Teknologi Common Rail

Direct Injection Electronic Commonrail (Common Rail) – Penggunaan teknologi ini pada kendaraan bermesin diesel semakin banyak kita temui beberapa tahun belakangan ini. SUV dan kendaraan 4x4 terbaru di Indonesia saat ini rata-rata tersedia dalam versi diesel dengan menerapkan teknologiCommon Rail. Sebut saja Toyota Hilux dan Fortuner, Mitsubishi Triton dan Pajero Sport, Ford Ranger dan Everest, Isuzu D-Max, Nissan Frontier, Mazda BT50, dan masih banyak lagi. 

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.

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.

Sistem supply bahan bakar dari tangki hingga ke ruang bakar

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.

Bagian-bagian common rail

Sistem pada common rail terbagi atas :

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

1. Sistem common rail menawarkan peningkatan atomisasi bahan bakar, sehingga meningkatkan pengapian dan pembakaran dalam mesin
2. Sistem common rail juga memberikan peningkatan kinerja, menurunkan konsumsi bahan bakar, dan membuat getaran mesin lebih halus
3. 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.

Itulah keunggulan dari  Direct Injection Electronic Commonrail (Common Rail) yang sedang menjadi trend pada berbagai mesin diesel saat ini.

Bagi pemilik kendaraan diesel yang belum menggunakan Common Rail , jangan bersedih hati, karena sudah banyak modifikator dan bengkel yang telah sukses mengubah mesin diesel biasa menjadi Common Rail Injection dan mampu meningkatan tenaga mesin antara 50HP hingga 100HP. Demikian informasi mengenai teknologi direct injection electronic commonrail (common rail).

Lihat pula artikel terkait :

- Teknologi VVT-i pada mesin Toyota

- Spesifikasi dan harga Honda CR-V

- Spesifikasi dan harga Toyota Sienta