Home Did You Know? Did You Know: Injeksi VS Karburator

Did You Know: Injeksi VS Karburator

Karburator maupun EFI (electronic fuel injection) merupakan sistem pemasukan bahan bakar pada motor bakar cetus api (spark ignited engine). Kedua sistem ini memberi input bahan bakar pada mesin yang relatif terhadap putaran dan beban mesin. Kedua sistem ini juga berfungsi mengabutkan bahan bakar cair sehingga diharapkan bahan bakar akan semakin mudah bereaksi dengan oksigen sehingga mampu menghasilkan pembakaran yang tuntas.

injesi 1 fastnlow

 

Ilustrasi di atas adalah salah satu fungsi dari karburator maupun EFI yaitu untuk memecah bahan bakar menjadi kabut berukuran molekuler sehingga bahan bakar dapat menadi semakin mudah bereaksi dengan oksigen. Diyakini jika semakin halus molekul yang dihasilkan maka reaksi pembakaran juga semakin sempurna.

Karburator

carburator 1 fastnlow

 

Gambar di atas merupakan komponen-komponen dasar yang bekerja pada karburator. Bahan bakar bersih (sudah melalui saringan bahan bakar / fuel filter) masuk ke dalam mangkuk karburator (float bowl). Ketika throttle plate dibuka, udara bersih kemudian melewati karburator dengan cepat. Udara yang bergerak dengan cepat, berarti memiliki tekanan rendah. Hal ini kemudian akan menimbulkan efek venturi sehingga mendorong bahan bakar melalui jet menuju karburator sehingga akan bercampur dengan udara dan akan ikut mengalir menuju ruang bakar. Laju massa bahan bakar akan sebanding dengan laju massa udara karena semakin besar laju massa udara, akan menimbulkan efek venturi yang lebih besar pada badan karburator sehingga akan meningkatkan laju massa bahan bakar.

carburator 2 fastnlowcarburator 3 fastnlow

 

Pada gambar ini, dijelaskan secara lebih mendalam komponen-komponen utama pada karburator.

1. Throttle Valve: mengatur laju massa udara yang masuk ke dalam badan karburator.

2. Jet neddle: jarum yang mengatur besarnya aliran bahan bakar yang masuk menuju badan karburator, diameter serta ketirusan jarum akan mempengaruhi suplai bahan bakar terutama ketika bukaan throttle ¼ smpai dengan ¾ (lihat effective range of jets).

3. Slow / pilot jet: jarum yang pada bagian tengahnya memliki lubang dengan ukuran tertentu. Lubang ini akan menentukan laju aliran bahan bakar terutama ketika mesin idle (putaran rendah / tanpa beban) hingga bukaan throttle ¼ (lihat gambar effective range of jets).

4. Main jet: jarum yang pada bagian tengahnya memiliki lubang dengan ukuran tertentu (bentuk fisik mirip dengan pilot jet, hanya lebih pendek dan ukuran lubangnya lebih besar dari pilot jet). Main jet akan menentukan laju aliran bahan bakar pada bukaan throrrle ¾ hingga WOT(wide open throttle/ bukaan penuh).

5. Pilot screw: jarum berulir yang mengatur besarnya aliran udara yang melewati pilot jet. Pilot screw digunakan untuk fine tuning laju massa bahan bakar yang melewati pilot jet sehingga AFR (air to fuel ratio) ketika bukaan throttle idle hingga ¼ menjadi lebih sempurna.
6. Choke lever: digunakan untuk mengaktifkan katup choke pada karburator. Fungsi choke adalah mengurangi laju massa udara ketika mesin idle sehingga campuran udara-bahan bakar akan menjadi lebih kaya dan akan memudahkan mesin untuk dinyalakan. Fitur choke biasa diaktifkan ketika mesin masih dingin dan sulit dinyalakan.

7. Float valve: katup jarum yang berfungsi mengatur aliran bahan bakar dari tangki menuju mangkuk karburator. Float valve bekerja berdasarkan input dari float (pelampung). Ketika bahan bakar pada mangkuk berkurang, pelampung akan bergerak membuka float valve sehingga bahan bakar akan mengalir menuju mangkuk karburator dan sebaliknya.

Terdapat 2 jenis karburator:

1. Fixed venturi carburetor
Karburator ini merupakan karburator yang diameter venturi nya tidak bisa diubah-ubah lagi, besarnya aliran udara tergantung pada perubahan throttle butterfly ( katup gas ), pada tipe ini biasanya terdapat pilot jet untuk kecepatan idle / langsam, sistem kecepatan utama sekunder untuk memenuhi proses pencampuran udara bahan bakar yang tepat pada setiap kecepatan. Terdapat juga sistem akselerasi atau percepatan untuk mengantisipasi saat mesin di gas tiba-tiba, semua sistem tambahan tersebut dimaksudkan untuk membantu agar mesin bisa lebih responsif karena katup throttle mempunyai keterbatasan dalam membentuk venturi.

carburator 4 fastnlow

2. Variable venturi carburetor
Karburator dengan venturi berubah-ubah menempatkan throttle valve atau throtle piston (skep) berada didalam venturi dan langsung dioperasikan oleh kawat gas, oleh karena itu, diameter venturi bisa di bedakan ( bervariasi ) sesuai dengan besarnya aliran campuran bahan bakar dengan udara dalam karburator. Karburator tipe ini dalam menyalurkan bahan bakar hanya melalui main jet ( spuyer utama ) yang dikontrol oleh needle ( jarum ), karena bentuk jarum dirancang tirus, hal ini akan mengurangi jet ( spuyer ) dan saluran tambahan lainnya seperti yang terdapat pada karburator venturi tetap.

carburator 5 fastnlow

 

3. Constant velocity carburetor
Karburator ini merupakan gabungan antara dari kedua tipe karburator diatas, yaitu variable ventury yang dilengkapi katup gas ( throttle valve butterfly ), sering disebut juga dengan karburator CV ( CV karburator ), piston valve yang berada dalam venturi berfungsi agar diameter venturi berubah-ubah dengan bergeraknya piston tersebut keatas dan kebawah, pergerakan piston valve ini tidak dioperasikan oleh kawat gas seperti pada karburator variable ventury, tetapi oleh tekanan negatif ( kevakuman ) dalam venturi tersebut.

carb-1 fastnlow

 

Kelebihan dari karburator adalah kepraktisan dalam pengaplikasiannya karena karburator merupakan komponen yang mandiri sehingga jika ada kerusakan dapat dengan mudah dilokalisir dan diperbaiki. Harga keseluruhan komponen juga cukup murah sehingga dapat menurunkan biaya perawatan.

Kekurangan dari karburator adalah karena sifatnya yang mandiri (hanya memerlukan input bukaan throttle) sehingga keakuratannya dalam menyuplai bahan bakar tidak sebaik sistem electronic fuel injection (EFI) yang memiliki banyak input sensor untuk menentukan laju massa bahan bakar. Karburator juga menuntut adanya perawatan berkala yang disebabkan penumpukan residu pada lubang-lubang jet. Meskipun perawatannya cukup mudah, namun frekuensi perawatan yang cukup tinggi mengakibatkan teknologi karburator menjadi tertinggal oleh teknologi EFI.

 

Electronic Fuel Injection (EFI)

EFI adalah teknologi pengabutan bahan bakar yang paling populer digunakan sejak akhir 1990an. Teknologi ini memanfaatkan input serta feedback dari beberapa sensor yang dipasang di beberapa bagian mesin. Dengan begitu, suplai bahan bakar akan berbanding lurus dengan kebutuhan mesin namun jauh lebih akurat dibandingkan jika menggunakan karburator.

Terdapat 2 jenis EFI:

1. Open loop EFI

injeksi 2 fastnlow

  1. Open loop EFI dapat definisikan sebagai sistem EFI yang hanya menggunakan input sensor pada intake manifold mesin. Teknologi ini diperkenalkan ketika teknologi EFI digunakan pertama kali secara massal. Komponen utamanya adalah:a. ECU (Engine Control Unit): komponen ini merupakan “otak” yang mengatur laju masa bahan bakar serta ignition timing pada mesin berdasarkan input sensor dan kemudian mengkalkulasikan dengan algoritma yang ada sehingga memerintahkan injector untuk menyemprotkan sejumlah bahan bakar sesuai perhitungan.

    b. Engine Temperature Sensor (ETS): sensor yang memberi input pada ECU mengenai suhu mesin. Jika suhu mesin di bawah suhu kerja, maka injektor akan menambah laju massa bahan bakar sehingga suhu mesin akan mencapai suhu kerja kembali, sedangkan jika suhu mesin terlalu tinggi, injektor akan diperintahkan untuk menurunkan suplai bahan bakar. Biasanya, ETS sangat bermanfaat pada ketika menyalakan mesin dalam kondisi dingin sehingga akan lebih mudah dinyalakan.

    c. Crank Angle Sensor (CAS): sensor yang digunakan untuk mengetahui posisi poros engkol yang juga paralel terhadap putaran camshaft yang mengatur bukaan katup input dan katup exhaust. Dengan mengetahui parameter ini, ECU dapat menentukan kapan injektor harus menyemprotkan bahan bakar dan kapan busi akan memetikkan api.

    d. Intake Temperature Sensor (ITS): sensor yang digunakan untuk mengetahui suhu udara yang masuk ke dalam intake manifold. Parameter ini digunakan untuk menyesuaikan jumlah bahan bakar yang harus disemprotkan oleh injector.

    e. Intake Manifold Sensor (IMS): sensor yang digunakan untuk mengetahui laju massa udara yang masuk intake manifold parameter ini juga digunakan untuk menyesuaikan jumlah bahan bakar yang harus disemprotkan injektor.

    f. Fuel Pump: berfungsi menyuplai bahan bakar dari tangki menuju injektor dengan sesuai dengan tekanan yang diatur oleh pressure regulator.

    g. Injector: berfungsi sebagai katup yang mengatur laju massa bahan bakar yang masuk menuju mesin. ECU akan memberi perintah kepada injector kapan dan berapa lama harus membuka katupnya sesuai dengan perhitungan atas input sensor yang ada.
    h. Fast Idle Mechanism: komponen yang aktif apabila ETS memberi sinyal kepada ECU bahwa mesin masih dalam kondisi dingin. Komponen ini akan meningkatkan putaran idle mesin sedikit di atas putaran normal. Ketika suhu mesin sudah normal, Fast Idle Mechanism akan dinonaktifkan ECU sehingga putaran idle mesin kembali normal.

    Dekade belakangan, open loop EFI semakin ditinggalkan karena parameter yang digunakan cukup terbatas sehingga tidak mampu menghasilkan konsumsi bahan bakar yang diinginkan. Untuk mengatasi kelemahan ini, dimanfaatkan sistem closed loop EFI.

Closed loop EFI
Closed loop EFI adalah penyempurnaan teknologi open loop EFI yang lebih dulu diperkenalkan. Teknologi ini menggunakan semua sensor yang ada pada open loop EFI, namun menambahkan feedback pada ECU/ ECM (engine control module) sehingga laju massa bahan bakar dapat dikoreksi sesuai perubahan pada feedback yang diterima ECU.
injeksi 3 fastnlow

 

Pada gambar di atas, terdapat 2 komponen feedback sensor yang ditambahkan pada open loop EFI sehingga berubah menjadi closed loop EFI. Kedua feedback sensor tersebut adalah

1. Broadband lambda sensor: dikenal juga sebagai O2 sensor. Sensor ini umumnya dipasang exhaust manifold dan tak jauh dari katup exhaust. Sensor ini akan memberikan feedback pada ECM seberapa banyak oksigen yang terkandung pada gas exhaust dibandingkan pada kandungan oksigen pada udara luar. Hal ini untuk mempertahankan nilai AFR yang sudah ditentukan pabrikan pada ECU. Jika feedback yang diberikan lambda sensor mengindikasikan perubahan AFR, maka ECU akan mengatur ulang laju massa bahan bakar pada injektor.

2. NOx sensor: sensor ini umumnya dipasang pada exhaust catalitic converter. Sensor ini akan memberi feedback pada ECM mengenai seberapa besar gas nitrogen oksida yang dihasilkan mesin. Meskipun NOx bukan faktor signifikan pada efisiensi mesin, namun sifat NOx yang beracun membuatnya seringkali dimasukkan dalam algoritma ECM untuk menyesuaikan laju massa bahan bakar yang dialirkan injektor.

EFI juga sering dikategorikan berdasarkan posisi injektor yang biasanya terdapat di 2 posisi yaitu:

injeksi 4 fastnlow

 

1. Indirect Injection: pada ilustrasi di atas disebut sebagai standard engine. Pada sistem ini, injektor diletakkan pada intake manifold tepat sesudah throttle body. Teknologi ini masih banyak dipakai karena proses manufaktur dan desain yang lebih sederhana. Namun, teknologi ini mempunyai kelemahan pada jumlah bahan bakar yang tidak seluruhnya ikut terbakar pada ruang bakar, melainkan tertinggal di intake manifold maupun di sisi lain ruang bakar yang jauh dari titik api.

2. Direct injection: pada ilustrasi di atas disebut direct injection engine. Pada sistem ini, injektor diletakkan pada cylinder head yang langsung menuju ruang bakar. Kelebihan dari teknologi ini adalah, dengan posisinya yang berada di ruang bakar, sehingga tidak ada lagi bahan bakar yang tidak ikut terbakar karena biasanya bahan bakar langsung diarahkan pada titik api. Teknologi ini juga dapat mengurangi efek knocking pada mesin karena dengan mengetahui kualitas bahan bakar yang dipakai, ECM akan memperlambat (delay) penyemprotan bahan bakar sehingga bahan bakar tidak lagi mengalami pre-ignition (pembakaran dini: penyebab knocking) .

INTERSPORT SPEED OFFROAD 2017 - IXSOR PUTARAN 4 PARAMONT LAND SERPONG (BSD)