Cari Blog Ini

Memuat...

Sabtu, 06 April 2013

Sistem Induksi Udara


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.
Sullivan, Kevin R. 2004. Air Flow Sensor. http:// www.autoshop101.com.
Sullivan, Kevin R. 2004. EFI#2 - Air Induction System. http:// www.autoshop101.com.
Sullivan, Kevin R. 2004. Engine Control Part#3 – Idle Speed Control. http:// www.autoshop101.com.
Sullivan, Kevin R. 2004. Engine Controls – Input Sensor. http:// www.autoshop101.com.
Sullivan, Kevin R. 2004. Pressure Sensors. http:// www.autoshop101.com.
Sullivan, Kevin R. 2004. Sensors and Actuators. http:// www.autoshop101.com.
Sullivan, Kevin R. 2004. Position Sensors. http:// www.autoshop101.com.
Sullivan, Kevin R. 2004. Air Flow Sensor. http:// www.autoshop101.com.
Kolbenschmidt Pierburg Group. (.....). Drive Module for Variable Intake Manifold BMW V8. Neuenstadt Germany.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar