BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Pompa Injeksi
2.5.1 Pompa Injeksi tipe VE
Pompa injeksi distributor (tipe VE) mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:
1. Kecil, ringan dan mampu pada rpm (putaran) tinggi.
2. Penghantaran/penekanan bahan bakar dengan cam permukaan dan
plunyer tunggal.
3. Di dalam unit pompa terdapat governor.
4. Terdapat juga pengatur saat penyemprotan yang dikontrol oleh tekanan bahan bakar, dan pompa penyalur/pengisian tipe rotary.
5. Bahan bakar secara otomatis diputus ketika pengapian dimatikan. Pelumasan dengan sendirinya.
A. Bagian utama pompa injeksi tipe VE
Gambar 2.7 Bagian utama pompa injeksi tipe VE
1. Pompa penyalur (feed pump)
Pompa penyalur mendistribusikan bahan bakar menuju rumah pompa dengan putaran sudu yang digerakkan oleh poros. Putaran sudu tersebut akan menghisap bahan bakar dan menyalurkannya.
Gambar 2.8 Cara kerja feed pump
2. Katup pengatur tekanan (regulating valve)
Katup pengatur tekanan bahan bakar berada di dalam rumah pompa. Katup ini berfungsi untuk membatasi teknan maksimum bahan bakar yang dihasilkan feed pump. Kontruksi dari komponen ini dapat dilihat dari gambar 2.8. Cara kerja dari katup ini adalah saat tekanan dibawah piston lebih tinggi dari tekanan pegas maka piston akan terdorong keatas sehingga ada aliran bahan bakar yang kembali menuju saluran sebelum feed pump.
3. Katup kelebihan aliran bahan bakar (over flow valve)
Katup ini terdapat pada bagian atas pompa, saat volume bahan bakar didalam rumah pompa berlebihan katup ini akan membuka dan mengembalikan bahan bakar menuju tangki.
4. Timer
Karena selang waktu saat pembakaran pada engine diesel akan bertambah dan berkurang, maka perlu adanya penyesuaian terhadap selang waktu tersebut dengan mengembangkan saat injeksi. Untuk mengatasi hal tersebut maka sebuah timer di pasang pada bagian bawah pompa injeksi. Sebuah timer spring di pasangkan di dalam ruangan timer yang bertekanan rendah. Tekanan pada ruang pompa melalui lobang piston akan bekerja pada sisi ruang yang bertekanan tinggi dari timer piston. Lubang timer piston tersebut bekerja untuk mencegah gerak yang tidak pasti pada tekanan bahan bakar yang berubah-ubah. Gerak dari timer piston akan mengakibatkan bergeraknya pin roller holder assembly ke arah yang berlawanan dengan putaran pompa.
Gambar 2.10 Timer
Bila tekanan pada ruangan pompa telah melampaui gaya pegas timer
spring karena bertambahnya putaran pompa. Timer piston akan menekan timer spring dan menggerakkan roller holder assembly ke arah yang berlawanan
dengan arah putaran pompa. Karena gerakan tersebut maka cam disk akan lebih cepat bertemu dengan roller dari roller holder sehingga saat penginjeksian dikembangkan.
Bila kecepatan pompa berkurang maka gaya pegas timer spring akan melampaui tekanan pada ruang pompa. Roller holder assembly bergerak untuk memundurkan saat injeksi. Peralatan tambahan juga digunakan seperti solenoid
timer cold start device dan load timer untuk mengubah-ubah saat injeksi
didalam wilayah kecepatan mesin dan beban menurut spesifikasinya.
5. Delivery valve
Bahan bakar yang dihisap oleh pompa pengisi dari tangki dengan volume yang tetap pada setiap putarannya. Tekanan bahan bakar ini diatur oleh tingkat pengatur tekanan (pressure regulating valve) yang ada di bagian atas dari pompa pengisi bahan bakar yang telah diatur tekanannya ini kemudian dialirkan melalui lubang pengeluaran (delivery port) pada tutup pompa pengisi (feed pump cover) ke ruang pompa injeksi (injection pump chamber).
Gambar 2.11 Delivery valve
Plunger pompa digerakkan oleh cam plate yang dihubungkan dengan
poros penggerak (drive shaft), dan ditekan oleh pegas plunger di samping itu
plunger ditekan juga oleh cam plate sehingga dapat bergerak maju mundur. Cam plate mempunyai permukaan yang menonjol yang disebut (face cam),
yang sama banyaknya dengan jumlah silinder mesin dimana pompa dipasang dan dihubungkan dengan cincin roller yang tidak bergerak oleh tekanan dua pegas plunger, sehingga cam plate selain berputar juga bergerak maju mundur
sejauh cam liftnya yang sudah ditentukan, yaitu bila bagian yang menonjol pada cam plate (face cam) yang berputar bertemu dengan roller yang diam maka cam plate akan bergerak mundur kembali, banyaknya roller sama dengan banyaknya face cam. Gerakan plunger seperti inilah yang dapat memungkinkan bahan bakar yang dipompanya selain bertekanan tinggi tapi juga dapat membagi dan mengatur pemberian bahan bakar ke semua nozzle untuk diinjeksikan sesuai dengan urutannya.
Bahan bakar terkompresikan dengan tekanan tinggi oleh plunger mendorong delivery valve ke atas dan bahan bakar menyembur ke luar. Setelah bahan bakar terkompresikan dengan sempurna, delivery valve akan kembali pada posisi semula karena dorongan dari valve spring untuk menutup lubang bahan bakar (fuel passage). Dengan demikian dapat mencegah kembalinya bahan bakar. Delivery valve bergerak turun sampai permukaan valve saat ditahan dengan kuat. Selama langkah ini bahan bakar ditarik kembali dari
injection pipe seketika itu menurunkan residual pressure antara delivery valve nozzle. Penarikan tersebut memperbaiki penginjeksian sekaligus mencegah
menetesnya bahan bakar selama penginjeksian. Pada bagian delivery valve
spring dipasangkan delivery valve stop membatasi terangkatnya delivery valve
dan mencegah terjadinya valve surging pada putaran tinggi juga menurunkan
dead valve antar delivery valve dan nozzle dengan demikian akan didapat fuel injection yang stabil. Valve bertipe seal ball saat tekanan bahan bakar pada
posisi melebihi nilai yang telah diterapkan, maka valve tertutup sehingga bahan bakar akan kembali ke fuel tank
6. Governor
Governor berfungsi untuk mengatur volume bahan bakar yang
diinjeksikan dengan cara menambah atau mengurangi jumlah bahan bakar sesuai dengan beban mesin. Governor mengatur batas kecepatan tertinggi dan terendah serta tingkat kecepatan lainnya.
1) Konstruksi Governor
Pada saat motor berputar cepat governor akan mengurangi jumlah bahan bakar yang diinjeksikan dan saat motor berputar lambat (idle)
governor akan menambah jumlah bahan bakar yang diinjeksikan. Prinsip
kerja governor dengan memanfaatkan gaya sentrifugal pemberat (fly
weight) dari putaran motor.
Gambar 2.12 Konstruksi governor
Komponen governor antara lain:
a. Pemberat (fly weight), berfungsi untuk mendeteksi putaran poros pendorong governor sleeve.
b. Batang pendorong governor (governor sleeve) berfungsi untuk meneruskan gaya sentrifugal pemberat ke starting lever.
c. Pegas idle berfungsi untuk mencegah governor maju atau mundur dengan sedikit menekannya terhadap tuas penegang (tension lever) dan tuas pengatur pada saatt bergerak.
d. Starting lever berfungsi untuk memudahkan saat menghidupkan mesin.
e. Rangkaian pengatur governor (governor lever assembly) berfungsi untuk mengatur posisi cincin spill menurut putaran dan beban motor. Bagian ini terdiri dan corrector lever, tuas start, pegas start, tuas
penegang dan ball joint yang disatukan dalam satu rangkaian governor
lever assembly yang dapat mengatur pada semua tingkat kecepatan
mesin dan mengayun bebas.
2) Cara kerja governor
a. Saat mulai menghidupkan motor
Pedal akselerasi yang diinjak penuh, tuas pengontrol (control
lever) akan berada pada posisi beban penuh. Tuas penegang (tension lever) akan tertarik ke kiri sampai menyentuh pembatas. Batang
pendorong (governor sleeve) terdorong pegas pada posisi netral dan pemberat (fly weight) akan menutup rapat. Keadaan ini menyebabkan tuas start yang bentumpu di “M2” berputar ke kiri dan cincin spill (spill
ring atau control sleeve) bergerak ke kanan, sehingga celah antara
cincin spill dengan rumah pompa pada posisi yang paling sempit. Keadaan ini menyebabkan bahan bakar akan diinjeksikan pada volume yang maksimal, karena volume bahan bakar yang keluar dari ruang tekan melalui saluran pembuang plunyer menjadi sedikit.
Gambar 2.13 Kedudukan governor saat mulai dihidupkan
b. Saat motor berputar idle
akan berputar idle, tuas pengontrol (control lever) akan kembali pada posisi idle dimana pegas governor (governor spring) tidak lagi menarik tuas penegang. Pemberat dapat mulai bekerja yaitu membuka ke luar karena gaya sentrifugal. Hal ini akan menyebabkan batang pendorong (governor sleeve) bergerak ke kanan mendorong tuas start (starting
lever) yang ditahan oleh pegas idle (spring idle). Pada saat ini tuas start
(starting lever) akan terdorong ke kanan dan berputar pada titik tumpu “M2”. Putaran ini akan menyebabkan cincin spill atau control sleeve bergerak ke kiri, sehingga celah antara cincin dengan rumah pompa semakin lebar, hal ini menyebabkan bahan bakar yang diinjeksikan akan sesuai dengan kebutuhan motor saat berputar idle.
Gambar 2.14 Kedudukan governor saat motor berputar idle
c. Saat pedal akselerasi diinjak penuh (beban bertambah)
Tuas pengatur bergerak ke posisi beban penuh (pedal akselerasi diinjak penuh), maka tegangan pegas pengatur (control spring) menjadi besar, sehingga pegas idle (idle spring) tertekan sepenuhnya. Tuas penegang (tension lever) akan tertarik dan tuas start (starting lever) bergerak ke kiri dengan titik pusat “M2”.
Gambar 2.15 Kedudukan governor saat kecepatan maksimal (beban penuh)
Putaran tuas start ini akan menggeser cincin spill ke kanan seimbang dengan gaya sentrifugal yang timbul oleh pemberat (fly
weight,). Keadaan ini mengakibatkan celah antara cincin spill dan
rumah pompa kembali menyempit seimbang dengan gaya
sentrifugal pemberat. Bila celah kembali sempit, maka bahan bakar
yang akan diinjeksikan akan bertambah. Penambahan bahan bakar ini, mengakibatkan putaran motor akan naik menjadi lebih tinggi.
d. Saat kecepatan putaran mesin tinggi
Apabila putaran motor naik (beban berkurang) dan gaya
sentrifugal pemberat akan mampu mengalahkan gaya tarik pegas governor pegas pengatur (control spring). Tuas start (starting lever)
dengan tuas penegang (tension lever) akan berputar dengan titik pusat “M2”, sehingga cincin spill akan bergeser ke kiri. Gerakan cincin spill ke kiri ini akan mengakibatkan celah antara cincin spill dengan rumah plunyer menjadi lebih lebar sehingga bahan bakar yang diinjeksikan akan berkurang saat putaran mesin tinggi dan mampu mencegah over
Gambar 2.16 Kedudukan governor saat putaran mesin tinggi
7. Selenoid
Engine diesel dapat dimatikan dengan cara menghentikan
pengiriman bahan bakar. Saluran hisap pada rumah pompa ditutup dengan katup selenoid pada saat kontak dimatikan, sehingga bahan bakar tidak dapat mengalir ke ruang tekanan tinggi. Katup solenoid berfungsi untuk mematikan mesin secara elektromagnetik.
Gambar 2.17 Cara kerja selenoid
Cara kerja katup selenoid adalah menggunakan elektromagnet untuk membuka dan menutup saluran pada saat kontak “ON”, maka akan timbul medan magnet pada kumparan selenoid, sehingga akan menarik katup
pemasukan bahan bakar. Apabila kontak “OFF”, maka medan magnet kumparan selenoid akan hilang. Katup selenoid akan tertekan ke bawah oleh pegas pengembali, sehingga saluran pemasukan akan tertutup dan pengiriman bahan bakar akan berhenti. Bahan bakar berhenti diinjeksikan, maka mesin akan mati.
8. Plunger dan camplate
Plunyer berfungsi untuk meningkatkan tekanan bahan bakar yang
akan diinjeksiakan ke dalam ruang bakar. Penginjeksian bahan bakar dilakukan oleh plunyer injeksi yang bergerak maju mundur di dalam silinder (barrel) yang digerakkan oleh plat bubungan (cam plate). Plunyer ini juga bergerak berputar yang digerakan oleh poros penggerak (drive shaft) yang berfungsi mendistribusikan bahan bakar ke seluruh ruang bakar. Konstruksi plat bubungan adalah bergelombang dengan empat puncak bubungan. Permukaan dan plat bubungan ini berhubungan dengan roller yang ditahan oleh pegas plunyer. Sehingga apabila cam plate berputar satu kali putaran akan menghasilkan empat kali gerakan bolak- balik plunyer. Jadi plunyer akan berputar dan sekaligus bergerak bolak- balik atau maju mundur.
Gambar 2.18 Plunger dan Camplate
Plunyer mempunyai empat alur hisap (suction groove) atau (inlet slit) dan satu lubang distribusi (distribusion port). Pada bagian kepala distributor
terdapat sebuah saluran hisap (suction port atau inlet port) dan empat buah saluran distribusi (distribustion passages).
Apabila salah satu dari alur hisap (suction groove) berada pada satu garis lurus dengan saluran hisap (suction port,), maka bahan bakar akan mengalir dari saluran hisap masuk ke alur hisap (suction groove) dan memenuhi ruang tekan plunyer. Aliran bahan bakar ke nozzel akan terjadi pada saat plunyer bergerak ke depan dan lubang distribusi (distribution port) pada plunyer bertemu dengan saluran distribusi.
Cara kerja dari pengisian sampai proses penyamaan tekanan pompa plunyer tipe distributor adalah sebagai berikut:
a. Saat pengisian bahan bakar
Plunyer bergerak ke kiri, salah satu dari alur hisap (suction
groove) pada plunyer bertemu dengan saluran hisap (suction port).
Bahan bakar akan mengalir dari ruang pompa melalui saluran hisap dan alur hisap menuju ke ruang tekan melalui lubang pada bagian tengah plunyer.
Gambar 2.19 Saat pengisian bahan bakar
b. Saat mulai penginjeksian bahan bakar
akan berputar sedikit, sehingga saluran hisap akan tertutup. Puncak gelombang cam plate akan mulai menekan roller, sehingga plunyer akan mulai bergerak ke kanan. Plunyer mulai menekan bahan bakar yang berada di ruang penginjeksian. Plunyer terus berputar dan pada saat lubang distribusi bertemu dengan salah satu saluran distribusi, maka bahan bakar yang ditekan plunyer akan mengalir dengan tekanan tinggi ke saluran distribusi dan selanjutnya mengalir ke katup penyalur dan ke nosel injeksi.
Gambar 2.20 Saat mulai penginjeksian bahan bakar
c. Saat penginjeksian berakhir
Plunyer terus bergerak ke kanan. Lubang pembuang (spill port atau cut-off port) plunyer akan akan bertemu dengan lubang celah antara spill ring dan rumah plunyer, sehingga bahan bakar akan mengalir ke luar dan penginjeksian bahan bakar akan berhenti.
d. Proses penyamaan tekanan
Penyamaan tekanan ini digunakan untuk menyamakan selisih banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan antara silinder satu dengan silinder lainnya. Apabila plunyer sudah berputar 1800 dan pada saat bergerak mundur alur penyama tekanan (pressure equalizing groove) akan tepat bertemu dengan saluran pembagi (distributor passage). Hal ini akan mengakibatkan bahan bakar akan mengalir melewati alur penyamaan tekanan, sehingga tekanan dalam saluran distribusi sebelum delivery valve akan selalu sama dengan ruang pompa setelah berputar 180°
Gambar 2.22 Penyamaan tekanan injeksi bahan bakar
B. Cara kerja pompa injeksi tipe VE
Aliran bahan bakar pada system ini dapat dilihat dari gambar 2.23 diatas, bahan bakar dari tangka dihisap oleh feed pump, melalui penyaring air (water sedimen) dan filter bahan bakar (fuel filter). Bahan bakar selanjutnya ditekan masuk ke dalam rumah pompa injeksi. Dari rumah pompa injeksi terdapat empat saluran, regulating valve, timing advance, saluran over
regulating valve akan bekerja saat tekanan dalam rumah pompa berlebihan.
Saluran over flow untuk menampung kelebihan bahan bakar yang dikirim feed
pump. Timing advance untuk memajukan timing injeksi sesuai dengan
kenaikan putaran mesin. Selanjutnya menuju plunger pompa injeksi adalah bahan bakar yang akan diinjeksikan menuju injector setelah diukur jumlahnya oleh spill ring.
Bahan bakar mulai ditekan ke luar menuju nozzle ketika plunger mulai bergerak maju sampai lubang spill (spill port) yang terdapat pada
plunger tidak lagi ditutupi oleh cincin spill (spill ring). Karena plunger
selain berputar juga bergerak maju mundur sehingga selain dapat memompa juga dapat mengatur pemberian bahan bakar walaupun plunger nya hanya satu.
Governor centrifugal yang ada pada bagian atas dalam rumah
pompa (pump housing) berfungsi untuk mengatur banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan dengan merubah kedudukan cincin spill (spill ring), selain itu hydraulic timer yang ada di bagian bawah rumah pompa yang bekerja tergantung dari perubahan tekanan bahan bakar yang ada didalam rumah pompa (pump housing) untuk menggerakan cincin roller (roller
ring) untuk memajukan saat penginjeksian sesuai dengan perubahan
putaran.
Solenoid penghenti bahan bakar (fuel cut-off solenoid) ada pada
bagian atas kepala pembagi (distributor head), dan aliran listriknya berhubungan dengan rangkaian penyalaan (ignition circuit). Jika kunci kontak diputar kedudukan “off” sewaktu mematikan mesin, aliran listrik
ke solenoid berhenti sehingga pemberian bahan bakar ke nozzle akan berhenti dan kemudian mesin berhenti berputar.
C. Kelebihan pompa injeksi tipe VE
Pompa injeksi distributor jenis VE ini mempunyai keistimewaan- keistimewaan bila dibandingkan dengan jenis konvensional in-line, (Doni Nugroho, 2013:16) yaitu antara lain:
1. Pada kendaraan ringan mampu dipergunakan untuk mesin putaran tinggi, misalnya ukuran suatu mesin yang dilengkapi dengan pompa konvensional in-line yang putarannya 4000rpm bila mesin tersebut dilengkapi dengan pompa VE ini mampu berputar diatas 5000rpm. 2. Putaran idle yang stabil, karena seragamnya jumlah bahan bakar yang
diinjeksikan, hal ini menjamin halus dan stabilnya mesin pada waktu putaran idle.
3. Mudah untuk menyetel banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan. Dengan ditempatkannya baut penyetel (adjusting screw) banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan dibagian samping badan pompa, hal ini memudahkan saat penyetelan.
4. Dilengkapi dengan solenoid penghenti bahan bakar (fuel cut-off
solenoid). Solenoid penghenti bahan bakar ini kondisinya tergantung
pada kunci kontak, bila kunci kontak dalam kedudukan “ON” solenoid dalam keadaan membuka, kemudian bila ingin menghentikan aliran pemberian bahan bakar ke dalam silinder mesin cukup dengan memutar kunci kontak kedudukan “OFF”.
5. Seragam dalam jumlah penginjeksian bahan bakar. Oleh karena itu pompa VE ini menggunakan plunger tunggal. Selisih banyaknya bahan bakar yang di injeksikan antara satu silinder dengan lainnya sedikit sekali, ini menjamin keseragaman jumlah bahan bakar yang di injeksikan dan juga membantu mengurangi kebisingan mesin.
6. Alat pengatur saat penginjeksian yang bekerja secara hydraulic (hydraulic timing device) dan pompa pengisi (feed pump) jenis vane
dikonstruksi menjadi satu bagian dengan pompa secara utuh, jadi alat pengukur saat penginjeksian (timing device) dan pompa pengisi (feed
pump) terdapat dalam pompanya sendiri. Tidak merupakan bagian
tersendiri seperti yang terdapat pada pompa konvensional jenis in-line. 7. Konstruksi dirancang sedemikian rupa sehingga jika terjadi mesin
berputar atau diputar terbalik, pompa tidak akan bekerja memberikan bahan bakar ke silinder mesin.
8. Pelumasan dengan minyak bahan bakar. Pompa dan perlengkapannya dilumasi oleh bahan bakar yang di hisapnya sendiri setelah melalui sebuah filter.