Diesel Common Rail

Pada blog ini kita sedikit belajar mengenai mesin disel teknologi terbaru...yaitu sistem common rail.

Mengingat banyaknya pengaplikasian sistem ini pada kendaraan roda 4 yang terbaru saat ini....yah!!!...itung-itung buat nambah ilmu...Langsung aja ya! Brooo.....

Pengertian Mesin Diesel Common Rail

Sedikit sejarah dari diesel common rail

Teknologi ini sebetulnya telah dikenal sejak satu abad silam, yang digunakan pada mesin lokomotif dan kapal selam. Hanya saja common rail di masa itu masih menggunakan sistem mekanis dalam membuka katup injektor. Common Rail modern, yang berbasis elektronik kemudian dkembangkan pertama kali pada tahun 1960-an oleh ilmuwan asal Swiss Robert Huber, yang kemudian dikembangkan lebih jauh lagi oleh Dr. Marco Ganser. Pada tahun 1990-an, Magneti Marelli, Centro Ricerche Fiat dan Elasis berkolaborasi membuat prototipe Common rail. Robert Bosch Gmbh, kemudian membeli paten prototipe tersebut dari Fiat Group untuk dirpoduksi massal. Mobil penumpang pertama yang mengadopsi Common Rail adalah Alfa Romeo 156 pada 1997. 

Namun, penggunaan Common rail modern secara massal sebetulnya dilakukan di Jepang pada tahun 1995. Hanya saja kendaraan yang memakai teknologi tersebut adalah truk, bukan mobil penumpang. Pengembangan di Jepang dilakukan oleh Dr. Shohei Itoh dan Masahiko Miyaki. Dua insinyur yang bekerja untuk Denso Corporation itu mengembangkan Common Rail untuk kendaraan berat. Pada Tahun 1995, Common Rail buatan Denso diaplikasikan pada truk Hino.

Apa itu diesel common rail....?

Injeksi rel bersama atau dalam bahasa Inggris disebut dengan common-rail injection adalah salah satu metode injeksi bahan bakar ke dalam ruang bakar dengan sistem penghasil tekanan ditempatkan terpisah dari injektor itu sendiri.^[1] Dalam injeksi rel bersama diperlukan suatu penampung tekanan tinggi yang terdiri dari rel dan jalur bahan bakar tekanan tinggi menuju nosel.^[1] Tekanan injeksi dapat diatur terpisah dari putaran mesin dan kuantitas bahan bakar yang terinjeksikan dapat diatur menurut batasan tertentu.^[1] Tekanan di dalam penampung dapat mencapai 1.600 bar dan dialirkan melalui pipa tegar menuju injektor.^[2]
Sistem injeksi rel bersama umum digunakan untuk efisiensi bahan bakar yang lebih baik dan pengurangan emisi mesin diesel.^[3] Hasil akhir dari penggunaan sistem ini adalah pembakaran yang optimal dalam semua rentang beban.^[3]

Keuntungan penggunaan Common Rail:

1. Sistem common rail menawarkan peningkatan atomisasi bahan bakar, sehingga meningkatkan pengapian dan pembakaran dalam mesin
2. Sistem common rail juga memberikan peningkatan kinerja, menurunkan konsumsi bahan bakar, dan membuat getaran mesin lebih halus
3. Waktu pembakaran yang lebih sempurna, sehingga menghasilkan tenaga mesin yang jauh lebih baik.

Kelemahan dari sistem injeksi rel bersama adalah tekanan kerja yang sangat tinggi menyebabkan ketegangan material yang tinggi.^[3]. Implikasi dari hal ini adalah risiko kebakaran dan ledakan yang tinggi bila terjadi kebocoran sehingga perlu penempatan yang hati-hati dari sistem injeksi.^[3]

Sistem pada common rail terbagi atas (sumber : http://www.partinfo.co.uk/articles/127)

1. Electric feed pump (Tidak semua kendaraan menggunakan sistem pompa bahan bakar elektrik) – Fungsi utamanya adalah memberikan asupan bahan bakar pompa utama yang mampu memberikan tekanan sangat tinggi ke "Rail"
2. Filter – Memiliki fungsi yang sangat penting sekali untuk menyaring bahan bakar sebelum memasuki pompa dan selanjutnya dikirimkan ke Rail dan berakhir di injektor. Injektor ini memiliki tingkat kerapatan yang sangat kecil dan presisi, sehingga adanya partikel kotoran pada bahan bakar akan menyebabkan injektor  mampet
3. Overflow valve – Klep yang mengatur kelebihan bahan bakar dengan tekanan tinggi untuk dapat kembali ke tangki utama bahan bakar
4. Return manifold – Mengontrol bahan bakar kembali ke ke tangki utama bahan bakar
5. High Pressure pump – Pompa bahan bakar dengan tekanan sangat tinggi ini merupakan "jantung" dari sistem Common Rail Injection. Ini adalah alat yang dapat meningkatkan pasokan bahan bakar sehingga memiliki tekanan yang sangat tinggi. – Saat mesin dalam keadaan hidup, pompa bahan bakar ini dapat menghasilkan tekanan lebih dari 2.000 BAR – Bandingkan tekanan pada common rail ini dengan tekanan pada  ban kendaraan pada umumnya yang hanya memiliki tekanan sekitar 2,5 sampai 3,5 BAR!
6. High pressure control valve (Tidak semua kendaraan menggunakan sistem pompa bahan bakar elektrik) – . Fungsi utamanya adalah mengkontrol tekanan didalam pompa (High Pressure pump). Kontrol ini dilakukan oleh ECU / ECM
7. Rail pressure sensor – memonitor tekanan pada sistem Rail
8. Rail – ini adalah terminology ‘common rail’ dimana bahan bakar dari pompa disalurkan dan disimpan menunggu waktu bukaan injektor yang dikontrol oleh ECU / ECM untuk selanjutnya disemprotkan ke ruang pembakaran
9. Injectors – Injectors pada sistem common rail dikontrol oleh ECU / ECM. Penggunaan injector yang berkualitas dengan presisi yang sangat tinggi akan menentukan tingkat pengkabutan bahan bakar sehingga menjadi butiran yang sangat halus dan sempurna
10. ECU / ECM – Engine Control Unit yang mengatur waktu buka / tutup injektor, serta lamanya waktu buka injektor. Sistem elekronik komputer ini saling tersambung dengan berbagai perangkat dan sensor lainnya (kecepatan mesin, tekanan turbo, beban mesin, dll) sehingga akan menentukan berbagai faktor lainnya demi memberikan pasokan bahan bakar yang tepat waktu dengan jumlah yang sesuai.

Cara Kerja

Diatas adalah common-rail (Pic.8)dan ECU (Pic.10),yang merupakan penggerak utama dari mesin injektor rail bersama. Pada mesin ini, minyak (solar)di pompa keluar dari tangki oleh pompa bertekanan rendah menuju saringan, dari saringan solar bergerak menuju pompa dengan tekanan tinggi (1600-2200bar) menuju ke rail, dan diteruskan ke injektor. Penggerak daripada injektor itu adalah arus listrik, dimana arus tersebut diberikan oleh ECU yang mendapat sinyal dari sensor-sensor yang terdapat pada mesin.

Aplikasi Common Rail

Penggunaan Direct Injection Electronic Commonrail (Common Rail) pada kendaraan bermesin diesel semakin banyak kita temui beberapa tahun belakangan ini. SUV dan kendaraan 4x4 terbaru di Indonesia saat ini rata-rata tersedia dalam versi diesel dengan menerapkan teknologi Common Rail. Sebut saja Toyota Hilux dan Fortuner, Mitsubishi Triton dan Pajero Sport, Ford Ranger dan Everest, Isuzu D-Max, Nissan Frontier, Mazda BT50, dan masih banyak lagi. 

Berikut beberapa contoh-contoh pengaplikasian common rail pada dunia automotif;

• BMW: Mesin D (digunakan juga di Land Rover Freelander TD4)
• Cummins dan Scania AB: XPI (Developed under joint venture)
• Cummins CCR : Pompa(Cummins dengan injektor Bosch)
• Daimler: CDI (di Chrysler Jeep dinamakan CRD)
• Fiat Group (Fiat, Alfa Romeo dan Lancia): JTD (juga dinamai MultiJet, JTDm, Ecotec CDTi, TiD, TTiD , DDiS, Quadra-Jet)
• Ford Motor Company: TDCi Duratorq dan Powerstroke
• General Motors Opel/Vauxhall: CDTi (diproduksi oleh Fiat, Isuzu dan GM Daewoo) serta model awal DTi
• General Motors Daewoo/Chevrolet VCDi (lisensi dari VM Motori; juga diberi merek Ecotec CDTi)
• Honda: i-CTDi
• Hyundai-Kia: CRDi
• IKCO: EFD
• Isuzu: iTEQ
• Komatsu: Tier3, Tier4, 4D95 and higher - HPCR seri mesin Diesel.
• Mahindra: CRDe
• Mazda: MZR-CD (1.4 MZ-CD, 1.6 MZ-CD diproduksi denga joint ventura dengan Ford/PSA Peugeot Citroën) serta model awal DiTD
• Mitsubishi: DI-D (belakangan dikembangkan di Mesin 4N1))
• Nissan: dCi, Infiniti menggunakan mesin dCi, tapi tidak diberi merek dCi.
• Proton: SCDi
• PSA Peugeot Citroën: HDI atau HDi (1.4HDI, 1.6 HDI, 2.0 HDI, 2.2 HDI dan V6 HDI dikembangkan secara joint ventura dengan Ford)
• Renault dCi (generasi sebelumnya dTi)
• SsangYong: XDi (kebanyakan diprodusi oleh Daimler AG)
• Subaru: Legacy TD (mulai Januari 2008)
• Tata: DICOR & CR4
• Toyota: D-4D
• Volkswagen Group: TDI (juga digunakan di Audi)
• Volvo 2.4D dan mesin D5 (1.6D, 2.0D diproduksi oleh Ford dan PSA Peugeot Citroen), Mesin Volvo Penta Seri-D

Referensi

1.       ^ ^{a b c} (Inggris) O. Bunes, MSc and P.M. Einang, MSc. "[http://www.sintef.no/upload/MARINTEK/PDF-filer/Publications/Comparing%20the%20performance_PME.pdf Comparing the performance of the common rail fuel injection system with the traditional injection system using computer aided modelling and simulation]". International Conference on Marine Science and Technology for Environmental Sustainability.

2.       ^ (Inggris) Robert Bosch GmbH (2004). "The Common Rail Diesel Injection System Explained". Swedespeed.com.

3.       ^ ^{a b c d} (Inggris) "Supercharged diesel engine with a common-rail injection system, United States Patent 7370639". freepatentsonline.com.

4.       SPORTKU.COM
5.   Wikipedia.com