Kenapa Mobil Anda Tidak Memiliki Karburator Lagi

Aturan emisi dan penghematan bahan bakar telah memaksa industri otomotif untuk memikirkan kembali cara menyalurkan bensin ke mesin. Pergeseran ini bukan terjadi baru-baru ini. Hal ini terjadi secara bertahap, didorong oleh kebutuhan teknis dan bukan karena pilihan. Subaru Justy 1990 menyandang gelar aneh dalam sejarah otomotif AS. Itu adalah mobil pasar massal terakhir yang dijual di sini dengan karburator. Model tahun berikutnya? Justy mendapat injektor bahan bakar.

Hal ini membuat timeline membingungkan bagi sebagian peminat. Injeksi bahan bakar bukanlah hal baru. Teknologi ini sudah ada sejak tahun 1950an. Pabrikan Eropa telah menggunakan injeksi bahan bakar elektronik secara luas sejak sekitar tahun 1980. Saat ini, jika Anda membeli mobil baru di Amerika Serikat, mobil tersebut memiliki injeksi bahan bakar. Periode.

Kami akan menguraikan dengan tepat bagaimana bahan bakar memasuki silinder. Kami juga akan menguraikan istilah-istilah seperti “injeksi bahan bakar multi-port” dan “injeksi bahan bakar throttle body” sehingga Anda tahu apa yang sebenarnya terjadi di balik kap mesin.

Rumit Naik Turunnya Karburator

Hampir sepanjang masa pakai mesin pembakaran internal, karburator melakukan pekerjaan berat. Ini mencampur udara dan bahan bakar untuk mesin. Anda masih melihatnya di mesin pemotong rumput dan gergaji mesin saat ini. Mereka bekerja. Itu sederhana. Tapi mobil menjadi rumit. Karburator harus memenuhi lebih banyak kebutuhan pengoperasian dibandingkan sebelumnya.

Untuk menangani beban, perangkat mekanis ini menjadi rumit. Penyiapan tipikal memerlukan lima sirkuit berbeda:

• Sirkuit utama – Memasok bahan bakar dalam jumlah tepat yang dibutuhkan untuk kecepatan jelajah yang efisien.
• Sirkuit idle – Menjaga mesin tetap berjalan lancar saat Anda berhenti di lampu terang.
• Pompa akselerator – Menghasilkan semburan bahan bakar yang cepat saat Anda pertama kali menginjak pedal. Hal ini menghilangkan keraguan.
• Sirkuit pengayaan daya – Menambahkan bahan bakar ekstra saat mendaki bukit atau menarik beban berat.
• Tersedak – Memperkaya campuran saat mesin dingin untuk memastikan start yang andal.

Mencampur bahan bakar saja tidak cukup. Lingkungan berubah. Peraturan emisi diperketat. Konverter katalitik menjadi suatu keharusan. Perangkat ini memerlukan rasio udara-bahan bakar yang sangat spesifik agar dapat bekerja secara efektif. Terlalu banyak bahan bakar, dan gagal. Terlalu sedikit, maka gagal.

Insinyur harus memantau kadar oksigen di knalpot secara real-time. Mereka menggunakan sensor oksigen untuk memasukkan data ke unit kontrol mesin (ECU). ECU kemudian langsung menyesuaikan campuran tersebut. Ini disebut kontrol loop tertutup. Karburator tidak dapat mencapai tingkat presisi seperti ini. Mereka mekanis. Mereka tidak bisa berpikir.

Ada periode singkat dan buruk ketika pabrikan mencoba menyetrum karburator. Karbohidrat yang dikontrol secara elektrik bahkan lebih kompleks daripada karbohidrat mekanis murni. Mereka gagal. Injektor bahan bakar mengambil alih.

Dari Titik Tunggal ke Presisi Multi-Port

Transisi tidak terjadi dalam semalam. Langkah pertama adalah injeksi bahan bakar throttle body. Juga dikenal sebagai injeksi bahan bakar satu titik atau sentral. Sistem ini memasang katup injektor bahan bakar yang dikontrol secara elektrik langsung ke throttle body.

Itu hampir seperti pengganti baut. Produsen mobil tidak perlu mendesain ulang mesin mereka. Itu adalah perbaikan yang cepat. Tapi itu tidak sempurna.

Seiring berkembangnya desain mesin, pabrikan beralih ke injeksi bahan bakar multi-port. Ini juga disebut injeksi bahan bakar port, injeksi multi-titik, atau injeksi bahan bakar sekuensial. Perbedaannya signifikan. Setiap silinder mendapat injektor khusus. Nozel ini menyemprotkan bahan bakar tepat pada katup masuk.

Hasilnya adalah akurasi yang lebih baik. Meteringnya lebih ketat. Mesin merespons lebih cepat. Ini adalah sistem yang lebih efisien. Hari-hari nosel tunggal untuk semua silinder telah berlalu.

Memahami Masukan

Saat Anda menekan pedal gas di mobil, Anda tidak mengontrol bahan bakar secara langsung. Anda mengendalikan katup throttle. Katup ini mengatur seberapa banyak udara yang masuk ke mesin. Sistem bahan bakar bereaksi terhadap udara itu.

Jadi pedal gas itu benar-benar pedal udara.

Tancap gasnya. Katup throttle terbuka. Lebih banyak udara masuk. Unit Kontrol Mesin Anda, atau ECU, menangkap gerakan itu secara instan. Ia tidak hanya sekedar menonton. Ini bereaksi. ECU meningkatkan pengiriman bahan bakar sebelum udara ekstra masuk ke ruang bakar.

Mengapa waktu sangat penting?

Karena keraguan adalah musuhnya. Jika pengiriman bahan bakar tertinggal dibandingkan asupan udara, Anda akan mendapatkan banyak udara tanpa bahan bakar. Mesinnya gagap. Anda merasakannya seperti sentakan di bagian belakang celana Anda. ECU mencegah hal ini dengan menyinkronkan injeksi bahan bakar dengan aliran udara. Ini adalah persaingan ketat antara aliran udara massal dan bahan bakar yang dikabutkan.

Anatomi Injektor

Injektor bahan bakar pada dasarnya adalah katup yang dikontrol secara elektronik. Jangan terlalu memperumitnya. Ini adalah penjaga gerbang bahan bakar bertekanan dari pompa. Ini membuka dan menutup berkali-kali per detik. Presisi adalah kuncinya.

Ketika ECU mengirimkan sinyal listrik, elektromagnet menggerakkan pendorong. Katup terbuka. Bahan bakar bertekanan menyemprot melalui nosel kecil. Nosel itu dirancang untuk atomisasi. Itu mengubah cairan menjadi kabut halus. Mengapa? Karena kabut membakar. Cairan tidak. Pembakaran sempurna memerlukan luas permukaan. Semakin halus kabutnya, semakin baik hasil pembakarannya.

ECU mengontrol durasi pembukaan ini. Kami menyebutnya lebar pulsa. Lebar pulsa yang lebih panjang berarti lebih banyak bahan bakar. Lebih pendek sama dengan lebih sedikit. Fisika sederhana.

Injektor ini dipasang di intake manifold. Mereka menyemprot langsung ke katup masuk. Rel bahan bakar mendistribusikan bahan bakar bertekanan ke setiap injektor. Ini adalah sistem loop tertutup. Tekanannya konstan. Pengendalian bersifat dinamis.

Jaringan Sensor

ECU tidak dapat mengambil keputusan dalam ruang hampa. Ini membutuhkan data. Banyak sekali. Mesin beroperasi dalam kondisi yang terus berubah. Suhu, beban, kecepatan, aliran udara. ECU memantau semua ini melalui jaringan sensor.

Inilah yang didengarkan ECU:

• Sensor aliran udara massal: Ini memberi tahu ECU dengan tepat berapa banyak udara yang masuk ke mesin. Ini adalah masukan utama untuk menghitung bahan bakar dasar.
• Sensor oksigen: Terletak di knalpot. Ini mengukur kandungan oksigen dalam gas bekas. Umpan balik ini memberi tahu ECU jika campurannya terlalu kaya (terlalu banyak bahan bakar) atau terlalu sedikit (terlalu banyak udara). ECU menyesuaikan berdasarkan data real-time ini.
• Sensor posisi throttle: Ini memantau sudut pelat throttle. Ini memberi sinyal kepada ECU tentang niat pengemudi. Masukan throttle tiba-tiba? ECU segera melihatnya dan menyesuaikan pengiriman bahan bakar untuk mencegah lag.
• Sensor suhu cairan pendingin: Mesin memerlukan rasio udara-bahan bakar yang berbeda saat dingin versus saat panas. Sensor ini memberitahu ECU keadaan termal mesin. Mesin dingin membutuhkan campuran yang lebih kaya agar dapat bekerja dengan lancar.
• Sensor tegangan: Sistem kelistrikan penting. Jika tegangan sistem turun, hal ini sering kali berarti beban listrik yang tinggi (seperti kompresor A/C atau tegangan alternator). ECU dapat menaikkan kecepatan idle untuk mengimbangi beban.
• Sensor tekanan absolut manifold (MAP): Ini mengukur kevakuman di intake manifold. Tekanan yang lebih sedikit berarti lebih banyak udara yang masuk. ECU menggunakan ini untuk memperkirakan beban mesin dan keluaran tenaga. Lebih banyak udara yang masuk, lebih banyak bahan bakar yang keluar.
• Sensor kecepatan mesin: RPM merupakan faktor penting dalam menghitung lebar pulsa. Semakin cepat mesin berputar, semakin sering pula injektor harus menyala untuk menjaga rasionya.

Berurutan vs. Batch Fire

Sistem injeksi bahan bakar multi-port umumnya terbagi dalam dua kategori. Mereka menembakkan semua injektor sekaligus, atau menembakkannya secara berurutan.

Penembakan batch lebih sederhana. Semua injektor terbuka dalam satu acara atau acara yang dikelompokkan. Ini berhasil. Tapi ada penundaan.

Injeksi bahan bakar multi-port berurutan berbeda. Setiap injektor terbuka tepat sebelum katup masuk silinder spesifiknya terbuka. Ini diatur waktunya untuk masing-masing silinder.

Mana yang lebih baik? Kemenangan berurutan untuk daya tanggap.

Pertimbangkan perubahan throttle secara tiba-tiba. Dalam sistem batch, ECU mungkin harus menunggu putaran mesin penuh berikutnya sebelum peristiwa injeksi berikutnya terjadi. Itu adalah penundaan. Dalam sistem sekuensial, ECU hanya menunggu hingga katup masuk berikutnya terbuka untuk silinder tertentu. Itu bisa memakan waktu milidetik lebih cepat.

Hasilnya adalah adaptasi yang lebih cepat. Mesin merespons masukan pengemudi dengan lebih sedikit lag. Rasio udara-bahan bakar tetap ketat dalam kondisi dinamis. Ini bukan hanya tentang kekuasaan. Ini tentang kelancaran. Ini tentang presisi.

Teknologi terus berkembang. Namun prinsip intinya tetap sama. Ukur udara. Tambahkan bahan bakar. Bakar dengan bersih. Lakukan dengan cepat.

Perangkat lunak di dalam unit kontrol mesin (ECU) Anda melakukan banyak pekerjaan berat. Ini bukan sekadar peralihan sederhana. Algoritme tersebut harus memenuhi peraturan emisi yang ketat untuk jarak 100.000 mil, memenuhi target penghematan bahan bakar EPA, dan mencegah Anda meledakkan mesin. Ada lusinan kendala lain yang juga harus dikelola.

ECU menggunakan formula yang dicampur dengan tabel pencarian besar untuk mengetahui lebar pulsa untuk injektor bahan bakar. Itu adalah lamanya waktu injektor tetap terbuka. Persamaannya mengalikan serangkaian faktor. Sebagian besar faktor tersebut berasal dari tabel. Kita dapat menyederhanakannya untuk melihat cara kerjanya. Sistem nyata mungkin menggunakan ratusan faktor. Contoh kita menggunakan tiga.

Lebar pulsa = (Lebar pulsa dasar) x (Faktor A) x (Faktor B)

Pertama, ECU mencari lebar pulsa dasar. Hal ini tergantung pada putaran mesin (RPM) dan beban. Beban berasal dari tekanan absolut berjenis. Katakanlah Anda berada pada 2.000 RPM dengan beban 4. Anda menemukan persimpangan tersebut di tabel. Lebar pulsa dasar adalah 8 milidetik.

RPM\Beban	1	2	3	4	5
1.000	1	2	3	4	5
2.000	2	4	6	8	10
3.000	3	6	9	12	15
4.000	4	8	12	16	20

Sekarang lihat Faktor A dan B. Ini berasal dari sensor. Faktor A adalah suhu cairan pendingin. Faktor B adalah tingkat oksigen. Jika suhu cairan pendingin 100 derajat dan kadar oksigen 3, tabel memberikan pengali spesifik.

Parameter A (Suhu)	Faktor A
0	1.2
25	1.1
50	1.0
75	0,9
100	0,8
125	0,75

Parameter B (O2)	Faktor B
0	1.0
1	1.0
2	1.0
3	1.0
4	0,75

Jadi perhitungannya sederhana. 8 x 0,8 x 1,0 sama dengan 6,4 milidetik. Sistem menyesuaikan berdasarkan masukan ini. Faktor B adalah tentang oksigen di knalpot. Jika oksigen terlalu banyak, ECU akan memotong bahan bakar. Ini adalah putaran umpan balik yang dirancang untuk menjaga segala sesuatunya tetap efisien.

Sistem nyata memiliki lebih dari 100 parameter. Beberapa tabel berubah seiring waktu untuk memperhitungkan keausan pada komponen seperti catalytic converter. ECU mungkin menjalankan perhitungan ini seratus kali per detik.

Apa yang Sebenarnya Dilakukan Chip Kinerja

Ini membawa kita ke chip kinerja. Jika Anda memahami logika ECU, Anda mengerti mengapa chip aftermarket ini ada. Mereka meningkatkan tenaga kuda.

Ada chip di ECU bawaan yang menyimpan tabel pencarian. Pembuat chip kinerja menggantikan chip itu. Tabel baru berisi nilai yang mendorong lebih banyak bahan bakar selama kondisi tertentu. Mungkin mereka menambahkan lebih banyak bahan bakar pada kecepatan penuh di seluruh rentang RPM. Mereka mungkin juga mengubah waktu percikan. Pengaturan tersebut memiliki tabelnya sendiri.

Perbedaan utamanya adalah prioritas. Produsen mobil mengkhawatirkan keandalan, jarak tempuh, dan emisi. Pembuat chip tidak terlalu peduli dengan hal-hal tersebut. Mereka menggunakan pengaturan agresif di peta bahan bakar. Mereka menginginkan kekuasaan. Periode.

Masa Depan Injeksi Langsung

Injeksi langsung mengubah permainan. Bahan bakar langsung masuk ke ruang bakar, bukan ke intake manifold. Pengiriman yang tepat ini meningkatkan atomisasi. Anda mendapatkan efisiensi pembakaran yang lebih baik. Lebih banyak kekuatan. Emisi yang lebih rendah.

Kendaraan listrik mengambil pangsa pasar. Permintaan mesin pembakaran internal akan turun. Begitu juga dengan permintaan akan injektor bahan bakar. Tapi itu tidak akan terjadi dalam semalam. Mesin pembakaran internal akan bertahan selama bertahun-tahun. Hibrida membutuhkannya. Aplikasi niche membutuhkannya.

Teknologi ini masih terus berkembang. Kami melihat sistem injeksi tekanan lebih tinggi. Algoritme kontrol semakin pintar. Integrasi dengan penggerak listrik akan datang. Langkah-langkah ini menjanjikan efisiensi yang lebih tinggi dan polusi yang lebih sedikit. Pemandangannya sedang berubah.

Untuk informasi lebih lanjut tentang sistem injeksi bahan bakar, periksa tautan di halaman berikutnya.

FAQ Sistem Injeksi Bahan Bakar

Bisakah Anda mengubah karburator menjadi injeksi bahan bakar?
Ya. Kit konversi purnajual dapat menggantikan karburator dengan injektor.

Berapa biaya sistem konversi injeksi bahan bakar?
Beberapa sistem berharga di bawah $1.000. Sebagian besar biayanya jauh lebih mahal.

Apakah injeksi bahan bakar meningkatkan tenaga kuda?
Itu tergantung pada mesinnya. Anda bisa mengharapkan tambahan 10 hingga 20 tenaga kuda.

Apakah mobil tua memiliki injektor bahan bakar?
Kebanyakan mobil AS sebelum tahun 1990 menggunakan karburator. Injeksi bahan bakar sudah ada sejak tahun 1950-an. Mobil-mobil Eropa menggunakannya secara luas mulai tahun 1980.

Apa saja jenis sistem injeksi bahan bakar?
Sistem modern terbagi dalam empat kategori: titik tunggal, multi-port, sekuensial, dan injeksi langsung.

Artikel Terkait HowStuffWorks

• Cara Kerja Sistem Pengapian Mobil

• Cara Kerja Mesin Mobil

• Cara Kerja Pengonversi Katalitik

• Cara Kerja Sistem Pendingin Mobil

• Berapa kecepatan yang harus saya kendarai untuk mendapatkan efisiensi bahan bakar maksimum?

• Cara Kerja Bensin

• Cara Kerja Ekonomi Hidrogen

• Cara Kerja Hibrida Aptera

Tautan Hebat Lainnya

• Sistem pengiriman bahan bakar

• Mengatasi Masalah Masalah Injeksi Bahan Bakar Elektronik

• Tips Servis Injeksi Bahan Bakar Diesel

• Video GM Goodwrench