektronik untuk mengatur dan membuat tekanan penginjeksian didalam ruang bakar lebih

tinggi dari penginjeksian secara konvensional. Pada pompa injeksi konvensional sangat sulit

menaikkan tekanan injeksi pada rpm mesin rendah, karena tekanan injeksi sesuai dengan

putaran mesin, oleh sebab itu injection pump konvensional menggunakan fuel injection

nozzle dengan lubang nozzle yang kecil. Pada system common rail dapat mengontrol tekanan

penginjeksian secara flexible dengan mengabaikan putaran mesin, dan secara nyata

menghasilkan gas buang yang bersih.

Gambar 2. Tekhnologi Diesel Common Rail

Common Rail, type ini menggunakan pipa Rel (Rail) pembagi bahan bakar. Satu

pompa yang bertekanan tinggi terus menerus mensuplie bahan bakar bertekanan tinggi ke

pipa pembagi (Rail). Dari pipa pembagi bahan bakar dibagi ke Nozzle masing masing

cylinder. Jenis Nozzle Elektrik sekaligus berfungsi mengatur waktu dan jumlah injeksi bahan

bakar dengan tekanan 1300-1800 bar. Jumlah bahan bakar yang diinjeksikan di atur

berdasarkan lamanya nozzle membuka. ECU mengatur kerja Nozzle berdasarkan data analog

yang diterima sensor-sensor pada mesin.

Adapun tujuan dari pengembangan Fuel injection adalah mendapatkan tekanan tinggi

sehingga proses atomisasi bahan bakar sempurna oleh nozzle, sehingga bahan bakar dapat

terbakar habis meskipun temperature kerja mesin masih rendah. Dengan berkembangnya

teknologi Injeksi perbandingan kompresi Mesin diesel dapat diturunkan sehingga material

cost yang selama ini tinggi dapat diturunkan. Yang paling utama adalah mengurangi emisi

mesin diesel dan meningkatkan performa mesin diesel.

Gambar 3. Skema bahan bakar Common Rail

Cara kerja common rail adalah seperti konsep hidup bersama. Dalam hal ini, semua

injektor 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 injektor memiliki pasokan solar

sendiri-sendiri langsung dari pompa injeksi,

Gambar 4. Skema rangkaian Common Rail

Injektor mesin diesel modern sama dengan injektor mesin bensin yang menggunakan

sistem injeksi. Dalam hal ini, injektor diaktifkan oleh arus listrik yang diatur oleh komputer.

Jumlah solar yang akan disemprotkan diatur berdasarkan lamanya nosel membuka. Komputer

mengatur kerja injektor ini berdasarkan informasi yang diterima dari sensor-sensor lain,

misalnya putaran mesin, tekanan regulator, tekanan bahan bakar, suhu solar, posisi pedal gas,

putaran mesin, silinder, tekanan turbo, aliran udara, air pendingin, kecepatan kendaraan dan

seterusnya. Rangkaian komponen tersebut jelas tidak diperlukan atau tidak ada pada mesin

diesel konvensional. Komputer juga menentukan waktu injeksi (injection timing) berdasarkan

sinyal yang diterimanya dari sensor di kruk as atau roda gila.

Dengan demikian, mesin diesel common rail, mampu memenuhi harapan banyak

orang. Untuk mengurangi getaran misalnya, cukup dilakukan dengan menyemprotkan bahan

bakar secara bertahap untuk mencegah timbulnya ledakan besar bila dilakukan sekaligus.

Cara ini mirip seperti orang melakukan pembelian secara kredit. Kalau pembayaran

dilakukan sekaligus, ‘kantung langsung meledak.

Keunggulan Common rail Fuel injection adalah tekanan yang dihasilkan tinggi dan

konstan pada setiap putaran mesin, sehingga didapatkan atomisasi bahan bakar yang lebih

baik yang menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna dibandingkan type sebelumnya.

Type common rail juga dapat diaplikasikan ke berbagai kapasitas mesin diesel, dari kecil

sampai besar. Para enginer terus mengembangkan Type common rail untuk menghasilkan

tekanan yang lebih tinggi, hebatnya lagi type injeksi common rail sudah mulai diaplikasikan

untuk mesin bensin direct injection.

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. Pembakaran yang dihasil menjadi lebih dan kerja mesin makin efisien.

Selain itu, mesin diesel yang tidak dapat beroperasi pada saat silinder dingin. Maka

dengan teknologi ini, mesin diesel dilengkapi dengan pemanas elektronik kecil yang disebut

busi menyala di dalam silinder untuk memanaskan silinder sebelum penyalaan mesin.

Lainnya menggunakan pemanas "resistive grid" dalam "intake manifold" untuk

menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi. Setelah mesin beroperasi

pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif memanaskan mesin.

Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental dan meningkatkan

viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini dapat mempersulit pemompa bahan bakar

untuk menyalurkan bahan bakar tersebut ke dalam silinder dalam waktu yang efektif,

membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit, meskipun peningkatan dalam

bahan bakar diesel telah membuat kesulitan ini menjadi sangat jarang. Cara umum yang

dipakai adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur bahan bakar secara

elektronik.

Adapun ciri khas dari sistem injeksi common rail adalah sebagai berikut:

1. Injeksi bertekanan tinggi

Pompa injeksi tipe distributor dengan tipe radial plunger dapat menghasilkan

tekanan 100 Mpa (kira-kira 1.000 kgf/cm2) yang dibutuhkan oleh mesi diesel berukuran

kecil dengan injeksi langsung, berbahan bakar yan irit , bertekanan tinggi dan bertenaga

besar.

2. High pressure atomization bahan bakar yang diinjeksikan dari nozzle

Dengan injeksi bahan bakar bertekanan tinggi, bahan bakar yang diinjeksikan dari

nozzle dengan daya semprot yang besar dan dengan penyebaran serta pendisrtibusian

yang lebih luas (tercampur dengan udara lebih baik) sehingga pembakaran lebih

meningkat. Hal ini menghasilkan gas buang yang lebih bersih.

3. Sistem injeksi bahan bakar yang optimal

Pengontrolan jumlah dan waktu injeksi bahan bakar dapat sesuai dengan

kemampuan mesin yang dilakukan oleh control unit, memungkinkan pemakaian bahan

bakar yang irit dan menghasilkan tenaga yang besar.

4. Memperpanjang waktu penggunaan

Komponen-komponen yang digunakanan pada pompa sangat tahan terhadap

tekanan tinggi, sehingga memperpanjang waktu penggunaan komponenkomponen

tersebut.

5. Memperbaiki penyesuaian mesin

Karena injeksi pompa bahan bakar pada mesin dikontrol untuk setiap cylinder,

penyesuaian pada mesin dapat lebih mudah.\

6. Memperingan biaya pemeliharaan

Karena penggunaan sistem control unit ganda yaitu control unit mesin dan control

unit pompa, sistem pengontrolan menjadi lebih baik.

7. Injeksi bertekanan tinggi

Jumlah injeksi bahan bakar yang optimal sesuai dengan posisi akselerator yang

dikontrol oleh control unit, memungkinkan bertambahnya torque / momen pada posisi

pedal akselerator rendah, sehingga meningkatkan tenaga mesin.

8. Mengurangi asap pada akselerasi

Pada saat injeksi bahan bakar bertambah untuk menambah tenaga mesin pada

akselerasi, biasanya asap yang ditmbulkan oleh bahan bakar yang berlebih. Pompa injeksi

VP44, mengontrol jumlah injeksi bahan bakar dengan tepat meskipun pada tersebut diatas

untuk mencegah timbulnya asap tanpa mempengaruhi akselerasi.

9. Peralatan tambahan tidak diperlukan

Peralatan tambahan seperti boost compensator dan aneroid compensator tidak

diperlukan karena sebagai penggantinya dibuat conrol unit berdasarkan signal dari setiap

sensor. Hal ini mengakibatkan sedikit “kekusutan”, (clutter) pada sekeliling pompa

injeksi.