[Tech talk] Kepoin Detail Mesin Hidrogen Kawasaki . . Dual Injector – Direct Injection

TMCBLOG.com – Selain menghadirkan solusi lewat teknologi sepeda motor listrik (EV), teknologi hybrid seperti yang telah kita diskusikan kemarin lewat kehadiran sosok Ninja Hybrid, Kawasaki Motor juga memperlihatkan solusi lain untuk mencapai realisasi karbon netral yakni dengan bahan bakar alternatif seperti e-fuel dan juga bahan bakar hidrogen. Dan bersamaan dengan pegumuman berdirinya Kawasaki Motor di awal bulan Oktober 2021 ini, Kawasaki mengumumkan bahwa mereka juga sedang melakukan penelitian untuk calon mesin hidrogen.

Tidak seperti mesin hidrogen biasa yang menyuntikkan cairan seperti bensin, ia menyuntikkan gas dengan injektor khusus yang sepertinya bertekanan tinggi dan membakarnya di ruang bakar yang sekilas secara struktural mirip dengan mesin konvensional. Namun pembedanya adalah mesin yang ditunjukan oleh Kawasaki adalah mesin dengan konsep Direct Injection plus disematkannya supercharger.

Bicara soal desain mesin dual injection, TMCBlog jadi flashback ke artikel yang pernah kita bahas di awal tahun 2020 yang lalu di mana saat itu Kawasaki mematenkan desain mesin dengan Dual Injector di masing-masing silinder dengan perbedaan jenis injector. Port Injection (PI) dan Direct Injection (DI). Port Injection (PI) adalah sistem yang umum dijumpai pada mesin oto sepeda motor di mana injector ditempatkan berdasarkan posisi “Port Injection” (PI) yakni bahan bakar disemprotkan di dalam kanal port intake menuju arah klep intake.

Injeksi bahan bakar konvensional Via Port Injection ini sebenarnya juga memiliki keunggulan lain yakni : mengurangi suhu pengisian daya masuk dan memungkinkan bensin membersihkan ‘seat’ dari katup masuk saat mengalir melewatinya. Ini juga memberi lebih banyak waktu bagi bahan bakar untuk menguap dan bercampur dengan baik dengan udara untuk memastikan pembakaran yang baik.

Injector yang satunya lagi berjenis Direct Injection. Dinamakan begitu (Direct Injection) karena semprotan bensin dilakukan langsung ke ruang bakar, tanpa melewati klep (valve) dan umumnya waktu penyemprotan pada sistem DI ini dilakukan lebih telat dibandingkan dengan sistem PI.

Dan memang cukup kaget setelah melihat beberapa bagan yang ditampilkan oleh Kawasaki Motor. Ternyata ini tho tujuan dari publikasi dan pendaftaran desain paten mesin Dual Injection – Direct Injection tersebut. Weleh weleh..

Yang pasti terlihat adalah sebuah box udara besar di bagian belakang dari silinder yang digerakkan oleh turbin yang merupakan model yang persis sama dengan mesin Supercharger Kawasaki saat ini. Ini artinya mesin ini akan disuplai semburan udara dengan diensitas kuat dan sangat tinggi kerapatannya untuk menghasilkan power ledakan super besar yang ujung-ujungnya untuk menghasilkan torsi mesin yang besar pula.

Dari foto yang di-edit oleh Young Machine di atas, terlihat memang port warna hijau adalah Port Injector ‘biasa’ (panah merah) sementara di bawahnya yang ditunjuk oleh panah warna tosca merupakan Direct Injection.

Yang cukup menarik adalaah Kawasaki membedakan jenis pipa penyaluran bahan bakar dimana untuk port injection pakai pipa resin/plastik biasa sementara untuk direct injection mereka memakai pipa stainless steel. Hal ini membuncahkan sebuah sinyalemen bahwa sepertinya semprotan di direct injection akan bertekanan sangat tinggi.

Menurut paten tahun tahun  lalu, di salah satu mesin prototipe Kawasaki memiliki pompa bahan bakar sekunder bisa memberikan tekanan 1.450 psi Untuk Direct Injection, dibandingkan dengan hanya 44 psi pada Model port-injection.

Hal kedua yang semakin memperkuat dugaan bahwa sistem direct injection-nya akan betekanan tinggi adalah pengunaan bahan untuk saluran bahan bakar Direct Injection yang memanjang dari penutup bubungan ke bagian belakang silinder adalah selang steel braided. Bukan selang karet biasa sob.

Sementara itu, titik awal penyaluran bahan bakar untuk sistem direct injection hidrogen adalah objek berbentuk silinder mirip seperti pompa. Terlihat silinder ini juga memiliki input elektrik yang membuncahkan sinyalemen bahwa ini mungkin merupakan sebuah pompa selenoid elektronik yang bisa menyemprotkan hidrogen dengan tekanan yang sangat tinggi.

Sobat bisa melihat pada gambar atas, bahwa bahan bakar hidrogen disemprotkan langsung ke ruang bakar. Menurut TMCBlog dengan kombinasi penyemprotan hidrogen bertekanan tinggi ditambah dengan kehadiran udara yang dihembuskan dengan kerapatan yang super tinggi dengan kehadiran supercharger diharapkan sebuah proses pembakaran yang efisien, ideal, homogen dan tentunya menghasilkan tenaga yang besar.

Meskipun prototipe awal Mesin dengan Dual Injection Kawasaki diperuntukan untuk Mesin dengan bbm fosil ( bensin)  dimana pada sistem direct Injection bensin sistem akan menawarkan emisi dan keunggulan kinerja yang menonjol, Kawasaki menggunakan prototipe yang ditunjukan ini sebagai bagian dari jalan pengembangan menuju mesin pembakaran berbahan bakar hidrogen.

Saat ‘dibakar ‘ hidrogen menjadi H2O (alias air) sehingga menawarkan keuntungan emisi yang sangat besar dibandingkan bahan bakar fosil berbasis karbon. Meskipun begitu mesin dengan bahan bakar Hidrogen biasannya juga tidak sepenuhnya ramah lingkungan karena akan ada hasil sekundernya yakni kehadiran nitrogen di udara berarti ada juga emisi NOx dari mesin pembakaran berbahan bakar hidrogen.

Injeksi langsung sangat penting untuk mesin pembakaran berbahan bakar hidrogen, karena hidrogen, dalam bentuk gas, akan menggantikan terlalu banyak udara yang jika disuntikkan Via port Intake akan sangat mengurangi kinerja. Dengan menyuntikkannya pada tekanan tinggi langsung ke ruang bakar di silinder maka udara yang sudah dikompresi oleh supercharger akan memaksimalkan potensi output daya, yang sebenarnya bisa lebih tinggi daripada versi berbahan bakar bensin yang setara.

Jujur, ada banyak pertanyaan dalam benak kami, seperti misalnya hasil ledakan dari campuran antara bbm hidrogen dari direct injection, udara termampatkan dari supercharger dan tentunya BBm fosil dari port injector. . .

Taufik of BuitenZorg | @tmcblog

Pict : AutoBy & Young machine