EFI - Electronic Fuel Injection pada Motor

EFI - Electronic Fuel Injection pada Motor

Berbagai macam cara dan usaha yang dilakukan untuk mengurangi kadar gas buang beracun yang dihasilkan oleh mesin-mesin kendaraan bermotor seperti penggunaan BBM bebas timbal, penggunaan katalis pada saluran gas buang, dll.

Sebagaimana mesin 2 langkah yang harus digantikan oleh mesin 4 langkah, sistem karburasi manual akhirnya juga akan digantikan oleh sistem karburasi digital.

Sistem injeksi bahan bakar elektronik (karburasi digital) sudah mulai diterapkan pada mesin sepedamotor, perlahan tapi pasti akan menggantikan sistem yang sudah lama bertahan yaitu karburator (karburasi manual).

Karena mesin sepedamotor merupakan kombinasi reaksi kimia dan fisika untuk menghasilkan tenaga, maka kita kembali ke teori dasar kimia bahwa reaksi pembakaran BBM dengan O2 yang sempurna adalah:

14,7:1 = 14,7 bagian O2 (oksigen) berbanding 1 bagian BBM

Teori perbandingan berdasarkan berat jenis unsur, pada prakteknya perbandingan diatas (AFR – Air Fuel Ratio) diubah untuk menghasilkan tenaga yang lebih besar atau konsumsi BBM yang ekonomis.

Karburator juga mempunyai tujuan yang sama yaitu mencapai kondisi perbandingan sesuai teori kimia diatas namun dilakukan secara manual. Karburator cenderung diatur untuk kondisi rata-rata dimana sepedamotor digunakan sehingga hasilnya cenderung kearah campuran BBM yang lebih banyak dari kebutuhan mesin sesungguhnya.

Untuk EFI karena diatur secara digital maka setiap ada perubahan kondisi penggunaan sepedamotor ECU akan mengatur supaya kondisi AFR ideal tetap dapat dicapai.

Contohnya: Pada sistem Karburator ada perbedaan tenaga jika sepedamotor digunakan siang hari dibandingkan malam hari, hal ini karena kepadatan oksigen pada volume yang sama berbeda, singkatnya jumlah O2 berubah pasokkan BBM tetap (ukuran jet tidak berubah).

Hal ini tidak terjadi pada sistem EFI karena adanya sensor suhu udara (Inlet Air Temperature) maka saat kondisi kepadatan O2 berubah, pasokkan BBM pun disesuaikan (waktu buka injector ditambah atau dikurangi). Jadi sepedamotor yang menggunakan EFI digunakan siang atau malam tetap optimum alias tenaga tetap sama.

Perbedaan utama Karburator dibandingkan EFI adalah:

Karburator EFI
BBM dihisap oleh mesin BBM diinjeksikan/disemprotkan ke dalam mesin
Pengapian Terpisah Sistem Pengapian menyatu

Komponen-komponen dasar EFI
Setiap jenis atau model sepedamotor mempunyai desain masing-masing namun secara garis besar terdapat komponen-komponen berikut.

ECU – Electrical Control Unit
Pusat pengolah data kondisi penggunaan mesin, mendapat masukkan/input dari sensor-sensor mengolahnya kemudian memberi keluaran/output untuk saat dan jumlah injeksi, saat pengapian.

Fuel Pump
Menghasilkan tekanan BBM yang siap diinjeksikan.

Pressure Regulator
Mengatur kondisi tekanan BBM selalu tetap (55~60psi).

Temperature Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi suhu mesin, kondisi mesin dingin membutuhkan BBM lebih banyak.

Inlet Air Temperature Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi suhu udara yang akan masuk ke mesin, udara dingin O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.

Inlet Air Pressure Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi tekanan udara yang akan masuk ke mesin, udara bertekanan (pada tipe sepedamotor ini hulu saluran masuk ada diantara dua lampu depan) O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.
Atmospheric Pressure Sensor memberi masukan ke ECU kondisi tekanan udara lingkungan sekitar sepedamotor, pada dataran rendah (pantai) O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.

Crankshaft Sensor
Memberi masukan ke ECU posisi dan kecepatan putaran mesin, putaran tinggi membutuhkan buka INJECTOR yang lebih cepat.

Camshaft Sensor
Memberi masukan ke ECU posisi langkah mesin, hanya langkah hisap yang membutuhkan buka INJECTOR.

Throttle Sensor
Memberi masukan ke ECU posisi dan besarnya bukaan aliran udara, bukaan besar membutuhkan buka INJECTOR yang lebih lama.

Fuel Injector / Injector
Gerbang akhir dari BBM yang bertekanan, fungsi utama menyemprotkan BBM ke dalam mesin, membuka dan menutup berdasarkan perintah dari ECU.

Speed Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi kecepatan sepedamotor, memainkan gas di lampu merah dibanding kecepatan 90km/jam, buka INJECTOR berbeda.

Vehicle-down Sensor
Memberi masukan ke ECU kondisi sepedamotor, jika motor terjatuh dengan kondisi mesin hidup maka ECU akan menghentikan kerja FUEL PUMP, IGNITION, INJECTOR, untuk keamanan dan keselamatan.

Electronic Fuel Injection memang lebih unggul dibanding karburator, karena dapat menyesuaikan takaran BBM sesuai kebutuhan mesin standar.

ECU diprogram untuk kondisi mesin standar sesuai model sepedamotor, di dalam ECU terdapat tabel BBM yang akan dikirim melalui Injector sesuai kondisi mesin standar.

Jika ada perubahan dari kondisi standar misalnya filter udara diganti atau dilepas, walaupun ada pengukur tekanan udara (inlet air pressure sensor) pasokkan BBM hanya berubah sedikit, akhirnya sepedamotor akan berjalan tidak normal karena O2 terlalu banyak (lean mixture).

Tabel ECU standar biasanya tidak dapat dirubah, karena tujuan utama EFI adalah pengurangan kadar emisi gas buang beracun.

Untuk mesin modifikasi memerlukan modifikasi tabel dalam ECU, hal ini dapat dilakukan dengan:

1. Software yang dapat masuk ke dalam memory ECU – hanya dimiliki oleh ATPM atau dealer.
2. Piggyback alat tambahan diluar ECU - bekerja dengan cara memanipulasi sinyal yang dikirim ke Injector untuk membuka lebih lama.
3. Tukar ECU aftermarket yang dapat diprogram tabel memory-nya, sesuai modifikasi, sesuai kondisi sirkui.

DESMO VS PENUMATIC

Kehebatan Desmodromic dan Pneumatic

Katup Desmodromic yang jadi andalan Ducati di MotoGP

Artikel Terkait:

• Dari Mekanik, Hidraulik, Pneumatik, Elektro-Magnet...

Pada tulisan sebelumnya dibahas mengenai katup atau klep. Kali ini dibahas tugas pegas katup adalah untuk mengembalikan katup ke posisi bebas setelah disun

dul oleh nok.

Makin tinggi putaran mesin, juga menimbulkan masalah pada per yang berbentuk spiral ini. Per harus bergerak lebih cepat. Padahal spiral yang dibuat dari logam ini mempunyai frekuensi harmonis. Jika melebihi batas kemampuannya, per akan patah. Komponen sekelilingnya ikut rontok dan mesin tidak bisa lagi bekerja.

Karena itulah, pada mesin mobil-mobil umum tertentu dengan putaran lebih tinggi atau karakteristik sport digunakan dua per. Di samping itu, karena komponen klep dibuat dari logam, saat panas ukurannya berubah. Kondisi ini menyebabkan, celah antara katup dengan pelatuknya berbeda dan mempengaruhi kerja mesin. Ini pula yang melahirkan katup hidraulik. Pada tipe ini, celah katup saat dingin dan panas sama karena diatur secara otomatis oleh tekanan oli mesin.

Kenyataannya, mesin yang menggunakan dua pegas juga belum cukup memenuhi keinginan para insinyur mesin, terutama mereka yang berkecimpung di arena balap. Pasalnya, di arena itu kapasitas mesin dibatasi. Dan mesin harus mampu mengerahkan tenaga sebesar mungkin agar mobil dikebut lebih kencang.

Sebagain contoh, mesin F1 yang berkapasitas 2.400 cc, mampu menghasilkan tenaga 850 hp. Putaran mesin mencapai 14.000 – 15.000 rpm, bahkan b issa melebihi antara 18.000 – 20.000 rpm. Penggunaan per katup mekanik atau hidraulik pada kondisi seperti itu tidak bisa diandalkan lagi.

Desmodromic
Maka lahirlah kreasi baru, yaitu Desmodromic (pada motor) dan katup pneumatik pada mesin F1 dan motogp (kini lagi dijajal Honda). Maklum, kedua sama-sama menggunakan mesin 4 lanngkah.

Desmodromic, saat ini digunakan pada Ducati, tidak lagi menggunakan pegas untuk mengembalikan katup ke posisi semula setelah disundul oleh nok. Tetapi menggunakan nok dan tuas untuk mendorong katup. Sistem ini dianggap lebih sederhana namun tetap saja punya keterbatasan karena bekerja secara mekanis.

Pneumatik
Dinilai lebih mumpuni namun rumit dan mahal harganya. Ini pula yang menyebabkan aplikasinya terbatas di arena balap. Pada klep pneumatik, tugas pegas digantikan oleh tabung berisi gas bertekanan tinggi. Prinsip kerjanya sama dengan sokbreker gas. Jenis gas yang digunakan sama, yaitu nitrogen.

Gas ini dipilih karena stabilitasnya tinggi terhadap pengaruh suhu. Meski begitu, karena suhu mesin sangat tinggi, tekanan bisa berubah secara drastis. Untuk mengatasinya, sistem dilengkapi dengan katup buang angin.

Kendati prinsipnya kerjanya sederhana, tidak menimbulkan keausan pada rangkaian lain dari klep. Pneumatik membutuhkan sil atau sekat yang sangat andal. Pasalnya tekanan sikruit pneumatik mencapai 2.500 psi (170 bar). Bila silnya jebol, tamat sudah riwayat mesin untuk berpacu dan ini sering terjadi di arena balap F1.

Katup pneumatik pertama kali digunakan oleh Renault pada mesin RVS-9. Waktu itu dipasang pada mobil Lotus yang digunakan Ayrton Sena pada wal musim balap 1986. Putaran mesin Renault waktu sudah mencapai 19.000 rpm.

Karena rumitnya sistem katup pneumatik dan masih tetap menggunakan nok atau kem (cam), sebenarnya para ahli mesin sudah menemukan sistem lain yaitu elektro hidraulik dan elektromagnetik. Ternyata, sampai saat ini belum bisa diandalkan. Karena itu, katup pneumatiklah yang dinilai saat ini sebagai top-nya.

Namun yang pasti, usaha para insinyur mesin tak pernah berhenti mendapatkan katup yang makin efisien kerjanya. Ini juga sesuai dengan tuntutan konversi energi dan lingkungan.

gambar penjelasan mengenai desmodromic system

__________________

pada saat rocker arm berputar untuk membuka tutup katup
kebanyakan sistem valve lift lain mengandalkan per / pegas pada mobil dan motor saat ini
dan pneumatic pada mobil F1 dan team motoGP Suzuki ( team Honda dan Yamaha baru make akhir2 ini )
seperti ini



dan pneumatic sperti ini yang menggunakan tekanan udara



kelemahan sistem ini ada pada ketahanannya
ada semacam faktor lelah apabila dipaksa secara terus menerus
dalam kecepatan yang tinggi

namun Desmodromic tidak ada faktor lelah dan berputar sesuai
putaran rocker arm ( seperti gergaji yang bergerak maju mundur )



jadi buka tutup valve bisa tetap konstan
sesuai dengan putaran mesin




cara kerja desmodromic dari triatmono.wordpress.com

"The specific purpose of the desmodromic system is to force the valves to comply with the timing diagram as consistently as possible. In this way, any lost energy is negligible, the performance curves are more uniform and dependability is better"

Itulah yang dikatakan oleh Fabio Taglioni (itali lagi..itali lagi), engineer Ducati yang ngembangin Desmodromic pada tahun 1956. Dan pada tahun 1968, desmodromic valve system dipatenkan…!!! Sebenernya, desmodromic ini pertama kali ditemukan (konon lho) oleh Gustav Mees tahun 1896. Tahun 1907 juga dikembangkan oleh Aries mengenai ‘Desmodromique’ tetapi gimana jelasnya juga masih kaburr..!!

Cara kerja desmodromic valve system, valves dibuka dan ditutup oleh open / close rocker arm. Rocker arm ini digerakkan oleh camshaft. Dan setiap valve punya 2 shim yaitu open dan close shim. Jika kita liat cara kerja desmodromic .. berapa pun tingginya kecepatan RPM.. camshaft pasti buka rocker arm dan rocker arm juga gerakin shim , demikian juga untuk menutup…!! Hal inilah yang menyebabkan RPM Ducati lebih tinggi dibandingkan Japs bike (yang pake per konvensional)…!!

Keuntungan utama penggunaan Desmodromic adalah mencegah terjadinya valve float pada saat RPM tinggi yang biasa terjadi pada traditional spring (pegas/per tradisional). Kalau yang tradisional, sewaktu RPM sangat tinggi, valve nggak bisa ngikutin kecepatan gerakan piston. Jadi sewaktu valve belum nutup (masih buka) piston udah pada posisi atas (Top Dead Center). Dan yang terjadi piston tabrakan dengan valve yang sudah pasti damage lahh… atau bisa juga terjadi valvenya belum penuh nutup, dan tekanan sudah keluar duluan dan impactnya performance nge-drop…!!!

Karena ini sudah patent.. maka Bikes lain nggak bisa menggunakan teknologi ini… sebagai gantinya.. kalo nggak per konvensional.. ya pake pneumatic… kalo sekilas sih dari sisi power imbang antara desmodromic dan pneumatic…!!!

aplikasi di mesin dengan 4 katup per silinder



dan 2 katup per silinder

__________________

Teknologi katup desmodromic merupakan buah karya ahli mesin Italia, Fabio Taglioni, yang diciptakan tahun 1950-an. Keandalan teknologi ini sudah terbukti dengan keberhasilan Ducati menjadi juara dunia ajang World Superbike (WSBK) sebanyak 17 kali. Ducati meraih gelar WSBK pada tahun 1990, 1991, 1992, 1994, 1995, 1996, 1998, 1999, 2001, 2003, 2004, dan 2006. Berbekal kesuksesan tersebut Ducati pun masuk ke ajang MotoGP pada 2003.

Secara sederhana, desmodromic adalah sistem buka tutup katup bahan bakar udara tanpa menggunakan spring atau per. Filosofi kerja desmodromic diilhami sistem kerja gergaji kayu yang dilakukan oleh dua orang tukang. Bila salah satu dari tukang menarik, tukang yang lain mendorong. Hasilnya, tenaga yang dipakai untuk memotong atau menggerakkan gergaji menjadi sedikit, sehingga tenaga yang dikeluarkan penggergaji kayu pun lebih efisien.
Aplikasinya pada mesin Ducati adalah dengan mekanisme buka tutup katup yang langsung dilakukan kem, tanpa perantaraan rocker arm atau sepatu katup. Kem mendorong katup untuk membuka. Kemudian untuk menutupnya, gerak balik kem menjadi penarik katup.
Menurut Filippo Preziosi, Direktur Teknik Ducati Corse, katup membuka dan menutup kem seperti lengan penggergaji. Saat kem mendorong untuk membuka klep, bagian pantatnya menarik klep untuk proses menutup. "Ini membuat kerja buka-tutup ke-16 katup pada mesin jadi akurat dan ringan," katanya.
Mekanisme buka tutup klep sistem desmodromic dirancang memiliki presisi tinggi. Katup digerakkan dua kem dan dua rocker arm. Kem dan rocker arm seperti pada mesin 4 tak umumnya, bertugas membuka klep. Untuk menutup, kem berbentuk setengah lingkaran dan rocker arm pasangannya bertugas menarik kembali katup ke tempat semula. Karena satu kem bertugas ganda, gear cam desmo berbeda dengan mesin umumnya. Kalau mesin 4 tak biasa memakai model pergerakan 1 : 2, yaitu dua putaran kruk as, satu putaran kem, desmo menggunakan perbandingan 1 : 1.Kelebihan lainnya, akibat pergerakan katup tanpa per, kemungkinan terjadi floating (mengambang) pada pegas mampu diminimalkan. Umumnya gejala floating terjadi karena kerja per kalah cepat dengan putaran noken-as. Akibatnya, detonsi (peledakan) bahan bakar tidak sempurna. Kondisi ini membuat sepeda motor yang menggunakan per lebih boros bahan bakar dibandingkan dengan Ducati Desmosedici GP7.

4T

Pendahuluan

Sebagian besar dari pemilik atau pemakai kendaraan hanya dapat mengemudi mobil saja, tidak mempunyai pengetahuan tentang bagaimana prinsip kerja mesin mobil. Mobil menggunakan mesin 4 tak atau 4 langkah untuk tenaga penggeraknya. Untuk mengetahui bagaimana mesin 4 tak bekerja, berikut ini anda akan mengetahui secara singkat tentang:

A. apengertian mesin
B. Bagian mesin
C. Cara kerja mesin

A. Pengertian Mesin

Alat yang mengubah tenaga panas menjadi tenaga penggerak disebut mesin atau motor bakar (heat engine). Tenaga panas yang dihasilkan didliar mesin, disebut motor pembakar luar (external combustion engine) dan tenaga panas yang dihasilkan didalam mesin, disebut motor pembakar dalam(internal combustion engine). Motor pembakaran dalam dibedakan berdasarkan pada proses kerjanya yaitu motor 4 tak dan motor 2 tak. Berdasarkan penyalaan bahan bakarnya dibedakan menjadi motor disel.

B. Bagian Besin

Secara garis besar konstruksi mesin mobil atau sepeda motor memiliki tiga bagian utama:

1. Bagian kepala silinder (cylinder kead) yang dilengkapi dengan tutup kepala silinder.
2. Bagian blok silinder (cylinder block) merupakan bentuk dasar dari mesin.
3. Bagian bakengkol (crank case) tempat untuk pelumas dan rumah komponen.

Kepala Silinder
Kepala silinder terbuat dari besi tuang, cast iron atau almunium dengan maksud untuk mengurangi berat dan menambanh panas radiasi.Kepala silinder (cylinder kead) terletak diatas blok mesin. Bagian bawah kepala silinder diberi bentuk cekung untuk ruang bakar, satu lubang untuk busi dan dua lubang untuk mekanik katup atau klep.

Blok silinder (cylinder block)
Blok silinder (cylinder block) juga terbuat dari cast iron (besi tuang) atau almunium sama seperti kepala silinder, maksudnya untuk mengurangi berat dan menambah panas radiasi. Disini terdapat lubang silinder yang diberi lapisan khusus (cylinder liner) untuk mengurangi keausan silinder, karena gesekan naik turunnya torak atau piston.

Bagian Engkol (crank case)
bakengkol terletak di bawah blok silinder dan berfungsi sebagai tempat atau rumah dari komponen-komponen yang lain seperti:

• Poros engkol
• Batang torak

Poleh karter (tempat oli pelumas) yang dilapisi gasket untuk mencegah kebocoran ali pelumas.

C. Cara kerja Motor Bensin 4 Tak

Torak bergerak naik turun didalam silinder dalam 4 gerakan, disebut satu siklus. Titik tertinggi yang dicapai tiorak disebut TMA (Titik Mati Atas), dan titik terendah TMB (Titik Mati Bawah). Gerakan torak dari TMA Ke TMB disebut satu langkah torak (stroke) sama dengan setengah putaran poros engkol.

jadi gerakan satu siklus terdiri dari:

• Langkah hisap
• Langkah kompresi
• Langkah kerja
• Langkah buang

Gerak atau Langkah Hisap

Katup masuk terbuka, torak bergerak kebawah sambil menghisap campuran bahan bakar dan udara ke dalam silinder.

Silinder terisi dengan campuran bahan bakar dan udara. Bila torak berada pada posisi penuh dengan campuran bahan bakar dan uadara, langkah hisap selesai.

Gerak atau Langkah Kompresi

Katup masuk terbuka, torak bergerak keatas dengan mendesak pengisian campuran bahan bakar dan udara dalam silinder. Sebelum torak mencapai Titik Mati Atas (TMA) isi dalam silinder dinyatakan oleh api dari budi.

Gerak atau Langkah Kerja

Letusan terjadi karena campuran bahan bakar dan udara terbakar dan akan menjadi letusan, letusan ini disebut tenaga yang akan mendorong torak kebawah menuju TMB. Sebelum torak mencapai TMB katup buang akan terbuka.

Gerak atau Langkah Buang

Torak kembali bergerak ke atas dan mendesak sisa campuran bahan bakar dan udara yang telahterbakar melalui katup buang yang ter buka.