Subyek:
- Operasi
- Perbedaan sistem injeksi konvensional dan common rail
- Bagian bertekanan rendah
- Bagian bertekanan tinggi
- Ukur tegangan dan arus pada injektor elektromagnetik
- Elektronik motorik
Operasi:
Common rail merupakan sistem injeksi yang telah digunakan pada mesin diesel sejak tahun 1997. Injektor dikendalikan oleh unit kontrol mesin. Pembukaan dan penutupan injektor (waktu injeksi) dan jumlah injeksi per siklus pembakaran ditentukan oleh unit kendali mesin. Unit kontrol mesin menghitung waktu injeksi berdasarkan sejumlah faktor, seperti kecepatan, beban, udara luar dan suhu mesin, dll.
Pompa bertekanan tinggi menyuplai tekanan bahan bakar ke galeri bahan bakar. Selalu ada tekanan konstan di galeri bahan bakar. Semua injektor terhubung langsung ke galeri bahan bakar. Oleh karena itu, tekanan bahan bakar juga langsung pada jalur suplai masing-masing injektor. Hanya ketika injektor menerima sinyal pembukaan dari unit kendali mesin, injektor akan terbuka. Tekanan dari galeri bahan bakar kini akan masuk ke silinder melalui injektor. Injeksi berhenti segera setelah unit kontrol mesin mengakhiri sinyal.
Garis hijau menunjukkan jalur suplai bahan bakar bertekanan rendah.
Pompa bahan bakar elektronik (11) memompa bahan bakar pada tekanan maksimal 5 bar melalui elemen filter (9) ke pompa tekanan tinggi (1). Pipa bertekanan tinggi (merah) mengalir dari pompa bertekanan tinggi ke rel bahan bakar. Terdapat tekanan bahan bakar di dalam rel bahan bakar yang bergantung pada kecepatan pompa bertekanan tinggi. Sensor tekanan rel mencatat nilai ini dan secara konstan mengirimkan tekanan bahan bakar saat ini ke unit kontrol mesin.
Saluran tekanan tinggi semua injektor dihubungkan ke rel bahan bakar, seperti terlihat pada rel bahan bakar bernomor 8 dan injektor bernomor 16. Jalur balik (biru) memastikan bahwa semua kelebihan bahan bakar dari injektor, rel bahan bakar, dan pompa bertekanan tinggi dikembalikan ke tangki. Terdapat sirkulasi bahan bakar yang konstan untuk mendinginkan komponen, yang seringkali terletak di ruang mesin.
Perbedaan sistem injeksi konvensional dengan common rail:
Untuk mesin diesel (konvensional) tanpa injeksi common rail (yaitu dengan a pompa saluran bertekanan tinggi, pompa distribusi putar atau pompa distribusi yang dikontrol secara elektronik) injektor terbuka karena tekanan bahan bakar itu sendiri.
Pompa bahan bakar berputar dengan kecepatan poros bubungan dan meningkatkan tekanan pada waktu yang tepat. Oleh karena itu, peningkatan tekanan dan injeksi bergantung pada timing pompa bahan bakar dalam kaitannya dengan camshaft. Oleh karena itu, pompa bahan bakar harus selalu tersumbat saat mengganti timing belt.
Pada mesin common-rail, bahan bakar diinjeksikan ketika unit kendali mesin memberikan sinyal. Dengan mesin common-rail generasi pertama, posisi pompa tidak menjadi masalah. Ini dapat diubah ke posisi mana pun saat memasang timing belt. Pompa menyuplai tekanan bahan bakar yang konstan ke rel injektor.
Saat ini semua mesin disetel dengan lebih tepat. Pompa juga sering kali harus diblokir. Hal ini untuk mencegah getaran yang berhubungan dengan peningkatan tekanan pompa. Pompa sekarang dikonstruksi sedemikian rupa sehingga puncak peningkatan tekanan terjadi bersamaan dengan langkah kompresi mesin. Mesin bekerja lebih senyap dan timing belt lebih sedikit bebannya.
Bagian tekanan rendah:
Bagian bertekanan rendah meliputi tangki bahan bakar, pompa bahan bakar listrik, filter bahan bakar, saluran bahan bakar bertekanan rendah, dan saluran balik. Komponen-komponen ini dijelaskan di bawah ini.
- Tangki bahan bakar : disinilah tempat penyimpanan bahan bakar. Kapasitas tangki dapat bervariasi antara 30 dan 70 liter untuk mobil penumpang mewah yang lebih ringan dan lebih berat. Klik di sini untuk informasi lebih lanjut tentang tangki bahan bakar.
- Pompa penambah listrik: dipasang di tangki. Pompa ini memastikan bahan bakar dipompa dari tangki bertekanan rendah ke pompa bertekanan tinggi (di ruang mesin). Mesin diesel common-rail tidak selalu memiliki pompa penambah elektronik. Terkadang pompa roda gigi dipasang di dalam pompa bertekanan tinggi. Oleh karena itu, bahan bakar disedot dari tangki melalui pompa bertekanan tinggi dan tekanan dialirkan ke rel bahan bakar. Klik di sini untuk informasi lebih lanjut tentang pompa penambah.
- Filter bahan bakar: bahan bakar mungkin mengandung partikel yang terkontaminasi. Partikel-partikel ini tetap tertahan di bahan filter, sehingga tidak bisa masuk ke sistem injeksi. Filter bahan bakar juga berfungsi sebagai pemisah air. Bahan bakar diesel juga mengandung uap air. Kelembapan ini sangat buruk bagi pompa dan injektor/pipa. Hal ini dapat menyebabkan korosi pada bagian dalam komponen. Untuk mencegahnya, air juga dipisahkan dari bahan bakar dan tetap berada di dalam filter. Filter ini harus dikosongkan secara berkala. untuk menggantikan.
- Saluran bahan bakar bertekanan rendah: saluran bahan bakar ini mengalir dari pompa bahan bakar elektronik ke pompa bertekanan tinggi. Tekanan pada pipa ini kurang lebih 5 bar.
- Saluran balik bahan bakar: bahan bakar yang dipompa terlalu banyak dikembalikan ke tangki melalui saluran balik. Bahan bakar yang kembali juga berfungsi untuk pendinginan, karena menghilangkan panas. Oleh karena itu, harus selalu tersedia bahan bakar kembali. Saat terjadi perlambatan (mesin direm), tidak ada bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Jumlah bahan bakar yang kembali paling besar pada saat itu.
Bahan bakar yang kembali juga dapat digunakan untuk mengetahui apakah injektor tetap terbuka secara tidak sengaja. Hal ini dapat disebabkan, misalnya, oleh kontaminasi atau cacat pada injektor, atau kesalahan dalam pengendalian unit kendali mesin. Dengan memutus jalur balik semua injektor dan mengumpulkannya pada saat yang sama, perbedaan timbal balik dapat dilihat. Jika 1 injektor memiliki bahan bakar balik yang sangat sedikit, kemungkinan besar injektor tersebut tetap terbuka terlalu lama. Terlalu banyak bahan bakar yang disuntikkan. Hal ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Di sini satu injektor tidak memiliki bahan bakar balik.
Bagian bertekanan tinggi:
Bagian bertekanan tinggi meliputi pompa bertekanan tinggi, galeri bahan bakar, saluran bahan bakar bertekanan tinggi, dan injektor.
- Pompa bertekanan tinggi
Pompa bertekanan tinggi dirancang sebagai pompa pendorong dan memastikan bahwa tekanan bahan bakar di galeri bahan bakar (tergantung sistemnya) tetap pada tekanan konstan. Jumlahnya mencapai 1300 bar untuk mesin common rail generasi pertama (dari tahun 1997) hingga 2000 bar untuk sistem saat ini. Semakin tinggi tekanan injeksi, semakin kecil tetesan bahan bakar dan semakin baik pembakaran dan emisi gas buang. Jumlah bahan bakar yang disuplai pompa ke galeri bahan bakar terbatas karena kebutuhan mesin lebih sedikit. Tekanannya kemudian tetap kira-kira sama. Dengan mengendalikan luapan elektromagnetik, piston kontrol menyesuaikan lebih jauh sebagai akibat dari tegangan pegas. Tekanan rel kemudian berkurang. Pada halaman Pompa bahan bakar bertekanan tinggi, dijelaskan secara detail cara kerja beberapa jenis pompa bertekanan tinggi, termasuk diesel common rail.
- Galeri Bahan Bakar
Bahan bakar dipompa dari pompa bertekanan tinggi ke galeri bahan bakar. Ada tekanan bahan bakar yang konstan di galeri bahan bakar. Saluran bahan bakar mengalir dari galeri bahan bakar ke injektor. Sensor tekanan rel juga terhubung ke galeri bahan bakar (jika tekanan rel terlalu tinggi, manajemen mesin akan memastikan katup pelepas tekanan terbuka) dan terdapat saluran balik.
- Saluran bahan bakar bertekanan tinggi
Karena saluran bahan bakar bertekanan tinggi harus tahan terhadap tekanan tinggi, maka saluran tersebut harus kuat. Mereka terbuat dari logam dan dihubungkan ke pompa dan injektor dengan mur pengikat. Saluran bahan bakar bertekanan tinggi ini mengalirkan bahan bakar dari pompa bertekanan tinggi ke rel bahan bakar dan dari rel bahan bakar ke injektor. Pipa antara rel bahan bakar dan injektor memiliki panjang dan ketebalan yang sama. Hal ini mencegah perbedaan saling injeksi. Jika jarak antara galeri bahan bakar dan silinder 1 lebih besar dari pada jarak antara galeri dan silinder 4, maka dibuatlah tikungan pada pipa silinder 4. Akibat tikungan ini, jarak tempuh bahan bakar dari silinder 4 sama dengan jarak tempuh dari silinder 1. - Verstuver
Ada injektor elektromagnetik atau piezo terapan. Dengan injektor ini kuantitas injeksi, urutan injeksi dan momen injeksi dapat dikontrol. Ada tekanan bahan bakar yang konstan di saluran masuk injektor. Tekanan ini sama dengan yang ada pada rel bahan bakar. Tekanan ini juga ada di ruang kendali selama katup solenoid tertutup. Katup solenoid dikendalikan oleh ECU.
Segera setelah katup solenoid diaktifkan oleh manajemen mesin, jarum injektor terangkat dan injektor menyuntikkan sejumlah bahan bakar. Karena tekanan rel dan bukaan injektor selalu konstan, maka manajemen mesin mengetahui secara pasti berapa banyak bahan bakar yang diinjeksikan dalam waktu tertentu. Karena penyimpangan minimal selalu terjadi setelah pembuatan, penyimpangan ini harus dikomunikasikan ke unit kendali mesin. Setelah pembuatan, injektor diuji. Suatu kode ditentukan dengan menggunakan hasil antara lain tekanan bukaan dan kuantitas injektor. Kode ini terukir pada injektor dan dapat dibaca oleh teknisi (lihat gambar di bawah, kode 574-221). Metode pembelajaran ini sama baik untuk mesin bensin maupun mesin diesel. - Mengukur tegangan dan arus pada injektor elektromagnetik:
Perkembangan tegangan dan arus melintasi injektor elektromagnetik dapat diukur menggunakan osiloskop. Hal ini dapat digunakan untuk menentukan apakah injektor dikontrol dengan benar oleh ECU.
Pada gambar lingkup di bawah, garis merah adalah kurva tegangan dan garis biru adalah kurva arus. Gambar lingkup di atas menunjukkan dua suntikan. Yang kiri adalah pra-injeksi dan yang kanan adalah injeksi utama. Dengan mesin lain, hingga tiga suntikan dapat dilakukan secara berurutan.
Injektor terbuka pada tegangan dan arus tinggi. Tegangannya sekitar 80 volt. Tegangan tinggi ini bisa dicapai berkat kapasitor di ECU. Tegangan tinggi yang dikombinasikan dengan resistansi koil yang rendah memastikan respons yang cepat dari injektor. Oleh karena itu, injektor memiliki penundaan penyalaan dan penonaktifan yang singkat. Karena arus yang melalui kumparan menimbulkan banyak panas, maka harus dibatasi. Tanpa batasan arus, arus sebenarnya akan mencapai 300 ampere. Namun nilai tersebut tidak akan pernah tercapai karena koil injektor sudah lama terbakar.
Keterbatasan arus terlihat dari tegangan yang dihidupkan dan dimatikan secara konstan, antara 4,6 hingga 5,1 ms. Dalam batasan arus ini, tegangan (12 volt) dan arus (12 ampere) masih cukup tinggi untuk menjaga jarum injektor tetap terbuka.
Pada 5,1 ms kendali dihentikan dan jarum injektor akan menutup.
Elektronik mesin:
Manajemen mesin (ECU) dihitung berdasarkan data dari sensor (sensor posisi pedal akselerator, suhu mesin, kecepatan berkendara, kecepatan poros engkol, volume udara (pengukur massa udara), suhu udara masuk, kualitas gas buang (NOx), jumlah bahan bakar yang akan diinjeksikan dan waktu yang harus diinjeksikan. Mengontrol injektor adalah pekerjaan yang sulit. Untuk dapat menyuplai arus lebih dari 300 amp dalam waktu singkat (maks. 20 milidetik), diperlukan tegangan hingga 80 volt.
Hal ini dicapai dengan biaya kapasitor dan tahap penguat daya.
