Pompa Injeksi Bahan Bakar (Fuel Injection Pump)

    Pompa Injeksi Bahan Bakar (Fuel Injection Pump) 

 

Fungsi pompa injeksi bahan bakar

Pompa injeksi bahan bakar (Fuel Injection Pump) berfungsi untuk mensuplai bahan bakar ke ruang bakar melalui nozzle dengan tekanan tinggi (max 300 kg/cm²). Bahan bakar yang diinjeksikan dengan tekanan tinggi tersebut akan membentuk kabut dengan partikel-partikel bahan bakar yang sangat halus sehingga mudah bercampur dengan udara.

Lokasi Pompa injeksi  bahan bakar

Pompa injeksi bahan bakar (Fuel injection pump) pada diesel engine dengan susunan silinder tipe in-line biasanya terletak di bagian kiri atau kanan dari engine. Sedangkan pada V- engine biasanya diletakkan di tengah. Ada juga V- engine yang menggunakan    dua      buah pompa injeksi yang masing-masing diletakkan di bagian kanan dan kiri engine.

Klasifikasi fuel injection pump

Pompa bahan bakar yang umum digunakan pada diesel engine putaran tinggi untuk automobile dan mesin-mesin konstruksi adalah tipe jerk pump system. Jerk berarti bergerak ke atas. Hal ini dikarenakan pompa ini menggunakan plunger yang bergerak ke atas pada saat memompa bahan bakar ke ruang bakar engine. Jerk pump system dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

Pompa injeksi bahan bakar tipe central diklasifikasikan ke dalam empat tipe, yaitu: tipe in-line, distributor, V, dan parallel. Tipe in-line digunakan pada diesel engine kelas menegah dan besar, dimana plunger-nya disusun segaris dengan jumlah sesuai dengan banyaknya silinder. Tipe ditributor kadang digunakan pada diesel engine ukuran kecil, dimana pada tipe ini, bahan bakar disuplai oleh satu buah plunger yang melayani semua silinder. Pada tipe V, plunger-nya disusun dengan bentuk V. Pada tipe parallel, dua buah in-line pump disusun secara parallel.

Pompa injeksi bahan bakar tipe separate diklasifikasikan ke dalam dua tipe, yaitu: tipe single dan tipe unit injector. Pada tipe single, camshaft-nya digunakan untuk memompa bahan bakar. Sedangkan pada tipe unit injector, antara injection pump dan injection nozzle-nya dijadikan satu.

In-line injection pump merupakan salah satu tipe pompa injeksi bahan bakar yang paling luas digunakan pada diesel engine putaran tinggi. Sebagian besar model-model pompa injeksi bahan bakar dibuat di Jepang, dimana rancangan dasarnya berasal     dari Robert Bosch Co. (Jerman). Pompa bahan bakar tersebut dibuat oleh ZEXEL dan Nippondenso Co. Di samping ditunjukkan gambar potongan sebuah pompa injeksi bahan bakar. Cara kerja dari pompa injeksi bahan bakar dapat dijelaskan secara singkat sebagai berikut. Bahan bakar yang telah dikirim oleh feed pump diinjeksikan ke dalam ruang bakar oleh pompa injeksi dan nozzle dengan cara ditekan oleh plunger yang bergerak ke atas. Pergerakan naik turunnya plunger tersebut diatur oleh camshaft (cam FIP). Camshaft yang terdapat pada pompa injeksi bahan bakar dihubungkan ke timing gear, sehingga penyemprotan bahan bakarnya dapat diatur waktunya. Control rack yang dihubungkan dengan governor berfungsi untuk memutar plunger guna mengatur jumlah bahan bakar yang diinjeksikan.

Berikut ini kode model untuk pompa injeksi tipe in-line (Bosch type)

Struktur dan cara kerja pompa injeksi tipe in-line

Semua model dari pompa injeksi bahan bakar pada dasarnya memilki struktur dan cara kerja yang sama. Berikut ini akan ditunjukkan beberapa contoh struktur dan cara kerja dari beberapa model pompa injeksi bahan bakar model A, model B, dan model P).

Forced fuel feeding unit of pump (Model A)

Pump element model A

Forced fuel feeding unit of pump dan pump element (model P)

Proses pengiriman bahan bakar

Rangkaian komponen yang terdiri atas plunger dan plunger barrel dinamakan dengan elemen pompa (pump element). Di atas telah ditunjukkan berbagai macam tipe pump element dari pompa injeksi bahan bakar. Plunger akan bergerak naik dan turun untuk mensupali bahan bakar. Plunger bergerak naik dan turun setiap satu kali gerakan camshaft. Tingginya pergerakkan dari plunger selalu tetap (berdasrkan camlift). Struktur plunger dan plunger barrel harus sangat presisi, sehingga mampu mengirimkan bahan bakar ke nozzle dengan tekanan yang cukup tinggi. Pergerakkan dari plunger ditunjukkan pada gambar di atas, baik pada pump element model A maupun model P memeilki prinsip kerja yang sama. Bahan bakar masuk dan keluar melalui lubang inlet/outlet port. Konstruksi plunger barrel tetap (fix) ke rumah pompa injeksi (pump housing). Plunger mengatur pengiriman jumlah bahan bakar (injection rate) dengan berputar. Perputaran dari plunger diatur oleh control rack (model A dan B) atau control rod (model P).

Pengaturan jumlah bahan bakar yang diinjeksikan

Bagian atas plunger (lead) terdapat suatu alur yang dinamakan dengan helical groove atau control groove yang berfungsi untuk mengatur banyaknya jumlah bahan bakar yang akan disuplai ke ruang bakar engine. Macam-macam dari bentuk alur yang terdapat pada kepala plunger ditunjukkan pada gambar di bawah ini

Pada gambar di atas ditunjukkan bahwa masing-masing tipe plunger memilki bentuk kepala plunger yang berbeda-beda. Kepala plunger atau lead dibagi menjadi dua tipe, yaitu right lead plunger dan left lead plunger. Pada right lead plunger, ketika plunger tersebut digerakkan ke kanan (searah jarum jam) (jika dilihat dari bawah plunger), jumlah bahan bakar yang disuplai akan meningkat. Pada left lead plunger, ketika plunger tersebut digerakkan ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam) jika dilihat dari bawah, maka suplai bahan bakar akan meningkat. Huruf R (right lead) dan huruf L (left lead) diukir pada bagian plunger sehingga kedua tipe plunger tersebut dapat diidentifikasi. Kepala plunger pada model B yang ditunjukkan pada gambar di atas mempunyai bentuk alur yang dinamakan dengan spiral control groove. Sedangkan pada model A dan P dinamakan straight groove.

Bahan bakar mulai diinjeksikan ketika plunger bergerak naik dan menutup dengan sempurna lubang inlet port pada plunger barrel (lihat gambar pada poin c). penginjeksian bahan bakar berakhir ketika kepala plunger berhubungan dengan lubang outlet port (lihat gambar pada poin d). Pada pompa injeksi model A hanya memilki satu buah lubang saja yang digunakan sebagai tempat keluar dan masuknya bahan bakar (inlet port dan outlet port). Jarak pergerakan plunger selama melakukan proses pengiriman bahan bakar ini disebut sebagai langkah efektif (efective stroke). Jumlah bahan bakar yang diinjeksikan (setiap pergerakan plunger) akan meningkat atau menurun jika terjadi perubahan pada besarnya langkah efektif plunger tersebut. Langkah efektif ditentukan oleh posisi relativ antara plunger dan barrel, dimana plunger barrel akan dalam posisi tetap sementara plunger akan bergerak naik-turun dan berputar.

Fungsi dan cara kerja delivery valve

Fungsi utama dari delivery valve adalah untuk mencegah aliran balik dan mengatur tekanan sisa bahan bakar. Ketika plunger pada pompa injeksi telah mencapai posisi titik mati atas, maka proses penginjeksian bahan bakar telah berakhir. Jika plunger dan pipa nozzle (pipa dengan tekanan tinggi) dihubungkan secara langsung, maka bahan bakar yang terdapat di dalam pipa nozzle akan terhisap ke arah pompa injeksi pada saat plunger bergerak turun. Jika hal ini terjadi maka akan berakibat terjadinya keterlambatan penginjeksian bahan bakar (akan terdapat jeda waktu yang cukup lama antara saat dimulainya pengiriman bahan bakar oleh plunger dengan saat dimulainya penginjeksian bahan bakar oleh nozzle) pada saat siklus berikutnya. Untuk mencegah hal ini, maka dipasanglang delivary valve diantara plunger dengan pipa nozzle. Delivery valve akan memutuskan hubungan antara plunger dengan pipa nozzle pada saat proses penginjeksian bahan bakar berakhir, untuk menghentikan seluruhnya aliran balik dari pipa. Delivery valve juga berfungsi untuk mencegah adanya tekanan sisa pada pipa saat penginjeksian berakhir. Tekanan sisa yang terdapat pada pipa nozzle jika dibiarkan akan berakibat bahan bakar yang diijeksikan oleh nozzle tidak akan berhenti dalam waktu yang tepat (terjadi keterlambatan waktu berakhirnya penginjeksian oleh nozzle). Kejadian ini akan menimbulkan tetesan (dribbling) bahan bakar dan terjadinya penginjeksian kedua (secodary injection). Untuk mencegah hal ini, delivery valve akan mengatur tekanan sisa pada pipa nozzle pada level yang tepat dengan cara menarik/menghisap bahan bakar tersebut. Proses penginjeksian bahan bakar akan berakhir pada saat retraction piston menutup lubang pada valve seat. Berakhirnya penginjeksian bahan bakar merupakan awal dari proses penarikan bahan bakar (retraction). Pada proses retraction inilah terjadinya penurunan tekanan pada pipa nozzle, sehingga proses penetesan bahan bakar (dribling) dan penginjeksian kedua (secondary injection) dapat dicegah. Proses bekerjanya delivery valve dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Fungsi dan cara kerja dumping valve

Ketika kecepatan pompa injeksi dalam mensuplai bahan bakar meningkat, gaya inersia yang timbul pada delivery valve akan menjadi besar. Hal ini menyebabkan terjadinya gerakan yang tidak stabil dan getaran (gelombang) pada delivery valve tersebut. getaran yang timbul pada delivery valve menyebabkan delivery valve akan membuka cukup lama, sehingga aliran balik bahan bakar akan semakin tinggi yang pada akhirnya akan mengurangi suplai bahan bakar yang diijeksikan. Untuk mencegah hal itu, sebuah valve stopper atau sebuah damping valve dipasang atau spring dengan kekuatan yang cukup tinggi dipasang pada pompa injeksi.

Camshaft pada pompa injeksi bahan bakar

Camshaft pada pompa injeksi bahan bakar digerakkan oleh roda gigi penggerak pada engine. Pada diesel engine 4 langkah, besarnya kecepatan putar camshaft pada pompa bahan bakar ½ putaran crankshaft pada engine. Pada diesel engine 2 langkah, besarnya kecepatan putar camsahft pada pompa bahan bakar sama dengan putarn crankshaft pada engine. Sebuah camshaft memilki beberapa cam sesuai dengan jumlah silinder pada engine. Sejumlah cam pada camshaft disusun berdasarkan urutan pembakaran pada silinder. Plunger pada pompa injeksi bahan bakar akan bergerak naik-turun oleh adanya perputarn dari camshaft ini.

Berikut ini ditunjukkan berbagai macam bentuk cam yang digunakan pada sebuah camshaft. Penggunaan bentuk cam disesuaikan dengan spesifikasi sebuah engine.

Tweet