Teknologi mesin diesel common rail menjadi teknologi baru dari sebuah
mesin diesel. Common rail memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan
mesin konvensional yang ada. kelebihan common rail adalah seluruh kontrol injeksi yang terdapat pada mesin, semuanya diatur oleh sebuah sistem elektronik.
Berkat peranti tersebut, mesin diesel
tidak lagi dicap sebagai mesin yang "lamban" dan tidak ramah lingkungan.
Tidak hanya itu, berkat Common rail, kendaraan bermesin diesel kini
sudah bisa bersaing dengan mobil bermesin bensin biasa di lintasan balap. Tapi, apa sih sebenarnya Common Rail itu?
Lihat Video Sistem Kerja Diesel Common Rail Di Sini
Direct Injection Electronic Commonrail (Common Rail)Adalah
sistem injeksi bahan bakar langsung pada berbagai mesin diesel modern
yang setara dengan sistem injeksi bahan bakar langsung pada mesin
bensin. 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.
Kelebihan
Common rail modern, dibandingkan dengan injektor pada generasi mesin
diesel sebelumnya adalah pada common rail semua injeksinya diatur oleh
sistem elektronik, seperti pengaturan jumlah injeksi, waktu
penginjeksian, dan tekanan injeksi sehingga dapat menghasilkan kerja
mesin yang optimal. Bahkan pada generasi ketiga, dimana komputasi sudah
masuk, kerja sistem Common rail semakin presisi.
Common Rail Injector pada mesin
generasi baru menyemprotkan bahan bakar solar langsung ke ruang
pembakaran (bukan intake manifold) dengan tekanan yang sangat tinggi,
sehingga menghasilkan uap pengabutan bahan bakar yang sangat halus.
Akibatnya proses pembakaran menjadi jauh lebih sempurna.
Sebelum Common rail hadir, sistem yang digunakan adalah sistem dimana pompa bahan bakar dengan tekanan rendah memberikan tekanan diesel ke masing-masing injector Unit (Pump/Duse atau pompa nozel).
Pada generasi ketiga common rail
diesel sekarang telah menggunakan fitur injector piezoelektrik untuk
meningkatkan presisi, dengan tekanan bahan bakar diesel hingga 3.000 bar
atau setara 44.000 psi. Bandingkan saja dengan pompa bensin pada
berbagai kendaraan balap yang hanya menggunakan tekanan pompa bensin
antara 25-75-psi. Pompa bahan bakar yang digunakan juga khusus, karena
tidak mudah untuk memampatkan bahan bakar cair ini menjadi puluhan ribu
psi. Pada umumnya digunakan mechanical pump (bukan electric fuel pump)
untuk mampu menghasilkan tekanan sebesar ini.
Dengan
tekanan pompa bahan bakar diesel yang sangat tinggi ini dan kombinasi
penggunaan injektor modern, menghasilkan pengabutan uap diesel yang
sangat halus. Proses pembakaran pun akan semakin sempurna.
Waktu pembukaan (timing) pada injector
diatur oleh Engine Control Unit (ECU) yang berhubungan dengan berbagai
sensor pada mesin lainnya, untuk mengatur waktu buka / tutup injector
secara presisi yang tentunya mengakibatkan proses pembakaran jauh lebih
sempurna.
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.
Tidak hanya melakukan pengembangan pada
sistem common rail, Bosch juga mengembangkan perangkat dalam sistem
tersebut. salah satu yang paling signifikan adalah penggunaan injektor
piezoelektrik. Piezo Injector yang canggih ini mampu meningkatkan tenaga
mesin lebih besar ketimbang injektor sebelumnya.
|
Piezo Injector (Bosch) |
Keuntungan penggunaan Common Rail:
- Sistem common rail menawarkan peningkatan atomisasi bahan bakar, sehingga meningkatkan pengapian dan pembakaran dalam mesin
- Sistem common rail juga memberikan peningkatan kinerja, menurunkan konsumsi bahan bakar, dan membuat getaran mesin lebih halus
- Waktu pembakaran yang lebih sempurna, sehingga menghasilkan tenaga mesin yang jauh lebih baik.
Di sisi lain Common rail membutuhkan BBM Solar berkualitas tinggi.
Solar yang direkomendasikan adalah Solar DEX. Kandungan sulfur pada
Solar DEX paling rendah yakni 300 ppm. Lebih rendah dibandingkan dengan
Biosolar 500 ppm ato Solar biasa yang mencapai 3500 ppm. Selain itu
cetane number (nilai oktan) Solar DEX paling tinggi yakni 53. Biosolar
di angka 51 dan solar biasa hanya 48. Penggunaan BBM Solar biasa dapat
membuat injektor mampet dan jebol. Jika tidak terdapat Solar DEX,
tindakan preventif yang bisa dilakukan adalah rajin mengganti filter
solar dan mengecek kondisi injektor atau menggunakan campuran solar
diesel treament yang dapat membersihkan partikel dalam solar diesel
biasa.
Dengan kombinasi tekanan bahan bakar yang sangat besar, penggunaan injector
piezoelektrik serta engine control unit (ECU), maka proses pemberian
bahan bakar tidak terjadi satu kali dalam proses pembakaran seperti
layaknya pada mesin biasa, namun pemberian bahan bakar dapat terjadi
beberapa kali dalam satu kali dalam proses pembakaran yang dikontrol oleh engine control unit (ECU).
Contohnya adalah sedikit pemberian
bahan bahan bakar sebelum pengapian (pre-injection) dan/atau setelah
pengapian (post-injection) untuk memperbaiki sistem pembakaran yang
tentunya akan menyempurnakan proses pembakaran secara keseluruhan yang
ujung-ujungnya akan menghasilkan tenaga mesin yang jauh lebih baik dan
lebih efisien serta proses gas buang yang jauh lebih bersahabat.