Bagaimana Menjaga Motor Tetap Bersih dari EGR dan DPF?

Perjalanan pendek yang sering di dalam kota membuat mesin diam-diam tersumbat karena DPF tidak diberi kesempatan membersihkan dirinya sendiri.
Perjalanan pendek yang sering di dalam kota membuat mesin diam-diam tersumbat karena DPF tidak diberi kesempatan membersihkan dirinya sendiri.

Bagikan Halaman Ini

Sistem EGR dan DPF/GPF adalah dua teknologi emisi yang saling melengkapi dan membantu mesin tetap bersih: EGR mengembalikan sebagian gas buang ke silinder untuk menurunkan suhu pembakaran dan mencegah terbentuknya nitrogen oksida (NOx) sejak awal; sedangkan DPF dan GPF pada mesin bensin menangkap partikel jelaga yang terbentuk di knalpot dan membakarnya melalui regenerasi berkala. Kedua sistem memang dirancang untuk membersihkan, namun terutama pada perjalanan pendek di dalam kota yang sering terjadi, mereka tidak dapat menyelesaikan siklus pembersihan mandiri sehingga lama-kelamaan tersumbat.

Sorotan

  • Pada mesin bensin, EGR umumnya mengembalikan gas buang sebesar 5-15%; pada mesin diesel, rasio ini dapat mencapai 50% dalam kondisi tertentu.
  • NOx terbentuk dari perpaduan nitrogen dan oksigen pada suhu tinggi; EGR menurunkan suhu ini sehingga pembentukannya berkurang sejak awal.
  • Untuk membakar jelaga di DPF, diperlukan suhu sekitar 600 °C di knalpot.
  • Pada perjalanan di bawah 15-20 km, mesin jarang mencapai suhu yang dibutuhkan untuk regenerasi pasif.
  • GPF pada mesin bensin berbentuk sarang lebah keramik aliran dinding dan dipasang di dekat konverter katalitik atau terintegrasi dengannya.

Mengapa EGR Mengembalikan Gas Buang ke Silinder?

Sekilas tampak seperti ide yang kontradiktif: Mengapa kita memasukkan kembali gas yang sudah terbakar habis ke mesin, alih-alih udara segar? Jawabannya terletak pada kimia. NOx terbentuk dari perpaduan nitrogen dan oksigen pada suhu tinggi di ruang bakar. Semakin tinggi suhunya, semakin banyak pembentukannya. Sistem EGR mengencerkan jumlah oksigen di silinder dengan mencampurkan sebagian gas buang ke sisi hisap; ketika oksigen berkurang, jumlah bahan bakar yang terbakar juga berkurang dan suhu puncak silinder menurun. Ketika suhu menurun, pembentukan NOx dicegah sejak awal.

Selain itu, uap air dan CO2 dalam gas buang memiliki kapasitas panas yang berbeda dibandingkan udara; ini juga menurunkan suhu nyala adiabatik lebih jauh lagi. Pada mesin diesel modern, gas yang dikembalikan umumnya dialirkan melalui pendingin EGR, yaitu penukar panas. Berkat pendinginan ini, rasio EGR yang lebih tinggi dapat digunakan dan suhu muatan yang masuk ke silinder tetap rendah.

Pada mesin bensin, keseimbangan sangat kritis: Rasio EGR yang umum berada pada kisaran 5-15%. Jika Anda menaikkan rasio lebih dari yang seharusnya, kontinuitas ujung nyala terganggu; misparking dan pembakaran tidak sempurna mulai terjadi. Karena itu, EGR tidak selalu aktif dalam semua kondisi: Ia dimatikan pada beban tinggi karena mengurangi tenaga puncak, dan pada idle karena membuat pembakaran menjadi tidak stabil. Pada mesin diesel, dalam kondisi di mana udara berlebih melimpah seperti saat idle, rasio dapat naik ke level yang jauh lebih tinggi. Pada mesin bensin, EGR juga memiliki manfaat sampingan: Kerja throttle yang lebih terbuka mengurangi kerugian throttle; kehilangan panas dan disosiasi kimia berkurang.

Mengapa Katup EGR Tersumbat Seiring Waktu?

EGR supabını tıkaran yalnızca kurum değil; sıcak egzoz gazı, yağ buharı ve taze hava manifolddaki katran benzeri tortunun ana malzemesidir.

EGR mengembalikan gas buang tanpa disaring. Partikel karbon abrasif dalam gas menumpuk di atas katup; seiring waktu katup menjadi kotor, membatasi aliran, dan bisa benar-benar macet. Supap yang tersumbat menghambat pengurangan NOx dan dapat menyebabkan kendaraan gagal dalam uji emisi. Penumpukan karbon tidak hanya berasal dari jelaga pada gas buang: Campuran uap oli yang berasal dari bak kontrol (crankcase) dengan gas buang panas juga turut memberi makan pada endapan tersebut. Pada mesin diesel dan bensin, ketika EGR bergabung dengan ventilasi bak kontrol (PCV), campuran gas buang, udara segar, dan uap oli dapat berubah menjadi endapan lengket menyerupai tar di manifold hisap.

Kesimpulan praktis dari sini jelas: Menghindari faktor-faktor yang meningkatkan pembentukan endapan, terutama menggunakan bahan bakar berkualitas, memperpanjang usia supap. Masalah termal juga berperan dalam kerusakan EGR; sistem ini terus-menerus terpapar siklus suhu tinggi.

Bagaimana DPF Menangkap Jelaga: Bagaimana Regenerasi Bekerja?

EGR memang ada harganya: Pengembalian gas buang ke silinder meningkatkan emisi partikulat, yaitu jelaga, pada mesin diesel. Karena itulah DPF dipasang di jalur knalpot mesin diesel, di bagian hilir mesin. Filter menangkap jelaga; namun jelaga yang menumpuk menciptakan tekanan balik di knalpot dan tekanan ini dari waktu ke waktu menurunkan efisiensi bahan bakar. Agar filter dapat melindungi dirinya sendiri, ia harus membakar jelaga yang ditangkapnya - proses ini disebut regenerasi. Sistem bekerja dengan keseimbangan dinamis antara jelaga yang tertangkap dan jelaga yang teroksidasi.

Perbedaan antara regenerasi pasif dan aktif

Regenerasi pasif terjadi tanpa intervensi tambahan: Pada suhu yang cukup tinggi, komponen NO2 dari NOx mengoksidasi jelaga di filter pada suhu kerja normal. Namun proses ini hanya sebagian efektif dan semakin melemah pada rasio EGR yang tinggi. Regenerasi aktif adalah proses pembakaran yang melibatkan ECU: Bahan bakar tambahan disemprotkan ke katalisator oksidasi (dipicu melalui penyemprotan ekstra setelah injeksi bahan bakar, yaitu post injection), suhu knalpot dinaikkan, dan partikulat dibakar dengan sisa oksigen di knalpot. Jelaga berubah menjadi abu dan CO2.

Kotoran logam dan mineral yang tidak terbakar di dalam bahan bakar dan oli mesin tidak dapat dibakar melalui regenerasi; keduanya tetap berada di filter sebagai abu. Setelah regenerasi yang berulang kali terjadi, DPF harus dilepas dan dibersihkan dengan proses luar khusus atau diganti. Regenerasi mengelola jelaga, tetapi tidak mengelola abu.

GPF pada Mesin Bensin: Apa Bedanya dengan Diesel?

Filter partikulat bukanlah sesuatu yang eksklusif untuk diesel. GPF - juga dikenal sebagai OPF atau PPF - menangkap jelaga halus dan partikulat dari mesin bensin, memastikan standar emisi terpenuhi. Dari segi struktur, ini adalah filter sarang lebah (honeycomb) keramik dan biasanya bekerja dengan desain aliran dinding (wall-flow): Saat gas buang melewati filter, partikulat tertahan di dinding-dinding sel. Posisi pemasangannya bermakna: GPF dipasang dekat konverter katalitik atau terintegrasi dengannya dalam satu bodi tunggal. Berkat posisi ini, jalur knalpot cepat panas; ini positif dari segi kebersihan filter.

Mengapa Penggunaan Kota yang Sering Membedah Sistem-Sistem Ini?

Prasyarat regenerasi adalah suhu. Agar DPF dapat membakar jelaga yang menumpuk, dibutuhkan suhu sekitar 600 °C di sistem knalpot. Berkendara di dalam kota dengan kecepatan di bawah 40 mph menghalangi pencapaian suhu ini; regenerasi pasif berhenti, penumpukan jelaga di filter semakin cepat. Pada perjalanan di bawah 15-20 km, mesin jarang mencapai suhu kerja yang dibutuhkan untuk regenerasi pasif. Pada perjalanan pendek, regenerasi bisa jadi tidak pernah dimulai atau dibatalkan sebelum perjalanan selesai. Perjalanan pendek yang berulang-ulang memicu masalah DPF karena kendaraan tidak mampu mencapai suhu knalpot penuh atau menyelesaikan regenerasi.

Inilah kenyataan yang sering disampaikan para pengguna kendaraan diesel: Mesin bisa saja dalam kondisi baik di bawah kap mesin, tetapi rantai knalpot membutuhkan pemanasan secara rutin. Sebuah diesel yang hanya digunakan untuk jarak pendek bisa mencapai kondisi di mana filternya tidak pernah bisa membersihkan dirinya sendiri. Pertanyaan yang muncul di benak pembaca adalah mematikan sistemnya sepenuhnya: Dalam perdebatan penghapusan EGR (delete), meski ada klaim peningkatan tenaga, penghapusan sistem ini meningkatkan suhu pembakaran dan dapat mempercepat keausan mesin serta tekanan pada turbo; dan meningkatkan emisi NOx secara signifikan. Selain itu, jika EGR dihapus tanpa menghapus DPF bersamaannya, beban jelaga dan suhu regenerasi pada DPF justru semakin meningkat - kedua sistem tidak dapat dipisahkan satu sama lain.

Bagaimana Katalitik Konverter dan Seluruh Rantai Knalpot Bekerja?

Untuk melengkapi gambaran besarnya, kita perlu melihat mata rantai pertama dalam rantai ini. Katalitik konverter adalah perangkat kontrol emisi yang mengubah gas beracun dan polutan yang keluar dari mesin menjadi zat yang kurang toksik: Mengurangi karbon monoksida, hidrokarbon, dan oksida nitrogen. Baik mesin bensin maupun diesel memanfaatkan perangkat ini untuk menghilangkan polutan utama. Pada sebagian besar kendaraan diesel modern, DPF dan katalitik konverter bekerja bersama untuk memenuhi regulasi emisi yang ketat.

Jika rantai ini dilihat secara keseluruhan, pembagian tugasnya jelas:

  • EGR - mengurangi pembentukan NOx sejak awal di dalam silinder.
  • Katalitik konverter / DOC - mengubah komponen karbon monoksida, hidrokarbon, dan NOx di knalpot.
  • DPF - menangkap jelaga dan membersihkan diri melalui regenerasi.
  • SCR - mengubah NOx yang menuju knalpot menjadi nitrogen dan air yang tidak berbahaya dengan bantuan larutan urea yang disuntikkan.

Jika satu mata rantai tidak bekerja, beban akan jatuh ke mata rantai lainnya. Jika EGR tidak bekerja dengan baik, kontrol NOx menjadi tugas di luar silinder; jika regenerasi tidak dapat diselesaikan, tekanan balik akan mencekik mesin. Yang menjaga mesin tetap bersih adalah bekerjanya rantai ini secara utuh.

Apakah EGR Memperpendek atau Memperpanjang Umur Mesin?

Jawaban atas pertanyaan ini tidaklah searah. Di satu sisi, sirkulasi kembali gas knalpot tanpa filter pada kendaraan diesel dapat menyebabkan jelaga masuk ke silinder, keausan ring piston, dan kontaminasi oli; dari sudut pandang ini, EGR memperpendek umur mesin. Di sisi lain, karena EGR menurunkan suhu silinder, ia dapat melindungi mesin - terutama dari sudut pandang umur katup knalpot. Kedua efek ini bekerja berlawanan arah; mana yang lebih dominan bergantung pada kondisi penggunaan dan seberapa bersih sistem dijaga. Di sisi efisiensi, kondisinya juga tidak sederhana: Pada mesin diesel, EGR dapat menurunkan efisiensi termodinamika dan meningkatkan emisi partikulat; sementara pada beberapa mesin bensin justru dapat meningkatkan efisiensi. Konfigurasi EGR berpendingin dikaitkan dengan penurunan efisiensi sekitar 3%. Karena semua alasan tersebut, beberapa mesin modern memilih mencapai target emisi tanpa menggunakan EGR sama sekali - teknologi ini bukan satu-satunya jalan yang wajib, melainkan alat penyeimbang.

Kesimpulan: Mesin yang Tetap Bersih, Mesin yang Teratur Hangatnya

EGR dan DPF/GPF bukanlah saling menggantikan, melainkan saling melengkapi: Yang satu menekan pembentukan NOx di dalam silinder, yang lain menangkap jelaga yang tersisa di knalpot. Musuh terbesar keduanya adalah sama: Penggunaan singkat dan lambat yang tidak pernah mencapai suhu knalpot yang memadai. Mengendarai kendaraan diesel secara rutin dengan jarak yang cukup, menggunakan bahan bakar berkualitas, dan menghindari kondisi yang memberi makan kerak karbon adalah syarat utama agar sistem-sistem ini bekerja sesuai desainnya. Ketika sistem tersumbat, solusinya sering kali bukan sekadar pembersihan sekali jalan, melainkan meninjau ulang kebiasaan penggunaan.

Sumber