Apa Itu Teknologi Injeksi Langsung Bensin (GDI)? Dan Apa Saja Keuntungan yang Dimilikinya?

Teknologi Injeksi Bertingkat Bahan Bakar Gasoline Direct Injection (GDI) / (FSI) adalah metode injeksi bahan bakar bertingkat yang menginjeksikan bahan bakar secara langsung ke dalam silinder melalui nosel. Teknologi ini secara signifikan meningkatkan efisiensi termal mesin bensin dan mengurangi emisi.

1. Prinsip Kerja
Teknologi GDI menggunakan dua mode pembakaran yang berbeda: pembakaran homogen dan pembakaran bertingkat. Pada pembakaran homogen, bahan bakar diinjeksikan pada akhir langkah pemasukan, bercampur secara menyeluruh dengan udara selama langkah pemasukan dan kompresi untuk membentuk campuran yang seragam di dalam silinder untuk penyalaan yang stabil. Pembakaran bertingkat melibatkan penyuntikan bahan bakar selama langkah kompresi, menciptakan gradien konsentrasi dari busi ke dinding silinder, memastikan penyalaan yang efektif dan perambatan api yang normal, sehingga meningkatkan penghematan bahan bakar.

2. Keunggulan Mesin Injeksi Langsung dibandingkan Mesin Injeksi Port

A. Dalam kondisi beban tinggi, mesin injeksi langsung menginjeksikan bahan bakar ke dalam ruang bakar selama langkah pemasukan. Jet bahan bakar bergerak lebih lambat dari kecepatan hilir piston, sehingga menghasilkan tekanan yang lebih rendah di sekitar jet, yang memfasilitasi difusi dan penguapan bahan bakar yang cepat, membentuk campuran pembakaran yang homogen.

B. Selama kondisi beban sedang dan rendah, engine GDI menggunakan mode pembakaran bertingkat, mendistribusikan sebagian besar udara di dekat dinding silinder, mencegah perpindahan panas ke jaket air dan meningkatkan efisiensi termal pembakaran.

C. Dalam skenario start dingin, mesin injeksi port mengalami penguapan bahan bakar yang tidak sempurna karena suhu silinder yang rendah, yang menyebabkan injeksi bahan bakar yang berlebihan dan potensi terjadinya misfire atau pembakaran yang tidak sempurna, sehingga meningkatkan emisi HC. Sebaliknya, mesin injeksi langsung dapat secara tepat mengontrol rasio udara-bahan bakar di setiap siklus, mengurangi emisi HC selama start dingin melalui teknologi pembakaran bertingkat.

D. Mesin injeksi langsung mengadopsi kontrol berbasis massa, menginjeksikan bahan bakar sesuai dengan kebutuhan aktual setiap silinder, meminimalkan variasi antar silinder dan meningkatkan keseragaman, biasanya dalam 3% dibandingkan dengan mesin injeksi port.

3. Komponen Inti

A. Kepala Silinder
Kepala silinder, khususnya ruang bakar dan struktur saluran udara, memainkan peran penting dalam pergerakan aliran udara, pembentukan campuran, dan perambatan api.

B. Manifold Asupan
Untuk mesin GDI yang menggunakan pembakaran bertingkat, intake manifold harus memenuhi persyaratan khusus terkait diameter, panjang, volume ruang resonansi, dan sering kali menyertakan struktur aliran dan panjang pipa yang bervariasi. Kerumitan ini meningkatkan biaya produksi dan tantangan kalibrasi. Mesin injeksi langsung dengan turbocharger juga membutuhkan pipa intake untuk menahan tekanan positif hingga 0,2MPa, sehingga membutuhkan pompa vakum tambahan untuk memenuhi kebutuhan sistem.

C. Pompa Bahan Bakar Bertekanan Tinggi
Mesin GDI biasanya beroperasi pada tekanan injeksi 10-15MPa untuk memastikan atomisasi dan penetrasi bahan bakar yang tepat. Pompa tekanan tinggi digerakkan oleh cam pada camshaft intake, dengan pengangkatan 2,5-4mm. Pengangkatan sekitar 3,5 mm umumnya memenuhi persyaratan penggunaan, menyeimbangkan kinerja mesin, umur roller tappet, profil cam, dan proses manufaktur.

D. Injektor
Injektor bahan bakar adalah komponen inti dari sistem injeksi langsung, pengaturan injektor bahan bakar di ruang bakar, struktur nosel, bentuk semprotan sinar minyak secara langsung mempengaruhi atomisasi bahan bakar, pencampuran minyak dan gas dan proses pembakaran, dan akhirnya mempengaruhi kinerja mesin. Selain itu, nosel injektor ditempatkan di ruang bakar, oleh kualitas bahan bakar memiliki dampak yang lebih besar. Jika kualitas bahan bakar minyak tidak baik, pembakaran tidak memadai, sangat mudah menghasilkan endapan karbon dan menyumbat nosel, mempengaruhi kualitas semprotan dan umur injektor itu sendiri.

E. Piston
Bentuk permukaan atas piston mesin injeksi langsung silinder memiliki pengaruh yang besar terhadap pergerakan aliran udara di ruang bakar dan pembentukan campuran, oleh karena itu, mesin injeksi langsung silinder akan menjadi piston sebagai komponen utama untuk komponen utama desain dan pengembangan. Baik itu pemandu dinding, pemandu aliran udara, atau pemandu jet, semuanya membutuhkan lubang permukaan atas khusus piston untuk beradaptasi, sehingga mencapai efek pencampuran minyak dan gas yang lebih ideal, dan membentuk distribusi yang homogen atau distribusi gradien konsentrasi minyak dan gas untuk memastikan kelancaran pembakaran.

Seperti yang telah kita telusuri, teknologi GDI (Gasoline Direct Injection) bukan sekadar kata kunci-ini adalah solusi yang dirancang dengan cermat untuk menjawab tantangan ganda, yaitu efisiensi bahan bakar dan pengendalian emisi. Dengan menguasai tarian antara pembakaran homogen dan mode pembakaran bertingkat, inovasi ini memeras setiap tetes performa dari bahan bakar sekaligus memangkas emisi hidrokarbon (HC) - sebuah kemenangan yang sangat penting bagi dompet Anda dan planet ini.