Prinsip kerja injeksi motor diesel dan mesin bensin

Injeksi bahan bakar adalah sebuah teknologi yang digunakan dalam mesin pembakaran dalam untuk mencampur bahan bakar dengan udara sebelum dibakar. Penggunaan injeksi bahan bakar akan meningkatkan tenaga mesin bila dibandingkan dengan penggunaan karburator, karena injektor membuat bahan bakar tercampur secara homogen. Hal ini, menjadikan injeksi bahan bakar dapat mengontrol pencampuran bahan bakar dan udara yang lebih tepat, baik dalam proporsi dan keseragaman.

Injeksi bahan bakar dapat berupa mekanikal, elektronik atau campuran dari keduanya. Sistem awal berupa mekanikal, namun sekitar tahun 1980-an mulai banyak menggunakan sistem elektronik. Sistem elektronik modern menggunakan banyak sensor untuk memonitor kondisi mesin, dan sebuah unit kontrol elektronik menghitung jumlah bahan bakar yang diperlukan. Oleh karena itu, injeksi bahan bakar dapat meningkatkan efisiensi bahan bakar dan mengurangi polusi, dan juga memberikan tenaga keluaran yang lebih

1. INJEKSI PADA MESIN BENSIN (EFI)

Istilah sistem injeksi bahan bakar (EFI) dapat digambarkan sebagai suatu sistem yang menyalurkan bahan bakarnya dengan menggunakan pompa pada tekanan tertentu untuk mencampurnya dengan udara yang masuk ke ruang bakar. Pada sistem EFI dengan mesin berbahan bakar bensin, pada umumnya proses penginjeksian bahan bakar terjadi di bagian ujung intake manifold/manifold masuk sebelum inlet valve (katup/klep masuk). Pada saat inlet valve terbuka, yaitu pada langkah hisap, udara yang masuk ke ruang bakar sudah bercampur dengan bahan bakar.

Secara ideal, sistem EFI harus dapat mensuplai sejumlah bahan bakar yang disemprotkan agar dapat bercampur dengan udara dalam perbandingan campuran yang tepat sesuai kondisi putaran dan beban mesin, kondisi suhu kerja mesin dan suhu atmosfir saat itu. Sistem harus dapat mensuplai jumlah bahan bakar yang bervariasi, agar perubahan kondisi operasi kerja mesin tersebut dapat dicapai dengan unjuk kerja mesin yang tetap optimal.

                               

Fungsi dan cara kerja komponen injeksi Bahan bakar bensin elektronik. Sistem EFI itu terdiri dari tiga system utama,yaitu system bahan bakar,system induksi udara,dan system control elektronik.

a.  Sistem Bahan bakar

Sitem Bahan Bakar berfungsi untuk menyalurkan bahan bakar dari tangki ke ruang bakar.

b.  Sistem induksi udara berfungsi untuk menyediakan sejumlah udara yang diperlukan untuk pembakaran

c.  system Kontrol Elektronik (ECU), Sistem Kontrol elektronik mempunyai bermacam-macam sensor yang terdiri atas air flow meter,Sensor air pendingin,sensor psisi katup gas,sensor udara masuk,sensor gas tekan,dan sensor tekanan mesin.Perangkat ini akan menentukan lama kerja injector.

Prinsip kerja EFI adalah injector mencampur bahan bakar dan udara di intake manifold atau sebelum masuk ke ruang bakar dimana dilakukan secara konstan. ketika piston bergerak dari TMA ke TMB terjadi langkah hisap dimana katup hisap terbuka dan katup buang tertutup, bahan bakar dan udara tersebut kemudian terhisap masuk keruang bakar akibat adanya kevakuman atau perbedaan tekanan dimana tekanan di ruang selinder lebih rendah dari pada tekanan di intake manifold. Pada langkah kompresi, piston bergerak dari TMB ke TMA dimana katup hisap dan katup buang tertutup. Campuran bahan bakar dan udara di kompresi. Busi kemudian memercikkan bunga api pada sebelum akhir langkah kompresi. Hal ini menyebabkan campuran bahan bakar dan udara terbakar dan menyebabkan timbulnya ledakan dengan tekanan yang sangat tinggi sehingga memaksa piston mulai terdorong dari TMA ke TMB (langkah usaha) dimana gerakan turun naik piston diubah untuk memutar poros engkol. (energy thermal diubah menjadi energy mekanik). katup hisap dan katup buang masih tertutup. Pada sebelum mencapai TBM, katup buang mulai terbuka dan katup hisap tertutup. Disini terjadi pelepasan kalor. Ketika piston bergerak dari TMB ke TMA, katup hisap masih tertutup dan katup buang terbuka sehingga piston memaksa gas sisa pembakaran keluar ke eksausmanyfold (langkah buang.

2. INJEKSI MESIN DIESEL

Motor diesel termasuk jenis kelompok motor pembakaran dalam (internal combustion engines), dimana proses pembakarannya didalam silinder. Motor diesel ini menggunakan bahan bakar cair yang dimasukkan ke dalam ruang pembakaran silinder motor dengan diinjeksikan menggunakan pompa injeksi.

Bahan bakar masuk ke dalam silinder atau ruang pembakaran dalam bentuk yang lebih halus maka dipergunakan pengabut (nozzle). Masukkan kedalam silinder pada langkah pemasukkan adalah udara murni. Pada langkah kompresi, udara murni ini dimampatkan hingga menghasilkan panas yang cukup untuk menyalakan bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang pembakaran motor. Motor diesel sering disebut juga motor penyalan kompresi ( compression ignition engines).

a) Motor Diesel Empat Langkah.

Pada motor diesel empat langkah prinsip kerjanya untuk menyelesaikan satu siklus atau satu rangkaian proses kerja hingga menghasilkan pembakaran dan satu kali langkah usaha diperlukan empat langkah piston. Langkah pertama adalah langkah pemasukan. Pada langkah ini yang dimasukkan kedalam silinder adalah udara murni. Katup masuk terbuka sedangkan katup buang tertutup. Piston bergerak dari TMA ke TMB. Langkah kedua adalah langkah kompresi. Kedua katup yaitu katup masuk dan katup buang sama-sama tertutup. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Yang dikompresikan adalah udara murni. Perbandingan kompresinya cukup besar yaitu 15-22. kompresi udara akan menghasilkan panas yang mampu menyalakan bahan bakar yang dimasukkan kedalam silinder pada akhir kompresi. Bahan bakar yang dimasukkan kedalam silinder adalah bahan bakar cair dalam bentuk kabut menggunakan pompa injeksi dan pengabut (nozzle). Setelah penginjeksian bahan bakar terjadilah percampuran udara dan bahan bakar dan disusul pembakaran bahan bakar. Langkah berikutnya adalah langkah usaha. Proses pembakaran dan ekspansi merupakan langkah yang menghasilkan tenaga motor. Kedua katup yaitu katup masuk dan katup buang tertutup semuanya. Karena adanya proses pembakaran didalam silinder terjadilah kenaikan tekanan dan ekspansi dari gas (campuran udara dan bahan bakar). Piston didorong dari TMA ke TMB. Langkah selanjutnya adalah langkah pembuangan. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Katup buang terbuka sedangkan katup masuk tetap tertutup. Gas bekas hasil pembakaran didorong keluar oleh piston yang bergerak dari TMB ke TMA. Gas bekas keluar silinder melalui saluran buang (exhaust manifold).

b) Motor Diesel Dua Langkah

Pada motor diesel dua langkah untuk menyelesaikan satu siklus proses kerja diperlukan dua langkah piston. Piston bergerak dari TMB ke TMA dan dari TMA ke TMB. Pada langkah pertama terjadi proses pemasukkan dan kompresi. Pada langkah kedua terjadi proses usaha dan pembuangan. Yang dimasukkan ke dalam silinder adalah udara murni. Proses kerja motor diesel dua langkah adalah sebagai berikut. Dimulai dari piston berada di TMB. Udara murni dimasukkan kedalam silinder motor melalui katup masuk . untuk menghindari bentuk puncak piston pada motor dua langkah dibuat miring, hal tersebut berguna untuk mengarahkan aliran atau gerak dari udara yang baru masuk sekaligus untuk pembilasan ruang siinder dari gas bekas yang tadinya berada di dalam silinder. Selanjutnya piston bergerak dari TMB ke TMA. Lubang masuk belum tertutup oleh piston pemasukkan udara baru masih tetap berlangsung. Setelah lubang pemasukan tertutup oleh piston kemudian disusul pula tertutup lubang buang oleh piston yang bergerak dari TMB ke TMA lalu proses kompresi terjadi. Udara yang dimampatkan atau dikompresikan dengan perbandingan yang cukup besar (15-22). Karena itu pada akhir kompresi dihasilkan panas yang cukup mampu memulai pembakaran bahan bakar. Penginjeksian ini menggunakan pompa injeksi yang dialirkan melalui pengabut (nozzle). Percampuran bahan bakar dengan udara dan disusul terjadinya pembakaran. Proses pembakaran dan ekspansi campuran udara dan bahan bakar menghasilkan tenaga panas dan naiknya tekanan daam silinder motor. Selanjutnya pada langkah kedua terjadi langkah usaha. Hasil proses pembakaran mendorong piston bergerak dari TMA ke TMB. Gerakan piston dari TMA ke TMB akhirnya membuka lubang buang yang berada pada dinding sisi TMB. Lubang buang terbuka maka gas yang bertekanan itu segea keluar melalui lubang buang kesaluran buang (exhaust manifold). Ada kemungkinan masih adanya gas yang tertinggal dalam silinder karena adanya pojok-pojok yang tidak terjangkau oleh udara yang masuk dan membilas ruang silinder. Ketidaksempurnaan pembilasan ini tentunya mengurangi jumlah udara baru yang masuk kedalam silinder. Hal tersebut mengurangi efisiensi volumetrik dari pengisian silinder dengan udara yang baru.

PERISTIWA ANOMALI AIR

23.10 | Diposkan oleh DIAN IRAWAN |

Definisi anomali air adalah sifat kekecualian air. Pada umumnya, suatu zat akan memuai jika dipanaskan dan akan menyusut jika didinginkan, tetapi air mempunyai sifat khas. Jika air dipanaskan antara suhu nol derajat celcius, sampai empat derajat celcius, volumnya akan menyusut. Hal ini karena molekul H2O dalam bentuk padat (es) penuh dengan rongga, sedangkan dalam bentuk cair (air) lebih rapat. Dengan demikian, pada saat dipanaskan, molekul H2O (es) akan merapat lebih dahulu, akibatnya volumnya menyusut. Oleh karena itu, es juga terapung di air.

Kita lebih beruntung dengan adanya anomali air. Air yang mendingin atau membeku, mulai pada suhu 0-4 derajat celcius akan mengembang (volume membesar). Sifat termal air ini dikenal sebagai anomali air. Meskipun namanya anomali (menyimpang), namun karena sifat inilah maka kehidupan mahluk hidup lebih sempurna. Berikut ini beberapa catatan “keuntungan adanya anomali air”, Air yang membeku dalam
bebatuan, karena volumenya membesar maka mampu memecahkan bebatuan, dengan begitu mineral dalam batuan bisa keluar dan memberikan manfaat bagi kehidupan (tumbuhan dan lain-lain). Jadi kemampuan air untuk masuk pada celah-celah bebatuan. Pada suhu 4 derajat, ukuran air (volume) paling kecil, kemudian akan membesar sampai ke titik beku.

Kemampuan air ini, memungkinkan proses penghancuran batuan terjadi secara alamiah dan terbentuklah tanah untuk kehidupan. Air yang membeku, menjadi gunungan es akan mengapung di permukaan laut. Tentu akan kehidupan akan lebih sulit terjadi di laut, jika volume air ketika membeku sama saja berat massanya dengan cair.

Air pada kondisi dingin mendekati titik beku, membesar karena setiap 6 molekul air membentuk heksagonal dan dapat menangkap molekul udara lebih banyak. Karena itu pula, air dalam kondisi ini membuat :”dingin lebih nikmat”, kandungan oksigen dalam air lebih banyak dari pada temperatur kamar. Sifat “anomali air” juga mempengaruhi cuaca, keseimbangan iklim sehingga cuaca di muka bumi tidak terlalu panas, tidak terlalu dingin.
Tentu pula kita harus memperhatikan sifat lainnya dari air seperti tegangan air (yang memungkinkan tanaman “minum” air). Pengetahuan tentang ini dibahas lebih mendalam pada kondisi anomali air hangat/panas (warm water anomaly).

DASAR

Tatkala panjang gelombang besar(dalam sistem fibrasi molekul sistem air) maka yang berpengaruh dalam ‘hal ini’ λ ,akan mengakibatkan energi yang dihasilkan pada saat terjadi perpendekan panjang gelombang akan semakin besar.
Namun pada titik tertentu karena sistem panjang phonon (l) makin besar tatkala λ mengecil dan kecepatan ‘zat’ atau dalam arti frekuensi membesar,maka justru akan memperkecil energi yang dipancarkan.Bahkan mencapai nol.

Maka dengan faktor

λ(Ω/c^2 +l) v^2

peristiwa anomali air dapat dijelaskan,sebagai berikut:

tatkala suhu menurun maka perubahan volum menurun namun pada titik tertentu tatkala kecepatan dan sistem phonon mengecil maka akibatnya volume justru bertambah, hal ini terjadi pada ‘reverse point’ 4 derajat celcius.

Teori Max Planck : Intensitas Radiasi

Teori Wien cocok dengan spektrum radaisi benda hitam untuk panjang gelombang yang pendek, dan menyimpang untuk panjang gelombang yang panjang.Teori Rayleigh-Jeans cocok dengan spektrum radiasi benda hitam untuk panjang gelombnag yang panjang, dan menyimpang untuk panjang gelombang yang pendek.Jelas bahwa fisika klasik gagal menjelaskan tentang radiasi benda hitam.Inilah dilema fisika klasik di mana Max Planck mencurahkan seluruh perhatiannya. Teori spektrum radiasi benda hitam Rayleigh dan Jeans yang meramalkan intensitas yang tinggi pada panjang gelombang rendah (atau dikenal dengan ramalan bencana ultraungu).Ramalan bencana ultraungu dapat dipecahkan oleh teori Planck yang menganggap bahwa radiasi elektromagnetik dapat merambat hanya dalam paket-paket atau kuanta. Pada tahun 1900 Max Planck mengemukakan teorinya tentang radiasi benda hitam yang sesuai dengan hasil eksperimen.Planck menganggap bahwa gelombang elektromagnetik berperilaku sebagai osilator di rongga.Getaran yang ditimbulkan osilator kemudian diserap dan dipancarkan kembali oleh atom-atom.Planck sampai pada kesimpulan bahwa energy yang dipancarkan dan diserap tidaklah kontinu.Tetapi, energi dipancarkan dan diserap dalam bentuk paket-paket energi diskret yang disebut kuanta. Dengan hipotesanya, Planck berhasil menemukan suatu persamaan matematika untuk radiasi benda hitam yang benar-benar sesuai dengan data hasil eksperimennya.Persamaan Planck tersebut kemudian disebut hukum radiasi benda hitam Planck.Ia berpendapat bahwa ukuran energi kuantum (foton) sebanding dengan frekuensi radiasinya. Rumusannya adalah: Energi minimum (hf) yang diradiasikan osilator disebut dengan kuantum energi.