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: