Electronic Fuel Injection
Mesin bensin dengan karburator
konvensional, jumlah bahan bakar yang diperlukan oleh mesin diatur oleh
karburator. Pada mesin bensin yang menggunakan karburator, percampuran bensin
dan udara masih bersifat alami yaitu bensin dapat bercampur dengan udara karena
adanya hisapan pada silinder. Kesulitan yang terjadi adalah karena berat jenis
bensin yang tidak sama dengan berat jenis udara sehingga perbandingan yang
ideal akan sulit tercapai. Untuk memperbaiki kelemahan pada mesin bensin dengan
karburator maka diterapkan sistem injeksi bensin.
Pada mesin modern dengan menggunakan
sistem injeksi bensin, atau kemudian selanjutnya disebut dengan istilah EFI,
maka jumlah bahan bakar diatur (dikontrol) lebih akurat oleh komputer dengan mengirimkan
bahan bakarnya ke silinder melalui injektor.
Sistem EFI menentukan jumlah bahan
bakar yang optimal (tepat) disesuaikan dengan jumlah dan temperatur udara yang
masuk, kecepatan mesin, temperatur air pendingin, posisi katup throttle,
pengembunan oksigen di dalam exhaust pipe dan kondisi penting lainnya. Komputer
EFI mengatur jumlah bahan untuk dikirim ke mesin saat penginjeksian dengan
perbandingan udara dan bakar bahan bakar
yang optimal berdasarkan karakteristik kerja mesin. Sistem EFI menjaga perbandingan
udara dan bahan bakar yang ideal dan efisiensi bahan bakar yang tinggi pada setiap
saat.
Sistem injeksi elektronis yang lebih
terkenal dengan sebutan EFI (Electronic
Fuel Injection ), volume penyemprotan bensin dikontrol secara
elektronis. Bekerjanya injektor penyemprot bensin diatur oleh sebuah ECU (Electrinic
Control unit ) atau kadang-kadang disebut ECM (Electronic Control Module).
Perangkat pengontrol elektonis ini
memerima beberapa masukan sinyal dari sensor-sensor antara lain : sensor volume
dan suhu udara masuk, sensor suhu air pendingin, sensor beban dan putaran
mesin, sensor posisi katup gas dan sensor-sensor yang lain sehingga volume
penyemprotan bensin secara tepat dan akurat disesuaikan dengan kondisi kerja
mesin berdasarkan sinyal-sinyal dari sensor-sensor tersebut.
Bensin
yang ditampung dalam tangki dipompakan oleh pompa bensin ke pipa pembagi
melalui saringan bensin dengan tekanan ± 3 bar, tekanan disalurkan ke
masing-masing injektor.
Agar tekanan dalam
pipa pembagi tetap (sesaui dengan tekanan spesifikasi), maka dipasangkan
regulator tekanan yang juga berfungsi untuk menjaga tekanan bahan bakar tetap
meskipun mesin telah dimatikan beberapa saat.
Kapasitas pemompaan bensin oleh
pompa bensin harus melebihi kebutuhan/ pemakaian bensin, dengan demikian selalu
ada bensin yang mengalir kembali ke tangki bahan bakar. Sirkulasi seperti ini
dimaksudkan untuk menjaga bensin tetap dingin selama proses kerja dan agar
gelembung-gelembung uap bensin tidak terbentuk pada sirkuit aliran bahan bakar.
MACAM-MACAM
SISTEM EFI
Sistem EFI dirancang untuk mengukur
jumlah udara yang dihisap dan untuk mengontrol penginjeksian bahan bakar yang
sesuai dengan kondisi kerja mesin. Besarnya udara yang dihisap langsung dengan
tekanan udara dalam intake manifold ( D-EFI sistem ) atau dengan airflow meter
pada sistem L-EFI.
1. Sistem D-EFI
(Manifold Pressure Control Type)
Sistem D-EFI mengukur tekanan udara dalam intake manifold
dan kemudian melakukan penghitungan jumlah udara yang masuk. Manifold pressure sensor
akan mendeteksi besarnya tekanan dan jumlah udara yang masuk ke intake
manifold. Selanjutnya manifold pressure sensor akan mengubah hasil pengukuran tekanan dan
jumlah udara menjadi sebuah sinyal yang akan dikirim ke Electronic Control Unit (ECU).
ECU akan
memerintahkan injektor untuk menyemprotkan bahan bakar sesuai dengan sinyal
yang diterima dengan dipadukan dengan sinyal-sinyal dari sensor lain. Sistem
D-EFI tidak begitu akurat dan tidak dalam konvensi yang tepat dalam mengukur tekanan
udara dan jumlah udara dalam intake manifold, sehingga disempurnakan lagi oleh sistem
L-EFI seperti pada pembahasan selanjutnya.
D-EFI disebut "D-Jetronic"
merk dagang dari Bosch. 'D' dari kata Jerman yaitu 'Druck', yang berarti
tekanan. 'Jetronic' adalah istilah Bosch yang berarti penginjeksian
(injection). Diagram kerja sistem D-EFI terlihat seperti gambar berikut ini.
Pada sistem D-EFI
terdapat sebuah komponen pengukur tekanan udara masuk yang dipasangkan pada
intake manifold. Komponen ini akan mengukur dan sekaligus menghitung jumlah
udara yang masuk ke intake manifold berdasarkan kevakuman yang terjadi selama
mesin hidup.
2. Sistem L-EFI (
Airflow Control Type)
Dalam sistem L-EFI, airflow
meter langsung mengukur jumlah udara yang mengalir melalui intake manifold.
Airflow meter mengukur jumlah udara dengan sangat akurat, sistem L-EFI
dapat mengontrol penginjeksian bahan bakar lebih tepat dibandingkan dengan
sistem D-EFI. L-EFI biasa disebut
"L-Jetronic", 'L' berasal dari bahasa Jerman 'luft' yang berarti udara.
SUSUNAN DASAR SISTEM EFI
Susunan sistem EFI dapat dibagi
menjadi 3 sistem fungsional yaitu : sistem bahan bakar (fuel system), sistem
Induksi udara (air induction system) dan sistem pengontrol elektronik
(electronic control system). Sistem EFI terdiri dari sistem injeksi bahan bakar
(fuel injection system) dan sistem koreksi injeksi (injection corrective
system).
Sistem bahan bakar berfungsi untuk
mengatur aliran bahan bakar dengan tekanan kerja tertentu melalui pompa bensin
dan mensuplai bensin dari tangki sampai ke injketor. Injektor akan
menyemprotkan bensin ke setiap saluran masuk silinder mesin sesuai deng injection
signal dari EFI computer dengan jumlah yang disesuaikan dengan
kebutuhan unjuk kerja (performa) mesin. Sistem induksi
udara berfungsi untuk mendeteksi mengatur jumlah udara yang masuk ke
silinder-silinder. Selain itu udara yang masuk juga diukur tekanan, suhu dan
massanya berdasarkan kebutuhan unjuk kerja mesin.
Sistem pengontrol elektronik
berfungsi untuk mendeteksi kerja mesin dan mengolah sinyal-sinyal yang diterima
dari sensor-sensor yang terdapat pada
sistem. Selanjutnya sinyal diubah menjadi sinyal perintah injeksi (injection
signal) ke injektor untuk menyemprotkan bahan bakar sesuai dengan
sinyal yang diterima.
Susunan dasar sistem EFI terlihat
seperti gambar berikut ini :
SISTEM BAHAN BAKAR
Bahan bakar dihisap dari tangki oleh
pompa bahan bakar yang dikirim
dengan tekanan ke saringan. Bahan bakar yang telah disaring dikirim ke injector
dan cold start injector. Tekanan dalam saluran bahan bakar (fuel
line), dikontrol oleh pressure regulator. Kelebihan bahan bakar
dialirkan kembali ke tangki melalui return line. Getaran pada bahan bakar yang
disebabkan oleh adanya penginjeksian diredam oleh pulsation damper.
Bahan
bakar diinjeksikan oleh injector kedalam intake manifold sesuai dengan
injection signal EFI computer. Cold start injector menginjeksikan bahan bakar
langsung ke air intake chamber saat cuaca dingin sehingga mesin dapat dihidupkan
dengan mudah.
SISTEM INDUKSI UDARA
(AIR INDUCTION SISTEM)
Udara bersih dari saringan udara (air
cleaner) masuk ke airflow meter dengan membuka
measuring plate, besarnya pembukaan ini tergantung pada kecepatan aliran udara
yang masuk ke intake chamber. Besarnya udara yang masuk ke intake chamber
ditentukan oleh lebarnya katup throttle terbuka. Aliran udara masuk ke intake
manifold kemudian ke ruang bakar (combustion chamber).
Bila mesin
dalam keadaan dingin, air valve mengalirkan udara langsung ke intake
chamber dengan membypass throttle. Air valve mengirimkan udara secukupnya
ke intake chamber untuk menambah putaran sampai fast idle, tanpa
memperhatikan apakah throttle dalam keadaan membuka atau tertutup. Jumlah udara yang masuk dideteksi oleh airflow meter pada
sistem L-EFI atau dengan manifold pressure sensor pada sistem D-EFI.
SISTEM PENGONTROL ELEKTRONIK (ELECTRONIC
CONTROL SYSTEM) Sistem
pengontrol elektronik (Electronic Control System) termasuk pula
sensor-sensor untuk mendeteksi kondisi kerja mesin dan komputer akan menentukan
ketepatan jumlah penginjeksian bahan bakar sesuai dengan signal yang diterima.
Sensor-sensor ini mengukur jumlah udara yang dihisap, beban mesin, temperatur
air pendingin, temperatur udara, saat akselerasi atau deselerasi, serta kondisi
kerja mesin lainnya, kemudian mengirim signal ke komputer. Komputer menghitung
dengan tepat jumlah penginjeksian bahan bakar atas dasar signal tadi, dan
mengirimkan signal penginjeksian yang diperlukan ke injektor-injektor.
Electronic
Injection System pada beberapa mesin dilengkapi
dengan sebuah tahanan (resistor) dalam injection circuitnya untuk mencegah
terjadinya panas dan menstabilkan
kerja injector. Cold start injector bekerja ketika mesin di start pada saat
dingin dan lamanya penginjeksian dikontrol oleh timer. Pada sirkuit komputer
sistem EFI dilengkapi juga dengan main relay untuk mencegah turunnya tegangan.
Sirkuit
pompa bahan bakar pada sistem EFI juga dilengkapi dengan relay. Relay ini akan
bekerja ketika mesin berputar dan mematikan pompa pada saat mesin dimatikan. Dibawah ini diperlihatkan diagram
electronic control system pada pengontrol mesin EFI.
TABEL FUNGSI SENSOR-SENSOR DAN SIGNAL
|
SENSOR/SIGNAL
|
URAIAN
|
|
Intake air amount
signal
|
Air flow meter
(L-EFI)
|
Airflow
meter dipasang pada intake sistem, mendeteksi jumlah udara yang masuk sesuai
besarnya pembukaan sudut pada measuring plate, dan mengubahnya dengan
potentio meter ke dalam signal tegangan dan mengirim signal ke ECU.
|
|
Manifold pressure
sensor
(D-EFI)
|
Manifold pressure sensor atau silicon chip terpasang dalam
unit vacuum sealed sensor. Bila vacuum ntake manifold bekerja pada salah satu
sisi chipnya, menyebabkan adanya perbedaan tekanan dan merubah tahanan pada
chip. Oleh rangkaian IC perubahan tersebut diperkuat dan dirubah ke dalam
signal tegangan yang dikirim ke ECU berupa suatu signal.
|
|
Ignition Signal
(IG)
|
Perubahan
pada tegangan primar pada ignition coil dideteksi dan dikirim ke ECU sebagai
suatu signal. ECU menentukan saat penginjeksian sesuai kecepatan mesin.
|
|
Water Temperature
Sensor (THW)
|
Mendeteksi
temperatur air pendingin dengan sebuah thermistor dan dirubah kedalam signal
tegangan dan mengirim signal ke ECU.
|
|
Air Temperature
Sensor (THA)
.
|
Dipasang
pada airflow meter (L-EFI) atau didalam rumah saringan udara (D-EFI), yang
mendeteksi temperatur udara yang masuk dengan thermistor dan dirubah ke dalam
signal tegangan dan selanjutnya signal dikirim ke ECU.
|
|
Starter Signal
(STA)
|
Bekerjanya
motor starter dideteksi oleh tegangan terminal ST dari ignition switch dan
mengirimkan signal ke ECU menandakan bahwa mesin sedang distart (cranking).
|
|
Throttle Position
Sensor
(IDL/PSW)
|
Dipasang
pada throttle shaft yang terdapat pada throttle body yang berfungsi untuk
mengontrol jumlah udara yang masuk dan mendeteksi posisi throttle valve dan
mengubahnya menjadi signal tegangan ke ECU, untuk menentukan kondisi mesin
pada putaran idling, bekerja dengan beban berat atau dengan beban ringan.
|
|
Oxygen Sensor
(OX)
|
Terpasang
pada exhaust manifold, dan mendeteksi jumlah sisa oksigen dalam gas buang dan
mengubahnya menjadi tegangan variabiel, dan selanjutnya mengirim signal ke
ECU. Sensor ini akan membantu computer menentukan campuran udara dan bahan
bakar (perbandingan udara dan bahan bakar) yang di supply ke rnesin.
|
A.
Komponen-komponen
Sistem Bahan Bakar
- Pompa bensin
Pompa bensin oleh motor listrik dengan
magnet permanen yang dikonstruksikan menjadi satu unit dengan rumah pompa. Rumah
pompa, terdiri dari sebuah ruang berbentuk silinder dan di datam rumah tersebut
terpasang sebuah piringah/rotor yang berputar eksentris terhadap rumah pompa.
Bila rotor
berputar, bensin akan dihisap ke dalam saluran masuk dan akan tertekan oleh
putaran rotor di dalam rumah pompa. Selanjutnya putaran rotor akan menimbulkan tekanan bensin
dalam saluran tekan.
Penempatan
pompa bensin listrik berada dalam tangki bahan bakar merupakan alternatif
pemasangan pompa yang terbaik, karena pompa akan terlindung dari kotaran yang
menempel dan juga bunyi pompa akan bisa diredam, serta pompa tidak memerlukan
perawatan khusus.
- Saringan Bensin
Saringan
bensin berfungsi untuk menyaring kotoran yang beredar dalam sistem bahan bakar
dan dipasang pada saluran aliran bensin sesudah pompa. Konstruksi saringan
terdiri dari elemen kertas dengan lubang-lubang penyaring yang cukup halus
yaitu sekitar 100 mikron dan pada arah akhir dari saringan dipasang sebuah
saringan kassa, agar bagian elemen kertas yang terkikis akibat erosi aliran
bahan bakar bisa disaring oleh saringan kassa ini. Penggantian saringan dilakukan secara periodik
biasanya setiap servis besar atau 10.000 - 20.000 km.
3. Pipa Pembagi dan Regulator Tekanan
Pipa
pembagi terpasang bersama injektor dan regulator tekanan, terdapat pula ventil
untuk pemasangan alat ukur tekanan bahan bakar. Pipa pembagi berfungsi
untuk mendistribusikan secara merata tekanan bensin ke setiap injektor, karena bahan
bakar yang dipompakan ke sistem bahan bakar selama mesin hidup berkemungkinan menimbulkan
pulsa tekanan yang bervariasi, maka dengan adanya pipa pembagi, variasi pulsa
tekanan bisa diredam, dengan demikian setiap injektor akan menerima tekanan
bensin yang lebih merata. dengan adanya pipa pembagi, juga memungkinkan melepas
dan memasang injektor lebih mudah dilakukan.
4. Regulator Tekanan
Regulator
tekanan berfungsi untuk mengatur tekanan kerja sistem aliran bahan bakar agar
konstan, hasil tekanan yang sudah diatur tersebut disalurkan ke pipa pembagi,
seterusnya diterima oleh injektor secara merata. Tekanan kerja ini berkisar 2 -
3 bar, atau sesuai dengan spesifikasi.
Ketika
tekanan bensin melampaui tekanan kerja sistem bahan bakar, membran (5) akan
terdorong ke atas karena tekanan bensin
lebih besar dari tekanan pegas (6) dan katup bola pengatur (3) akan membuka saluran
pengembali (2), sehingga bensin mengalir kembali ke tangki sebagai kelebihan
bahan bakar.
Saluran
vakum (7) dihubungkan ke intake manifold motor sesudah katup gas, pada waktu
posisi katup gas dalam keadaan menutup (misalnya motor putaran idle) kevakuman
pada saluran masuk di bawah katup gas akan besar, kevakuman yang besar ini akan
cenderung menarik membran keatas, akibatnya tekanan kerja bahan bakar turun,
bensin yang kembali ke tangki akan lebih banyak.
Pada waktu
katup gas terbuka dengan tiba-tiba (saat akselerasi) kevakuman saluran masuk
akan mengecil, tekanan pegas (6) dengan sendirinya akan lebih kuat menekan
membran (5), akibatnya tekanan kerja bensin pada pipa pembagi dan injektor
lebih besar dari pada watu katup gas posisi menutup, tekanan kerja sistem
aliran bahan bakar yang lebih besar dibutuhkan terutama pada waktu akselerasi.
5. Injektor
Injektor
bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetis, yang biasanya dikendalikan oleh
ECU melalui rangkaian massa.
Ring-O pada injektor berfungsi untuk mencegah terjadinya kebocoran udara pada
saluran masuk dan tempat pemasangan injektor.
Pemasangan
injektor diatur sedemikian rupa sehingga penyemprotan injektor yang menyerupai
kerucut diarahkan ke katup masuk denga demikian pengabutan bensin lebih
sempurna, karena semprotan bensin akan membentur katup masuk yang panas akibat
proses pembakaran dalam silinder motor.
Injektor
bekerja secara serentak atau berurutan yang diatur oleh ECU tiap periodik yaitu
satu kali penyemprotan setiap satu putaran poros engkol
.
|
|
Keterangan :
1.
Lubang penyemprot
2.
Batang katup jarum
3.
Kumparan
4.
Pegas
5.
Terminal/ konektor
6.
Saringan
7.
Saluran masuk
x = celah
pengangkatan katup jarum
|
Cara Kerja :
Bila kumparan injektor dialiri arus listrik maka akan timbul garis gaya
magnet yang dapat rnengangkat katup jarum injektor setinggi 0,1 mm dari
dudukannya. Lamanya katup jarum terangkat adalah merupakan waktu kerja
injektor, makin lama katup jarum terangkat, makin banyak bensin yang
disemprotkan, sedangkan tekanan penyemprotan konstan kecuali saat akselerasi.
Bagian
ujung injektor biasanya dilengkapi dengan tube teflon yang tahan terhadap panas,
juga dapat mencegah endapan bensin yang mengkristal pada bagian tersebut. Pada
waktu melepas dan memasang injektor ini dilarang melepas teflon pelindung ini.
B. Komponen-komponen Pengukur
Udara dan Sensor-sensor
ada beberapa cara mengukur udara yang mengalir ke dalam
silinder motor antara lain;
1.
Pengukur Volume Udara
|
|
Keterangan Gambar :
1. Poros Potensiorneter
2. Ruang Kompensasi
3. Plat Katup Kompensasi
4. Sensor Tempratur Udara
5. Saluran Udara Idel
6. Plat geser dan tahanan Geser
7. Plat Katup Pintu Udara.
|
Cara Kerja:
Aliran
udara yang diisap oleh motor akan menggerakkan plat katup pintu udara (7),
aliran udara ini akan membentuk sudut gerak tertentu dari katup plat tersebut. Ruang
kompensasi (2) dan plat katup kompensasi (3) berfungsi untuk meredam getaran
plat katup pintu udara pada saat udara mengalir, dengan demikian plat katup
tidak bergetar saat udara mengalir melewatinya, terutama saat motor putaran
rendah.
Sebuah sensor ternperatur udara
masuk (4) ditempatkan sedemikian rupa dalam rumah pengukur udara, sehingga
sensor temperatur udara masuk yang berupa NTC ini akan dapat memberikan infornasi
ke ECU tentang suhu udara yang mengalir ke silinder motor. Untuk meyetel
campuran udara idel dapat dilakukan pada sekrup penyetel idel, dengan
memperkecil memperbesar udara yang
mengalir melalui saluran udara idel (5)
Dengan bergeraknya katup plat pintu
udara membentuk sudut tertentu maka, plat geser (6) akan bergerak juga di atas tahanan
geser/ potensiometer (6), nilai perubahan tegangan pada potensiometer inilah
sebagai informasi yang diterima oleh ECU.
2. Pengukur Massa
Udara
Jenis pengukur udara yang lain
adalah pengukur masa udara, di dalam jenis pengukur udara ini terdapat plat dengan
sensor film, serta pengukur suhu udara ditempatkan sedemikian rupa pada saluran
masuk dan terpisah dari pengukur udara.
Pengukur
udara ini merupakan unit elektronis yang terintegrasi, tidak dapat diperbaiki satu-persatu
bagian. Perbaikan hanya dilakukan dengan cara
menggantinya dengan satu unit baru. Dalam pengukur udara terdapat plat film
tipis yang dipanasi oleh arus listrik, plat film ini mempunyai konstanta panas
yang tetap, pengaturan konstanta panas ini dilakukan oleh Kontrot Unit.
Pada waktu
udara mengalir, film menjadi dingin. Jika film dingin, maka diperlukan arus
yang lebih besar untuk memanaskannya agar suhu plat film konstan kembali. Perubahan
arus listrik yang mengalir untuk menjaga agar suhu film tetap konstan
diinformasikan ke ECU, berdasarkan inilah kontrol unit dapat mengatur volume
penyemprotan bahan bakar oleh injektor.
- Pengukur Udara Berdasarkan Tekanan
Udara pada Saluran Masuk
Sensor
pengukur tekanan udara ditempatkan sedemikian rupa pada ruang motor dan
dihubungkan dengan kevakuman saluran masuk.
Sensor ini sering disebut dengan Manifold Absolute Pressure Sensor (MAP
Sensor).
MAP Sensor mengukur
perubahan tekanan udara yang terjadi pada saluran masuk yang disebabkan oleh
putaran dan beban motor. Perubahan
tekanan udara masuk yang terjadi akan menyebabkan perubahan tegangan antara 0 -
5 Volt tegangan ini berasai dari tegangan referensi ECU/Unit Kontrol
Elektronis.Perubahan nilai tahanan pada MAP Sensor akan menyebabkan juga
perubahan tegangan sinyal yang dikirimkan ke ECU/Kontrol Unit Elektronis.
Sebagai
contoh pada saat putaran idel tekanan udara pada saluran masuk sebesar 20 Kpa
dengan tegangan sinyal 0,5 Volt, sedangkan pada saat beban penuh tekanan udara
pada saluran masuk sebesar 110 Kpa dengan tegangan sinyal sebesar 5 Volt.
Kontrol
Unit Elektronis/ECU memanfaatkan perubahan tegangan sinyal ini untuk menghitung
perubahan tekanan udara pada saluran masuk atau untuk menentukan/menyesuaikan
penyemprotan bensin oleh injektor. Konstruksi
terbaru dari MAP sensor terlihat pada gambar, yaitu mini MAP Sensor. Saat ini
penerapan sensor kecil ini lebih banyak karena bentuknya yang ringkas dan dapat
ditempatkan langsung pada saluran intake, dengan
demikian kebocoran saluran dapat dikurangi bila dibandingkan dengan MAP sensor
generasi pertama.
4. Sensor Temperatur
Udara Masuk
Sensor
temperatur udara masuk biasanya dipasangkan pada saluran masuk atau di rumah
pengukur aliran udara. Sensor ini berfungsi mengukur suhu adara yang masuk ke
dalam silinder motor. Material sensor berupa thermistor yang bersifat NTC
(Negative Temperature Coefesient). Tegangan referensi 5 Volt dari Kontrol Unit
Elektronis/ECU selanjutnya akan berubah menjadi tegangan sinyal yang nilainya
dipengaruhi oleh suhu udara masuk.
5. Sensor Posisi
Katup Gas
Konstruksi dasar
sensor posisi katup gas terdiri dari :
(1) Rumah Katup Gas
(2) Katup Gas
(3) Saluran by-pas Putaran Idel
(4) Sekrup Penyetel Putaran Idel
Banyaknya
udara yang mengalir ke dalam silinder motor tergantung dari besarnya bukaan
katup gas. Bila katup gas menutup penuh udara hanya bisa mengalir ke silinder
motor melalui celah katup gas dengan rumahnya, atau melalui saluran udara
penyetel putaran idle (3). Dengan sekrup penyetel putaran idel (4) memungkinkan
penyetelan putaran idle dapat dilakukan.
Pada saklar posisi
katup gas terdapat dua kontak yaitu ;
§ Kontak
putaran idel (5), kontak ini berhubungan pada waktu katup gas menutup penuh, hal
ini menjadi pedoman oleh ECU bahwa motor dalam posisi putaran idel.
§ Kontak
beban penuh (6), bila kontak ini berhubungan berarti katup gas dalam keadaan
membuka penuh maka ECM akan mengatur penyemprotan injektor pada posisi beban
penuh.
Generasi yang lebih
baru dari sensor posisi katup gas tidak hanya terdiri dari kontak-kontak posisi
idel maupun posisi beban penuh, akan tetapi sensor posisi katup gas sudah
merupakan potensiometer dan dapat memberikan sinyal ke ECU pada setiap keadaan
beban mesin.
Konstruksi generasi
terakhir dari sensor posisi katup gas sudah full elektronis, karena yang menggerakkan
katup gas adalah elektromotor yang dikendalikan oleh ECU tanpa kabel gas yang terhubung
dengan pedal gas.
Generasi
terbaru ini memungkinkan pengontrolan emisi/gas buang lebih bersih karena pedal
gas yang digerakkan hanyalah memberikan sinyal tegangan ke ECU dan pembukaan
serta penutupan katup gas juga dilakukan oleh ECU secara elektronis.
Sensor posisi katup gas terpasang pada saluran masuk dengan dua sekrup
penyetel posisi dasar (tanda panah)
6. Sensor Temperatur
Air Pendingin
Gambar 36. Sensor Temperatur Air Pendingin
Sensor
tempratur air pendingin merupakan tahanan variabel dengan sifat NTC (Negative
Temperature Coeffecient) yang berfungsi untuk memberi informasi pada ECU
tentang suhu air pendingin. Dengan sifat NTC ini jika suhu air pendingin rendah,
maka nilai tahanan sensor tinggi, jika suhu air pendingin tinggi, maka nilai
tahanan sensor rendah.
7. Sensor Posisi
Poros Engkol
Sensor posisi poros engkol berupa
pengirim sinyal induktif berfungsi untuk memberikan sinyal / informasi ke ECU
tentang putaran dan posisi poros engkol agar ECU dapat mengatur saat
penyemprotan dan pengapian yang tepat.
Sensor ini biasanya ditempatkan pada
sisi blok silinder mesin, gigi sinyal dibuat dari piringan yang dipasangkan
pada poros engkol seperti terlihat pada gambar.
Apabila poros engkol berputar, roda gigi
akan melewati kumparan induktif yang di dalamnya terdapat magnet permanen.
Perubahan garis gaya
magnet ini yang dikirim pada ECU untuk menentukan posisi poros engkol silinder
nomor satu dan putaran mesin.
Sensor posisi poros engkol terpasang
pada blok mesin. Kabel rangkaian sensor posisi poros engkol ditempatkan
sedemikian rupa dan dilengkapi dengan isolasi koaksial, hal ini dimaksudkan
untuk mencegah interferensi gelombang elekromagnetis dari luar yang dapat
menggangu sinyal yang dibangkitkan oleh sensor.
8. Sensor Detonasi
Perangkat pemonitor
detonasi yang terjadi pada mesin terdiri dari :
a. Sensor detonasi biasanya
terdapat pada blok mesin bagian bawah di antara silinder 2 dan 3 berfungsi
sebagai penangkap getaran yang ditimbulkan oleh detonasi mesin. Sensor ini
terbuat dari kristal Piezo yang dapat merubah getaran menjadi sinyal listrik
analog.
b. Module detonasi biasanya dipasangkan di blok silinder mesin berfungsi
untuk memonitor sinyal yang diberikan oleh sensor detonasi dan merubahnya
menjadi sinyal segi empat dan dikirim ke ECU, kebanyakan modul detonasi sudah
ditempatkan terintegrasi di dalam ECU
c. ECU akan berfungsi menghitung saat pengapian yang sesuai dengan sinyal
yang dikeluarkan oleh sensor detonasi.
Pemasangan sensor detonasi pada
blok silinder mesin
9. Sensor Oksigen
Untuk memperoleh emisi yang
berwawasan lingkungan, diperlukan perbandingan campuran yang ideal atau yang
mendekati ideal di segala kondisi operasional motor. Untuk mendapatkan perbandingan
campuran yang ideal tersebut dibutuhkan informasi keadaan campuran udara bensin
yang harus diterima oleh ECU, informasi/sinyal diterima dalam bentuk tegangan
berdasarkan kadar oksigen yang ada pada saluran gas buang, fungsi tersebut
dilakukan oleh oksigen sensor
Gambar 42. Sensor oksigen
Melalui rangkaian/ mata rantai
tertutup yaitu; oksigen sensor (1) akan memberikan sinyal pada ECU (2) sebagai
informasi tentang keadaan oksigen pada saluran gas buang, selanjutnya ECU akan
mengatur perbandingan campuran udara bensin yang sesuai/ideal sehingga kerja
katalitik konverter (3) untuk mereduksi kadar racun emisi yaitu CO dan HC dapat
Iebih optimal.
Oksigen sensor dipasangkan pada
saluran gas buang sebelum katalitik konverter, dengan demikian katalitik
konverter hanya akan mereduksi kadar racun pada emisi setelah diperoleh
perbandingan campuran yang mendekati ideal.
Material keramik sangat peka
terhadap aliran oksigen yang ditangkap oleh permukaannya, keramik aktif
tersebut mulai bekerja bila suhu disekitarnya sudah mencapai sekitar 300
derajat Celsius, jika terdapat perbedaan oksigen yang melalui permukaan keramik
maka terdapat beda potensial yang dikeluarkan dan sinyal dikirim ke ECU.
Oksigen yang keluar dad saluran gas
buang sangat tergantung pada perbandingan campuran yang diatur oleh ECU
berdasarkan informasi dari berbagai sensor. Sebagai contoh dapat dikemukakan
bahwa dengan nilai perbandingan campuran (lambda) = 0.95 maka akan terdapat
volume oksigen sebesar 0.2 - 0.3 % dari volume emisi/gas buang.
Tegangan yang dapat dibangkitkan
oleh oksigen sensor berkisar antara 300 - 1000 mV bila keadaan campuran gemuk
(lihat grafik di atas : lambda < 1) dan apabila campuran kurus (lambda
>1) maka sensor oksigen akan mengirimkan tegangan sinyal sekitar 100 mV.
Pemasangan sensor oksigen pada
sebelum dan sesudah katalitik konverter
Untuk menyempurnakan kerja katalitik
konverter dan mendapatkan emisi yang lebih berwawasan lingkungan maka saat ini
di beberapa kendaraan terdapat dua oksigen sensor yang dipasangkan setelah (2)
dan sebelum (1) katalitik konverter.
Skema pemasangan sensor oksigen
pada sebelum dan sesudah katalitik konverter
Mesin kendaraan yang memiliki satu
lagi oksigen sensor tambahan (2), melengkapi oksigen sensor yang standar (1)
yang telah ada pada mesin-mesin sebelumnya, yakni berfungsi untuk pengontrol
perbandingan campuran. Sedangkan oksigen sensor (2) berfungsi untuk memonitor
kerja katalitik konverter oleh karena itu oksigen sensor (2) diletakkan setelah
katalitik.
Jika terjadi kesalahan pada oksigen
sensor (1) yang membawa efek negatif pada pengontrolan emisi/gas buang dan
tanpa diketahui oleh pengemudi akan mengakibatkan kerusakan pada katalitik
konverter, hal ini dapat dihindari dengan adanya oksigen sensor (2), karena
setiap kesalahan yang mengakibatkan efek negatif pada emisi akan dapat segera
diketahui karena oksigen sensor (2) dapat memberikan masukan pada ECU.
Electronic Control Module (ECM)
Gambar 49. Bentuk Electronic
Control Module (ECM)
Electronic Control Module yang juga
sering disebut dengan ECU (Electronic Control Unit) atau Kontrol Unit
Elektronika berfungsi untuk mengevaluasi/ menghitung/ mengkalkulasi segala
masukan dari sensor selama mesin beroperasi dan dengan berbagai perangkat yang
ada di dalamnya. ECM mengatur keluaran untuk injektor, pengatur putaran idel,
saat pengapian atau keluaran yang lain.
Generasi terakhir dari ECU sudah
semakin kecil dimensinya, tahan terhadap suhu ruang mesin sehingga lebih mudah
ditempatkan diruang mesin atau di ruang kabin kendaraan, sebagai pusat pemroses
data dan sinyal yang datang dari sensor-sensor sesuai dengan keadaan
operasional mesin. ECU akan menghitung jumlah/volume penyemprotan bensin oleh
injektor sesuai dengan perbandingan campuran yang sesuai dan juga ECM dapat
mengatur saat pengapian serta sudut dwell, bahkan bekerjanya pompa bahan bakar
saat ini juga diatur oleh ECU.
Untuk lebih jelasnya proses secara
umum yang terjadi dalam ECM perhatikan diagram kerja Electronic Control module
pada gambar berikut.
Menurut garis besarnya ECM terdiri dari
bagian-bagian yaitu :
1.
Pembentuk Sinyal
Bagian ini
berfungsi untuk membentuk sinyal yang masuk tapi masih berupa gelombang AC
seperti dari sensor putaran mesin, sensor posisi poros engkol ataupun sinyal
dari sensor detonasi maupun sinyal yang lain. Sinyal yang masih berbentuk
gelombang AC akan masuk ke bagian ini terlebih dahulu kemudian hasil dari
proses di sini barulah bisa diolah oleh Mikrokomputer.
2.
Konverter/ Perubah Sinyal Analog ke Digital
Sebagian
besar sinyal yang masuk ke ECU masih berupa analog meskipun tidak berbentuk
gelombang AC, karena mikrokomputer hanya bisa bekerja dengan sinyal digital
maka perlu suatu perangkat yang merubah sinyal analog menjadi digital. Sinyal
dari sensor-sensor seperti suhu mesin, suhu udara masuk, sinyal posisi katup gas, tegangan baterai, pengukur
udara dan sinyal lainnya terlebih dahulu diproses pada bagian ini sebelum
diolah lebih lanjut oleh Mikrokomputer.
3.
Mikrokomputer terdiri dari bagian-bagian seperti: .
Bus adalah
tempat/ wadah semua data terkumpul dan dari sinilah data akan didistribusikan
pada bagianbagian lain dari mikrokomputer.
Mikrogrosesor CPU/Central
Processor Unit) ini adalah pusat dari proses penghitungan atau pengaturan
untuk segala keluaran ECM seperti waktu penyemprotan bahan bakar, saat
pengapian dan lainnya.
Memori
(ROM/Read Only Memory) bagian ini tersimpan secara permanen program
(software) yang dimasukkan ke ECU, seperti, karekteristik 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.
4.
Aplikasi Sinyal Output/Output Stage
Pada
bagian ini terdapat unit penguat agar output dad ECM dapat diperkuat sebelum
mengontrol komponen-komponen secara langsung seperti injektor, pengatur putaran
idel dan lain-lain.
5.
Unit Input-Output
Unit ini
menagani segala lalu-lintas sinyal input/masukan dan output/keluaran, sebagai
contoh apabila sinyal input yang diberikan berupa frekuensi dan sinyal ini
diproses untuk menambah putaran mesin pada bagian output, maka kedua masukan
dan keluaran ini disimpan unit ini sampai proses dilakukan.
Keluaran/ Output ECU
Injektor
Dengan tekanan bahan bakar yang
telah diatur oleh regulator tekanan, maka ECU akan menghitung secara akurat
jumlah volume penyemprotan bahan bakar oleh injektor pada setiap siiinder
motor. ECU akan mengatur lama pembukaan
katup jarum injektor, sesuai dengan kebutuhan mesin.
Pengatur Putarara ldle
Generasi pertama dari pengatur
putaran idle terlihat pada gambar di atas yang hanya berfungsi pada waktu mesin
masih dingin. Saluran by pass sebelum dan sesudah katup gas akan terbuka lebih
besar dan apabi!a mesin sudah panas maka saluran akan tertutup. Dengan demikian
putaran mesin akan dapat diatur lebih ha!us pada waktu kondisi mesin dingin.
Pengatur putaran idle (1) bekerja
berdasarkan saklar waktu (2) yang akan memutuskan rangkaian listrik ke pengatur
putaran bila mesin sudah panas. Sistem ini hampir sudah tidak dijumpai kecuali
pada mesin dengan sistem injeksi generasi tahun 80-an
Bentuk lain dari pengatur putaran
idel yang bekerja secara otomatis berdasarkan regulasi dari ECU. Komponen ini
tetap ditempatkan pada saluran masuk dekat katup gas, yang membuat saluran
bypas sebelum dan sesudah katup gas.
Pengatur putaran idel otomatis ini
berupa motor listrik bekerja diatur oleh ECU yang berfungsi untuk menyuplai
udara ke silinder motor saat putaran idel, dengan demikian putaran idel akan
selalu disesuaikan setiap saat serta lebih stabil. ECU akan mengatur pembukaan saluran bypass bervariasi sebesar
18 – 82 %.
Pada waktu motor putaran idel
temperatur kerja tanpa adanya beban tambahan seperti AC dan lain-lain, maka saluran
bypass akan membuka sebesar 25% (minimum), sedangkan saat beban idel lebih
besar, seperti pada saat motor belum mencapai suhu kerja atau AC dihidupkan,
maka saluran akan membuka maksimum.
Pengatur putaran idle seperti gambar
di atas bekerja secara otomatis yang diatur oleh ECU. Konstruksinya merupakan
sebuah elektromotor (2), komponen ini bergerak membuka dan menutup saluran
bypass melalui kendali ECU. Sistem ini paling banyak diterapkan karena tidak
hanya akan memperhalus putaran idle saat mesin dingin, juga akan mengatur
putaran idle bila beban idle bertambah seperti saat AC dihidupkan atau pemakaian
listrik lainnya.
Jenis pengatur putaran idle yang
lain juga berfungsi mengatur aliran udara melalui saluran bypass sebelum dan
sesudah katup gas. Berbentuk sebuah motor listrik yang dapat menggerakkan katup
pengatur (1) mundur atau maju sesuai dengan kebutuhan udara untuk putaran idle.
Pengontrol putaran idle ini sering
juga disebut dengan idle air control (IAC). IAC ini sangat bagus kerjanya dalam
mengontrol putaran tanpa beban/idle dengan segala kondisi suhu mesin atau pada
saat pemakaian beban listrik kendaraan yang bervariasi.
Konstruksi IAC terdiri dari steper
motor listrik yang dapat bekerja sesuai dengan permintaan putaran idle yang
diinginkan ECU, tergantung dari suhu mesin dan berbagai varian lainnya. Apabila
putaran idle mesin berubah dari keadaan normalnya maka steper motor akan
membuka atau memperkecil udara yang mengalir melaui saluran bypass idle.
Sistem Pengapaian .
Berdasarkan masukan dari sensor
putaran mesin (sensor posisi poros engkol) serta informasi dari sensor posisi
katup gas serta berbagai masukan lainnya, maka ECU akan mengatur sudut dwell
dan saat pengapian yang sesuai dari berbagai keadaan operasional mesin.
