A. Pengantar
Disistem
bahan bakar konvensional udara yang masuk kedalam silinder tidak diukur atau
disensor sehingga besar kemungkinan adanya campuran yang terlalu kaya dan
terlalu miskin pada puaran tertentu. Disisi lain kualitas udara yang masuk hanya tergantung pada filter udara.
Filter udara yang masih bersih kualitas udara yang masuk ke dalam ruang
silinder kualitasnya baik, sehingga pembakaran pada ruang silinder dapat
maksimal dan tenaga yang dihasilkan juga besar. Apabila saringan udara sudah
kotor maka udara yang masuk kualitasnya juga buruk, jika kualitas udara buruk
maka pembakaran dalam silinder tidak maksimal dan menyisakan emisi gas buang.
Dimesin EFI Udara yang masuk kedalam silinder diukur atau disensor disetiap
putaran supaya kualitas campuran antara udara dan bahan bakar tetap ideal
sesuai disetiap putarannya. Diukurnya udara disetiap putaran dimaksudkan supaya
kualitas campuran bahan bakar dan udara dapat terpenuhi disetiap putaran,
dengan kualitas yang terjaga disetiap putaran dimaksudkan agar tenaga mesin
yang dihasilkan pada tiap putaran juga maksimal.
Kendaraan Elektronic Fuel Injection (EFI) secara
umum dapat dibagi menjadi tiga sistem fungsi utama pada mesin. Tiga sistem
utama tersebut adalah sistem induksi udara (Air Induction system),
sistem bahan bakar (Fuel system), dan sistem kontrol elektronik (electronic
control system). Sistem induksi udara merupakan sistem yang berguna dalam
mengambil atau menyerap oksigen sebagai salah satu faktor dalam terjadinya
proses pembakaran di dalam silinder. Sistem bahan bakar merupakan sistem yang
berfungsi menyalurkan bahan bakar dari tangki sampai ke dalam silinder. Sistem
ketiga adalah sistem kontrol elektronik, sistem ini berfungsi menerima sinyal
dari sensor dan mengolahnya kemudian perubahan sinyal tersebut direspon dan
dikerjakan oleh aktuator. Ketiga sistem tersebut pada proses kerjanya saling
mendukung, adanya kerusakan pada salah satu komponen (sensor atau aktuator)
dari salah satu sistem maka kerja mesin menjadi terganggu. Hubungan antara
sensor dan aktuator juga tidak langsung satu sensor mempengaruhi satu aktuator,
tetapi semua sensor dan aktuator saling mendukung menjadi sebuah sistem.
Materi pada bab ini akan membahas tentang sistem induksi
udara, sistem ini terdapat beberapa komponen utama yang berupa sensor dan
aktuator. Sistem induksi juga terdapat perbedaan cara pengukuran udara yang
masuk ke dalam silinder yang membedakan jenis mesin EFI sesuai pengukuran udara.
Perbedaan pengukuran udara pada sistem induksi membagi sistem EFI mejadi dua
tipe yaitu L-EFI mengukur aliran udara, kode L berasal dari bahasa Jerman Luft
yang berarti udara. D-EFI mengukur tekanan udara, kode D berasal dari kata Drunk
pada bahasa Jerman yang berarti tekanan.
B. Fungsi
Sistem Induksi
Sistem induksi berfungsi untuk menyalurkan udara segar
dari luar untuk proses pembakaran dalam silinder. Mengukur jumlah (L-EFI) atau
tekanan (D-EFI) udara yang masuk, dan
diubah oleh sensor pada sistem induksi menjadi sinyal yang dikirim ke ECU untuk
menambah atau mengurangi jumlah penginjeksian bahan bakar sesuai dengan kondisi
beban. Disisi lain sistem induksi bekerja untuk mengatur posis idle
dan putaran tinggi untuk meningkatkan
efisiensi volumetrik engine.
C. Skema
Aliran Sistem Induksi
Perbedaan
engine tipe L-EFI dan D-EFI hanya terdapat pada sensor pengukuran udara yang
masuk, pada komponen sensor maupun aktuator lain kedua tipe mesin EFI tetap
sama. Sistem aliran udara dimulai dari aliran udara masuk dari filter udara
dengan menyaring kotoran dan debu, air metering (Air Temperatur
Sensor dan Air flow sensor
pada L-EFI), menuju trottle body,
intake manifold berupa sensor (Manifold Air Pressure pada D-EFI),
dan ke ruang bakar. Skema aliran udara terlihat pada gambar dibawah ini.
1.
Skema
aliran sistem induksi tipe L-EFI
Gbr 1. Skema aliran
udara pada L-EFI
2.
Skema
aliran sistem induksi tipe D-EFI
Gbr 2. Skema aliran
udara pada D-EFI
Komponen
sistem injeksi udara mesin EFI membedakan menjadi dua tipe EFI yaitu tipe L-EFI
dan D-EFI. Sensor yang terdapat pada sistem induksi berfungsi untuk memonitor
keadaan termperatur udara, aliran udara yang masuk atau tekanan kevakuman intake
manifold, dan sensor posisi throttle. Sinyal dari sensor tersebut
berguna untuk memasukan sinyal input ke ECU yang nantinya diolah dan digunakan
kondisikan kerja aktuator. Berikut ini adalah komponen-komponen sistem induksi
kedua tipe EFI :
1.
Filter
udara (Air Filter).
2.
Sensor
temperatur udara (Air Temperatur Sensor).
3.
Sensor
aliran udara (Air flow sensor Sensor) untuk L-EFI.
4. Sensor
Kevakuman (Manifold Air Pressure Sensor) untuk D-EFI.
5. Throttle
body.
6. Intake
Manifold.
Perbedaan sensor pada L-EFI dan D-EFI juga berbeda lokasi
penempatan komponennya, terlihat pada gambar dibawah.
Gbr 4. Tipe Sistem Induksi EFI (Kevin
Sullivan’s)
1.
Filter Udara
Udara
bebas yang diserap bukan hanya terdiri dari oksigen tetapi terdapat kandungan
udara yang lain dan kotoran atau debu, sedangkan kebutuhan udara yang
dibutuhkan untuk pembakaran adalah udara bersih lebih spesifiknya oksigen. Udara
yang masuk kedalam ruang bakar harus udara yang bersih, kotoran yang ikut masuk
ke dalam ruang bakar menyebabkan pembakaran tidak sempurna. Alasan tersebut menjelaskan
bahwa sistem induksi yang berfungsi mengalirkan udara kedalam ruang silinder
juga harus bisa membersihkan udara yang masuk.
Filter udara merupakan permulaan dimana udara luar masuk
ke dalam sistem induksi. Filter udara berfungsi menyaring udara luar yang masuk
ke dalam sistem induksi, adanya filter udara diharapkan udara yang masuk ke
ruang bakar adalah udara yang bersih. Kotoran yang masuk dalam silinder tidak
hanya mengotori ruang bakar tapi dapat membuat dinding silinder dan piston aus tergores
debu yang masuk, jika dinding silinder sudah aus kotoran yang masuk dalam
silinder akan menyebabkan oli kotor.
Bahan yang digunakan untuk filter udara pada mobil ada
beberapa seperti filter udara dengan bahan kertas (dry element) dan filter
udara dengan bahan kertas oli (wet element). Kotoran atau debu yang
tersaring pada filter udara akan terhenti dan filter udara menjadi kotor. Filter
udara berbahan kertas sangat mudah dalam perawatan, pembersihannya dengan
menyemprotkan udara berlawanan arah dari arah yang berlawanan. Filter udara
berbahan kertas oli terbuat dari kertas yang dilapisi oli untuk memperhalus
penyaringan udara yang masuk, sehingga diharapkan udara yang melalui filter
udara adalah udara yagn benar-benar bersih. Filter jenis ini lebih baik dalam
menyaring kotoran, filter jenis ini juga bebas perawatan hanya pada jarak
15.000 km filter udara harus diganti.
Gbr 5. Filter udara Honda Freed (Johan)
2.
Sensor Temperatur Udara (Intake
Air Temperature Sensor)
Intake
air temperatur sensor (IAT sensor) berfungsi untuk mengukur
temperatur udara yang masuk ke intake manifold, sinyal dari temperatur
digunakan ECU salah satunya untuk mengatur jumlah penyemprotan bahan bakar di
injektor. IAT Sensor pada mesin L-EFI menyatu dengan Air flow sensor
Sensor dan berada disaluran antara filter udara dan throttle body, sedangkan pada
mesin D-EFI sensor ini berada di belakang air filter. Lokasi IAT sensor dapat
dilihat pada gambar dibawah ini.
Gbr 6. IAT Sensor pada D-EFI (autozone.com
& Hyundai motor company)
IAT
Sensor menggunakan thermistor sebagai pendeteksi temperatur udara, besar
kecilnya tahanan pada thermistor berubah-ubah sesuai tingginya temperatur
udara. Resistansi antara
temperatur dan tahanan pada IAT sensor adalah berbanding terbalik. Semakin
tinggi temperatur udara yang masuk ke intake manifold tahanan thermistornya
semakin rendah, dan sebaliknya. Perbandingan tersebut dapat kita lihat pada
perbandingan dibawah.
Gbr 7. Perbandingan Temperatur dan
Resistansi IAT Sensor (Kevin Sullivan’s)
Gambar
dibawah diperlihatkan rangkaian kelistrikan IAT sensor, ECU memberikan sinyal
tegangan sebesar 5 volt ke sensor melalui internal resistor. Nilai teganan tersebut akan berubah sesuai dengan kondisi
temperatur udara yang masuk ke dalam intake manifold. Fluktuasi tegangan yang
ditimbulkan oleh IAT sensor akan dideteksi ECU sebagai perubahan temperatur
pada sensor dan menjadi sinyal input ECU.
Gbr 8. Rangkaian
kelistrikan IAT sensor (Kevin Sullivan’s)
3. Sensor Aliran Udara L-EFI (Air Flow Sensor)
Sensor ini berada di antara filter udara dan throttle
body, Air flow sensor sensor berfungsi untuk mengukur jumlah udara
yang masuk ke dalam ruang silinder. Perubahan jumlah udara ini seiring dengan
perubahan pembukaan throttle valve, perubahan jumlah aliran udara yang
masuk juga merubah besarnya sinyal output air flow sensor ke ECU. Sensor
air flow sensor memanfaatkan tahanan yang berubah-ubah untuk merubah
tegangan output sesuai banyaknya aliran udara yang masuk. Air flow sensor
sensor merupakan komponen vital untuk mesin L-EFI sehingga harus memiliki
kriteria sebagai berikut :
a. Respon akurat terhadap berbagai aliran udara yagn masuk.
b.
Respon cepat dan langsung terhadap berbagai
perubahan yang capat pada aliran udara.
c.
Proses sinyal mudah.
Karakter
tersebut digunakan sebagai syarat mutlak Air flow sensor untuk
memaksimalkan sinyal input ke ECU.
Air
flow sensor memilki dua tipe deteksi udara yaitu
tipe deteksi langsung dan tipe deteksi tidak langsung. Tipe deteksi langsung memiliki
varian pendeteksi aliran udara yaitu vane type air flow sensor dan karman
vortek air flow sensor, serta pendeteksi berat udara yaitu hot wire type
dan hot file type. Dan tipe
deteksi tidak langsung memilki varian speed density type dan throttle
speed type. Kedua tipe ini hanya berbeda pada komponen pengukuran jumlah
udara masuk sebagai sinyal input.
a. Vane
Type Air flow sensor
Sensor ini terdiri dari plat pengukur, pegas
pengembali dan potensiometer. Disensor
ini terdapat juga idle mixture adjusting screw, fuel pump switch,
dan intake air temperature sensor. Udara yang masuk ke intake air
chamber akan dideteksi dengan gerakan membuka dan menutupnya plat pengukur. Plat
pengukur ini ditahan oleh sebuah pegas pengembali. Plat pengukur dan
potensiometer terhubung dan bergerak pada poros yang sama, sehingga sudut
membukanya plat pengukur akan merubah nilai tahanan potensiometer. Perubahan
nilai tahanan potensiometer akan mengubah besarnya tegangan output air flow
sensor, perubahan tegangan digunakan ECU salah satunya untuk menambah atau
mengurangi jumlah pengijeksian bahan bakar. Komponen-komponen vane type air flow sensor dapat
dilihat pada gambar di bawah.
Gbr 9. Air flow sensor tipe Vane
(Kevin Sullivan’s)
Desain
rangkaian kelistrikan air flow sensor memiliki dua jenis yaitu, desain
generasi pertama dan desain generasi kedua. Desain kelistrikan generasi pertama
memvariasikan sinyal dengan tegangan rendah ketika volume udara rendah dan
tegangannya tinggi ketika volume udara juga tinggi, perubahan tegangan pada jenis pertama antara
tegangan dengan volume udara berbanding lurus. Tegangan yang digunakan memanfaatkan
tegangan baterai langsung sebesar 12 volt, pada pendeteksian sinyal output ECU
membutuhkan tegangan tetap sebagai tegangan referensi. Terminal yang digunakan
pada air flow sensor sensor jenis pertama sebanyak empat terminal kabel
yaitu tegangan baterai (Vb), Tegangan tetap (Vc), Tegangan sinyal output (Vs),
dan massa (E2). Desain kelistrikan generasi kedua memilki karekter
yang berkebalikan dengan generasi pertama, pada desain ini ketika volume udara
rendah tegangan output sinyal tinggi dan tegangan akan menurun jika volume udara
yang masuk semakin meningkat atau semakin panas. Tegangan yang digunakan pada
rangkaian kelistrikan tipe kedua ini maksimal 5 volt, dan tidak menggunakan
tegangan referensi dalam penentuan pengukuran sinyalnya. Tidak membutuhkannya
tegangan referensi menjadikan rangkaian kelistrikan tipe ini lebih simpel,
hanya menggunakan tiga terminal kabel yaitu tegangan sinyal input sensor yang
menyatu dengan tegangan kontrol pada ECU (Vcc), tegangan sinyal output (Vs),
dan massa (E2). Gambar di bawah diperlihatkan rangkaian kelistrikan
air flow sensor desain pertama dan desain kedua, serta perbandingan naik
turun volatase terhadap pembukaan katup.
Gbr 10. Rangakaian keistrikan dan perbandingan AFS sensor
desain pertama (Kevin Sullivan’s)
Gbr 11. Rangakaian keistrikan dan perbandingan AFS sensor
desain kedua (Kevin Sullivan’s)
b. Karman
vortex Air flow sensor
Beda
halnya dengan vane type air flow sensor, karman vortex type air flow
sensor (K/V type) komponennya tidak menggunakan komponen bergerak dalam pengukuran jumlah
udara yang masuk intake manifold. Sensor karman vortek type air flow sensor
ini memiliki beberapa tipe sesuai dengan komponen yang digunakan untuk
mendeteksi jumlah udara yang masuk, yaitu ultrasonik type, mirror
type, dan pressure sensing type. Rangkaian kelistrikan sensor ini
sama seperti rangkaian kelistrikan vane type air flow sensor desain
kedua dan menggunakan tegangan 5 volt, tegangan kerja yang rendah akan
memaksimalakan kerja dari sensor walaupun baterai dalam keadaan drop-voltage.
karman vortex type air flow sensor memiliki tiga tipe sesuai dengan
proses dan cara pengukuran udara yang masuk, yaitu ultrasonic type, mirror
type, dan pressure sensing type.
1) Tipe Ultrasonik
Air
flow sensor tipe ini memiliki dua saluran masukan
udara yaitu saluran utama dan saluran by-pass. Saluran utama digunakan
untuk mendeteksi jumlah udara yang masuk (tempat sensor aliran udara), dan
mengatur putaran mesin supaya tetap konstan. Saluran by-pass digunakan untuk
mengatur aliran udara yang dibutuhkan mesin dengan cara memperbesar/memperkecil
salurannya, tanpa mengubah saluran utama. Saluran dan model sensor ini dapat
kita lihat pada gambar dibawah ini.
Gbr 12. Penampang dan
komponen K/V AFS tipe ultrasonik (Hyundai motor)
Gambar di atas juga memperlihatkan komponen yang
terdapat dalam K/V AFS, komponen yang akan kita bahas sekilas meliputi
ultrasonik transmiter, sirkuit kontrol, dan thermistor sensor. Ultrasonik
transmiter akan memancarkan gelombang ultrasonik yang akan melewati swirl
(lingkar) ke receiver, gelombang ultrasonik akandimodulasi secara bertahap oleh
swirl yang dibuat. Sirkuit kontrol mendeteksi perbedaan potensial
gelombang ultrasonik yang melalui K/V AFS, dan menghasilkan pulsa elektronik
yang sebanding dengan kecepatan aliran udara, diluar dari gelombang yang lewat
melalui filter. Thermistor disini berfungsi untuk mendeteksi temperatur udara
yang masuk sebagai kompensasi kelembaban udara yang masuk, dengan kata lain
termistor sensor berfungsi menggantikan Intake Air Temperature sensor. Prinsip
kerja AFS tipe ini adalah dengan menggunakan prisma segitiga yang berada ditengah
K/V AFS udara yang masuk akan terpecah setelah melewati prisma dan alirannya
menjadi berputar atau melingkar. Sensor mendeteksi putaran angin menggunakan
gelombang ultrasonik dan merubahnya kedalam sinyal pulsa elektrik sebagai
sinyal masukan ke dalam ECM. Prinsip pengukuran udara dapat kita lihat pada
gambar dibawah.
Gbr 13. Prinsip
pengukuran K/V AFS tipe ultrasonik (Hyundai motor)
2) Mirror
type
dan Pressure sensing type
AFS tipe ini juga menggunakan gelombang ultrasonik
untuk mendeteksi jumlah udara yang masuk, yaitu dideteksi dari tekanan melalui
putaran angin yang dibangkitkan dari kedua ujung swirling pillar,
melalui bukaan lubang tekanan (inlet), kemudian mendeteksi tekanan yang
ada melalui getaran putar balik (mirror type) atau sensor tekanan (pressure
sensing type), dan terakhir merubahnya menjadi sinyal elektrik. AFS yang
menggunakan sensor tekanan akan mendeteksi jumlah aliran udara yang masuk ke
intake manifold dengan cara memonitoring kecepatan udara masuk menggunakan
sesor tekanan, gambar dibawah menjelasakan prinsip kerja K/V AFS pressure
sensing type.
Gbr 14. Prinsip pengukuran K/V AFS tipe pressure
sensing (Hyundai motor)
Tipe mirror ini mengandalkan prinsip kerja listrik
dimana sinyal elektrik akan dihasilkan pada saat cahaya terpancar dari LED yang
ditempatkan pada sisi atas mirror yang dipantulkan oleh cermin dan kemudian dipancarkan ke photo transistor. Pada saat cerminnya bergetar oleh
adanya perubahan tekanan, tingkat keterangan cahayanya akan berubah mengikuti
sudut pantulnya, dan kemudian dipantulkan sebagai arus untuk selanjutnya
dirubah ke dalam bentuk sinyal digital. Prinsip kerjanya dapat dilihat pada
gambar dibawah.
Gbr 15. Prinsip pengukuran K/V AFS tipe mirror
(Hyundai motor)
c. Tipe
Hot Wire dan Tipe Hot File
1. Hot
Wire Type
Gbr 16. Komponen
AFS tipe hot wire (Hyundai motor)
AFS
tipe ini menggunakan kabel yang diberi arus yang menciptakan panas pada kabel,
panas akan didinginkan oleh aliran udara yang masuk ke saluran intake. Sensor
tipe hot wire menggunakan prinsip kerja tansfer panas antara objek panas
dan udara. Ketika temperatur tahanan sensor panas maka nilai tahanannya tinggi,
arus yang keluar dari sensor ini kecil. Ketika saluran intake dialiri udara temperatur
tahanan sensor panas menjadi lebih dingin, dengan menurunnya suhu pada tahanan
menurun sehingga arus yang keluar dari sensor semakin besar. Dengan kata
lain, semakin tinggi jumlah udara yang masuk
semakin besar kenaikan tegangan. Tipe ini mendeteksi berat udara dan tidak
dipengaruhi oleh perubahan kelembaban
udara. Oleh karena itulah pada prinsipnya ECU tidak memerlukan lagi kompensasi terhadap temperatur dan
udara. Prinsip pengukuran udara yang masuk terlihat pada diagram kelistrikan
dibawah.
Gbr 17. Diagram kelistrikan tipe Hot Wire AFS
(Hyundai motor)
2. Tipe
Hot film
Cara
kerja AFS tipe hot film ini sama dengan hot wire hanya terdapat
beberapa penyempurnaan sebagai berikut :
a)
Desain
lebih sederhana dengan mengurangi panjang kabel sensor dan koneksi dengan
throttle body lebih baik.
b)
Biaya
perewatan lebih murah.
c) Debu
halus yang masuk pada saluran intake tidak ada yang menempel pada sensor.
d) Respon
lebih cepat.
Bagian-bagian AFS tipe Hot Fim dapat di
pelajari pada gambar dibawah ini.\
Gbr 18. AFR tipe Hot film (Hyundai motor)
d. Tipe
speed density
AFS tipe ini terdiri dari dua sistem utama sebagai
sensor yaitu pressure sensor dan intake air temperature sensor. Pressure
Sensor mendeteksi perubahan tekanan intake manifold begitu juga
terhadap perubahan tegangan. Pressure sensor ini merupakan susunan elemen dan komponen sirkuit yang melakukan proses
konversi sinyal output. Output dan sensor
ini akan berbanding sama dengan tekanan vacum dari intake manifold,
dengan kata lain semakin besar kevakuman output teganan dari sensor tersebut
akan semakin meningkat. Intake air temperature sensor fungsinya adalah
mendeteksi temperatur udara yang masuk, untuk tipe speed density sensornya
bisa dipasang pada surge-tank untuk mendeteksi temperatur udara masuk di
komponen induksi tekanan.
e. Tipe
trottle speed
Tipe ini mendeteksi besar udara intake dengan cara
memperkirakan jumlah udara intake yang masuk ke mesin per siklus berdasarkan
sudut bukaan dan putaran mesin, kemudian menghitung banyaknya bensin yang
disemprotkan. Namun demikian penghitungan rata-rata udaranya sangat rumit
banyak korelasi yang terlibat, dan akibatnya adalah proses pendeteksian jumlah
udara tidaklah mudah. Oleh sebab itu kendaraan yang dibuat sekarang tidak
menggunakan tipe ini lagi.
4.
Sensor Kevakuman D-EFI (Manifold Absolute
Pressure Sensor)
Tekanan hisap (vakum) udara didalam intake manifold berbeda-beda
sesuai dengan pembebanan pada mesin. Ketika mesin mati tekanan didalam intake
manifold sama dengan tekanan diluar (tekanan atmosfir). Kevakuman besar
terjadi ketika mesin hidup dan posisi throttle tertutup, sebagai contoh
saat mesin deselerasi atau ketika terjadi pengereman. Kevakuman
pada intake manifold akan menurun seiring katup throttle membuka
semakin besar. Kevakuman pada intake manifold tidak bisa menjadi vakum
sempurna karena udara tetap ada yang masuk kedalam intake manifold,
sebab saat mesin hidup jika saluran intake ditutup rapat maka mesin akan
mati. Kevakuman dalam intake manifold ini diukur dengan menggunakan manifold
absolute pressure sensor atau sering disebut MAP sensor. Sinyal output MAP
sensor digunakan ECM untuk menentukan jumlah injeksi dan saat pengapian. MAP
sensor dalam pengukuran jumlah udara yang masuk tidak terpengaruh terhadap
kebocoran pada manifold dan perubahan tekanan udara luar dan komponen mekanis
untuk mengukur jumlah udara lebih sedikit, sehingga lebih baik bila
dibandingakan dengan air flow sensor.
MAP
sensor menggunakan piezoresistive silicon chip sebagai komponen utama
pendeteksi perubahan tekanan hisap pada intake manifold. Voltase output
sinyal berubah akibat perubahan nilai tahanan yang disebabkan perubahan tekanan
pada intake manifold yang diolah oleh Integrated Circuit (IC)
didalam MAP sensor. MAP sensor dihubungkan dengan intake manifold
menggunakan selang. Konstruksi dan perubahan output tegangan dapat kita lihat
pada gambar di bawah.
Gbr 19. Konstruksi
MAP sensor dan Perbandingan perubahan tegangan dengan kenaikan kevakuman (Hyundai
motor & Kevin Sullivan’s)
MAP sensor menggunakan tiga terminal kabel untuk
mendeteksi perubahan tekanan pada intake manifold. Terminal kabel
tersebut berupa teminal input voltase untuk sensor yang berasal dari ECM (Vc),
terminal massa atau ground yang berasal dari ECM (E2), dan terminal
sinyal output dari sensor menuju ECM (PIM). Tegangan pada sensor maksimal 5
volt untuk mengantisipasi supaya ketika terjadi drop baterai sensor masih
bekerja maksimal dalam mendeteksi kevakuman pada intake manifold. Diagram
kelistrikan untuk MAP sensor dapat kita lihat pada gambar di bawah ini.
Gbr 20. Diagram kelistrikan MAP sensor (Kevin Sullivan’s)
5.
Throttle
Body
Throttle body pada mesin EFI berfungsi untuk mengatur besarnya jumlah udar yang masuk ke
dalam silinder sesuai pembukaan throttle dan beban kendaraan. Throttle body bukan
merupakan satu komponen tetapi gabungan dari beberapa komponen menjadi satu
sistem. Throttle body terdiri dari beberapa
bagian yaitu throttle valve (katup throttle), skrup penyetel putaran idle,
throttle position sensor, air valve, dashport dan idle
speed control. Komponen
tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah.
Gbr 21. Throttle
body (Kevin Sullivan’s)
a.
Throttle valve
dan idle speed adjusting screw
Throttle
valve berfungsi mengatur besarnya udara yang masuk
kedalam intake manifold berdasarkan besarnya penekanan pada pedal gas yang
dikendalikan oleh pengemudi. Saluran udara throttle merupakan saluran utama untuk menyuplai udara
ke dalam silinder. Ketika throttle valve menutup dan mesin menyala udara
tidak dapat melewati saluran utama, sehingga mesin dipastikan mesin akan mati. Untuk
mencegah terjadinya mesin mati maka diperlukan saluran udara langsung ke dalam intake
manifold tanpa melewati throttle valve ketika menutup, atau dengan
nama lain idle air by-pass.
Idle
air by-pass berfungsi untuk menjaga putaran mesin
ketika kondisi idle atau saat throttle valve menutup. Saluran
udara by-pass ini juga terdapat idle speed adjusting screw (skrup
penyetel putaran idle). Idle speed adjusting screw difungsikan
sebagai pengatur besanya jumlah udara yang masuk ke dalam intake manifold
melalui saluran by-pass. Saluran by-pass hanya berfungsi ketika throttle
valve menutup penuh. Cara mengaturnya hanya memutar skrup penyetel searah
jarum jam untuk memperkecil saluran by-pass sehingga jumlah udara yang
masuk ke dalam intake manifold semakin sedikit. Semakin sedikit jumlah
udara yang masuk maka putaran idle mesin semakin rendah. Sebaliknya,
ketika kita memutar baut penyetel berlawanan arah jarum jam maka saluran udara by-pas
semakin besar. Semakin besar saluran, udara yang masuk semakin banyak sehingga
putaran idle mesin meningkat. Untuk memperjelas, gambar di bawah ini
memperlihatkan lokasi throttle valve dan saluran by-pass.
Gbr 22. Throttle
valve dan saluran by-pass (Kevin Sullivan’s)
b.
Throttle Position
Sensor
Throttle
Position Sensor (TPS) terpasang pada throttle body
dan selalu berhubungan dengan throttle valve. TPS berfungsi untuk
mendeteksi perubahan posisi throttle dan merubahnya menjadi sinyal
elektrik. Selain fungsi utama
tersebut, ECM memfungsikan TPS untuk memberikan informasi tentang :
1)
Engine mode ketika
posisi throttle menutup(idle), setengah membuka, dan membuka
penuh.
2)
Kontrol emisi saat posisi throttle terbuka
penuh dan saat switch AC mati.
3)
Koreksi perbandingan campuran udara dan
bahan bakar.
4)
Koreksi peningkatan power pada mesin.
5)
Mengontrol penghentian bahan bakar
ketika deselerasi.
Adanya informasi yang didapat ECM seperti yang
disebutkan di atas, diharapkan kerja mesin dapat dimaksimalkan. Ciri dari
sensor TPS adalah selalu berada disamping throtle valve dan menggunakan
tiga kabel yang terhubung dengan ECM, yang terdiri dari sinyal input ke sensor,
sinyal output sensor, dan massa. Apabila
ada TPS yang menggunakan dua kabel berarti massa dari sensor tersebut langsung
terhubung dengan bodi mesin. Perubahan
besarnya sinyal voltase output sensor tergantung dari posisi throttle valve. Untuk mendeteksi posisi throttle
TPS dibuat dengan dua model yaitu, model variabel resistor dan kontak point.
1) TPS
model Variabel Resistor
TPS
model ini menggunakan resistor sebagai perubah besarnya sinyal output sensor,
sensor ini menggunakan tiga kabel voltase input(VC), voltase output(VTA), dan
massa(E2). Tegangan yang
digunakan sensor ini menggunakan tegangan dari ECM sebesar 5 volt. Perbandingan
antara bukaan throttle dengan besarnya voltase adalah berbanding lurus, dan
perbandingan antara bukaan throttle dengan resistansi berbanding terbalik.
Ketika posisi idle tegangan yang dikeluarkan sensor antara 0,6 - 0,9
volt, dan ketika throttle valve terbuka sampai maksimal tegangan yang
dikeluarkan sensor antara 3,5 – 4,7 volt. Untuk memperjelas, diagram
kelistrikan TPS model variabel resistor dapat kita lihat pada gambar di bawah.
Gbr 23. TPS
model Resistor (Kevin Sullivan’s)
2) TPS
model Kontak Point
TPS
model ini berfungsi sebagai pendeteksi perubahan bukaan throttle. Terminal
yang digunakan juga sama dengan tiga kabel yaitu terminal IDL, PSW, dan E1.
Pendeteksian hanya dilakukan pada throttle ketika posisi 0 – 50
sebagai posisi idle dan terminal kabel yang berhubungan adalah IDL
dengan E1 sebagai posisi putaran idel dan sat deselerasi. Ketika
posisi throttle antara 6 – 490 kontak point pada TPS tidak
terhubung, ECM akan mendeteksi posisi ini sebagai putaran menengah. Dan ketika
throttle membuka dari 500 sampai terbuka penuh terminal kontak point
PSW dan E1 kembali terhubung, ECM akan mendeteksi posisi ini sebagai
putaran tinggi atau full load. Untuk memperjelas penjelasan di atas
diperlihatkan pada gambar diagram kelistrikan dibawah ini.
Gbr 24. TPS model
Kontak Point (M Solikin)
c.
Air Valve
Air
valve berfungsi sebagai choke elektrik pada mesin
EFI, yaitu dengan memberikan tambahan udara yang masuk ke dalam intake
manifold ketika mesin dingin atau baru saja dihidupkan melalui saluran
udara tersendiri tanpa melewati throttle. Dengan bertambahnya udara yang
masuk maka ECM akan mendeteksi tambahan suplai udara dan RPM mesin akan meningkat. Jika mesin sudah mencapai temperatur kerja air valve
akan menutup. Jalur masuknya udara melalui air valve
ditunjukan pada gambar dibawah ini.
Gbr 25. Aliran
udara pada air valve (Kevin Sullivan’s)
Air
valve tidak dikontrol oleh ECM melainkan dari kondisi panas mesin. Air valve
memiliki dua tipe yaitu tipe bi-metal dan tipe coolant heated wax.
1)
Air valve
tipe bi-metal
Air
valve tipe ini menggunakan prinsip keseimbangan yang
memanfaatkan lempengan bi-metal dan pegas. Bi-metal dipanaskan oleh heater
coil yang terhubung dengan fuel pump. Ketika masih dingin bi-metal
kuat menahan tarikan pegas sehingga plat penutup katup tetap terbuka dan udara
dapat melewati saluran by-pass, dengan bertambahnya udara maka ECM akan
meningkatkan jumlah pengijeksian bahan bakar sehingga RPM mesin meningkat. Heater
coil yang semakin panas mengakibatkan bi-metal melengkung sehingga
plat penutup semakin menutup oleh tarikan pegas sampai akhirnya menutup.
Saluran by-pass yang semakin menutup maka udara yang masuk ke dalam intake
manifold semakin sedikit dan ECM akan mengurangi jumlah pengijeksian bahan
bakar, sehingga RPM mesin semakin menurun dan kembali pada RPM idle
normal. Keterangan diatas diperjelas oleh gambar dibawah ini.
Gbr 26. Air
Valve tipe bi-metal (Kevin Sullivan’s)
2)
Air valve
tipe coolant heated wax
Air
valve tipe ini menyat dengan throttle body, hanya by-pass
udara masuk melalui saluran depan throttle dan langsung masuk ke intake
manifold. Komponen pada Air valve terdiri dari pegas A yang berguna
membantu mendorong thermo valve agar terbuka, pegas B berguna membantu
mendorong thermo valve agar tertutup, dan thermo valve yang
bekerja membuka dan menutup saluran by-pass udara. Komponen tersebut
diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Gbr 27. Air
valve tipe wax (Kevin Sullivan’s)
Kerja
Air valve ini memanfaatkan panas dari air pendingin mesin. Ketika mesin
dingin dan panas dari air pendingin belum mampu memanaskan thermo valve
sehingga batang katup tidak mampu menutup saluran by-pass dan pegas B
mempertahakan supaya saluran tetap terbuka, dan udara yang masuk banyak
sehingga ECM menambah jumlah penginjeksian bahan bakar. Saat air pendingin mulai panas thermo valve
semakin memuai dan mampu mendorong batang katup sehingga saluran udara by-pass
semakin kecil sampai akhirnya menutup pada suhu air pendingin 800,
dan putaran idle semakin menurun hingga ke putaran normal. Kerja air valve
dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gbr 28. Kerja air
valve tipe wax (Kevin Sullivan’s)
d.
Idle Speed Control
Idle
Speed Control (ISC) berfungsi untuk mengatur volume
udara yang masuk ke dalam intake manifold melalui saluran by-pass
yang dikontrol oleh ECM. Sekilas sama dengan air valve dan menggunakan saluran
air valve tetapi yang membedakan antara ISC valve dan air valve
adalah mekanisme pengontrolan, air valve tidak dikontrol oleh ECM dan
hanya memanfaatkan beberapa komponen dalam sistem dimesin sedangkan kerja ISC valve sepenuhnya diatur oleh
ECM. Air valve hanya berfungsi sebagai choke elektrik dan ISC valve
untuk meningkatkan dan menurunkan putaran idle ketika mesin mendapat beban seperti beban dari sistem
AC, beban dari transmisi otomatis, ataupun beban kelistrikan yang lain dan juga
ada yang dapat berfungsi sebagai choke elektrik. Tanpa adanya ISC valve
mesin yang mendapat beban saat putaran idle akan mati. Konstruksi dari
lokasi penempatan ISC valve dapat dilihat pada diagram gambar di bawah
ini.
Gbr 29. Konstruksi dan lokasi penempatan ISC valve (Kevin
Sullivan’s)
ECM
dalam mengontrol dan menggerakan ISC valve terbagi menjadi empat jenis
yaitu stepper motor, rotary selenoid, duty control, dan vacum
switching valve (VSV) control.
1)
Stepper motor
ISC
valve tipe ini memanfaatkan motor stepper yang dikontrol ECM untuk
mengatur volume udara yang masuk ke dalam intake manifold melalui
saluran by-pass. Ketika putaran idle dan mesin mendapat beban ECM
akan mengirim sinyal sinyal ke Stepper motor ISC valve untuk membuka by-pass
valve dengan cara memutarkan rotor pada motor, sehingga batang katup tertarik
dan saluran membuka udara semakin lebar. Semakin banyak jumlah udara yang masuk
maka ECM akan menambah jumlah penginjeksian bahan bakar dan RPM mesin akan
meningkat. Ketika kerja mesin dapat mengimbangi beban pada kendaraan maka katup
ISC akan memperkecil saluran by-pass sehingga udara yang masuk ke dalam
intake manifold sedikit dan penginjeksian bahan bakar berkurang dan RPM mesin
akan menurun kembali.
Gbr 30. ISC tipe stepper motor (Kevin Sullivan’s)
2)
Rotary Selenoid control
ISC
tipe ini prinsip kerjanya sama dengan stepper motor, hanya komponen yang
digunakan untuk mengatur besanya saluran by-pass adalah rotary
dan selenoid. Selenoid difungsikan untuk membangkitkan kemagnetan sehingga rotary
dapat berputar, rotary ketika berputar berfungsi untuk mengatur saluran by-pass
yang dibantu plat bi-metal yang difungsikan sebagai penyeimbang dan pegas
pengembali. ISC tipe ini bentuknya lebih kecil dan lebih baik dalam mengontrol
udara yang masuk melalui saluran by-pass ketika throttle
tertutup.
Gbr 31. ISC tipe
rotary selenoid (Kevin Sullivan’s)
3)
Duty Control
ISC
tipe duty control menggunakan selenoid sebagai pembangkit kemagnetan dan
katup saluran by-pass dan pegas pengembali. Karakter ISC tipe ini ketika normal menutup (normaly
closed) dan akan bekerja ketika mendapat sinyal dari ECM. ISC tipe ini tidak dapat difungsikan sebagai choke
elektrik untuk membantu pemanasan mesin ataupun saat mesin distarter, ISC hanya
bekerja ketika mesin mendapat beban seperti saat AC pertama dihidupkan atau
beban kelistrikan lain. Saat mesin mendapat beban ECM akan mengirim sinyal ke selenoid,
sinyal pada selenoid akan diubah menjadi kemagneten sehingga selenoid dapat
menarik katup penutup saluran by-pass. Apabila putaran mesin sudah
kambali stabil kemagnetan akan semakin hilang seiring dengan berkurangnya
sinyal dari ECM, katup akan kembali mentupu dobantu oleh pegas pengembali.
Gbr 32. ISC tipe
duty control (Kevin Sullivan’s)
4)
VSV kontrol
ISC
tipe ini komponen dan cara pengontrolan saluran by-pass sama dengan ISC
tipe duty control, hanya perbedaannya adalah sinyal input dari ECM yang
digunakan untuk mendeteksi pembukaan katup ISC. Sinyal yang diolah ECM untuk
mengatur pembukaan katup ISC mengambil dari kevakuman di intake manifold,
ISC tipe ini juga tidak dapat berfungsi sebagai choke elektrik.
Gbr 33. ISC tipe VSV kontrol (Kevin
Sullivan’s)
6.
Intake
Manifold
Intake
manifold merupakan saluran masuk udara kedalam masing-masing
silinder, jumlah intake manifold sama dengan banyaknya silinder pada
engine. Pada intake manifold terdapat ruang pengumpul udara supaya tidak
terjadi fluktuasi aliran ketika langkah hisap yang menyebabakan getarana yang
semakin besar pada mesin. Ruang penyetabil aliran udara ini disebut dengan Intake
chamber, komponen ini berada pada diantara intake manifold dan throttle
body. Untuk lebih memperjelas posisi intake chamber pada mesin dapat kita
lihat pada gambar di bawah ini.
Gbr 34. Lokasi Intake
Chamber dan Intake Manifold
Intake
manifold pada mesin EFI terbagi menjadi dua model, yaitu separate type
dan integrated type. Separate type merupakan model intake
manifold dan intake chamber yang terpisah, ketika ingin melepas intake
chamber tidak perlu intake manifold. Sedangkan pada intake
manifold integrated type antara intake manifold dan intake chamber menyatu,
sehingga tidak dapat dibongkar sendiri-sendiri. Keterangan tersebut di perjelas
dengan gambar di bawah ini.
Gbr 35. Intake manifold model integrated dan separate type (Kevin Sullivan’s)
Intake
manifold sekarang untuk dikembangkan menjadi variabel
intake manifold. Perkembangan ini dibuat karena dengan panjang intake
manifold tetap ketika putaran rendah suplai udara dan bahan bakar memenuhi,
sehingga torsi yang didapat pada putaran rendah dan menengah cepat tercapai. Tetapi
ketika diputaran tinggi suplai udara dan bahan bakar yang masuk ke ruang
silinder kurang memenuhi, sehingga tercapainya torsi pada putaran tinggi sangat
lama. Variable intake manifold sistem dirancang untuk memenuhi kebutuhan
udara dan bahan bakar disetiap putaran. Saat putaran rendah intake manifold
dibuat panjang sehingga aliran turbulen dapat dihasilkan dan campuran udara
bahan bakar yang masuk ke ruang silinder homogen. Ketika putaran menengah intake
manifold dibuat lebih pendek sehingga kebutuhan suplai udara dan bahan bakar tetap
terpenuhi, sedangkan ketika putaran tinggi suplai udara dan bahan bakar sangat
cepat sehingga dibutuhkan saluran yang paling pendek untuk mensuplainya.
Perubahan jarak intake manifold dibeberapa tipe kendaraan menggunakan
katup sebagai perubah panjangnya jarak jalur masuk udara, dan yang terbaru
perubahan panjang intake manifold juga sudah dikontrol oleh ECM.
Penggunaan katup sebagai perubah jarak memiliki dua model yaitu model by-pass,
dengan menggunakan satu saluran masuk yang diberi katup dan hanya hanya
mengontrol jarak saluran masuk udara pada kecepatan rendah dan tinggi. Model
ini diperjelas oleh gambar di bawah.
Gbr 36. Variable
intake manifold model by-pass (Hyundai Motor)
Model
kedua variable intake manifold dengan katup adalah dengan menggabungkan
dua saluran masuk yang terpisah menjadi satu. Model ini dapat mensuplai udara
pada kecepatan rendah, menengah dan tinggi sehingga kabutuhan udara dapat
terpenuhi pada segala kecepatan. Prinsipnya sama dengan variable model pertama
hanya saat putaran rendah dan menengah intake manifold yang dipakai
hanya satu yang jaraknya panjang, dan ketika putaran mesin tinggi intake
manifold yang dipakai kedua-duanya. Model kedua diperjelas dengan gambar
dibawah ini.
Gbr 37. Variable
intake manifold model gabungan dua saluran masuk (Hyundai Motor)
Variable
intake manifold yang ketiga menggunakan kontrol
langsung dari ECM. Pada model ini jarak saluran masuk disesuaikan panjangnya
dengan tingginya RPM mesin sehingga kekurangan suplai udara dan bahan bakar
sangat diminimalisir. Perubahan panjang intake manifold digerakan oleh motor DC
yang pergerakkannya dikontrol langsung oleh ECM, kelebihan variable intake
manifold model ini adalah respon yang cepat disegala putaran mesin sehingga
output power mesin selalu
terjaga. Cara kerja variable intake manifold pada berbagai RPM dapat
kita lihat pada gambar dibawah.
Gbr 38. Variable intake manifold model kontrol ECM (Kolbenschmidt Pierburg Group)
Daftar Dustaka
Solikin, Moch. 2005. Sistem Injeksi Bahan Bakar motor Bensin.
Yogyakarta : PD Hidayat.
Johan. 2010. Filter
Udara Honda Freed. http://autobild.com.
Diakses pada 11 Oktober 2012 pukul 12.09
WIB.
Kolbenschmidt
Pierburg Group. (.....). Drive Module for Variable Intake Manifold BMW
V8. Neuenstadt Germany.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar