Engine Control Unit (ECU)

 Engine Control Unit (ECU)

        Tujuan utama penggunaan sistem komputer ini tidak lain untuk mendapatkan hasil kerja mesin yang se-optimal mungkin. Sistem komputer yang dimaksudkan disini adalah aplikasi sebuah modul Kontrol (seperti CPU pada computer PC) yang mengontrol sistem kerja mesin (juga sistem lain yang terkait pada kendaraan) secara elektronik dengan tingkat ketelitian yang sangat tinggi.

          Elektronik Control Modul / ECM yang juga sering disebut dengan ECU ( Electronic Control Unit) atau Kontrol Unit Elektronik berfungsi menghitung dan mengevaluasi data-data masukan dari sensor selama mesin bekerja dan diaplikasikan untuk mengontrol bekerjanya engine dengan pengaturan perangkat actuator atau penggerak seperti injector, ignition coil, Idle air control valve dan lain sebagainya. ECU akan menghitung jumlah/volume penyemprotan bensin oleh injektor dengan mengacu pada perbandingan campuran ideal (stoichiometric). Disamping itu ECU juga dapat mengatur saat pengapian serta sudut dwell, bahkan bekerjanya pompa bahan bakar juga dapat diatur oleh ECU.

        Secara fisik ECU terdiri atas rumah/cover yang terbuat dari bahan metal dan didalamnya berisi komponen-komponen elektronik yang terpasang pada PCB (printed-circuit board). Sensor-sensor, actuator dan power supplay dihubungkan dengan ECU melalui konektor dengan plug multi terminal. Desain plug disesuaikan dengan fungsi dan banyaknya program yang dimiliki ECU, contoh jumlah pole 35, 55, atau bahkan bisa mencapai 88. Komponen ampilfikasi dan power output untuk pengontrol direct actuator dipasang pada bagian heat sinks didalam ECU. Pemindahan panas yang timbul dari komponen ECU ditransfer ke bodywork/frame.

Gambar 1. Electronic Control Unit

       

        ECU harus dapat tahan terhadap temperatur tinggi, kelembaban, dan beban beban mekanis lain yang dapat mengganggu operasi kerjanya. Resistansi terhadap gangguan elektromagnetic dan kemampuan untuk meghindari gangguan berupa radiasi statis frekuensi tinggi, haruslah dimiliki. Tuntutan lain yang juga harus dimiliki adalah kemampuan memproses sinyal pada wilayah temperatur kerja mulai-30^OC hingga mencapai +60^OC dan pada tegangan baterai 6V (pada saat start) hingga 15V. Hal ini diperlukan agar engine selalu dapat bekerja tanpa terpengaruh oleh perubahan temperatur alam yang sering berubah akibat perubahan musim. Untuk tegangan kerja, pada saat start, akan terjadi voltage drop yang cukup tinggi karena beban motor starter yang sangat besar sehingga engine tetap dapat melakukan start. Disamping itu pada saat putaran tinggi, output generator / alternator pada kendaraan dapat mencapai tegangan 15 volt. Untuk itu ECU harus tetap dapat bekerja meskipun kemungkinan akan dapat terjadi fluktuasi tegangan baterai.

       Dengan demikian desain ECU mampu bekerja pada berbagai temperatur udara luar serta temperatur di sekitar mesin dan dengan variasi tegangan yang mungkin dapat timbul. Secara garis besar, Control Unit terdiri dari atas bagian-bagian yaitu :

1) Pembentuk sinyal;

        Bagian ini berfungsi untuk menerima sinyal yang masuk dan masih berupa gelombang AC seperti sinyal yang datang dari sensor putaran mesin, sensor posisi poros engkol ataupun sinyal dari sensor detonasi maupun sinyal yang lain masih berbentuk sinyal gelombang AC, akan masuk ke bagian ini terlebih dahulu. Hasil dari proses disini barulah bisa diolah oleh micro komputer.

2) Konverter/Perubah sinyal analog ke digital;

        Data berupa sinyal yang masuk ke control unit lebih banyak berupa data analog meskipun tidak berbentuk gelombang AC. Karena mikro computer hanya bisa bekerja dengan sinyal digital maka dipasangkan suatu perangkat konventer analog ke digital yang berguna untuk mengubah sinyal analog menjadi digital . Sinyal dari sensor-sensor seperti suhu mesin, suhu udara masuk, sinyal dari posisi katup gas, tegangan baterai, pengukuran udara dan lain-lain terlebih dahulu diproses oleh bagian ini sebelum diolah oleh mikro computer.

3) Mikro computer terdiri dari bagian-bagian seperti :

*  Bus, adalah tempat / wadah semua data terkumpul dan dari sinilah data akan didistribusikan ke bagian – bagian lain dari mikro komputer.

*  Mikro prosesor (CPU); adalah pusat dari proses penghitungan atau pengaturan untuk segala keluaran ECM seperti waktu penyemprotan bahan bakar, saat pengapian, besar putaran idle dan lain-lain.

*  Memori (ROM/Read Only Memory) : dibagian ini tersimpan secara permanen program (software) yang dimasukkan ke ECU, seperti karakteristirk mesin, kurva, atau nilai-nilai teoritis lainnya.

*  Memori Data Operasional (RAM/ Random Access Memory); Segala data yang terdapat pada setiap operasional mesin seperti dari sensor-sensor diproses pada bagian ini untuk dibandingkan dengan bagian yang lain, data disini akan hilang bila mesin dimatikan dan kembali muncul yang baru bila mesin dijalankan lagi.

        Data pada RAM ini dapat diakses oleh teknisi kendaraan melalui jalur komunikasi yang telah disediakan oleh masing-masing produsen kendaraan. Seperti yang telah anda kenal, dengan scan tool kita dapat mengetahui data yang ada pada ECU serta juga dapat melakukan komunikasi untuk khususnya apabila terjadi masalah dalam sistem kerja sensor.

4) Amplifikasi sinyal output/Output Stage;

        Pada bagian ini terdapat unit penguat agar output dapat diperkuat sebelum mengontrol komponen komponen actuator seperti injector, pengatur putaran idle dan lain-lain.

5) Unit Input-output;

        Unit ini menangani segala lalu lintas sinyal input/masukan dan output/keluaran, sebagai contoh apabila sinyal input yang diberikan berupa frekwensi dan sinyal ini diproses untuk menambah putaran mesin pada bagian output, maka kedua masukan dan keluaran ini disimpan unit ini sampai proses dilakukan.

Gambar 2. Komponen ECU

Gambar 3. Contoh desain dan bagian-bagian Control Unit

        Kontrol unit bertugas mengolah data yang diterima dari sensor-sensor. Data-data ini berguna sebagai bahan masukan bagi kontrol unit untuk mengkalkulasi bekerjanya actuator. Sebagai contoh adalah sistem bahan bakar. Untuk menentukan lamanya pembukaan injector guna penginjeksian bahan bakar, ECU membutuhkan data temperatur engine melalui termistor atau banyak dikenal dengan Water Temperatur Sensor (WTS). Dengan data dari WTS ini, control unit dapat menngkalkulasi durasi pembukaan injektor berdasarkan pertimbangan temperatur engine, disesuaikan dengan data yang ada pada memori ECU ( ROM ). Pada saat temperatur engine rendah, dibutuhkan campuran yang lebih kaya agar dapat menstart engine dengan baik. Disamping itu juga menjadi pertimbangan agar kapasitas penginjeksian bahan bakar dapat mengacu pada perbandingan stoichiometric.

        Selain data dari WTS, instruksi dari ECU kepada actuator juga berdasarkan pada potensiometer yaitu pembukaan katup throotle. Dari sensor ini ECU mendapatkan informasi besarnya pembukaan katup throotle sehingga dengan membandingkan data yang ada di memori, ECU dapat menentukan durasi pembukaan injektor yang menentukan kuantitas bahan bakar yang disemprotkan. Data yang dimiliki atau yang tersimpan pada ROM tetap mengacu pada perbandingan campuran stoichiometric guna memperoleh konsumsi bahan bakar minimum dan tenaga yang maksimal pada setiap putaran engin.

            Pada saat-saat tertentu, ECU dapat mengabaikan input yang diterima dari sensor apabila ada nilai atau data dari satu atau sejumlah sensor yang tidak sesuai. ECU yang dilengkapi dengan Base Memory akan mengabaikan data-data dari sensor dan bekerja berdasarkan data pada Base memory. Pada kendaraan, kondisi ini biasanya ditandai dengan munculnya sejumlah trouble code dengan mengaktifkan lampu peringatan (Malfunction Indicator Lamp / MIL). Disamping itu, ECU juga membatasi putaran mesin dan biasanya engine hanya bisa berputar dibawah putaran ±3000 rpm. Kondisi ini terprogram dengan tujuan membantu pengendara untuk bisa mencapai bengkel terdekat guna perbaikan lebih lanjut. Pada taraf gangguan yang lebih parah, engine tidak akan bisa hidup. Hal ini berlaku terutama untuk gangguan yang terjadipada sensor-sensor utama seperti sensor putaran mesin baik berupa Crankshaft Positiion sensor ataupun dari Camshaft Position Sensor.

            ECU dapat memperoleh data dari sensor dengan cara mengirimkan sinyal tegangan sebesar 5 volt kepada sensor. Akibat adanya perubahan situasi kendaraan (misal perubahan temperatur, tekanan udara masuk, pembukaan throotle, dll), pada beberapa sensor akan mengalami perubahan resistansi sehingga tegangan balik dari sensor ke ECU akan berubah. Perubahan inilah yang dikalkulasikan oleh ECU dan dibandingkan dengan data pada ROM hingga akhirnya ECU dapat menentukan instruksinya kepada actuator.

            Microcomputer sekarang juga dilengkapi dengan sistem peringatan bagi pengendara apabila terjadi permasalahan didalam sistem, terutama bila gangguan tersebut muncul dari luar ECU. Umumnya mode peringatan ini didesain dalam bentuk lampu peringatan yang terpasang pada dashboard yang disebut dengan Malfunction Indicator Lamp (MIL). Untuk mengetahui jenis kerusakannya, teknisi dapat mengaksesnya melalui scan tool. Selain itu pada beberapa jenis kendaraan tertentu, kode trouble dapat diakses secara manual dengan prosedur tertentu misalnya pembacaan jumlah kedipan lampu / MIL. Dengan mengacu pada datadata servis, kode tersebut dapat diterjemahkan sehingga diperoleh data kerusakan guna perbaikan lebih lanjut.

Gambar 4. Contoh tool  sebagai media komunikasi dengan ECU

            Agar dapat memahami bekerjanya ECU pada kendaraan, perlu untuk dapat memahami jalur dan fungsi pole atau terminal pada kotak ECU. Mengingat setiap produk kendaraan akan memiliki konstruksi yang berbeda maka sebagai tuntunan, mempelajarinya melalui service manual yang telah tersedia untuk masing-masing produk/merk kendaraan.

           

         Perkembangan teknologi yang semakin pesat khususnya dalam bidang elektronika semakin memberi kesempatan bagi produsen kendaraan untuk mengembangkan sistem kontrol melalui modul utama ECU. Hal ini dapat dilihat dari perkembangan sistem kontrol yang semula hanya pada kontrol penginjeksian bahan bakar saja, dan sekarang berkembang menjadi lebih banyak variabel lagi yang dapat dikontrol. Berikut contoh teknologi Engine Management Sistem (EMS) yang mampu mengontrol fungsi – fungsi berikut :

a.  Penginjeksian bahan bakar; Sistem dapat mengontrol jumlah bahan bakar yang diinjeksikan dengan 

     dasar utama jumlah udara yang masuk dan temperatur engine.
b.  Saat Pengapian; berdasar pada data utama pada ROM, jumlah udara yang masuk, putaran mesin dan 

     kontrol knocking, saat pengapian dapat dikotrol
c.  Pompa bahan bakar; pengontrolan dilakukan pada sumber listrik pompa berdasarkan putaran mesin 

     sehingga konsumsi power (listrik) dan suara /noise dapat direduksi.
d. Putaran idle; berdasarkan data-data dari beberapa sensor seperti tegangan baterai, temperatur engine, 

    switch air conditioner dan pressure switch pada power steering, putaran idle dapat dikontrol sesuai 

    dengan kebutuhan engine.
e.  Pengontrolan uap bahan bakar; untuk mengurangi emisi hidrocarbon dengan cara mengontrol uap 

     bahan bakar pada tangki dan menyalurkannya ke intake manifold.
f.  Fail safe sistem; membatasi putaran mesin (hanya pada putaran menengah) untuk mencegah 

    kerusakan lebih parah dan membantu agar kendaraan dapat dibawa ke bengkel terdekat untuk proses 

    perbaikan. Hal ini terjadi apabila control unit dapat mendeteksi terdapat gangguan serius pada sistem.
g. Pada tingkat gangguan yang lebih tinggi, terutama pada sensor – sensor utama (misal sensor putaran 

    mesin (CKP/CMP) maka ECU tidak dapat memberikan perintah pengapian ataupun penginjeksian  

    sehingga mesi ini tidak akan dapat bekerja.
h. Self diagnosis; sebagai bantuan berupa data kerusakan yang terjadi pada sensor ataupun actuator 

    sehingga membantu mempercepat diagnosa kerusakan pada kendaraan.

        Untuk meningkatkan kenyamanan, efisiensi dan kebutuhan pengembangan teknologi pada kendaraan, pada beberapa kendaraan sering ditemukan beberapa aplikasi tambahan berupa piranti kontrol seperti layaknya penggunaan ECU. Aplikasi tambahan pada kendaraan modern dapat berupa :

      

Kontrol transmisi (Automatic Transmission/AT) Cruise Control (kontrol throtle, E-gas) Antilock Braking Sistem (ABS) Automatic Air Conditioner /AC Traction Control In Vehicle Multiplexing Sistem (IVMS) On-board computer, dll

            Beberapa kebutuhan di atas bekerja berdasarkan sistem kontrol elektronik membutuhkan data yang tidak hanya bersumber dari data khusus tetapimembutuhkan data yang bisa diambil dari mesin. Dapat dicontohkan seperti datasensor katup throttle juga dibutuhkan oleh sistem kontrol transmisi otomatis untukmengidentifikasi putaran idle pada mesin serta untuk system pengontrol Cruise.

            Dengan adanya kebutuhan-kebutuhan tambahan seperti di atas maka perlu dibuat jaringan antar kontrol elektronik Komunikasi data antar sistem kontrol agar dapat menghemat penggunaan sejumlah sensor dan memberi kemungkinan bekerjanya sistem secara keselurahan dengan lebih baik.

Interface dapat dibagi dalan dua kategori :

*  Conventional Interface, dengan binary signal (switch input), pulse duty factor (pulse-width-

    modulation signal).

*   Serial data transmision, contoh, Controller Area Network (CAN).

        Dalam sistem komunikasi data konvensional, setiap sinyal diberi satu jalur (single lain). Binary signal hanya dapat mengirim satu dari bentuk sinyal, “1” atau “0” (binary code), contoh pada kompressor A/C, “ON’ atau “OFF”. Pulseduty factors (potensiometer) dapat digunakan untuk me-relay ke dalam bentuk yang lebih detail seperti pada langkah pembukaan dan penutupan throttle valve.

            Dengan bertambahnya jumlah lalu lintas pertukaran data antar berbagai komponen elektronik pada kendaraan, membuat sistem konvensional interface tidak memungkinkan lagi digunakan. Kompleksitas wiring harness yang dibutuhkan untuk saat ini menuntut pola pengaturan yang cukup sulit, karena kebutuhan komunikasi antar ECU menjadi bertambah.

Share:

Read More

Sensor pada Mesin Kendaraan

SENSOR PADA MESIN KENDARAAN

         Sensor pada mesin merupakan piranti yang bertugas untuk membaca atau menangkap kondisi kondisi disekitar dan atau didalam mesin yang berupa besaranbesaran fisis yang selanjutnya diterjemahkan oleh control unit agar dapat menjadi bahan pertimbangan dalam menentukan kapasitas pengontrolan. Sensor dapat juga disebut sebagai alat pengindera kondisi mesin.

            Pada sistem kontrol engine, terdapat berbagai jenis sensor yang digunakan. Berbagai jenis sensor dengan tingkat ketelitian yang semakin meningkat berkembang pesat seiring dengan perkembangan teknologi, khususnya perkembangan elektronika. Contoh beberapa jenis sensor yang banyak digunakan pada mesin kendaraan adalah:

* * * * * * *

Sensor Elektromagnetik (Electromagnetic Sensor) Sensor Optik (Optical sensors) Sensor Knock Sensor jenis variable Resistan (Variable resistance type sensors) Sensor Tekanan (Pressure Sensor) Pengukur aliran udara (Air Flow Measurement) Sensor Oksigen (Exhaust gas Oxygent Sensor)

            Elektromagnetic merupakan sensor yang banyak digunakan untuk mengukur kecepatan ataupun putaran suatu objek yang berputar. Penggunaannya dapat kita lihat pada Crankshaft position sensor dan pengukur kecepatan roda pada system ABS. Model sensor ini biasanya terdiri dari jenis Variable Reluctance dan Hall sensor. (Bonnick, 2001).

1) Sensor Induktif

        Sensor elektromagnetik juga dikenal dengan generator signal. Jenis Variable Reluctance merupakan sensor induktif yang menghasilkan sinyal berbentuk sinusoida, dengan prinsip dasar pembentukan signal dari proses induksi magnet. Model sensor induktif ini banyak digunakan karena bentuknya yang sederhana dan murah. Aplikasinya di mesin banyak ditemukan sebagai pada Crankshaft Position Sensor (Sensor posisi Crankshaft/CKP) dan sensor posisi cam (Camshaft Position Sensor/CMP). Kedua sensor ini memiliki prinsip kerja yang sama.

Gambar 1. Prinsip Kerja Sensor Induktif

            Sensor Crankshaft dapat digunakan berkombinasi dengan sensor posisi camshaft yang sama untuk memantau hubungan antara piston dan katup di mesin, terutama dalam mesin yang menggunakan teknologi variabel Valve Timing . Metode ini juga digunakan untuk "mensinkronkan" kerja mesin saat hidup, yang memungkinkan sistem manajemen engine untuk mengetahui kapan harus menginjeksikan bahan bakar. Ini juga biasa digunakan sebagai sumber utama untuk pengukuran kecepatan mesin dalam putaran per menit. 

               

           Pada saat reluctor disc berputar, tab pada piringan akan bergerak melewati sirkuit magnetic. Dampaknya adalah akan terjadi perubahan garis gaya magnet dan akan menghasilkan tegangan induksi dari kumparan sensor.

Gambar 2. Bentuk sinyal yang dihasilkan sensor induktif.

Pada gambar di atas menunjukkan bentuk gelombang listrik yang dihasilkan dari proses perubahan garis gaya magnet yang terjadi saat tab pada piringan melewati sensor. Bentuk sinyal yang dihasilkan adalah analog, sehingga proses olah data ke control unit, harus melalui komponen Converter Analog-Digital, yaitu proses perubahan bentuk sinyal dari analog ke digital, agar dapat diproses oleh mikrokomputer.

Besar tegangan yang dihasilkan dipengaruhi besarnya kekuatan magnet pada sensor, jumlah lilitan koil, dan kecepatan pemotongan garis gaya magnet (kecepatan putar piringan).

Gambar 3. Contoh berbagai Model sensor induktif

Lokasi pemasangan sensor ini umumnya pada pulley poros engkol, flywheel, camshaft atau pada poros engkol itu sendiri. Sensor ini mempunyai peran penting bagi system managemen engine, sehingga apabila terjadi gangguan ada kemungkinan mesin tidak dapat hidup.

Gambar 4. (A) Penempatan Crankshaft Position Sensor dan
    (B) Bentuk Gelombang yang dihasilkan

Untuk tambahan referensi, anda dapat melihat video tentang crankshaft position sensor melalui Link :

  https://www.youtube.com/watch?v=RuIislTGOwA.

2) Sensor Hall Effect.

Generator sinyal jenis Hall adalah elemen semikonduktor yang dapat mendeteksi medan magnet dengan prinsip efel Hall. Generator sinyal jenis Hall menghasilkan Tegangan apabila medan magnet berada pada garis lurus dengan IC Hall. Sudu/ vane berfungsi sebagai rotor dan berputar bersama poros distributor. Ketika vane berada diantara celah element konduktif magnet dan IC Hall (celah udara), maka fluks magnet akan terhalang sehingga tegangan Hall (UG) yang dihasilkan berada pada posisi minimum. Sebaliknya pada saat vane diluar celah tersebut, tegangan Hall yang dihasilkan akan mencapai maksimum.

Gambar 5. Prinsip kerja sensor hall

Seperti pada signal induktif, perubahan tegangan Hall yang dihasilkan dijadikan sebagai referensi bagi kontrol unit untuk mengetahui pergerakan/putaran engine. Bentuk tegangan yang dihasilkan dari generator sinyal Hall berbentuk digital sehingga pada kontrol unit tidak diperlukan lagi pembentuk sinyal seperti pada generator induktif. 

Penggunaan sensor Hall, banyak diaplikasikan pada sensor pendeteksi sudut putar atau kecepatan masin, seperti pada Camshaft Position Sensor maupun untuk Crankshaft Position Sensor.

3) Sensor Optik

Bentuk lain dari sinyal putaran mesin adalah sensor optik. Sensor ini terdiri atas sebuah LED (Light Emitting Diode), sebuah Phototransistor dan piringan yang diputarkan oleh poros pemutar atau pada poros distributor. Adapun desain sensor optik seperti terlihat pada gambar berikut

Gambar 6. Skema sensor optik

Piringan dilengkapi dengan lubang – lubang yang jumlahnya disesuaikan dengan kebutuhan jumlah sinyal yang diperlukan dalam satu siklus mesin. Untuk sinyal pengapian pada mesin empat silinder akan tersedia empat buah lubang. Pada saat lubang berada diantara LED dan phototransistor, cahaya dari LED akan ditangkap oleh phototransistor sehingga phototransistor menghasilkan output. Out put ini kemudian diperkuat melalui sebuah rangkaian penguat signal yang selanjutnya dikirim ke kontrol unit sebagai sinyal putaran engine.

Bentuk sinyal yang dihasilkan oleh sensor optik adalah signyal digital berbentuk segi empat sehingga langsung dapat digunakan oleh kontrol unit tanpa melalui konventer atau perubah sinyal. Adapun bentuk sinyal yang dihasilkan dengan empat lubang piringan pada mesin empat silinder dengan urutan pengapian 1 – 3 – 4 – 2 adalah seperti pada gambar berikut :

Gambar 7. Bentuk signal (digital) dari sensor optik

Aplikasi pada mesin modern, teknologi sensor optik banyak digunakan. Penggabungan fungsi sinyal lain seperti satu derajat putaran mesin dapat diaplikasikan dengan model menyatu dan penambahan jumlah lubang pada satu piringan di titik diameter yang berbeda. Dengan demikian kontrol unit dapat mengetahui perubahan posisi piston pada setiap derajat putaran mesin sehingga dapat dimanfaatkan untuk pengaturan pemajuan dan pemunduran saat pengapian.

4) Knock sensor

Knock sensor berfungsi mendeteksi getaran blok silinder akibat knocking. Knock sensor dipasang pada blok silinder. Knock sensor terdiri dari piezoelectric element dan sebuah diafragma. Bila terjadi getaran pada blok silinder akibat terjadi knocking maka diafragma pada knock sensor akan bergetar menggerakan piezoelectric element, dan piezoelectric element menghasilkan tegangan, Besar tegangan yang dihasilkan sebanding dengan intensitas getarannya. Signal yang dihasilkan knock sensor selanjutnya dikirim ke ECU, dan ECU akan memperlambat timing ignition berdasarkan intensitas knocking

Gambar 8. Knock sensor dan posisi pemasangannya pada mesin

Gambar 9. Bentuk sinyal Knock Sensor

5) Sensor jenis variable Resistan (Variable resistance type sensors)

Sensor variabel resistan merupakan sesnsor yang dasarnya memiliki karakteristik seperti variable Resistor, yaitu komponen yang memiliki nilai tahanan yang dapat berubah-ubah. Komponen yang termasuk dalam jenis ini adalah seperti Throttle Position Sensor / TPS dan Temperature Sensor.

TPS mempunyai karakteristik seperti Potensio meter dimana nilai tahanannya akan bervariasi sesuai dengan perubahan gerakan. Sensor Posisi Throttle ini terpasang pada katup throttle yang terletak di throttle body.

Gambar 10. Throttle Position Sensor / TPS

Pergerakan katup throttle sebagai indicator beban mesin dapat terdeteksi oleh TPS. Tuas katup throttle dihubungkan dengan TPS, sehingga perubahan pergerakan katup akan mempengaruhi nilai tahanan pada TPS. Tegangan input yang diberikan oleh ECU (pada pin VC) sebesar 5 volt akan dikeluarkan dengan nilai yang berubah-ubah sesuai pergerakan katup. Dengan demikian ECU dapat mengetahui perubahan pembebanan mesin melui signal pada pin/terminal VTA.

Gambar 11. Rangkaian TPS

Output TPS berbentuk data analog. Pada model TPS yang sederhana, terdiri atas 3 pin yang berfungsi sebagai terminal input 5Volt (VC), terminal ground € dan terminal output (VTA). Pada kendaraan yang menggunakan transmisi otomatis, umumnya terdapat terminal tambahan yaitu pin IDL, yang dihubungkan dengan control Transmisi otomatis yang berfungsi untuk memberi sinyal posisi tanpa beban (fully Closed).

Temperature sensor atau sensor temperatur juga merupakan jenis Variable resistan, dimana nilai tahanannya berubah akibat pengaruh temperature sekitarnya. Sensor temperature juga dikenal dengan thermistor.

Penggunaan sensor temperature pada kendaraan dapat dilihat pada pengukur temperature udara masuk yaitu Intake Air Temperature Sensor, Sensor temperature engine (Water temperature Sensor/WTS maupun Engine Oil Temperature /EOT Sensor).

Kebanyakan sensor-sensor tersebut adalah tipe Negative Temperature Coefficient (NTC) thermister. Karakter sensor tipe NTC thermister ini tahanannya akan turun apabila temperatur naik seperti tampak pada gambar berikut

Gambar 12. Hubungan temperatur dan tahanan pada sensor

Intake Air temperature sensor merupakan sensor jenis thermistor yang berfungsi untuk mendeteksi temperature udara yang masuk ke intake manifold. Pemasangan sensor ini adalah pada saluran masuk setelah filter udara atau sebelum throttle valve (menurut arah aliran udara masuk).

Gambar 13. Intake Air Temperature Sensor dan Rangkaian system-nya

Water Temperature Sensor (WTS) berfungsi untuk mendeteksi temperature mesin melalui air pendingin mesin. WTS dipasang dekat rumah thermostat atau saluran pendingin, dimana ujung sensor berhubungan dengan air pendingin. Pemasangan dan Bentuk WTS seperti pada gambar berikut :

Gambar 14. Water Temperatur Sensor dan peletakannya pada mesin

Adapun rangkaian WTS pada kendaran adalah sebagai pada gambar berikut

Gambar 15. Rangkaian Water Temperatur Sensor

Untuk Engine Oil Temperature (EOT) sensor, secara fisik dan karakteristiknya sama dengan WTS. Perbedaaan yang ada adalah peletakannya pada mesin, dimana EOT diletakkan pada jalur oli pelumas sehingga dapat dibaca perubahan tahanan pada EOT sensor yang merepresentasikan temperature mesin.

6) Sensor Tekanan (Pressure Sensor)

Sensor tekanan udara merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi tekanan udara pada engine, terutama pada intake manifold. Sensor ini umumnya dikenal dengan Manifold Absolute Pressure Sensor (MAP), yaitu sensor yang bertugas untuk mengukur tekanan absolute pada intake manifold. MAP sensor merupakan piezoresistive silicon chip yang nilai tahanannya berubah akibat perubahan tekanan dan sebuah Integrated Circuit (IC). MAP sensor dihubungkan ke intake manifold menggunakan slang atau pada beberapa model dipasang menempel pada intake manifold.

Gambar 16. Konstruksi, rangkaian, bentuk dan peletakan MAP sensor

Terdapat 3 terminal pada MAP sensor yaitu terminal:

 1. Terminal VC sebagai terminal catu daya dengan tegangan 5 V.

2. Terminal PIM merupakan signal tegangan yang menghambarkan perubahan tekanan intake  3. Terminal E2 sebagai terminal massa

Semakin besar kevakuman (semakin rendah tekanan) pada intake manifold maka tahanan pada MAP sensor lebih tinggi, sehingga tegangan pada terminal PIM semakin kecil. Hubungan tegangan terminal PIM dengan tekanan pada intake manifold adalah sebagai berikut:

Gambar 17. Hubungan tegangan terminal PIM dengan tekanan intake manifold

7) Pengukur aliran udara (Air Flow Measurement)

Komponen pengukur aliran udara pada system manajemen engine yang paling banyak digunakan adalah sensor pengukur massa atau yang dikenal dengan Mass Air Flow (MAF) sensor. Mass Airflow Sensor (MAF) adalah komponen dari sistem induksi udara pada kendaraan yang menggunakan tipe L-jetronik.

Share:

Read More

Prinsip dan Tujuan Sistem Kontrol elektronik

 Prinsip dan Tujuan Sistem Kontrol elektronik

          Tujuan dari penggunaan sistem kontrol pada engine adalah untuk menyajikan dan memberikan daya mesin yang optimal melalui sistem kerja yang akurat yang disesuaikan agar diperoleh emisi gas buang yang seminimal mungkin, penggunaan bahan bakar yang efisien, menghasilkan pengendaraan yang optimal untuk semua kondisi kerja mesin, meminimalkan penguapan bahan bakar serta menyediakan sistem diagnosis untuk mengevaluasi sistem kerja dan kondisi perangkat perangkat pendukungnya bila terjadi permasalahan-permasalahan yang tidak dikehendaki pada sistem ini.

          Pengontrolan Mesin yang dilakukan secara elektronik terdiri atas peralatanperalatan sensor yang secara terus menerus memantau kondisi kerja mesin. Unit pengontrol elektronik yang dikenal dengan ECU bekerja menerima, mengolah, dan mengevaluasi data-data masukan dari berbagai sensor yang terpasang pada engine maupun di tempat lain sesuai kebutuhan. Dengan membandingkan data pada memorinya dan melakukan perhitungan yang akurat, ECU mengaktifkan perangkat-perangkat penggerak/actuator untuk menghasilkan sistem kerja mesin yang baik.

         Proses pembakaran pada motor bensin memerlukan takaran campuran udara dan bahan bakar yang tepat agar menghasilkan pembakaran yang optimal. Campuran yang dikenal sebagai perbandingan udara dan bahan bakar mempunyai kontribusi yang sangat besar terhadap hasil pembakaran. Campuran ini harus berada pada daerah perbandingan yang sesuai yaitu sejumlah 14,7 gram udara membutuhkan 1 gram bensin. Dalam satuan volumetrik, 10.500 liter udara berbanding 1 liter bensin pada tekanan satu atmosfir. Pada perbandingan ini akan dihasilkan tenaga hasil pembakaran yang maksimal dan emisi gas buang yang rendah. Selanjutnya perbandingan 14,7: 1 ini dikenal dengan perbandingan Stoichiometric. (Beberapa ahli menentukan jumlah/besaran yang berbeda-beda yakni pada kisaran antara 14,7 sampai dengan 14,9).

        Perbandingan antara udara dan bahan bakar adalah sebagai bentuk kebutuhan udara yang dikenal sebagai faktor lambda ( λ ). Secara sederhana lambda dapat dirumuskan sebagai perbandingan jumlah udara terpakai atau aktual dengan kebutuhan teoritis atau ditulis sebagai :

        Pada taraf perbandingan ideal/stoichiometric, nilai lambda adalah satu (λ = 1), Apabila campuran kaya/gemuk maka nilai lambda adalah kurang dari satu (λ < 1). Hal ini bermakna paparan udara didalam campuran lebih sedikit dari perbandingan ideal. Sebaliknya apabila paparan udara lebih banyak maka disebut campuran kurus/miskin dengan nilai lambda lebih dari satu satu ( λ > 1). Dengan pengaturan menggunakan sistem kontrol elektronik, campuran ideal dapat diperoleh dalam hampir setiap kondisi kerja mesin.

        Adapun dampak perbandingan campuran pada emisi gas buang adalah sebagai berikut :

* Emisi Carbon Monoksida / CO; Pada kondisi campuran kaya (λ < 1) emisi CO bertambah secara linier terhadap penambahan penggunaan bahan bakar. Pada saat campuran kurus (λ > 1) paparan CO berada pada level yang paling rendah. Apabila terjadi campuran yang tidak seragam misalkan campuran kurus dan gemuk pada masing-masing silinder untuk mesin dengan multisilinder, kadar CO rata-rata yang dihasilkan justru akan berada diatas kondisi λ = 1.

* Emisi HC; Hidrokarbon juga akan semakin bertambah bila konsumsi bahan bakar bertambah. Kadar HC akan rendah pada kondisi λ = 1,1 -1,2. Pada kondisi campuran kaya, kadar HC akan semakin tinggi dimana bahan bakar tidak dapat terbakar sepenuhnya didalam silinder.

* Emisi NO_X ; Tingkat kadar NO_X pada gas buang berlawanan dengan HC dan CO. Campuran yang kurus akan lebih menambah NO_X, karena NO_X berlebihan pada ruang bakar, terutama dengan perbandingan kompresi yang tinggi.

1) Closed Loop Systems

        Closed Loop System adalah model sistem yang dapat mengontrol output yang menjadi umpan balik bagi bekerjanya sistem (sistem kontrol). Contoh pada sistem pengisian, dimana voltage regulator akan melakukan penyetelan otomatis apabila output pengisian tidak sesuai, misal pada saat tegangan output pengisian terlalu rendah, Voltage regulator akan malakukan penyetelan/penyesuaian sehingga output alternator akan bertambah. Contoh lan adalah pada cruise control, Knock kontrol pada sistem engine, Idle speed control, dan closed loop air/fuel ratio corection control. Jadi, apabila ECM mengoreksi campuran udara bahan bakar berdasarkan sensor oksigen atau air fuel ratio sensor, maka sistem kontrol pada mesin disebut menggunakan closed loop.

     Pada sistem cloosed loop Fuel control, ECM melakukan monitor gas buang pada saluran pembuangan untuk memperoleh data kandungan sisa oksigen yang terbuang. Dari data oksigen sensor yang terpasang pada saluran exhaust, ECU memperoleh data tentang hasil pembakaran siklus sebelumnya dan dapat melakukan penyetelan/pengontrolan durasi injeksi untuk siklus pembakaran selanjutnya sesuai dengan perbandingan ideal. Dengan demikian, maka catalytic converter dapat bekerja dengan efisien. Untuk kebutuhan tertentu, seperti saat starting, akselerasi, tenaga maksimum dan mode maksimum efisiensi bahan bakar, kebutuhan campuran udara dan bahan bakar berbeda.

2) Open Loop Systems

        Pada model Open loop System atau sistem loop terbuka, output sistem tidak dimonitor dan sistem tidak melakukan perubahan atau penyetelan berdasarkan output tersebut. Sebagai contoh pada kendaraan tertentu yang menggunakan model ini, produk gas buang tidak dimonitor. Untuk memperoleh campuran yang ideal maupun gas buang yang memenuhi baku mutu, disediakan opsi lain berupa CO adjuster atau Variabel resistor yang dapat disetel untuk memenuhi kebutuhan tersebut.

Secara umum, terdapat tiga kelompok komponen yang terdapat dalam kontrol engine, yaitu :

*  Sensor ; berupa kelompok pendeteksi sinyal untuk membaca data-data kondisi kerja mesin untuk diberikan ke ECU.

*  Unit Kontrol (ECU) sebagai pengolah data dan memberikan perintah ke aktuator sesuai kebutuhan mesin .

*  Actuator merupakan kelompok penggerak/ pelaksana perintah ECU sesuai dengan bagian masing-masing.

Hubungan antara sensor ECU dan Actuator dalam engine management system dapat digambarkan pada bagan berikut :

Gambar. Skema sistem kontrol pada Engine Managemen System (EMS)

Share:

Read More

Soal EFI

 SOAL ELECTRONIC FUEL INJECTION (EFI)

1. Keuntungan sistem EFI dibandingkan dengan karburator adalah ...

    A.  Pemakaian bahan bakar lebih efisien

    B.  Pemakaian bahan bakar lebih irit

    C.  Sistem EFI tidak perlu perawatan

    D.  Pembakaran lebih sempurna

    E.  Campuran bahan bakar lebih sempurna

2. Campuran bahan bakar dan udara pada sistem EFI terjadi pada ...

    A.  Saluran isap

    B.  Saluran by pass

    C.  Ruang bakar

    D.  Filter udara

    E.  Ruang silinder

3.  Katup isap pada sistem EFI berfungsi untuk ....

    A.  Mengatur pemasukan udara

    B.  Mengatur pemasukan bahan bakar

    C.  Mengatur pemasukan bahan bakar dan udara

    D.  Mengatur jumlah udara

    E.  Mengatur jumlah bahan bakar

4.  Air flow pada sistem EFI tipe "L-Type" berfungsi ...

    A.  Mengatur temperatur udara yang masuk melalui intake manifold

    B.  Mengukur jumlah udara yang mengalir melalui intake manifold

    C.  Mengukur jumlah bahan bakar yang diinjeksikan

    D.  Mengatur arus yang mengalir ke ECU

    E.  Mengukur temperatur kerja mesin

5.  Manifold absolute pressure sensor berfungsi ....

    A.  Mendeteksi kerja engine temperature sensor

    B.  Mendeteksi kerja air temperature sensor

    C.  Mendeteksi tekanan intake manifold

    D.  Mendeteksi tekanan air pendingin

    E.  Mendeteksi tekanan bahan bakar

6.  Komponen yang mendeteksi jumlah udara masuk melalui intake manifold pada mesin EFI   

     tipe "D" adalah ....

    A.  Air Valve

    B.  Air chamber

    C.  Air flow meter

    D.  throttle position sensor

    E.  Manifold absolute pressure sensor

7.  Air temperature sensor (THA) berfungsi untuk ....

    A.  Mengontrol jumlah udara yang masuk dan mendeteksi throttle valve

    B.  Mendeteksi temperature udara yang masuk dengan thermistor dan diubah kedalam signal 

         tegangan dan di kirim ke ECU

    C.  Mendeteksi temperature pendingin dengan sebuah thermistor dan diubah ke dalam signal 

         tegangan dan dikirim ke ECU.

    D.  Mendeteksi jumlah udara yang masuk melalui intake manifold

    E.  Mengalirkan udara ke intake chamber

8.  Untuk mencegah campuran yang berlebihan, lamanya waktu injeksi dikontrol oleh ...

    A.  Cold start injector

    B.  Injector time switch

    C.  Air valve

    D.  Auxiliary air valve

    E.  Intake air temperature sensor

9.  Komponen yang mengontrol jumlah udara yang masuk dan mendeteksi posisi throttle valve 

    serta merubah menjadi signal tegangan ke ECU adalah ....

    A.  Selenoid resister

    B.  Throttle position sensor (IDL/PSW)

    C.  Air valve

    D.  Air induction system

    E.  Manifold pressure sensor

10.  Gambar dibawah ini adalah grafik hubungan antara temperature dan tahanan thermistor. 

       Apabila thermistor mendeteksi mesin bekerja temperature kerjanya, maka tahanan thermistor 

      yang benar akan berada pada ....

    A. 100Ω– 300Ω

    B.  10Ω– 30Ω

    C.  0,5 kΩ – 1 kΩ

    D.  100kΩ– 300kΩ

    E.  1kΩ - 3 kΩ

11. Apabila merujuk pada grafik lambda sensor dibawah dan saat bekerja menunjukkan tegangan 

      sebesar 800mV. Kondisi menunjukkan ....

Share:

Read More