TUGAS MAKALAH TENTANG Gasoline Direct Injection (GDI) Penyusun : 1. A an fanna fairuz (01) 2. Aji prasetyo utomo (03) 3. Alfian alfansuri (04) 4. Fajar setyawan (09) 5. M. Nidzar zulmi (20) Kelas : XII TKR 1 Mapel : Produktif Pengampu : Pak Nadhirin PEMERINTAH KABUPATEN KENDAL DINAS PENDIDIKAN
SMK NEGERI 4 KENDAL Alamat:Jl.Soekarno HattaBrangsong Kendal 51371 Telp.(0294) 5790761 Fax. (0294) 3687377 e-mail:smkn4_kendal@yahoo.co.id
Gasoline Direct Injection (GDI) Gasoline Direct Injection (atau yang sering juga disebut GDI, Petrol Direct-Injection, Direct Injection, dan lain sebagainya), adalah sebuah teknologi mesin yang mampu meningkatkan power & efisiensi BBM di kendaraan bermotor. Prinsip kerja Gasoline Direct Injection hampir sama dengan mesin 4-langkah pada umumnya, Hanya berbeda di beberapa penempatan saja, Berbeda dengan Rotary Engine misalnya, yang benar-benar beda secara part & mekanismenya. Jadi sesungguhnya, GDI Ini hanyalah pengembangan dari prinsip kerja Fuel-Injection standar. Namun faktanya, perbedaan yang sedikit tersebut mampu mengubah hasil akhir secara signifikan, Oleh karena itulah metode ini begitu terkenal di kalangan pecinta mesin. Dalam proses kerja mesin standar, Campuran udara segar + Bahan Bakar (BBM) dilakukan di Karburator/Fuel-Injection yang kemudian disuplai ke ruang bakar melalui intake
port. Campuran Udara & BBM yang homogen inilah yang jadi makanan mesin kita seharihari. Perhatikan dengan seksama gambar skema Direct Injection diatas. Pada GDI, BBM nya disuplai lewat jalur Injektor khusus yang langsung disemprotkan ke dalam ruang pembakaran, yang punya pressure (tekanan) tersendiri. 1. Mode pengisian bertingkat. Beberapa kondisi penting harus dipenuhi sebelum sistem manajemen mesin dapat beralih ke mode pengisian bertingkat,antara lain,: Mesin berada pada beban dan kecepatan yang sesuai. Tidak ada kesalahan emisi gas buang dalam sistem. Suhu pendingin di atas 50 C. Sensor NO x siap. Suhu penyimpanan katalis NO x adalah antara 250 C sampai 500 C.
Jika kondisi di atas terpenuhi, sistem manajemen mesin dapat beralih ke mode pengisian bertingkat. Dalam modus pengisian bertingkat, katup throttle dibuka selebar mungkin untuk meminimalkan kerugian throttle. Tutup intake manifold menutup saluran yang lebih rendah di kepala silinder. Aliran udara masuk pada tingkat yang lebih cepat dan masuk ke dalam silinder melalui saluran bagian atas. Gambar 2. Mode pengisian bertingkat. Katup throttle tidak dapat dibuka sepenuhnya karenakevakum tertentu harus selalu ada untuk mengaktifkan sistem canister karbon dan juga resirkulasi gas buang. 2. Aliran udara. Dalam silinder, gerakan masuk udara akan meningkat dengan bentuk khusus dari mahkota piston. Gambar 3. Konstruksi ceruk udara.
3. Siklus injeksi. Bahan bakar diinjeksikan selama sepertiga dari langkah kompresi, dimulai sekitar 60 sebelum TMA dan berakhir sekitar 45 sebelum TMA. Posisi titik injeksi memiliki peran besar untuk atomisasi campuran di daerah busi. Gambar 4. Siklus injeksi. Bahan bakar diinjeksikan ke arah ceruk bahan bakar. Kemiringan injektor akan berpengaruh apakah campuran atomisasi tersebar sesuai kebutuhan. Gambar 5. Atomisasi bahan baklar. Bahan bakar yang diangkut menuju busi oleh ceruk bahan bakar dan digerakan ke atas piston. Proses ini dibantu oleh gerakan jatuh dari aliran udara, yang juga mengangkut bahan bakar ke busi. Bahan bakar bercampur dengan udara dalam perjalanan ke busi.
Gambar 6. Proses atomisasi. 4. Proses pembentukan Campuran. Dalam modus pengisian bertingkat, sudut engkol yang tersedia hanya 40-50 untuk pembentukan campuran. Ini merupakan faktor penentu yang mempengaruhi Ignitability (keterbakaran) campuran. Jika interval antara injeksi dan pengapian lebih pendek, campuran tidak ignitable karena belum cukup siap. Interval lama akan menyebabkan homogenisasi lebih lanjut ke seluruh ruang pembakaran.rasio udara-bahan bakar di seluruh ruang pembakaran adalah antara λ = 1,6 dan 3. Gambar 7. Area pembentukan campuran. 5. Proses pembakaran. Siklus pengapian dimulai ketika campuran udara-bahan bakar diposisikan tepat di daerah busi. Hanya campuran yang teratomisasi terbakar, sedangkan gas-gas lain bertindak sebagai selubung penyekat. Dengan demikian, kerugian panas melalui dinding silinder berkurang dan efisiensi termal mesin meningkat. Titik pengapian terletak dalam sudut dan waktu yang sempit untuk pembentukan campuran pada akhir langkah kompresi.dalam modus ini, torsi
mesin hanya ditentukan oleh kuantitas bahan bakar yang di injeksikan. Massa udara dan sudut pengapian merupakan faktor minor. Gambar 8. Area pembakaran. 6. Mode pengisian homogen kurus. Ini terletak di daerah yang dipetakan antara mode pengisian bertingkat dan mode pengisian homogen. Campuran homogen kurus ada di seluruh ruang pembakaran. Dalam mode ini, rasio udara-bahan bakar adalah sekitar λ = 1,55. Kondisi yang sama berlaku di sini untuk modus pengisian bertingkat. Proses pada intake. Seperti dalam modus pengisian bertingkat, katup throttle dibuka selebar mungkin dan intake manifold flap ditutup. Ini bertujuan pertama mengurangi kerugian throttle dan, kedua,menghasilkan aliran udara yang intensif di dalam silinder. Gambar 9. Proses pada intake. Siklus injeksi.
Bahan Bakar diinjeksikan langsung ke dalam silinder sekitar 300 sebelum TMA selama langkah isap. Jumlah injeksi diatur oleh unit kontrol mesin sedemikian rupa sehingga rasio udara-bahan bakar adalah sekitar λ = 1,55. Gambar 10. Siklus injeksi. Proses pembentukan Campuran. Karena titik injeksi lebih awal, maka lebih banyak waktu yang tersedia untuk pembentukan campuran, sehingga campuran homogen dapat distribusikan dalam ruang pembakaran. Gambar 11. Proses pembentukan Campuran. Proses pembakaran. Seperti dalam mode pengisian homogen, titik pengapian dapat dipilih secara bebas karena campuran udara dan bahan bakar distribusi secara homogen. Proses pembakaran terjadi di seluruh ruang pembakaran.
Gambar 12. Proses pembakaran. Kelebihan & Kekurangan Gasoline Direct Injection : Kekurangan Gasoline Direct Injection : - Meningkatkan Efisiensi & Meningkatkan Power : Disebabkan karena GDI mampu menyesuaikan output & Timing semprotan BBM nya secara mandiri. Hal ini memudahkan para ahli mesin untuk menyesuaikan timing & output BBM nya, kemudian disesuaikan dengan karakter mesin yang diingikan. Output BBM yang minim untuk mesin yang efisien atau timing semprotan yang advanced untuk mesin berperforma tinggi. Mesin Lebih Dingin : Lantaran injektor BBM nya menggunakan pressure (tekanan) yang cukup tinggi, Otomatis kondisi BBM mampu berada dalam kondisi yang lebih dingin. Ini mampu membuat panas mesin dalam ruang pembakaran berkurang signifikan. Efeknya, Power terasa lebih mantap, dan Mesin yang menggunakan teknologi GDI ini mampu dijejali rasio kompresi yang lebih tinggi.
Memaksimalkan Asupan Udara : Memindahkan suplai BBM dari Jalur Intake ke Injektornya tersendiri, Membuat asupan udara ke mesin bisa bertambah banyak dibanding sebelumnya. Ini disebabkan karena Udara kini tak lagi harus rebutan menyesaki ruang Intake bersama BBM, Seperti yang kita lihat di Fuel-Injeksi Konvensional. Efeknya, Udara bakal lebih kaya, banyak, dan pastinya bakal lebih dingin yang berarti More Compression + More Power. kekurangan sistem Gasoline Direct Injection : Butuh Sensor (Elektronik) Lebih Banyak : Kalau dibandingkan dengan sistem Injeksi konvensional, GDI membutuhkan sensor yang lebih banyak, terutama untuk sensor output BBM, tekanan BBM, dan Aliran Udara. Selama ini di sepeda motor yang ada di Indonesia, Sensor pengatur udara hanya bisa kita temukan di bagian exhaust, Permasalahan Karbon : Salah satu kekurangan lain dari GDI adalah isu penumpukan karbon di jalur Intake. Kita sudah ketahui bersama, kalau BBM biasanya sudah dilengkapi dengan deterjen (pembersih) yang fungsinya untuk membersihkan area intake. Namun, Karena BBM kini sudah berpindah ke jalurnya tersendiri, Maka tak ada lagi pembersih otomatis untuk Intake. Oleh karena itu, Karbon pun menumpuk di area intake, dan menghalangi aliran udara, sehingga power pun bakal menurun drastis. Beruntungnya, Beberapa alternatif untuk menghindari permasalahan ini sudah ditemukan, Meskipun nantinya butuh lebih banyak part, yang berimbas butuh biaya ekstra. GDI vs Oli : Karena biasanya lubang semprotan BBM berada di sekitar dinding silinder, Maka problem selanjutnya berasal dari penghuni dinding silinder yang tak bisa diganggugugat keberadaannya, Yakni Oli! Ya, Dalam kasus awal pengembangan Direct Injection, BBM yang disemprot beresiko bercampur dengan oli yang kemudian mengakibatkan pengenceran oli, hingga bakal masuk ke crankcase dan berakhir dengan Daya Tahan Mesin itu sendiri. Beruntung, Di era modern ini sudah banyak metode dan teknologi khusus untuk menghilangkan masalah tersebut.
Sulit Diaplikasikan di Mesin RPM Tinggi : Sepeda motor berperforma tinggi layaknya Sportbike, Biasanya mempunyai kitiran RPM yang cukup tinggi, diantara 10 bahkan ada yang sampai 15.000 RPM (Colek supersport 600cc), Jauh lebih cepat dari putaran mesin mobil yang biasanya masih dibawah 8.000 RPM. Karena makin cepat putaran mesin (RPM) nya, Maka gerak naik-turun silinder pun makin cepat. Ini menyulitkan bagi para ahli mesin, Lantaran interval yang dibutuhkan untuk mencampur Udara & BBM di ruang bakar terlalu singkat. Beda dengan Fuel-Injection biasa, dimana BBM & Udara sudah dicampur via Intake. Kesimpulan : Prinsip dari GDI adalah sistem bahan bakar pada motor bakar dimana bahan bakar (bensin) di semprotkan secara langsung ke dalam silinder mesin. Secara umum GDI memiliki keuntungan sebagai berikut: 1. Biaya operasional kendaraan berkurang, yaitu dengan konsumsi bahan bakar yang lebih rendah. 2. Pencemaran lingkungan berkurang karena lebih sedikit polutan yang dipancarkan ke atmosfir, sehingga sumber daya alam dapat dilestarikan. Selain keuntungan ada beberapa masalah utama pada sistem injeksi bensin langsung antara lain : Katalis konvensional tidak dapat mengkonversi nitrogen oksida yang diproduksi oleh pembakaran menjadi nitrogen dalam waktu yang cepat. Melalui pengembangan katalis penyimpanan NO x, untuk memenuhi standar emisi gas buang EU4. Nitrogen oksida disimpan sementara dan secara sistematis diubah menjadi nitrogen. sehingga memerlukan katalis khuisus. Alasan lain adalah masalah sulfur dalam bahan bakar. Karena kesamaan kimianya menjadi nitrogen oksida, belerang juga disimpan dalam penyimpanan katalis NO x dan menempati ruang yang ditujukan untuk nitrogen oksida. Semakin tinggi kandungan
sulfur dalam bahan bakar,semakin sering katalis harus diganti dan semakin tinggi konsumsi bahan bakar. dengan kata lain sistem GDI harus menggunakan bensin dengan kandungan timbal dan sulfur yang sangat kecil.