CARA KERJA SISTEM INJEKSI ELEKTRONIK

Ditinjau dari Injeksi Bahan Bakar

Ditinjau dari cara penginjeksian bahan bakar pada sistem injeksi elektronik dibagi menjadi dua yaitu sistem injeksi Langsung / Gasoline direct injection (GDI) dan Injeksi tidak Langsung / Indirenct injection.

1. Gasoline direct injection (GDI)

Pada saat sistem injeksi bensin model GDI, Injektor diaplikasikan di kendaraan secara langsung pada ruang bakar. Pada sistem injeksi langsung pemasangan injector mirip seperti pada motor diesel. Cara kerja sistem GDI yaitu bensin langsung disemprotkan pada ruang bakar (injektor dipasang dikepala silinder).

Beberapa kesulitan teknis terjadi dalam sistem ini antara lain pengabutan bahan bakar kurang sempurna terutama saat motor belum panas yang mengakibatkan bensin akan merembes ke ruang oli, disamping itu pompa injeksi bensin yang mekanismenya menyerupai pompa injeksi diesel juga mengalami kesulitan dalam pelumasan karena nilai kekentalan bensin sangat rendah, sehingga perawatan pompa injeksi menjadi sangat mahal.

Akan tetapi belakangan ini sistem injeksi langsung terus dikembangkan dan diperbaiki kembali, kesulitan-kesulitan yang terjadi sebelumnya telah bisa diatasi, sehingga beberapa prototipe  sistem  injeksi  langsung  motor  bensin  sudah

 

dikeluarkan oleh pabrik pembuatnya, Teknologi ini kemudian lebih dikenal dengan sistem GDI (gasolin direct injection). Menurut para ahli konstruktor mesin, sistem GDI dapat dibuat lebih effisien jika dibandingkan dengan sistem injeksi bensin tak langsung.

Gambar 1. Gasoline Direct Injection (GDI)

 

1. Indirenct injection

Pencampuran bahan bakar dan udara dilakukan pada saluran masuk (intake manifold). Sensor Udara menginformasikan besarnya udara masuk ke ECU lalu bahan bakar diinjeksikan oleh injektor pada saluran masuk (dekat dengan daun katup), Setelah katup isap terbuka campuran masuk ke silinder dan dikompresi, pada saat yang tepat busi memercikkan bunga api untuk menghasilkan tekanan yang maksimum.

Sistem ini sudah mengalami perkembangan yang jauh dan hampir semua kendaraan motor bensin yang mementingkan effisiensi bahan bakar dan kadar emisi/gas buang yang baik memakai sistem injeksi ini, meskipun pada

 

awalnya sistem injeksi bahan bakar ini direncanakan untuk dipakai pada mesin pesawat kecil. Ada dua jenis injeksi bensin tak langsung yaitu:

1. TBI (Throttle Body Injection)

Pada tipe ini injektor berada di throttle body atau venturi dengan jumlah injektor satu buah. Sistem ini disebut pula mono injection. Sistem injeksi tipe ini merupakan konsep awal aplikasi sistem injeksi pada motor bensin.

2. MPI (Multi Point Injection)

Pada tipe ini injektor dipasang pada manifold mengarah ke katup masuk, jumlah injektor sejumlah silinder. Pada saat ini hampir semua sistem injeksi menggunakan konsep MPI.

Gambar 2. Indirect Injection

 

Ditinjau dari Ritme Injeksi Bahan Bakar

Ditinjau dari ritme penyemprotan sistem injeksi dapat dibedakan menjadi 3, yaitu sistem injeksi simultan (penyemprotan bersama-sama), sistem injeksi grup dan sistem injeksi squential.

1. Sistem Injeksi Simultan

Penyemprotan secara simultan adalah model ritme penyemprotan secara serentak pada semua silinder, penyemprotan terjadi serentak di semua silinder setiap 1 putaran poros engkol ( 360⁰ poros engkol ).

Gambar 3. Grafik Penginjeksian Simultan

 

1. Sistem Injeksi Grup

Penyemprotan secara grup adalah model ritme penyemprotan secara serentak pada group silinder, penyemprotan terjadi serentak di grup silinder setiap 2 putaran poros engkol (720⁰ poros engkol).

Gambar 4. Grafik Penginjeksian Grup

 

1. Sistem Injeksi Squential

Penyemprotan secara Squential adalah model ritme penyemprotan secara individu pada setiap silinder dengan jarak penyemprotan 1800 antar silinder satu dengan silinder urutan berikutnya. Sehingga dalam 720⁰ derajat poros engkol terjadi 4 penyemprotan pada silinder yang berbeda.

Gambar 5. Grafik Penginjeksian Sequential

 

Ditinjau dari Jumlah Injektor

Ditinjau dari jumlah penyemprot sistem injeksi debedakan menjadi 2, yaitu Single Point Injection (SPI) dan Multi Point Injection (MPI).

1. Single Point Injection (SPI)

Single Point Injection System biasa disebut juga Throttle Body Injection (TBI). Sebuah injektor terletak di throttle body pada intake manifold, bensin disemprotkan ditengah-tengah intake manifold untuk menyuplai kebutuhan semua silinder (Penyemprotan dilakukan oleh satu Injektor untuk melayani semua silinder)

Gambar 6. Single Point Injection SPI

 

1. Multi Point Injection (MPI).

Pada sistem MPI, injektor dipasang pada manifold mengarah ke katup masuk, injektor terpasang satu buah pada masing-masing silinder sehingga pada

 

sistem ini panjang intake manifold tidak mempengaruhi perbedaan pemasukan bensin kedalam engine. Ketersediaan udara dijamin dengan bentuk intake manifold yang penampangnya luas pada bagian sebelum dudukan injektor.

Pencampuran bahan bakar dan udara dilakukan pada saluran masuk (intake manifold). Sensor Udara menginformasikan besarnya udara masuk ke ECU lalu bahan bakar diinjeksikan oleh injektor pada saluran masuk (dekat dengan daun katup), Setelah katup isap terbuka campuran masuk ke silinder dan dikompresi, pada saat yang tepat busi memercikkan bunga api untuk menghasilkan tekanan yang maksimum.

Gambar 7. Single Point Injection SPI

 

Ditinjau dari Pengontrol Injeksi

Ditinjau dari sistem pengontrol penyemprotan sistem injeksi dapat dibedakan menjadi 3, yaitu Sistem Injeksi Mekanis, Sistem Injeksi Mekanis Elektronik, Sistem Injeksi Elektronik. Sedangkan Sistem Injeksi Elketronik sendiri masih terbagi menjadi 3 tipe yaitu L-Jetronik, D-Jetronik dan

 

Motronik (Penggabungan Beberapa Kontrol Engine). Penggolongan Diagram Ditinjau dari sistem pengontrol penyemprotan sistem injeksi sebagai Berikut.

Gambar 8. Penggolongan Pengontrol Injeksi

 

1. Sistem Injeksi Mekanis K-Jetronik

Sistem injeksi mekanis (K-Jetronik) pengendaliannya mutlak secara mekanik. Pengukuran jumlah udara yang masuk dengan penimbang udara mekanis. Pada sistem K Jetronik, kelistrikan hanya pada bagian pengaliran bahan bakar dan pada bagian penambah bahan bakar saat start dingin dan penambahan udara saat dingin.

Sistem ini sering juga disebut sistem injeksi kontinyu , karena injektor menyemprotkan bensin secara terus-menerus dalam setiap saluran masuk silinder motor. K-Jetronic berasal

 

dari bahasa jerman, K singkatan dari Kontitinuerlich yang berarti terus menerus dan jetronic yang berarti injeksi/penyemprotan. Pengontrolan jumlah injeksi bahan bakar ke setiap saluran masuk ditakar oleh plunyer pengontrol (control plunger) yang terletak di distributor bahan bakar dan pengontrolan udara dilakukan oleh air flow sensor.

Contoh Kendaraan yang menggunakan sistem ini adalah Mercedes Benz serie : 280E dan 300 E tahun 80 – an BMW Keluaran lama,Volvo serie lama-,Ford dll Sistem ini sudah agak jarang, tinggal model lama dan tidak ada keluaran baru

Gambar 9. Sistem injeksi mekanis (K-Jetronik)

 

Keterangan :

1.  Pompa bensin 2.  Penyimpan tekanan 3.  Saringan bensin 4.  Regulator tekanan bensin 5.  Penimbang udara 6.  Regulator tekanan bensin

7.  Injektor 8.  Injektor star dingin 9.  Thermo time switch 10.  Pengatur udara tambahan 11.  Regulator panas mesin

 

Dari Gambar 16 dapat dilihat cara kerja sistem injeksi mekanis apabila bensin yang ditampung dalam tangki akan mengalir ke ruang pompa dan pompa akan berfungsi untuk memberikan tekanan pada bensin sehingga dapat mengalir ke ruang distributor, Tekanan bensin pada injektor 2 – 3 bar , dengan tekanan tersebut katup jarum injektor membuka sehingga bensin disemprotkan ke saluran masuk secara terus menerus, Sekerup penyetel CO sangat berpengaruh terhadap perbandingan campuran dan emisi.

Pada sistem injeksi mekanis kerja sistem dapat dibedakan dalam kondisi-kondisi sebagai berikut :

1. Saat temperatur engine dingin

Ketika temperatur engine dingin perlu tambahan bahan bakar dan udara. Pada K-Jetronik dilengkapi dengan injektor star dingin yang akan menambah bensin selama engine di star dalam keadaan dingin dan penambahan udara oleh pengatur udara tambahan. Saat engine dingin (kurang dari 70⁰ C) kontak pada thermo time switch keadaan menghubung. Saat mesin di star akan mengalir listrik dari terminal 50 kunci kontak menuju injektor dan selanjutnya ke ground melalui bimetal dan kontak pada thermo time switch, akibatnya injektor star dingin menyemprot bensin.

Gambar 10. Sistem injeksi star dingin

 

Selain itu juga mengalir listrik dari terminal 50 kunci kontak menuju kumparan pemanas pada thermo time switch lalu ke ground, sehingga selang beberapa waktu (2-6 detik) pemanas akan memanaskan bimetal dan bimetal melengkung membuka kontaknya. Akibatnya injektor kehilangan ground dan tidak menyemprot lagi. Setelah engine panas (lebih dari 70⁰ Celcius) bimetal pada thermo time switch dalam keadaan membuka kontaknya, sehingga saat star engine panas tidak ada penambahan      bensin     melalui injektor star      dingin. Penambahan udara saat dingin terjadi apabila saluran bypass  pada          pengatur  udara                      tambahan  membuka

 

Saluran udara tambahan akan membuka waktu motor dingin, dan elemen pemanas akan menutup saluran kembali bila motor sudah panas bersamaan dengan katup pengatur udara tambahan, regulator panas engine akan mengatur perbandingan campuran waktu motor belum panas.

Pada waktu dingin, membran melengkung ke bawah tekanan diatas plunyer turun, piring plat sensor lebih mudah terangkat bensin akan bertambah banyak pada aliran udara sama. Bila motor sudah panas, pegas akan menekan membran pada posisi lurus tekanan diatas plunyer jadi lebih besar, sehingga piring plat sensor lebih sulit terangkat sehingga bensin berkurang pada aliran udara sama.

2. Saat Kunci Kontak ON tapi tidak ada putaran

Apabila mesin tidak berputar maka pada terminal minus/1 koil tidak menibulkan sinyal walaupun kunci kontak ON. Karena tidak ada sinyal yang memicu transistor pada relay pompa bensin maka kumparan relay pompa tidak dialiri arus sehingga kontak relay pompa bensin keadaan membuka/OFF dan pompa bensin tidak mendapat suplai tegangan, pompa bensin tidak bekarja, tidak ada bensin tersemprot dan engine tidak hidup.

3. Saat Kunci Kontak ON dan ada putaran

Apabila mesin berputar saat kunci kontak ON maka pada terminal 1 koil timbul sinyal. Karena ada sinyal yang memicu transistor pada relay pompa bensin maka kumparan relay pompa bensin ada arus yang mengalir dan menarik kontak relay pompa menutup/ON. Saat itu akan mengalir arus listrik dari bateray menuju kontak

 

relay pompa dan menuju pompa bensin terus ke ground dan pompa bensin bekarja, ada bensin tersemprot pada injektorinjektor dan mesin dapat hidup.

1. Sistem Injeksi Mekanis Elektronik KE-Jetronik

Sistem injeksi mekanis elektris (KE-Jetronik) pengendalian jumlah penyemprotan bensin sudah menerapkan aktuator elektrik (Electro Hydroulic pressure actuator). Pengukuran jumlah udara yang masuk juga sudah dengan sistem elektrik (airflow sensor) yang digeserkan oleh penimbang udara mekanis. Sensor-sensor lain juga sudah dipasangkan TPS (Throtle Position Sensor).

Pengaturan elektris yang ada untuk mengatur tekanan bahan bakar pada membran distributor bensin Saat temperatur engine dingin, sensor temperatur bertahanan besar dan memberi informasi ke ECU, sehingga ECU akan mengalirkan arus yang besar menuju Electro Hydroulic pressure actuator. Aktuator akan menutup saluran lebih rapat sehingga tekanan dibagian bawah membran distributor tekanan bahan bakar lebih rendah dan membran lebih mudah melengkung kebawah sehingga bahan bakar yang mengalir menuju injektor lebih banyak. Sebaliknya setelah temperatur engine panas.

Ketika engine berputar, piston menghisap udara melalui penimbang udara yang akan terangkat keatas, semakin tinggi plunyer regulator tekanan bahan bakar terangkat semakin banyak bensin menuju injektor. Airflow sensor efektif bekerja pada saat akselerasi dan engine dingin.

Gambar 11. Sistem injeksi mekanis elektris (KE-Jetronik)

 

Keterangan : 1.    Regulator tekanan bensin 2.    Sensor temperatur engine 3.    Airflow sensor

4.    Sensor katup gas /Throtle Position Sensor 5.    Electro Hydroulic pressure actuator 6.    ECU

 

Sensor katup gas (TPS) dilengkapi dengan saklar idle yang menutup saat katup gas tidak dibuka, dan akan membuka saat katup gas diinjak. Sensor ini hanya berpengaruh setelah engine panas. Sensor TPS juga bersama- sama dengan sensor rpm engine mendeteksi terjadinya decelerasi/ perlambatan yang akan memberi sinyal ke ECU dan ECU menghentikan penginjeksian.

 

1. Sistem Injeksi Elektronik EFI

Prinsip dari semua sistem injeksi elektronik pada dasarnya sama, ada yang sistem injeksi dan sistem pengapian dibuat dengan ECU terpisah dan ada juga yang satu ECU untuk sistem injeksi dan sistem pengapian. BOSCH memberi nama spesifik untuk ECU yang melayani sistem injeksi elektronik dan sistem pengapian elektronik dengan nama MOTRONIK. Sistem injeksi elektronik dilengkapi dengan sensor-sensor yang dapat dibedakan menjadi sensor utama dan sensor-sensor pengoreksi.

Sensor utama digunakan untuk menentukan jumlah penyemprotan injeksi dasar dan sensor-sensor pengoreksi untuk merubah jumlah penyemprotan berdasarkan keadaan- keadaan kerja engine. Sensor utama untuk mengetahui jumlah udara yang masuk ke engine merupakan kombinasi dari sensor massa udara dan sensor putaran engine. Kedua sensor tersebut menginformasikan kepada ECU berapa jumlah udara yang masuk ke engine pada setiap putaran, lalu ECU memberi sinyal kepada injektor dengan durasi penyemprotan tertentu

Sistem injeksi elektronik tipe L-Jetronik bekerja dengan memanfaatkan sensor utama airflow meter untuk mengukur udara yang masuk ke dalam silinder sedangkan Sistem injeksi elektronik tipe D-Jetronik memanfaatkan sensor dari Manifold Absolute Preasure (MAP) sebagai sensor utama untuk mengukur tekanan udara pada intake manifold dan menentukan jumlah udara yang masuk kedalam silinder.

1. Sistem Injeksi Elketronik L-Jetronik

Tipe ini menggunakan air flow meter yang langsung mensensor jumlah udara yang mengalir kedalam intake manifold. L-EFI dari bahasa jerman “Luft” yang artinya udara.

Gambar 12. Sistem injeksi Elektronik L Jetronik

 

Pada sistem L EFI, air flow meter langsung mengukur jumlah udara yang mengalir melalui intake manifold. Air flow meter mengukur jumlah udara dengan sangat akurat, sehingga sistem ini dapat mengontrol penginjeksian bahan bakar lebih tepat dibanding system D EFI. Istilah L diambil dari bahasa Jerman yaitu “Luft” yang berarti udara.

Pada tipe ini komputer mendapat input jumlah udara masuk dari sebuah sensor yang ditempatkan sebelum throttle body. Kecepatan aliran udara yang masuk akan dideteksi oleh sebuah sensor (MAF = Mass Air Flow) yang akan memberikan informasi kecepatan alir udara sehingga komputer akan mengetahui jumlah udara yang masuk sebagai dasar lamanya penginjeksian bensin.

1. Sistem Injeksi Elketronik D-Jetronik

Tipe ini mengukur kevacuuman didalam intake manifold dan volume yang disensor berdasarkan kerapatan udara. D-EFI perkataan yang dibentuk dari bahasa jerman “Drunk” yang artinya tekanan.

Gambar 13. Sistem injeksi Elektronik D Jetronik

 

Sistem ini sering pula disebut “D Jetronic” yaitu merk dagang dari Bosch. Huruf D singkatan dari Druck (bahasa Jerman) yang berarti tekanan, sedang Jetronic berarti penginjeksian (injection). Pada sistem D EFI, dalam mendeteksi tekanan udara dan jumlah udara dalam intake manifold kurang akurat apabila dibanding sistem L EFI.

Komputer mendapatkan input jumlah udara yang masuk ke intake air chamber dari sebuah sensor (MAP = Manifold Absolute Pressure) yang dipasang di intake manifold atau mendapatkan sumber identifikasi dari kevacuuman intake manifold. Input inilah yang dijadikan dasar penginjeksian selain input dari putaran mesin

 

 

 

 

 

1. Motronik (Penggabungan Beberapa Kontrol Engine)

 

Pada sistem Motronik bekerja apabila ECU melakukan pengontrolan tidak hanya satu sistem saja pada satu unit Engine. BOSCH memberi nama spesifik untuk ECU yang melayani sistem injeksi elektronik dan sistem pengapian elektronik dengan nama MOTRONIK. Sistem injeksi elektronik dilengkapi dengan sensor-sensor yang dapat dibedakan menjadi sensor utama dan sensor-sensor pengoreksi. Sensor utama digunakan untuk menentukan jumlah penyemprotan injeksi dasar dan sensor-sensor pengoreksi untuk merubah jumlah penyemprotan berdasarkan keadaan-keadaan kerja engine. Sensor utama untuk mengetahui jumlah udara yang masuk ke engine merupakan kombinasi dari sensor massa udara dan sensor putaran engine. Kedua sensor tersebut menginformasikan kepada ECU berapa jumlah udara yang masuk ke engine pada setiap putaran, lalu ECU memberi sinyal kepada injektor dengan durasi penyemprotan tertentu. Harapan dari pengaturan menginginkan bahan bakar diinjeksikan dengan jumlah yang perbandingannya sesuai dengan hukum stoichiometric , 14,7 Kg masa udara untuk setiap 1 Kg bensin. Karena keadaan kerja engine sangat beragam dan kebutuhan perbandingan campuran juga beragam maka dipasangkan sensor-sensor lain.