3. Realisasi Superior Output
(1) Konsep Dasar
Untuk mencapai kekuasaan lebih unggul dari Mesin MPI Konvensional, Mesin GDI memiliki rasio kompresi yang tinggi dan sangat efisien pada sistem intake udara, yang mengakibatkan meningkatnya efisiensi volumetrik.
Peningkatan Efisiensi Volumetrik
Dibandingkan dengan Mesin Konvensional, Mesin GDI Mitsubishi memberikan efisiensi volumetrik yang lebih baik. Di mana intake port tegak lurus mengaktifkan asupan udara secara halus. Dan penguapan bahan bakar, yang terjadi di dalam silinder pada tahap akhir langkah kompresi, mendinginkan udara untuk efisiensi volumetrik yang lebih baik.

Peningkatan Compression Ratio
Pendingin udara di dalam silinder oleh penguapan bahan bakar memiliki keuntungan lain, untuk meminimalkan mesin mengetuk. Hal ini memungkinkan rasio kompresi yang tinggi dari 12, dan dengan demikian meningkatkan efisiensi pembakaran.

(2) Prestasi
Performa Mesin
Dibandingkan dengan Mesin MPI konvensional dengan ukuran yang sebanding, Mesin GDI menyediakan sekitar 10% output dan torsi lebih besar pada semua kecepatan.






Percepatan Kendaraan
Dalam modus keluaran tinggi, Mesin GDI memberikan percepatan yang luar biasa.
bagan berikut membandingkan kinerja Mesin GDI dengan Mesin MPI konvensional.


C. Teknologi Vanos Ganda (BMW)
1. Pengertian Vanos secara umum
Vanos adalah suatu kombinasi sistem hidraulik dan mekanikal control cam shaft yang diatur dengan sistem elektrik pada kendaraan yang menggunakan engine management.
Sistem vanos berdasarkan pada pengaturan mekanisme yang dapat memodifikasi posisi intake camshaft terhadap crankshaft. Vanos beroperasi pada intake camshaft (poros nok) sesuai dengan putaran mesin dan posisi throttle valve. Pada putaran mesin rendah, katup intake terbuka lebih lambat, yang dapat memperbaiki kualitas idling dan lebih halus. Pada putaran menengah pembukaan katup intake lebih cepat yang dapat menaikkan kemampuan mesin dan konsumsi bahan bakar lebih efisien.
2. Vanos ganda
Sampai sekarang vanos hanya digunakan untuk mengatur poros nok masuk, dengan dikenalkannya vanos ganda, penyetelan katup dapat dilakukan pada kedua camshaft (intake and exhaust).
Mesin N42 mempunyai VANOS yang baru, kompak, dengan kipas tak hingga untuk sisi intake dan sisi exhaust. Unit VANOS mudah dipasang dan dilepaskan. Unit VANOS dirancang sebagai komponen penggerak rantai terintegrasi dan dikencangkan ke masing-masing poros nok dengan baut poros. Penyetelan timing katup telah dipermudah dengan unit VANOS baru, karena unit VANOS dikunci pada basic setting oleh pin pengunci saat tidak ada tekanan. Oleh karena itu, petunjuk reparasi harus diperhatikan dengan seksama. Unit VANOS tidak dapat dibongkar lagi.

Gambar 12. Sensor posisi dan katup solenoid VANOS Gambar 13. Unit VANOS pada sisi exhaust

3. Fungsi dan konstruksi unit vanos ganda
Dalam bab ini akan dibahas mengenai fungsi dan konstruksi kontrol poros nok bervariabel yang disingkat dengan vanos.
Kontrol poros nok bervariabel ini berfungsi untuk menyetel timing sesuai dengan beban dan putaran mesin. Dengan demikian penggolongan sudut poros engkol yang mengarah sudut poros nok akan berubah. Agar tenaga mesin optimal ketika kondisi berubah-ubah atau agak ekstrim, maka timing untuk poros nok inlet dan poros nok outlet dapat disetel secara bebas. Hal tersebut dapat dilakukan dengan bantuan VANOS ganda.
Dengan demikian unit pengatur VANOS berfungsi untuk:
1. Meningkatkan torsi pada jangkauan putaran mesin sedang dan rendah
2. Menghasilkan gas residu yang lebih rendah saat putaran idle, dengan pengurangan overlap pada katup akan menghasilkan jumlah gas residu yang lebih rendah saat put idle.
3. Mengurangi kandungan NO pada gas buang, kandungan NO akan berkurang melalui resirkulasi gas buang internal saat kisaran beban parsial, hal ini akan mempercepat pemanasan converter katalitik, mengurangi jumlah emisi yang belum diolah setelah start dengan mesin dingin (cold start)
4. Mengurangi konsumsi bahan bakar dengan adanya vanos ganda, mata katup di buka dan ditutup sesuai dengan kebutuhan mesin, sehingga penggunaan bahan bakar akan menjadi lebih efektif dan efisien.


Konstruksi unit VANOS ganda
VANOS ganda menyetel poros nok inlet dan poros nok outlet
 Elemen VANOS pada kondisi aslinya dapat dikenali dengan jelas

Gambar 14. vanos dengan roda gigi sensor dan baut pengencang
VANOS terdiri atas komponen-komponen berikut ini:
1. Rumah dengan ring bergerigi
Rumah dengan ring bergerigi ini berhubungan dengan poros engkol dengan perantara rantai timing / timing chain
2. Pelat depan
3. Pegas Torsi
Pegas torsi ini berfungsi untuk menahan momen putar nok
4. Pegas pengunci
Pegas pengunci berfungsi untuk menekan pin pengunci ke arah rotor
5. Pelat penahan
Pelat penahan berfungsi sebagai penahan pegas pengunci agar tidak lepas dari dudukannya
6. Pin pengunci
Pin pengunci berfungsi untuk mengunci rotor agar tetap pada dudukanya ketika unit VANOS tidak mendapat tekanan.
7. Rotor
Rotor berfungsi untuk merubah posisi poros nok ke arah maju (advance) atau mundur (retard) apabila unit VANOS mendapat tekanan dari jalur tekanan A (11) maupun dari jalur tekanan B (12).
Gambar 17. Rotor
Rotor mempunyai sebuah celah untuk mengunci pin pengunci (6) tanpa memberi tekanan.
Poros nok dibautkan pada rotor, jadi jika rotor berubah posisi karena mendapat tekanan, maka timing katup juga akan disetel dalam setelan dasar, pin pengunci terpasang pada posisi penguncian sehingga ikatan antara ring bergerigi dengan rotor sangat kuat. Dengan demikian, pemasangan dan pembongkaran menjadi lebih mudah.
Gambar 18. Unit VANOS
8. Pelat belakang
9. Bilah sayap
Bilah sayap berfungsi sebagai penyekat antara jalur tekanan A dan jalur tekanan B pada rumah dengan ring bergerigi (1)
10. Pegas
Pegas berfungsi untuk menekan bilah sayap ke rumah dengan ring bergerigi (1)
11. Jalur tekanan A
Berfungsi sebagai jalur suplai oli
12. Jalur tekanan B
Berfungsi sebagai jalur suplai oli
Gambar 29. Poros Nok dengan Lubang Suplai Vanos

Seal kait (13) penting untuk suplai oli unit VANOS. Seal harus dipasang untuk memastikan fungsi VANOS yang sempurna. Ring seal kait (ring plastik) dirancang sebagai ring-O terbuka dengan kait pada kedua ujungnya, yang saling mengait.
Prinsip Kerja VANOS Ganda


Gambar di atas menampilkan penampang unit VANOS. Rotor (7) dibautkan pada poros nok. Rantai timing menghubungkan poros engkol dengan rumah unit VANOS (1). Pada rotor (7) dipasang pegas (10) yang berfungsi menekan bilah sayap (9) ke rumah. Rotor (7) mempunyai sebuah celah untuk mengunci pin pengunci (6) tanpa memberi tekanan. Jika sekarang katup solenoid akan memindahkan tekanan oli ke unit VANOS, pin pengunci (6) ditekan lagi, dan VANOS akan dilepaskan dari penyetelan. Tekanan oli mesin yang diberikan pada jalur tekanan A (11) sekarang menekan bilah sayap (9) dan rotor (7) ke posisi lain. Karena poros nok dibautkan pada rotor, maka timing katup juga akan disetel. Saat katup solenoid VANOS berganti, maka tekanan oli yang diberikan pada jalur tekanan B (12) akan menggerakkan rotor (7) kembali ke posisi awalnya. Pegas torsi (3) bereaksi terhadap torsi poros nok.

Gambar 21. Diagram Timing N42
Cara Kerja Penyetelan VANOS

Gambar 22. Diagram Sistem Penyetelan VANOS


Gambar di atas merupakan gambar diagram sistem penyetelan VANOS adapun cara kerja penyetelan vanos adalah sebagai berikut:
1. Katup solenoid diaktifkan oleh DME (Digital Motor Electronic) sesuai dengan putaran mesin. DME menerima informasi mengenai putaran mesin dari sensor crank shaft (poros engkol). Perputaran mesin di deteksi oleh sensor crank shaft, kemudian diinformasikan ke DME dan DME mengaktifkan kutup solenoid.
2. Pompa oli memompa oli mesin menuju katup solenoid, kemudian dari katup solenoid, oli tersebut akan diteruskan menuju jalur tekanan A.
3. Karena jalur tekanan A mendapat tekanan, maka akan mendorong pin pengunci ke arah bawah dan menekan bilah sayap.
4. Oli pada jalur tekanan B akan terdorong keluar dari unit Vanos karena mendapat tekanan dari bilah sayap, oli pada jalur tekanan B keluar menuju ke katup solenoid, oli dari katup solenoid akan mengalir kembali ke tangki. Tangki ini dirancang sebagai saluran oli di kepala silinder yang mengarah ke atas menuju ruang poros nok.
5. Karena pin pengunci terdorong ke bawah dan bilah sayap terdorong oleh oli dari jalur tekanan A maka rotor akan berubah posisi karena rotor dibaut menjadi satu dengan poros nok, maka apabila rotor bergerak berubah posisi, poros nok juga ikut berubah sehingga timing katup juga akan disetel.

Pengaturan Vanos Ganda
Bagian ini membahas tentang sistem pengontrol VANOS secara elektronik
Komponen pengatur vanos ganda
Komponen pengatur vanos ganda antara lain:
1. Sensor poros nok sisi inlet dan sisi outlet
Sirkuit kontrol untuk pengontrolan vanos terdiri dari sebuah sensor poros nok inlet dan outlet
Sensor poros nok inlat maupun outlet akan mencatat posisi poros nok dengan bantuan roda pelat dengan celah yang berbeda yang terpasang pada poros nok. Sensor poros nok ini bekerja berdasarkan hall effect.
Gambar 23. Sensor Poros Nok, DME, Katup Solenoid, Vanos

Hall effect
Medan magnet akan dihasilkan oleh magnet permanen pada sensor. Pada medan magnet ini, terdapat sebuah konduktor yangdialiri arus. Pada konduktor akan timbul tegangan elektris yang arahnya tegak lurus terhadap arus dan medan magnet. Besarnya tegangan elektris ini dipengaruhi oleh kekuatan medan magnet.
Karena roda sensor poros nok dengan celah yang berbeda dapat berputar pada sensor, maka besarnya medan magnet pada sensor akan berubah-ubah, maka dengan itu gerigi dan celah pada roda sensor dapat dideteksi melalui tegangan dari sensor.
Sensor poros nok ini dibutuhkan untuk memberikan informasi kepada DME mengenai posisi poros nok, yang nantinya akan digunakan untuk menjalankan sistem injeksi sekuensi penuh (injeksi bahan bakar dilakukan pada setiap silinder secara optimal pada titik pengapian tertentu) Vanos ganda memerlukan informasi umpan balik posisi poros nok yang aktual untuk melakukan.
Melalui sensor poros nok yang terdapat di sisi inlet dan outlet, posisi poros nok yang tepat akan dikirim ke ME9.2. dalam hal ini sensor poros nok juga berfungsi sebagai sensor nilai aktual.

Katup solenoid vanos pada sisi inlet dan outlet
Vanos dapat digerakkan secara hidraulik. Katup solenoid pada sirkuit control hidraulik akan menerima sinyal digital dari elektronik mesin. Katup akan membuka beberapa kanal oli berdasarkan sinyal yang ada. Kemudian tekanan oli akan menyetel vanos dan timing. Katop solenoid vanos merupakan katup proporsional 4/3 way. Katup solenoid dipasang pada kepala silinder dan terhubung melalui jalur di kepala silinder dengan poros nok dan unit vanos. Saluran oli melintasi kepala silinder dan poros nok.
Katup solenoid ditutup dengan ring-O (lihat panah). Katup solenoid dikencangkan pada kepala silinder dengan bantuan pelat penahan (ditekan pada kepala silinder dengan daya minimal 300N). pelat penahan tidak boleh berubah bentuk. Perhatikan petunjuk reparasi dengan seksama.
Gambar 25. Katup Solenoid Vanos

Unit kontrol mesin/DME (Digital Motor Electronic)
DME(Digital Motor Elektronik) merupakan suatu unit control yang sangat besar sekali pengaruhnya terhadap kinerja mesin, karena bila DME ini rusak, maka engine sama sekali tidak akan bisa bekerja dengan baik, DME disini
Digital Motor Elektronik
sebagai otak mesin yang akan memproses segala sinyal sensor yang masuk ke dalamnya, dan kemudian diolah sesuai dengan program dan hasilnya dikeluarkan ke komponen mesin yang bekerja misalnya untuk pengaktifan Disa, penyemprotan injector, waktu penyalaan busi, dan lain-lain.
Setelan vanos yang benar akan dihitung oleh ME9.2 (tergantung dari putaran mesin dan beban). Elektronik mesin akan mengaktifkan katup solenoid vanos. Elektronik mesin di sini juga berfungsi sebagai sensor nilai nominal dan pembanding.
Dalam hubungannya dengan vanos ganda, DME berfungsi untuk mengaktifkan katup solenoid vanos sisi inlet maupun outlet. Dan juga untuk menyimpan memori kesalahan pada unit vanos apabila ada kerusakan dalam sistem vanos, yang nantinya akan ditampilkan pada instrumen cluster





Toleransi Antara Kontrol Langkah Katup Variabel Penuh Dan Vanos Ganda
Kontrol langkah katup variabel penuh (valvettronic)
Kontrol langkah katup variabel penuh digunakan sebagai pengontrol masa Udara melalui kontrol langkah katup dengan variabel penuh, penampang langkah katup inlet dan (dalam kondisi tertentu) waktu bukaan dapat diatur sehingga massa udara yang terhisap dapat diatur.
Gambar 26. Valvetronic
Hal ini akan diuraikan secara lebih tepat di modul yang lain. Dengan bantuan elektronik mesin, kombinasi kontrol langkah katup bervariabel penuh ini dapat mengoptimalkan kontrol mesin segala kondisi operasional.
Vanos
Vanos pada dasarnya digunakan sebagai pengontrol timing katup Vanos (juga dalam kondisi tertentu) mampu menyetel waktu bukaan dan penutupan katup di sisi inlet dan outlet yang diukur dari sudut poros engkol.
Contoh kombinasi langkah katup variabel penuh dan setelan vanos
Anda akan melihat tiga contoh mengenai kombinasi yang berbeda dan setelan vanos
Vanos variabel, langkah katup 0,3 mm

Gambar 27. Vanos Variabel, Langkah Katup 0,3 mm
Jika langkah katup minimum, maka waktu bukaan hanya berlangsung singkat sehingga mass udara yang terhisap sedikit.
VANOS variabel, langkah katup 6,3 mm

Gambar 28. Vanos Variabel, Langkah Katup 6,3 mm
Makin besar langkah katup berarti semakin panjang waktu bukaan dan semakin besar massa udara yang terhisap.
VANOS variabel, langkah katup 4 mm
Kombinasi antara kontrol langkah katup bervariabel penuh dengan VANOS ganda dinamakan dengan valvetronic. Valvetronic merupakan sistem yang tepat untuk menghemat bahan bakar dengan tanpa harus mengurangi kinerja dan kedinamisan mesin.