BICARA TEKNIKAL: DEPOSIT KARBON PADA ENJIN PANCITAN TERUS

Gasoline Direct Injection atau pun dalam istilah Melayu sistem pancitan bahan api (petrol) terus merupakan satu sistem untuk menghantar petrol daripada tangki simpanan terus ke silinder atau kebuk pembakaran. Berbeza dengan sistem EFI, sistem GDI akan memancitkan petrol terus dalam silinder dengan menggunakan tekanan yang tinggi dengan bantuan pam tekanan tinggi. Kumpulan Volkswagen menamakan sistem ini sebagai Fuel Stratified Injection (FSI) dan jika digunakan bersama-sama sitem turbo ia dinamakan sebagai Turbo Stratified Injection ataupun TSI

Sejarah

Jurutera Jerman Otto Madder sebenarnya mencipta enjin pancitan bahan api terus ini untuk digunakan pada pesawat pengebom Junker pada kemuncak perang dunia pertama 1916. Enjin 2 lejang yang digunakan oleh pesawat ini terdedah pada fenomena missfiring memaksa Otto untuk menggunakan sistem pancitan bahan api terus. Pada permulaan perang dunia ke dua, Jerman memajukan lagi teknologi pancitan bahan api terus untuk kegunaan pesawat perang mereka terutamanya pada enjin BMW enjin radial dan juga Daimler Benz V12.

Cubaan Jerman untuk menghasilkan sistem enjin yang baik bagi menguasai ruang udara ketika perang menjadi pemangkin pada permulaan teknologi ini. Untuk kegunaan automotif, Mercedes Benz 300SL merupakan pelopor teknologi ini pada tahun 1955. Pemancit bahan api jenama Bosch dipasang pada silinder enjin manakala palam pencucuh dipasang pada bahagian atas.

Cara Sistem Pancitan Terus Bahan Api Berfungsi

Sama seperti sistem bahan api EFI, terdapat satu pam yang dipasang pada tangki petrol yang bertujuan untuk menyedut petrol dan dihantar melalui saliran petrol ke enjin. Apabila sampai di enjin, petrol tadi sekali lagi akan dipam masuk pada tekanan tinggi melalui Fuel Rails dan akhirnya dihantar pada pemancit bertekanan tinggi yang dipasang terus dalam kebuk pembakaran ataupun silinder. Di sini istilah Direct Injection digunakan kerana secara fizikalnya sistem ini memancitkan bahan api terus dalam silinder.

Cara Sistem Pancitan Bahan Api Elektronik EFI / Port Fuel Injection

Sebelum sistem pancitan bahan api terus menjadi popular menjelang tahun 2015, kebanyakan kereta menggunakan sistem pancitan bahan api menggunakan teknologi Port Fuel Injection. Terdapat satu pam yang dipasang dalam tangki bahan api yang akan menghantar petrol dari tangki terus ke Fuel Rail. Jika diperhatikan di sini tiada pam ke dua pada sistem Port Injection. Fuel Rail akan menghantar petrol ini pada Port Injector yang akan memancitkan bahan api ini di dalam kepala silinder.

Namun berbeza dengan sistem pancitan terus, petrol akan dipancitkan di belakang injap kemasukan. Kebanyakan kereta yang dipasarkan di Malaysia masih menggunakan teknologi ini. Namun kajian pada tahun 2015 mendapati 45% kereta baru sudahpun dilengkapkan dengan teknologi pancitan bahan api terus berbanding dengan Port Fuel Injection

Sistem Berkembar Port Fuel Injection dan Direct Injection

Sistem berkembar ini mula dipasarkan oleh Toyota dengan teknologi D4S iaitu dengan menggabungkan sistem pancitan bahan api terus dengan sistem Port Fuel Injection. Sebagai contoh Toyota Camry yang dipasang dengan enjin 6AR-FSE ia akan menggunakan 8 pemancit bahan api. 4 pemancit tekanan tinggi untuk sistem pancitan bahan api terus manakala 4 lagi pemancit Port Fuel Injection.

Ketika pemanduan santai, enjin akan menggunakan sistem pancitan bahan api terus bagi menjimatkan penggunaan petrol. Manakala ketika kuasa penuh diperlukan, enjin akan memilih untuk menggunakan sistem pancitan Port Injection. Anda boleh baca berkenaan enjin ini di SINI.

Teknologi Sampingan yang Digunakan

Teknologi sistem pancitan bahan api terus boleh digandingkan dengan pelbagai teknologi pemasaan injap bagi menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna serta pengurangan penghasilan asap. Ia boleh digunakan bersama sistem pemasaan injap VVT, sistem pemasaan injap berubah VVT-i, sistem kitaran semula asap ekzos EGR, sistem turbocaj, dan juga supercaj. Penggunaan teknologi ini akan meningkatkan kecekapan enjin, mengurangkan masalah knocking (ketukan), menghasilkan lebih kuasa, dan menjimatkan bahan api.

Kebaikan Sistem Pancitan Bahan Api Terus

1. Enjin boleh beroperasi dengan menggunakan ultra lean burn (stratified injection) di mana nisbah udara dengan petrol meningkat pada kadar 65:1. Hanya 1 bahagian petrol yang diperlukan untuk membakar 65 bahagian udara. Pendekatan sebegini amat bagus untuk penjimatan bahan api. Penghasilan tenaga haba yang kurang serta suhu yang rendah akan mengurangkan kebarangkalian penghasilan gas berbahaya seperti Sulfur Oksida dan juga Nitrogen Oksida.

2. Enjin boleh beroperasi dengan kaedah stoikiometrik di mana nisbah udara dengan petrol ialah 14.7:1 yang amat berguna ketika enjin memerlukan tenaga pada peringkat pertengahan.

3. Enjin juga boleh beroperasi dengan menggunakan kuasa penuh dimana kepekatan petrol dengan udara akan menggunakan nisbah yang kurang daripada 14.7:1. Kaedah ini dinamakan rich mixture

Secara umumnya, sistem pancitan bahan api terus berupaya untuk menghasilkan lebih kuasa enjin, mengurangkan penggunaan petrol dan mengurangkan pencemaran asap.

Kelemahan Sistem Pancitan Bahan api Terus

Jika diperhatikan balik, sistem Port Fuel Injection akan memancitkan bahan api di belakang injap kemasukan. Sebaik sahaja petrol disembur di belakang injap, petrol tersebut secara tidak langsung akan membersihkan injap kemasukan daripada pembentukan karbon. Semasa proses pembakaran, tidak semua atom petrol akan terbakar sepenuhnya. Terdapat atom karbon daripada petrol yang tidak terbakar akan terlepas keluar melalui injap kemasukan berbanding keluar melalui injap ekzos

Lama-kelamaan pembentukan atom karbon ini akan menjadi semakin tebal dan membina deposit karbon di belakang injap kemasukan sehingga ia menghalang kemasukan udara. Jika enjin menggunakan sistem Port Fuel Injection, masalah ini akan dikurangkan dengan pancitan petrol di belakang injap kemasukan yang akan mencuci injap dari masa ke semasa. Namun bagi enjin pancitan bahan api terus, ia akan menjadi masalah besar.

Salah satu lagi punca pembentukan karbon di injap kemasukan ialah fenomena Positive Crankase Valve (PCV). Semasa proses pembakaran dan lejang kuasa berlaku, gas yang terbakar akan menolak piston ke bawah. Namun gas ini tetap terlepas melalui piston ring ke bahagian crankase dan fenomena ini dipanggil sebagai blow-by. Gas yang terlepas dalam sistem crankase ini perlu dibakar semula dalam silinder dan akan dilepaskan semula ke dalam Intake Manifold melalui injap PCV.

Sama seperti atom karbon yang terlepas melalui injap kemasukan, gas ini akan menyebabkan berlakunya pembentukan deposit karbon di injap kamsukan jika tidak dicuci ataupun diservis, lama kelamaan udara akan gagal masuk ke dalam silinder seterusnya mengurangkan kecekapan volumterik, dan enjin akan mula kehilangan kuasa. Ini akan menjadikan enjin semakin tidak cekap dan menggunakan lebih banyak petrol dari masa ke semasa.

Masalah ini akan bertambah rumit pada enjin pancitan bahan api terus yang dipadankan dengan sistem turbo. Sebarang masalah pada sistem turbo seals akan menyebabkan masalah bertambah serius.

Jika anda perhatikan, ini adalah sebab utama Toyota menggunakan sistem berkembar Port Fuel Injection dan juga Pancitan Bahan api terus agar masalah ini tidak berlaku pada enjin mereka. Langkah ini juga mula ditiru oleh Ford dalam menghasilkan enjin EcoBoost mereka.

Gunakan balik Port Injection?

Sekiranya kita menggunakan balik sistem Port Injection, pengeluar masih lagi boleh menghasilkan sebuah kereta yang cukup menjimatkan petrol. Namun pengeluar kereta pasti tidak akan dapat melepasi peraturan baru pencemaran alam sekitar yang semakin ketat saban tahun. Untuk melepasi piawaian asap dengan Port Injection memerlukan jurutera memasang pelbagai teknologi tambahan yang akan menjadikan kereta semakin berat, semakin kompleks dan sistem pemangkin asap yang merepek.

Apa yang boleh dilakukan?

Buat pertama kali penulis mendengar istilah Oil Catch Can iaitu merupakan satu komponen yang dipasang di antara PCV dan juga intake manifold. Komponen ini bertanggungjawab memerangkap minyak enjin dan juga petrol yang tidak terbakar yang dilepaskan dari PCV. Minyak dan petrol yang tidak tebakar itu boleh dibuang mengikut sela masa servis. Namun pastikan Oil Catch Can yang dipasang ini memiliki seal yang bagus agar ia tidak mengganggu sistem vacum enjin.

Cadangan kedua ialah menggunakan bahan tambah atau fuel additive yang boleh dibeli di stesen minyak. Walaupun ia tidak boleh mencuci deposit karbon di belakang injap kemasukan, sekurang-kurangnya ia boleh memastikan pemancit bahan api berada dalam keadaan bersih. Pemancit bahan api terus bukan sahaja beroperasi dalam keadaan tekanan yang tinggi malah ia juga beroperasi dalam keadaan suhu yang tinggi. Kedua dua keadaan yang mengakis ini menyebabkan pemancit bahan api terdedah pada fenomena risiko deposit karbon yang lebih tinggi

Pemancit yang tersumbat akan gagal memancitkan petrol pada tekanan yang ideal dan gagal menghasilkan corak semburan yang terbaik seterusnya menyebabkan enjin kehilangan kuasa dan kecekapan mekanikal akan berkurang. Sekiranya pemancit dalam keadaan teruk, cara terbaik ialah dengan menghantar enjin untuk diperiksa, diservis dan deposit karbon perlu dicuci.

Satu lagi aspek yang perlu diambil kira ialah tahap atau kadar minyak enjin mula meruap. Minyak enjin yang meruap ini merupakan satu fenomena di mana suhu dan haba yang dipindahkan dari proses pembakaran kepada minyak enjin akan menyebabkan minyak enjin meruap. Minyak enjin ini diuji melalui satu kaedah ujian NOACK Volatility Test (ASTM 5800) dimana kadar peratusan minyak yang meruap ini tidak boleh melebihi 7 peratus.

Apabila melebihi 7 peratus, wasap minyak enjin ini akan terbebas melalui injap PCV dan mula berkumpul di belakang injap kemasukan. Kebiasaannya semakin rendah kelikatan minyak enjin semakin mudah ia untuk meruap melebihi kadar 7 peratus. Jadi pastikan anda menggunakan minyak enjin berkualiti tinggi dan tahan dengan suhu ekstrim sekiranya anda menggunakan enjin turbo dan pancitan bahan api terus.

Namun masalahnya ialah, jarang sekali pengeluar meletakkan keputusan Volatility Test pada produk yang dijual oleh mereka. Anda perlu membuat kajian sendiri berkenaan minyak enjin terbaik yang perlu digunakan oleh enjin anda serta mencari sendiri keputusan ujian di Internet. Jangan terkejut jika minyak enjin yang anda gunakan mempunyai keputusan yang teruk dalam NOACK Volatility test walaupun minyak enjin tersebut adalah produk OEM.

Akhir sekali apa yang anda boleh lakukan ialah corrective action sekiranya semua preventive action masih gagal menangani masalah pembentukan deposit karbon. Penegeluar seperti Volkswagon Malaysia telah memperkenalkan servis membersihkan enapan karbon di pusat service mereka dan cadangan servis ialah setiap 45,000km proses pembersihan perlu dilakukan dengan harga serendah Rm 515. Ya mungkin anda boleh mencari pusat servis di luar yang menawarkan servis yang sama pada harga yang lebih rendah. Namun pastikan proses ini dilakukan oleh juruteknik terlatih.

Sekiranya anda membiarkan deposit karbon terus mengotori injap kemasukan enjin, hasilnya enjin anda akan mengalami kehilangan kuasa, masalah kepanasan melampau, penggunaan petrol yang meningkat, risiko masalah knocking yang berlaku akibat karbon yang bertindak sebagai penebat haba dan akhirnya anda terpaksa menggunakan RON97 untuk mengelakkan masalah knocking yang akhirnya membuatkan poket anda berlubang besar.