Mercedes-Benz meluncurkan 2007 CLS 350 CGI dengan mesin berteknologi Stratified-Charged Gasoline Injection yang diklaim sebagai kendaraan pertama yang menawarkan mesin bensin dengan piezoelectric direct injection dan spray-guided combustion. Teknologi ini meningkatkan output mesin sekaligus memperbaiki konsumsi bahan bahar.

Kelebihan utama mesin CGI terletak operasi stratified seperti namanya. Pada kondisi ini, mesin bekerja dengan konsentrasi udara tinggi namun bisa dengan efiesiensi bahan bakar tinggi. Dan pencapain terakhir teknologi ini memungkinkan pola operasi pembakaran miskin bahan bakar (lean-burn) terjadi pada putaran mesin tinggi dan beban berat. Konsumsi bahan bakar CLS 350 CGI menjadi 9.1 liter per 100km.

Cara kerja teknologi ini bila disederhanakan adalah sbb: Setiap langkap kompresi, terjadi serentetan semprotan bahan bakar dengan selisih waktu sepersekian detik. Dengan demikian terjadi proses penyempurnaan terus menerus campuran bensin/udara, proses pembakaran dan efisiensi bahan bakar.

Dulu, stratified operation hanya mungkin dilakukan pada beban kerja rendah, namun kini mesin direct injection Mercedes ini tetap beroperasi pada kecepatan lebih dari 120km/jam. Di jalan bebas hambatan dimana mobil bergerak dengan kecepatan tetap, mesin CGI bisa hemat 15% dibandingkan mesin enam silinder lainnya.



Ide menyemprotkan bahan bakar ke ruang bakar dan kemudian mencampur dengan udara, sudah berumur sekitar 70 tahun dalam benak insinyur Mercedes. Saat itu yang pertama mengadopsi konsep ini adalah mesin pesawat Mercedes (DB601) dengan direct petrol injection. Pada April 1939, sebuah Messerschmidt M 209 dengan mesin seri DB 601 ber- output 2035 kW/2768 hp berhasil mencapai kecepatan 755.1 km/h, rekor dunia yang baru dipecahkan 30 tahun kemudian. Di darat, mesin direct injection menunai sensasi di era 50-an lewat rangkaian kemenangan 300 SLR hingga sang fenomena 300 SL Gullwing di tahun 1954. Mesin M198 enam silinder segaris ini memproduksi 158kW/215hp dengan top speed 260km/jam.

Denyutan piezoelectric

Perkembangan direct-injection memasuki teritori baru ketika tahun 1994 Mercedes mulai mengembangkan spray-guided combustion process yang dianggap sebagai jawaban terhadap dua tantangan otomotif masa kini yaitu konsumsi bahan bakar lebih rendah dan reduksi emisi beracun. Keuntungan penyemprotan terarah (spray-guided) dibandingkan direct injection biasa adalah peningkatan efisiensi thermodinamika secara signifikan. Pada spray-guided, bahan bakar disemprotkan dengan presisi tinggi, berdasarkan kebutuhan mobil saat itu, diaman bensin bisa dibakar nyaris seluruhnya dengan jumlah udara sangat banyak.

Namun aplikasi dalam produksi massal terhalang teknologi injeksinya, khususnya katup injeksi yang bisa menyemprot bensin dengan rata/uniform dan stabil dalam setiap kondisi operasi di tempat yang berdekatan dengan busi. Sampai pada 1994, insinyur di Mercedes-Benz mulai menggarap teknologi piezoelectric, yang terdiri dari material keramik spesial dan logam paduan. Keistimewaan piezoelectric adalah material yang bisa mengubah bentuknya /berdenyut dengan kecepatan milidetik bila mendapat kedutan listrik. Getaran piezo ini langsung ditranslasikan sebagai gerakan jarum injektor yang menentukan aliran melewati katup. Ini menghasilkan gerakan yang halus, konstan dan bisa menghasilkan pola penyemprotan identik setiap saat.

Piezoelectric -yang celah bukaanya hanya beberapa mikron, bisa menghasilkan pola penyemprotan berbentuk corong berongga yang uniform. Sistem ini tetap mempertahankan bentuk penyemprotan seperti itu meskipun engine management system mengubah sudut intake camshafts. Tekanan bahan bakar yang mencapai 200bar juga berkontribusi terhadap konsistensi stabilitas semprotan bahan bakar. Dalam hitungan mikrodetik, piezoelectric bila melakukan semprotan berulang untuk setiap langkah kompresi dan dan operasi lean-burn.

Untuk memastikan percikan api busi dapat melompat cepat setiap saat, busi harus bisa mencapai awan campuran bahan bakar/udara tapi tidak boleh kontak langsung dengan cairan bahan bakar karena bisa menyebabkan karbonasi. Jalan keluarnya, piezo-injector mesin CGI dibuat menjulur ke pusat ruang bakar, mendekati posisi busi. Busi juga direposisi mendekati katup keluar, dimana dia bisa menjangkau campuran fuel/air di ujung turbulensi semprotan bensin berbentuk corong. Pendingin yang mengalir di kepala silinder memastikan busi dan injektor beroperasi di temperatur terbaiknya.

Syarat untuk meningkatkan kerja teknologi stratified adalah injeksi piezoelectric yang sangat cepat. Setiap langkah kompresi, piezoelectrik menyemprot beberapa kali dan selanjutnya memperbaiki komposisi campuran dan kemudahan untuk terbakar. Pembakaran terjadi lebih cepat, merata dan tuntas daripada hanya dengan satu semprotan. Disamping itu, efisiensi thermodinamika mesin meningkat signifikan dan emisi hidrokarbon dipangkas hingga lebih dari separuh.



Mercedes merancang kepala piston dengan ceruk yang didisain khusus dimana konsentarasi campuran kurus (lean mixtures) berada di sekitar busi dan mencegahnya menyebar melewati dinding silinder.

Serupa diesel comon-rail

Sistem injeksi bahan bakar pada mesin baru V6 ini mirip dengan mesin diesel modern dengan teknologi common-rail. Yaitu sama-sama menggunakan pompa bertekanan tinggi yang mendistribusikan bahan bakar lewat rails stainless steel ke silinder sesuai kebutuhan. Piezoelectric injector dihubungkan dengan rails ini.



Dengan tekanan hingga 200bar, sistem baru meningkatkan tekanan bahan bakar hingga 50 kali dibandingkan sistem injeksi konvensional. Pompa mengirimkan bahan bakar ke rail setiap penyemprotan. Regulating valve memastikan jumlah bahan bakar yang dibutuhkan pada titik operasi tertentu bisa dikirimkan tepat takaran. Ini membantu meringankan kerja pompa tekanan tinggi. Bahan bakar yang tidak dibutuhkan dikirim kembali lewat water heat exchanger (air pendingin) dan dicampur kembali dengan bahan bakar segar dari tangki CLS 350 CGI. Cairan pendingin ini juga mendinginkan kontrol elektronik mesin direct injection.

Inovasi lain

Selain pionir di proses injeksi, sejumlah inovasi teknologi juga ditawarkan di mesin V6 ini. Variable camshaft timing pada intake dan exhaust manifold yang mengatur buka tutup katup-katup pada saat yang paling cocok sesuai kebutuhan.

Variable intake modul yang mengatur pasokan udara sesuai kebutuhan dengan memanjang/pendekkan aliran udara lewat manifold. Hasilnya tosi 317Nm dan 87% maksimum torsi sudah tersedia sejak 1500rpm.

Fuel economy diperbaiki dengan thermal management system. Sirkulasi pendingin dihentikan saat mesin dipanaskan, sehingga mesin bisa mencapai suhu kerja lebih cepat. Pada kondisi kerja, thermal management system menjaga suhu oli dan pendingin pada suhu terbaiknya. Kerja ini bisa berlangsung berkat thermostat yang dikontrol elektronik.

Kepala silinder dan cranckcase dari aluminium. Piston, connecting rods dan cylincer liner dirancang dengan prinsip terkini, selain ringan tapi juga berkontribusi terhadap gerakan mulus seluruh komponen.


Statistik mesin 2007 CLS 350 CGI Cylinders V6; 90o
Displacement = 3498 cc
Bore/stroke = 92.9/86.0 mm
Compression ratio = 12.2:1
Rated output = 215 kW/292 hp at 6400 rpm
Max. torque = 365 Nm at 3000-5100 rpm
Fuel consumption = 9.1-9.3 l/100 km
0-100 km/h = 6.7 s
Top speed = 250 km/h