ENGINE MANAGEMENT SYSTEM

A. Pendahuluan

Tingkat keselamatan, kenyamanan, eknomis dan produk ramah lingkungan secara bertahap menjadi rasyarat mutlak bagi pengemudi dan masyarakat yang harus dipenuhi. Hal tersebut menjadi masalah sosial yang makin meningkat, termasuk tingginya tingkat polusi lingkungan, pemakaian konsumsi bahan bakar yang meningkat dan kecelakaan lalulintas yang diakibatkan ‘oleh kendaraan. Tuntutan ini khususnya bagi para pelajar KK/TKR harus mengikuti  perkembangan teknologi canggih yang menggunakan teknologi elektronik   agar bisa memenuhi tuntutan service untuk kendaraan tesebut.

Mesin kendaraan harus sudah bisa memenuhi kriteria sebagai berikut ;

a. Performa mesin meningkat

b. Irit bahan bakar    

c. Tingkat emisi     
d. Nyaman-Kuat     
e.  Handal      

B. Engine Manajemn Sistem

EMS system (engine management system) mengatur secara luas agar operasional mesin bisa tetap bekerja secara optimal setiap saat melalui pengaturan elemen mesin seperti sensor, actuator, controller, dst.

EMS system (engine management system) mengatur secara luas agar operasional mesin bisa tetap bekerja secara optimal setiap saat melalui pengaturan elemen mesin seperti sensor,actuator dan controller. Sistem pengaturan mesin melibatkan pengaturan bahan bakar, air intake dan juga waktu pengapian, agar diperoleh momen dan tenaga sesuai spesifikasi. Pengemudi dapat mengatur bukaan throttle valve secara manual dengan sistem koneksi mekanis, yang kemudian mengatur rasio udara/bahan bakar ke dalam mesin, selanjutnya campuran udara/bahan bakar yang masuk itu akan menentukan tenaga dan momen yang dihasilkah oleh mesin.Pengaturan momen mesin biasanya menggunakan sistem kontrol secara mekanis dan tekanan hampa, misalnya evaporator yang menghasilkan campuran bahan bakar/udara untuk pembakaran, pemakaian peralatan yang sudah sesuai dengan aturan international untuk memperoleh energi pengapian yang tepat, distributor, centrifugal dan sistem oscilation vacuum.Sistem konfigurasi kontrol secara mekanis dapat dikatakan sangat rumit, susah dalam pembuatan, dan sulit untuk mendapatkan hasil yang optimal dan efisiens, sehingga mengakibatkan emisi buangnya tidak bisa mengikuti aturan yang telah ditetapkan.Sistem pengontrolan secara elektroni untuk sistem injeksi bahan bakar (Bosch’s DJetronic danL-Jetronic) sudah diperkenalkan untuk menggantikan sistem konvesional karburator atau injeksi mekanis, dan selanjutnya teknologi pengaturan secara elektronic untuk aplikasi mesin dan keseluruhan sistem pada kendaraan berkembang dengan pesat. Penggunaan teknologi pengaturan secara elektronik akan memungkinkan sistem pengontrolan berjalan secara akurat dan tahan lama, serta dapat mengurangi polusi lingkungan karena emisinya lebih baik, hemat bahan bakar, stabilitas dan kontrol sistem juga lebih baik. Perkembangan teknologi elektronika yang sangat pesat, termasuk di dalamnya semi conductor dan komputer sejak tahun 1970 juga berperan dalam meningkatkan tingkat kestabilan kendaraan dan harganya juga sudah semakin terjangkau.

Ada tiga alasan dasar penggunaan kontrol mesin secara elektrik yaitu:

1. Kontrol emisi yang ramah lingkungan sesuai dengan peraturan pemerintahan.
Emisi buang adalah hasil dari proses pembakaran antara campuran bahan bakar dan udara. Bensin mengandung HC yang bisa mengeluarkan carbon dan hydrogen. Pembakaran di dalam mesin merupakan reaksi oksidasi antara oksigen dan bensin yang membangkitkan energy panas dalam bentuk majemuk. Untuk pembakaran yang sempurna gas buangnya adalah C02 dan H2O. Namun pembakaran sempura tidak sepenuhnya bisa diwujudkan, karena reaksi pembakaran itu menghasilkan zat N2, 02, CO, HC yang tidak terbakar,bermacam NOx, dsb, begitu juga C02 dan H2O. diantara gas buang zat CO, HC, dan NOx diketahui dapat membahayakan manusia, dan sudah menjadi standar baku peraturan pembatasan gas, buang disetiap negara. Emisi C02 merupakan hal pokok yang harus dikurangi pengeluarannya untuk mencegah terjadinya reaksi pemanasan global.
Di negara bagian California pada awal tahun 1960an emisi gas dari kendaraan menjadi isu sosial. Di LA sudah terdapat banyak sekali mobil, dan karena letaknya dikelilingi oleh gunung-gunung, maka asap yang keluar dari kendaraan yang disebut dengan ‘LA smoke’ pada tahun1960an berdampak terhadap kesehatan penduduknya. Karena itulah mereka mendiskusikan pengaturan emsisi buang dan mendirikan EPA (Environmental Protection Agency) dan CAA(Clean Air Act: juga disebut dengan Muskey Act) untuk menentukan pengaturan sistem emisi buang. Dan hasilnya adalah para pembuat mobil di dunia harus bisa membuat mesin yang emisi buangnya dapat dikontrol atau yang ramah terhadap lingkungan.Mesin konvensional yang menggunakan karburator yang sudah lama beredar tidak bias memenuhi standar emisi yang telah ditentukan, oleh karena itu diperkenalkanlah teknologi kontrol secara elektronik pada mesin

2. Hemat bahan bakar
Kilometer per liter digunakan untuk menentukan jarak tempuh kendaraan per liter bahan bakar,dan biasanya dihitung dalam km/jam. Jarak tempuh per liternya akan beragam tergantung dariukuran kendaraan, bentuk, berat dan pola orang yang membawa kendaraan. Jarak termpuh per liter sudah menjadi isu sejak awal tahun 1970an dikarenakan adanya krisis minyak, yang memerlukan pengurangan konsumsi bahan bakar pada kendaraan. Dan perlu diketahui bahwa akhir-akhir ini pemanasan cahaya global oleh C02 meningkat, sehingga kontrol zat C02 yangterdapat di dalam gas buang semakin diperketat.Selama bahan bakar jenis HC dipakai pada mesin kendaraan, meskipun pembakarannya sempurna, namun tidak bisa mencegah pembentukan C02. oleh karena itulah untuk mengurangi peredaran C02, maka mobil mobil mutlak harus yang hemat bahan bakar. Salah satu lembaga yang mengatur pemakaian bahan bakar adalah CAFE (Corporate Average Fuel Economy) yang mengatur rata-rata pemakaian bahan bakar pada kendaraan per tahun yang diproduksi oleh para pembuat kendaraan, kemudian membuat tipe mobil yang hemat bahan bakar.

3. Performa mesin yang lebih baik
Kecepatan mesinnya meningkat dibanding sebelumnya, karena setiap automaker tetap berusaha , melakukan pengembangan untuk meningkatkan performa kendaraannya. Agar tujuan diatas dapat terkaksana, maka dibutuhkan performa mesin yang maksimal dengan kapasitas CC yang tepat, dan pengaturan kontrol untuk campuran udara/bahan bakar dan waktu pengapian secara tepat untuk segala kondisi kerja. Sistem suplai bahan bakar dan sistem kontrol pengapian secara konvensional dengan mekanis tidak bisa akurat, karena itulah penggunaan sistem kontrol secara elektronik tidak dapat dihindari lagi.

C.Dasar Kontrol Pada Mesin Elektronik Fuel Ijection

a.Kontrol Sistem Bahan Bakar

Tujuan dari penggunaan sistem kontrol pada engine adalah untuk menyajikan dan memberikan daya mesin yang optimal melalui sistem kerja yang akurat yang disesuaikan untuk menghasilkan emisi gas buang yang seminimal mungkin, pengunaan 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 peralatan-peralatan sensor yang secara terus menerus memantau kondisi kerja mesin. Unit pengontrol elektronik yang dikenal dengan ECU bekerja mengevaluasi data-data masukan dari berbagai sensor yang terpasang pada engine. Dengan membandingkan data pada memorinya dan melakukan perhitungan yang akurat, ECU mengaktifkan perangkat-perangkat penggerak/actuator untuk menghasilkan sistem kerja mesin yang baik.

Dalam menginjeksikan bahan bakar, terdapat tiga pekerjaan utama   (pengontrolan)   yang   akan   dilakukan   oleh   ECU (khususnya system yang menggunakan model EMS), yaitu perhitungan kuantitas penginjeksian, pemilihan mode injeksi dan fuel cut.Perhitungan kuantitas dilaksanakan atas pertimbangan kondisi kerja mesin yaitu pada saat bekerja normal atau pada saat starter. Control unit mangkalkulasi waktu pembukaan bagi injector agar sesuai dengan perbandingan stoichiometric dan kebutuhan mesin pada saat itu. Disamping itu juga diperhitungkan   mode   injeksi   yang sedang dilaksanakan. Adapun mode injeksi dapat digolongkan menjadi tiga bagian yaitu mode simultan / serempak, group / kelompok dan sequential.

Pada model simultan, bahan bakar dinjeksikan dalam waktu yang bersamaan untuk semua silinder. Mode ini merupakan metode penyemprotan model lama dan untuk model baru diaplikasikan pada saat start dan kondisi temperatur air pendingin masih rendah.

Gambar; Mode injeksi simultan pada engine 6 silinderGambar 1 .; .Mode injeksi simultan pada engine 6 silinder

b.Kontrol sistem induksi udara

Pada awalnya, fungsi piranti elektronik yang ada pada system induksi udara adalah hanya sebagai sensor, guna mengetahui jumlah atau volume udara yang masuk ke intake manifold dan temperatur udara agar ECU dapat menghitung massa udara yang dimasukkan ke ruang bakar. Dewasa ini pengontrolan telah dapat dilakukan khususnya pada putaran rendah untuk mengontrol putaran idle dan putaran tinggi guna meningkatkan efisiensi volumetric. Skema system control udara dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar; Skema system induksi udaraGambar 2 ;Skema system induksi udara

Sistem aliran udara dimulai dari filter udara untuk menyaring dari kotoran, air metering (berupa sensor temperature dan air flow meter) menuju throttle body, intake manifold dan ke ruang bakar. Fungsi dan prinsip kerja sensor dan actuator didalam system ini dapat anda pelajari pada modul berikutnya yaitu pada modul sensor dan actuator.

Tujuan yang diharapkan dari sistem control engine pada saat engine bekerja pada putaran idle adalah

  • Untuk   menyeimbangkan   torsi   yang   dihasilkan   dengan perubahan beban engine, sehingga mesin dapat tetap berputar secara stabil meskipun ada penambahan beban-beban asesories (seperti AC, power steering, beban-beban listrik lain) dan proses terhubungnya transmisi otomatis.
  • Untuk menyajikan putaran rendah yang halus dengan emisi gas buang dan konsumsi bahan bakar yang rendah mengingat lebih dari 30% pemakaian bahan bakar didalam kota digunakan pada putaran idle.
  • Untuk mengontrol putaran idle, ECU menggunakan input dari water temperature sensor,   throtle position sensor,   air conditioner /AC, transmisi otomatis, power steering, sistem pengisian (charging system), putaran mesin dan kecepatan mesin.

Ada dua cara yang digunakan dalam mengontrol putaran idle yaitu dengan pengontrolan udara dan pengontrolan timing. Jumlah udara yang masuk melalui intake manifold oleh katup bypass atau oleh sebuah actuator. Katup bypass menggunakan motor listrik yang dikontrol oleh ECU yang bekerja membuka dan menutup saluran dengan besar pembukaan sesuai dengan nilai yang telah ditetapkan. Dengan katup throttle yang besar, maka pembukaannya akan sangat sensitif terhadap putaran mesin sehingga kecepatan idle susah dikontrol. Untuk itu digunakan katup bypass. Dengan menggunakan umpan balik dari rpm engine, ECU dapat menyetel jumlah udara yang mengalir untuk menambah atau mengurangi putaran idle. Kelemahan pada kontrol udara ini adalah relatif lebih lambat dalam merespon perubahan beban. Untuk mengatasi masalah ini, sistem kontrol udara sering dikombinasikan dengan kontrol sistem pengapian agar diperoleh putaran idle yang sesuai. Kebutuhan bahan bakar pada saat putaran idle ditentukan oleh beban dan putaran mesin. Dalam operasi kerja closed loop sistem nilai atau jumlah bahan bakar ini dioptimalkan oleh lambda close loop control.

b.Kontrol Sistem Pengapian

Tujuan pengontrolan mesin pada sistem pengapiannya adalah untuk dapat memberikan sistem pengapian yang optimal hingga dapat tercapai torsi yang optimum, emisi gas buang yang rendah, irit bahan bakar dan pengendaraan/pengendalian yang baik serta meminimalkan engine knock. Data dasar untuk timing pengapian (Base Engine Timing Value) yang mengacu   pada beban dan putaran mesin tersimpan dalam ROM pada Electronic Control Unit (ECU). Data-data yang diterima ECU diolah untuk mencapai tujuan yang diharapkan seperti diatas. Koreksi terhadap waktu pengapian juga dibutuhkan guna mengakomodir efek temperatur, EGR, start pada saat panas,   tekanan udara dan engine knock. Pada kendaraan yang menggunakan transmisi otomatis, timing ignition digunakan untuk memvariasikan torsi mesin agar memudahkan dalam pemindahan kecepatan ataupun pengontrolan putaran idle. Flow chart berikut menggambarkan metode perhitungan untuk ignition timing

Gambar ; Flow chart pengontrolan saat pengapian

Gambar 3; Flow chart pengontrolan saat pengapian

D.Engine Management System

1.EMS Toyota Avanza

Seperti yang telah diuraiakan pada materi sebelumnya bahwa engine management sistem yang ada didalam kendaraan merupakan gabungan dari system pengapian dan sistem bahan bakar yang dikontrol oleh sebuah Engine Control Modul (Kontrol Unit). Dalam bekerjanya sistem pengapian (Ignition System) dan sistem bahan bakar (Fuel System) dikontrol oleh sebuah kontrol unit (Engine Control Modul). Masukan berupa besaran listrik dari sensor sensor yang dipekerjakan dan diolah oleh ecm/ecu yang kemudian besaran kuantitas nilai tersebut akan mampu menggerakan actuator untuk bekerja .

Untuk system bahan bakar sendiri dalam hal ini adalah injector dikenal dengan Single point injector ( SPI ) dan Multi Point Injector ( MPI ). Penyemprotan bahan bakarnya dapat dilakukan sebelum ruang bahan bakar / intake manifold atau langsung diruang bakar yang dikenal dengan Gasoline Direct Injection ( GDI ).

Kapan penyemprotan bahan bakar dilakukan ?, penyemprotan bahan bakar dilakukan sesuai Firing Oeder ( FO ) pada saat langkah hisap dengan urutan 1,3,4,2 ( 4 silinder ). Artinya penyemprotan dilakukan dari silinder nomor satu, tiga, empat dan yang terakhir silinder dua dengan kwantitas volume bahan yang disemprotkan sama pada tiap tiap silinder .

Gambar 4 ;Injektor Toyota AvanzaGambar 4; Injektor Toyota Avanza

ECU Mengolah data masukan dari sensor sensor yang ada sehingga tidak akan terjadi kesalahan saat penyemprotan dan jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk tiap kali siklus pembakaran.

            Sensor water temperature sensor dipasangkan pada saluran sambungan air ( water ) didalam engine, dimana tugas dari sensor ini adalah memindai temperature terkini dan tetap menjaga kondisi mesin tidak terjadi over heating, dengan demikian sensor ini memberikan input ke ecu dan memerintahkan actuator ( injector ) untuk menyemprotkan bahan bakar sesui volumenya ditiap silinder.

Gambar 5; WTS sensorGambar 5; MAP Sensor Toyota Avanza

Manifold Absolute Pressure sensor bertugas memindai kondisi kevakuman atau besarnya tekanan absolute yang ada di intake manifold setelah Throttle body yang berfungsi mengetahui tekanan udara masuk campuran bahan bakar dan kapan saat waktu pengapian New Picture

 Gambar 6; WTS Sensor Toyota Avanza

Tentunya masukan informasi ke ecu tidak lain adalah berupa tegangan listrik yang dirubah oleh ecu menjadi sinyal, dimana tegangan paling tinggi yang dihasilkan adalah pada saat kunci kontak pada posisi ON mesin mati dan saat akselerasi yaitu dengan menginjak katup gas secara tiba tiba, begitu sebaliknya saat deselerasi tegangan ada ditegangan paling rendah .

New PictureGambar 6; Throtlle body ASS.  Toyota Avanza

Tugas dari Intake Air temperature sensor adalah mendeteksi suhu udara masuk yang dapat bekerja pada temperature -40 0C S.d +120 0C.

New PictureGambar 7; IAT sensor  Toyota Avanza

Pemasangan dari oksigen sensor adalah disaluran gas buang .secara umum penggunaan oksigen sensor pada kendaraan yang menggunakan bahan bakar tanpa timbale ( Pertamax ), sementara penggunaan bahan bakar premium hanya menggunakan resistor variable yang juga bertujuan untuk mengatur emisi saat putaran idle

New PictureGambar 8; Oxygen sensor  Toyota Avanza

Fungsi dari oksigen sensor adalah mengetahui keluaran gas buang, dimana jika didapat rasio oksigen yang terbakar akan dapat dipindai oleh sensor dank arena sensor ini bereaksi dengan oksigen dan menghasilkan tegangan yang akan diolah oleh ECU, perubahan tegangan secara drastic yang diakibatkan pembakaran tidak sempurna misalnya atau nilai AFR diluar batas kewajaran maka dengan segera ECU akan mengubah timing pengapian dan jumlah kwantitas bahan bakar untuk dapat mempertahankan rasio yang tepat.

            Throtlle Position Sensor akan mendeteksi pembukaan katup gas dari sini sini diketahui kwantitas udara yang masuk, yang selanjutnya sinyal tegangan akan dikirim ke ECU untuk kemudian penyemprotan bahan akan segera dilakukan .

New PictureGambar 8;TPS sensor  Toyota Avanza

Sensor variable Valve Timing Intelligent difungsikan untuk mengetahui bukaan katup masuk tentunya disesuaikan dengan kebutuhan campuran Bahan bakar saat kendaraan idle, akselerasi juga deselerasi. Saat mesin dingin tidak diperlukan overlapping atau kedua katup membuka bersaan saat langkah buang , peran sensor ini akan memberikan masukan ke ECU dan mengirimkan perintah kepada VVTI untuk meberikan tekanan fluida terhadap oil control valve.

New Picture

Gambar 10;VVTI sensor  Toyota Avanza

Sensor Knocking berfungsi mengetahui adanya knocking, knocking akan menimbulkan noise yang dapat terbaca oleh ECU, ECU akan memerintahkan kepada system pengapian untuk memundurkan saat pengapian 2 kali sampai detonasi tidak terjadi lagi.

New Picture

Gambar 11;Knocking sensor  Toyota Avanza

Camshaft sensor berfungsi untuk mengontrol waktu pengapian dan waktu penyemprotan bahan bakar .

New Picture

Gambar 12; CMP dan CKP sensor  Toyota Avanza

Posisi relative piston terhadap TMA maka selanjutnya tegangan koil akan ditembakkan sesuai posisi relative tersebut.

2.Membaca Hasil Diagnostic Toyota Avanza

          Para siswa sekalian tahap berikutnya pembelejaran dilanjutkan seperti apa pelaksanaan cara membaca hasil diagnostic dari serangkain kegiatan pembelajaran mengenai fungsi dan tugas komponen sensor dan actuator khususnya kendaraan dengan model EMS dari mobil Toyota avanza dengan cara lebih mudah difahami menggunakan simulasi berupa papan antar muka siswa dan pebelajar .

          Ada dua cara yang dikenal dalam pelaksanaan service mobil EFI , seperti menggunakan Scanner, alat ini sangat memabantu mekanik servis, hasil yang dapat dibaca dari alat ini secara umum memuat informasi mengenai kecepatan mesin, waktu pengapian, putaran mesin, kecepatan penyemprotan bahan bakar oleh injector dan sebagainya. Penggunaan alat ini sangat mudah seperti kita akan menggunakan HP dan menghubungkannya ke komputer . Kabel connector dari Scanner diNew PictureGambar 13;  Connector diagnostic Toyota Avanza

hubungkan langsung dengan menancapkan connector ke connector diagnostiknya.

Cara yang kedua dapat digunakan seutas kabel atau lebih dikenal dengan kabel jumper . namun cara ini diperlukan kehatian hatian dan pengetahuan yang baik mengenai mobil system EFI sebagai langkah prasyarat sebelum melanjutkan ke EMS. Kabel jumper dihubungkan dengan connector seperti yang terlihat pada gambar 13.

            Untuk Avanza digunakan standar OBD 2 dengan jumlah pin sebanyak 16 PIN.kabel jamper dihubungkan dengan lubang no urut 4 atau 5 sebagai groundnya yang dikoneksikan dengan lubang atas dengan nomor urut 12 sebagai EFI T_nya. Setelah kita hubungkan dengan kabel jumper maka lampu MIL akan menyala yang menampilkan kode sejumlah kedipan yang berhubungan dengan kegaglan fungsi dari sensor sensor .

Gambar 14;  Arah Hitung Jumlah PIN dan Kunci Kontak Toyota          Avanza

Iklan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s