Sistem bahan bakar motor diesel

Sistem bahan bakar motor diesel - Sistem bahan bakar (fuel system) pada motor diesel memiliki peranan yang sangat penting dalam menyediakan dan mensupply sejumlah bahan bakar yang dibutuhkan sesuai dengan kapasitas mesin, putaran motor dan pembebanan motor.

Oleh karenannya performance fuel system sangat menentukan kinerja dari motor diesel. Seperti tampak pada gambar 8, sistim bahan bakar pada motor diesel terdiri dari beberapa komponen utama diantaranya tanki bahan bakar, feed pump atau pompa penyalur, filter bahan bakar, pompa injeksi dan pengabut (nozzle).

Dalam sistim bahan bakar motor diesel dikenal beberapa macam sistim penyaluran bahan bakar berdasarkan jenis pompa injeksinya diantaranya terdapat sistim penyaluran bahan bakar dengan pompa injeksi in-line dan pompa injeksi distributor.

Pemilihan sistim penyaluran bahan bakar ini didasarkan pada konstruksi ruang bakar dan besarnya tekanan bahan bakar yang dibutuhkan.

Oleh karenanya banyak idtemukan penggunaan pompa injeksi in-line digunakan pada kendaraan komersial (bus dan truk) yang memiliki kapasitas silinder lebih besar, sementara pompa injeksi distributor digunakan pada kendaraan penumpang yang memiliki kapasitas kecil dan membutuhkan kenyamanan lebih tinggi.

Namun dalam perkembangan selanjutnya penggunaan teknologi elektronik telah mampu meningkatkan performance pompa distributor.

1. Penyaluran bahan bakar dengan pompa injeksi in-line

Pada sistim pengaliran bahan bakar menggunakan pompa injeksi in-line seperti terlihat pada gambar 9 terdiri dari beberapa komponen diantaranya :

Tangki bahan bakar yang mempunyai fungsi untuk menyimpan bahan bakar sementara yang akan digunakan dalam penyaluran
Feed pump (priming pump) atau pompa penyalur berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar dengan cara memompa bahan bakar dari tangki dan mengalirkannya ke pompa injeksi
Fuel filter biasanya terdapat 2 (dua) yaitu pada bagian sebelum feed pump yang dilengkapi pula dengan water separator yang berfungsi untuk memisahkan air dalam sistim dan setelah feed pump yang berfungsi untuk menyaring kotoran yang terdapat pada bahan bakar untuk menjaga kualitas bahan bakar
Pompa injeksi yang berfungsi untuk menaikkan tekanan sehingga bahan bakar dapat dikabutkan oleh nozzle, menakar jumlah bahan bakar yang dibutuhkan oleh engine dan mengatur saat injeksi sesaui dengan putaran motor
Automatic timer yang terpaang pada bagian depan pompa injeksi yang berhubungan dengan timing gear berfungsi untuk memajukan saat injeksi sesuai dengan putaran motor
Governor terpasang pada bagian belakang pompa injeksi yang berfungsi sebagai pengatur jumlah injeksi bahan bakar sesuai dengan pembebanan motor.
Pengabut (Nozzle) berfungsi untuk mengabutkan bahan bakar agar mudah bercampur dengan oksigen sehingga mudah terbakar dalam silinder
Pipa tekanan tinggi terbuat dari bahan baja yang berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar bertekanan tinggi dari pompa injeksi ke masing-masing pengabut
Busi pijar atau busi pemanas (glow plug) berfungsi untuk memanaskan ruangan pre chamber pada saat mulai start. Dengan merubah energi listrik dari battery menjadi energi panas
Battery (aki) berfungsi sebagai sumber energi listrik yang mensupply energi yang dibutuhkan oleh busi pijar untuk memanaskan ruangan pre chamber
Kunci kontak (ignition switch) berfungsi sebagai saklar utama pada ssistim kelistrikan kendaraan
Relay yang berfungsi sebagai pengaman dan pengatur saat pemanasan ruang pre chamber

Skema aliran bahan bakar dengan pompa injeksi jenis in-line

Skema aliran bahan bakar pada pengaliran dengan pompa injeksi in-line ini terlihat pada gambar 9 sebagai berikut : Fuel tank – feed pump – fuel filter – injection pump – nozzle – injection pump – fuel filter

2. Penyaluran bahan bakar dengan pompa injeksi distributor

Seperti halnya pada penyaluran bahan bakar dengan pompa in-line, pada penyaluran dengan pompa injeksi distributor memiliki komponen yang sama dengan pompa injeksi in-line. Sehingga skema penyalurannya pun sama yaitu : fuel tank – fuel filter – injection pump – nozzle – injection pump – fuel tank.

Skema aliran bahan bakar dengan pompa injeksi distributor

3. Pompa injeksi in-line

Pompa injeksi dalam motor diesel memiliki peran yang sangat penting terutama dalam menyediakan bahan bakar yang dibutuhkan untuk proses pembakaran yang menghendaki bahan bakar memiliki jumlah yang tepat, waktu yang tepat, kualitas yang baik dan tekanan yang tinggi agar mudah dikabutkan oleh nozzle.

Oleh karenanya konstruksi pompa injeksi dibuat lebih rigid dan kuat, rumah pompa dibuat dari bahan aluminium tuang (atau besi tuang). Agar mampu menghasilkan tekanan bahan bakar yang tinggi dan memiliki keandalan tinggi pula.

Pada pompa injeksi in-line memiliki konstruksi elemen pompa sebaris, dimana masing-masing silinder dilayani oleh satu plunger. Camshaft /poros nok pompa disangga oleh dua bantalan roler tirus (tapered roller bearings) dan digerakkan oleh mesin melalui rangkaian roda gigi.

Elemen pompa, terdiri dari plunyer dan silinder (atau barrel ), adalah bagian pompa yang paling penting. Plunyer dan silinder ini dikerjakan dengan penyelesaian/finishing presisi tinggi, dan ditempatkan dalam toleransi kecil sekali untuk memungkinkan elemen pompa bertahan dalam tekanan tinggi sekali tanpa adanya kebocoran.

Untuk alasan ini, plunyer dan silinder harus tidak pernah diganti sendiri-sendiri/ secara terpisah, tetapi diganti satu set.

Konstruksi pompa injeksi in-line

Rak (rack) pengontrol dirangkaikan/dipasangkan ke akhir regulator (governor), melalui roda gigi pengontrol mengelilingi plunyer untuk mengontrol kwantitas pemberian bahan bakar (dan waktu injeksi dalam beberapa tipe/model ).

Katup-katup delivery berfungsi untuk menghentikan bahan bakar dari aliran balik sementara plunyer bergerak turun, dan juga mencegah penetesan / “after-dripping “ bahan bakar dari nozel.

Jenis pompa in-line ukuran M, memiliki kapasitas yang paling kecil yaitu mampu menghasilkan tekanan hingga 400 bar

Pompa injeksi in-line ukuran M

Jenis pompa in-line ukuran A, kapasitas penyaluran bahan bakar lebih besar dari jenis pompa injeksi in-line ukuran M. Tekanan injeksi jenis pompa ukuran A ini mencapai 600 bar

Pompa injeksi in-line ukuran A

Jenis pompa in-line ukuran MW, Jenis pompa injeksi in-line ukuran MW dirancang untuk mampu memberi tekanan sampai 900 bar. Berlainan dengan jenis pompa injeksi in-line ukuran A atau M, maka pompa injeksi ukuran MW ini disebut dengan tipe tertutup karena pada jenis pompa injeksi ini unit plunyer dan barel serta unit katup deliverinya dipresskan melalui bagian atas rumah pompa dan diikatkan dengan dua buah baut dan flens. Pompa injkesi tipe ini dibuat dengan kapasitas sampai 8 barel/untuk mesin 8 silinder

Pompa injeksi in-line ukuran MW

Jenis pompa in-line ukuran P, seperti pada jenis pompa injeksi in-line lainnya, pada pompa jenis ini memiliki kapasitas yang lebih besar, sehingga biasanya banyak digunakan untuk kendaraan dengan kapasitas engine lebih besar.

Pompa injeksi in-line ukuran P

a) Elemen pompa injeksi

Elemen pompa injeksi seperti yang ditunjukkan pada gambar di samping, terdiri dari plunyer yang terpasang dalam silinder dengan toleransi kecil sekali sekitar 1/1000 mm. Ketepatan pemasangan menjamin kerapatan minyak bahkan pada saat tekanan injeksi yang sangat tinggi sekalipun, baik pada putaran tinggi maupun pada putaran rendah.

Lobang/celah diagonal disebut alur kontrol (control groove), dipotong dalam bagian silinder atas plunyer. Alur dihubungkan dengan bagian atas plunyer dengan lubang. Bahan bakar disuplai oleh pompa pengalir bahan bakar ke elemen pompa injeksi, tahapan gerak bolak-balik plunyer adalah sebagai berikut :

Penyaluran bahan bakar oleh plunger

Pada saat plunyer berada pada mati bawah, bahan bakar mengalir melalui lubang pengisian dalam silinder ke ruang penghantar di atas plunger (zero delivery) Ketika poros nok berputar, plunyer bergerak naik dan ketika permukaan atas plunyer mencapai tepi atas lubang pengisian, penekanan bahan bakar dimulai.

Ketika plunyer bergerak ke atas, bahan bakar di dalam ruang bagian atas menekan dan membuka katup penyalur (delivery valve) dan mengalir mengalir keluar melalui pipa injeksi ke nosel. Plunyer terus bergerak naik tetapi ketika tepi atas alur kontrolnya mencapai tepi bawah lubang pengisian bahan bakar berhenti ditekan.

Selanjutnya gerak naik plunyer akan menyebabkan bahan bakar sisa dalam ruang penghantar masuk melalui lubang bagian dalam atas plunyer mengalir turun dan keluar melalui alur kontrol dan lubang pengisian, sehingga tidak ada bahan bakar lagi dapat dilepaskan.

b) Pengontrolan volume bahan bahan bakar

Pada mesin diesel terdapat berbedaan yang mendasar jika dibandingkan dengan mesin bensin, volume penyemprotan bahan bakar pada mesin diesel diatur sedemikian rupa dan tidak tergantung dari pembukaan katup gas, hanya saja governor akan bekerja sesuai dengan gerakan katup gas.

Pada waktu pedal gas ditekan secara konstan maka putaran mesin akan turun bila beban mesin bertambah, misalnya pada saat tanjakan, untuk mengatasi hal ini maka governor akan menambah volume penyemprotan bahan bakar agar mesin tidak mati dan putaran mesin dapat dipertahankan.

Untuk mengontrol jumlah (volume) bahan bakar yang diinjeksikan pada pompa injeksi dilengkapi dengan unit governor Governor dirancang untuk mengatur secara otomatis putaran dan daya mesin dengan mengontrol volume penyemprotan berdasarkan beban mesin dan penekanan pedal gas.

Governor bekerja dengan menggerakkan rak pengontrol pompa injeksi dan rak pengontrol akan mengatur langkah efektif plunyer. Berdasarkan macam dan type jenisny, maka governor dapat dibagi menjadi tiga yaitu governor mekanis, governor pneumatic dan gabungan pneumatic dan mekanis.

Governor mekanik dan pneumatik

Macam dan Tipe Governor Berdasarkan Fungsinya dapat digolongkan menjadi governor Putaran Minimum dan Maksimum. Pada governor ini dirancang untuk mengontrol volume penyemprotan bahan bakar (daya mesin) secara proporsional berdasarkan injakan pedal gas.

Governor Segala Putaran jenis governor ini dirancang agar dapat mengatur volume penyemprrotan bahan bakar secara lebih luas, pengaturannya dapat dilakukan saat pertama pedal gas diinjak sampai pada putaran maksimum, pada umumnya governor ini yang digunakan pada aplikasi mesin diesel untuk kendaraan.

c) Pengontrolan saat injeksi bahan bakar

Pada mesin bensin saat pengapian harus dimajukan sesuai dengan putaran mesin melaui advans sentrifugal yang ditempatkan pada unit distributor pengapian, pada mesin diesel juga dilengkapi suatu bagian yang dapat mengajukan saat penyemprotan sesuai dengan putaran mesin yang disebut dengan automatic timer.

Mesin-mesin diesel putaran tinggi untuk penggunaan otomotif/kendaraan, daya mesin dapat diperbaiki/dinaikkan dengan memajukan waktu injeksi sesuai dengan kenaikan putaran. Ini sama seperti memajukan waktu pengapian dalam mesin-mesin bensin, untuk tujuan ini timer digunakan.

Ada dua tipe timer yang dipakai, yang pertama adalah timer tangan (hand timer) dan timer otomatis (automatic timer). Timer otomatis lebih umum digunakan sekarang ini, diskripsi/gambaran diberikan di bawah ini.

Mekanik automatic timer

Timer otomatis menggunakan gaya sentrifugal yang secara otomatis memajukan waktu penyemprotan sesuai dengan putaran mesin. Seperti ditunjukkan dalam gambar, timer otomatis dibuat/disusun oleh dua buah pemberat sentrifugal (centrifugal weight), 2 pegas (spring), pelindung (cover) dan flens penghubung (driving flange). Flens dihubungkan ke poros penggerak pompa injeksi dengan tonjolan keluar dari permukaannya. Hub/poros dipasang ke poros nok/camshaft pompa injeksi.