Sistem Injeksi Udara: Mengurangi Emisi Buas Dijelaskan

Air injection adalah teknik untuk mengurangi emisi buas yang melibatkan penyuntikan udara ke setiap port buang mesin, di mana dicampur dengan buas panas dan mengoksidasi HC dan CO. H2O dan CO2 terbentuk. Pada awalnya, sangat mudah untuk mencapai persyaratan emisi yang diperlukan dengan air injection. Salah satu perangkat tambahan pertama untuk mengoksidasi HC dan CO di buas adalah air injec­tion, juga dikenal sebagai air pump system.

Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari definisi, komponen, diagram, kerja, kelebihan, dan kekurangan sistem air injection.

Apa itu sistem air injection?

Untuk menurunkan emisi HC dan CO, sistem air injection memompa udara segar ke port buang mesin. Bahan bakar yang tidak terbakar dan sebagian terbakar dapat ditemukan di buas mesin. Bahan bakar ini terus terbakar karena oksigen dari sistem air injection. Pompa udara, diverter valve, air distribution manifold, dan air check valve adalah komponen utama sistem.

Rudolf Diesel adalah orang yang mengemukakan ide ini. Figure 1 menggambarkan konfigurasi sistem. Saat pasokan bensin, baik udara maupun bahan bakar disuntikkan ke dalam silinder dalam pengaturan ini. Tekanan udara yang diperlukan untuk injeksi bahan bakar sekitar 70 bar atau lebih.

Dalam mesin pembakaran dalam, injeksi bahan bakar adalah mekanisme untuk mencampur bahan bakar dengan udara. Sistem injeksi bahan bakar memiliki berbagai tujuan fungsional, tetapi semuanya memiliki satu hal yang sama: mereka menyediakan bahan bakar ke proses pembakaran. Ada berbagai tujuan yang bersaing, termasuk daya produksi, konsumsi bahan bakar, kinerja emisi, keandalan, operasi halus, startup, biaya berkelanjutan, dan biaya pemeliharaan adalah semua faktor yang dipertimbangkan.

Komponen sistem air injection

Berikut adalah komponen utama sistem air injection:

• Pompa pasokan udara dengan filter.
• Manifold dan nozzle udara.
• Anti backfire valve.
• Check valve.
• Kabel penghubung.

Pompa pasokan udara:

Pompa udara digerakkan oleh belt dari crankshaft dan terletak di depan mesin. Pompa menarik udara segar melalui filter eksternal dan mengirimkannya melalui kabel penghubung ke setiap port buang pada tekanan rendah. Ketika udara tambahan ini ditambahkan ke emisi HC dan CO yang panas di manifold buang, mereka teroksidasi, mengubah elemen ini menjadi H2O dan CO2.

Manifold dan nozzle udara:

Untuk menyuplai udara ke sistem buang mesin, sistem air injection awal menggunakan salah satu dari dua metode:

• Pada mesin kecil, external air manifold menyuplai udara ke port buang dekat setiap klep buang melalui injeksi tube.
• Melalui tunnel di silinder head atau manifold buang, internal air manifold transport udara ke port buang dekat setiap klep buang pada mesin besar.

Anti backfire valve:

Vakuum intake manifold yang tinggi memungkinkan campuran udara-bahan bakar menjadi kaya bahan bakar saat penurunan kecepatan mesin. Udara segar yang disuntikkan ke dalam manifold buang saat penurunan kecepatan dicampur dengan bensin yang tidak terbakar di buang, resulting in engine backfire. Backfire ini disebabkan oleh pembakaran cepat gas yang tidak terbakar, yang dapat merusak muffler. Anti-backfire, atau backfire suppressor, valve digunakan untuk mencegah ini dengan mematikan aliran udara saat penurunan kecepatan. Untuk menghentikan aliran udara, baik gulp valve maupun diverter valve digunakan.

Check valve:

Check valve satu arah mencegah aliran balik gas buang dari mesin melalui pompa udara. Di antara air manifold dan diverter valve atau gulp valve adalah check valve. Check valve spring menutup valve untuk memblokir aliran balik gas buang saat tekanan buang melebihi tekanan air injection atau jika pompa udara gagal. Pada mesin in-line, satu check valve sering ditempatkan, tetapi pada mesin V-type, dua valve (satu per silinder bank) biasanya dipasang. Beberapa mesin V-type, di sisi lain, hanya memiliki satu check valve.

Sistem air injection sekunder memiliki beberapa bagian tambahan:

• Air filter
• Secondary air pump
• Engine control unit
• Control relay
• Change-over valve
• Combination valve.

Diagram sistem air injection sekunder:

Prinsip Kerja

Kerja sistem air injection kurang kompleks dan dapat dengan mudah dipahami. Dalam operasinya, vane berputar pompa udara mendorong udara ke diverter valve saat mesin beroperasi. Udara didorong melalui diverter valve, check valve, air injection manifold, dan ke dalam mesin jika kendaraan tidak dalam penurunan kecepatan. Klep buang ditiup oleh udara segar. Diverter valve mencegah udara masuk ke dalam manifold buang mesin saat penurunan kecepatan. Ini menghindari potensi backfire, yang dapat merusak sistem buang kendaraan. Diverter valve akan melepaskan tekanan berlebih dalam sistem saat diperlukan.

Sistem air injection sekunder:

Selama fase cold start, ketika katalis belum berfungsi, sistem ini menurunkan level HC dan CO lebih banyak lagi. Pada mesin bensin driven stoikiometrik, katalis 3-way mencapai tingkat konversi lebih dari 90%. Saat cold start, hingga 80% emisi kendaraan dilepaskan. Namun, karena katalis hanya efektif antara 300°C dan 350°C, emisi harus dikurangi selama fase cold start menggunakan berbagai metode. Tugas sistem air sekunder adalah melakukan itu.

Saat ada cukup oksigen tersisa di sistem buang dan suhu cukup tinggi, HC dan CO bereaksi untuk menghasilkan CO2 dan H2O dalam reaksi sekunder.

Saat campuran sangat kaya selama fase cold start, udara disuntikkan ke dalam aliran buang untuk memastikan ada cukup oksigen untuk reaksi. Sistem air sekunder dimatikan setelah sekitar 100 detik pada kendaraan dengan katalis tiga arah dan kontrol lambda. Panas yang dihasilkan dalam reaksi sekunder segera meningkatkan suhu kerja katalis.

Pasokan udara tambahan aktif atau pasif mungkin. Sistem pasif memanfaatkan osilasi tekanan di sistem buang. Karena vakuum yang disebabkan oleh debit pipa buang, udara tambahan dibawa masuk melalui klep yang diatur waktu. Udara sekunder ditiup oleh pompa dalam sistem aktif. Sistem ini memberikan Anda lebih banyak kontrol.

Tonton video di bawah untuk mempelajari lebih lanjut tentang sistem air injection:

Kelebihan dan kekurangan sistem air injection

Kelebihan:

Berikut adalah manfaat sistem air injection dalam aplikasi yang berbeda:

• Memungkinkan atomisasi dan distribusi bahan bakar yang lebih baik.
• BMEP lebih tinggi dibanding jenis sistem injeksi lain karena pembakaran lebih sempurna.
• Memungkinkan penggunaan bahan bakar yang lebih murah.

Kekurangan:

Meski memiliki kelebihan yang baik dari sistem air injection, beberapa keterbatasan masih terjadi. Berikut adalah kekurangan sistem air injection dalam aplikasi yang berbeda:

• Operasi kompresor memerlukan mekanisme yang rumit.
• Berat mesin meningkat.
• Karena sebagian daya mesin diperlukan untuk mengoperasikan kompresor, B.H.P. mesin berkurang.

Itu saja untuk artikel ini, di mana definisi, komponen, diagram, prinsip kerja, kelebihan, dan kekurangan sistem air injection sekunder telah dibahas. Saya harap Anda banyak belajar dari pembacaan, jika iya, silakan bagikan dengan siswa lain. Terima kasih telah membaca, sampai jumpa!