Prinsip Kerja Sistem Kontrol Elektronik Sensor

commit to user 22

2.3 Sistem Kontrol Elektronik

ECS Elektronik Control System berfungsi agar sistem injeksi bahan bakar dapat bekerja dengan baik, tepat dan selalu sesuai dengan kondisi operasional mesin, sehingga diperoleh engine dengan performansi yang tinggi, efisien terhadap pemakaian bahan bakar dan gas buang yang dihasilkan ramah lingkungan tingkat polusinya rendah. Gambar 2.29 Sistem Kontrol Elektronik pada EFI Pada dasarnya ECS Elektronik Control System terdiri dari tiga bagian utama, yaitu :  Sensor : berfungsi untuk mendeteksi kondisi dan kerja mesin. Sensor-sensor ini mengukur jumlah udara yang dihisap, beban mesin, temperatur air pendingin, temperatur udara, dan lain-lain. Sensor juga sebagai sistem koreksi air fuel ratio dan juga sebagai ignition control system.  ECU : berfungsi sebagai processor atau pengolah data dari semua masukan sensor, yang selanjutnya dikeluarkan dalam bentuk kesimpulan yang akan dilaksanakan actuator.  Actuator : berfungsi melaksanakan semua kesimpulan atau perintah ECU dalam bentuk kerja.

2.3.1 Prinsip Kerja Sistem Kontrol Elektronik

Pada sistem kontrol elektronik menggunakan sensor untuk mendeteksi nilai- nilai fisik menjadi nilai listrik, sehingga ECU menerima nilai tersebut sebagai data masukan. Dimana masukan tersebut pada range voltage 0 - 5 volt. ECU akan commit to user 23 mengolah data berdasarkan masukan dari sensor-sensor tersebut. Oleh karena itu aktuator akan bekerja berdasarkan masukan yang telah diolah oleh ECU. Gambar 2.30 Prinsip Kerja Sistem control Elektronik

2.3.2 Sensor

Sensor merupakan bentuk dari pendeteksi atau pengindra berpresisi tinggi suatu keadaan. Hasil deteksi oleh sensor tersebut akan mengeluarkan bentuk sinyal tertentu, dimana sensor tersebut bekerja dalam satu kesatuan sistem sensor dan dapat mengontrol suatu kerja sistem yang lebih besar. Dalam istilah mesin, kesatuan sistem sensor ini sering disebut ECU, dimana di dalam ECU ini terdapat micro computer yang berfungsi untuk mengontrol seluruh sistem kerja mesin berdasarkan sinyal-sinyal dari sensor yang mendeteksi kondisi dan kerja mesin tersebut. Dengan menggunakan metode sensor ini tentunya kerja mesin semakin efisien, karena mesin akan bekerja sesuai dengan segala bentuk kondisi dan kerja yang terjadi. Sensor-sensor yang terdapat pada sistem injeksi adalah sebagai berikut : a Intake Air Temperature Sensor IAT Gambar 2.31 Intake Air Temperature Sensor commit to user 24 Sensor temperatur udara masuk Intake air temperature merupakan sensor koreksi yang biasanya terletak pada air cleaner atau hose antara air cleaner dengan throttle body. Sensor ini berupa thermistor dengan bahan semikonduktor yang mempunyai sifat semakin panas temperatur maka nilai tahanannya semakin kecil. Sensor Intake air temperature memiliki 2 kabel yang keduanya dari ECU. ECU akan mensuplai tegangan maksimal sebesar 5 volt dan memberi ground untuk sensor. Karena nilai tahanan pada sensor bervariasi akibat perubahan temperatur maka tegangan yang mengalir dari ECU juga bervariasi. Variasi tegangan inilah yang dijadikan dasar bagi ECU untuk menentukan temperatur udara masuk yang tepat sebagai input untuk menentukan koreksi jumlah bahan bakar yang disemprotkan oleh injektor. Gambar 2.32 IAT Circuit b Air Flow Meter Sensor untuk sistem L-EFI MAF Massa Air Flow Meter salah satu jenis sensor dengan tipe measuring plate, yang terdiri atas plat pengukur, pegas pengembali, dan potensiometer. Gambar 2.33 Air Flow Meter Udara yang masuk ke intake air chamber akan dideteksi dengan gerakan membuka dan menutup plat pengukur. Plat pengukur ini ditahan oleh sebuah commit to user 25 pegas pengembali. Plat pengukur dan potensiometer bergerak pada poros yang sama sehingga sudut membuka plat pengukur ini akan diubah nilai tahanan potensiometer. Variasi nilai tahanan ini akan dirubah menjadi tegangan output sensor ke ECU sebagai dasar untuk menentukan jumlah udara yang masuk ke intake air chamber. Gambar 2.34 Air Flow Meter Circuit c Manifold Absolute Pressure Sensor untuk sistem D-EFI Manifold Absolute Pressure MAP adalah sensor yang mendeteksi tekanan udara yang masuk ke intake air chamber sebagai dasar penghitungan jumlah udara melalui IC integrated circuit yang terdapat di dalam sensor ini. MAP sensor menghasilkan sinyal tegangan yang segera dikirim ke ECU. Oleh ECU sinyal tegangan ini digunakan untuk menentukan koreksi penginjeksian bahan bakar. Gambar 2.35 MAP sensor MAP sensor terdiri dari semi konduktor tipe pressure converting element yang berfungsi merubah fluktuasi tekanan manifold menjadi perubahan tegangan dan IC yang memperkuat perubahan tegangan. Pada MAP sensor juga terdapat 3 jenis kabel yaitu input 5 volt reverence voltase dari ECU, ground dan output dari sensor ke ECU bervariasi antara 0- 5 volt. commit to user 26 Gambar 2.36 MAP Sensor Circuit d Throttle Position Sensor Throttle Position Sensor TPS adalah sensor pada sistem EFI yang berfungsi mendeteksi besarnya pembukaan throttle valve dengan menggunakan potensiometer. Gambar 2.37 Throttle Position Sensor Throttle position sensor terletak menempel pada throttle body dan wujudnya adalah potensiometer variable resistor yang dihubungkan dengan poros throttle valve, untuk mendeteksi besarnya pembukaan katup gas throttle valve tersebut secara akurat, dengan keluarannya adalah tegangan 0 – 5 volt yang dikirim ke electronic control unit ECU. Gambar 2.38 Throttle Position Sensor Circuit commit to user 27 e Water Temperatur Sensor THW Cairan pendingin pada radiator dideteksi oleh sensor ini, kemudian sensor ini mengirim sinyal ke ECU dan ECU memerintahkan untuk mengatur pembukaan katup by pass ISC – Idle Speed Control agar putaran idle tetap terjaga. Selain itu, suhu cairan pendingin juga menentukan banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan. Gambar 2.39 Water Temperature Sensore Circuit f Cam Position Sensor Sensor G Gambar 2.40 Sensor pendeteksi camshaft Cam Position Sensor disebut juga dengan sensor G, karena sinyal yang dihasilkan adalah G signal. Pada beberapa sensor ini berfungsi untuk mengontrol Variable Valve Timing System VVT-I, ECU akan mengubah kedudukan camshaft dengan cara mengrimkan sinyal ke OCV oil control valve untuk mengatur tekanan oli yang akhirnya camshaft akan berubah posisinya yang diinginkan oleh ECU. commit to user 28 g Crankshaft Position Sensor Sensor NE Gambar 2.41 Sensor pendeteksi crankshaft Crankshaft Position Sensor disebut juga dengan Sensor NE, karena sinyal yang dihasilkan adalah NE signal. Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi posisi crankshaft, dan kecepatan putaran rpm mesin. Sinyal NE dikombinasikan dengan sinyal G akan menunjukkan silinder yang sedang melakukan langkah kompresi dan dari itu ECU dapat memprogram engine firing order pengapian. Beberapa tipe kendaraan konstruksi CKP Crankshaft Position Sensor terdapat di dalam distributor. h Starter Signal STA Gambar 2.42 Starter signal Signal STA ini digunakan jika poros engkol mesin diputar oleh starter motor. Pada saat awal mesin dinyalakan, aliran udara lambat dan suhu udara rendah, sehingga penguapan bahan bakar tidak baik campuran akan kurus. Untuk meningkatkan kemampuan start mesin agar mesin mudah hidup commit to user 29 diperlukan campuran mesin yang kaya. Signal STA akan digunakan untuk menambah volume injeksi selama start engine. i Knock Sensor Gambar 2.43 Sensor pendeteksi knocking Knock sensor dipasang pada cylinder block dan berfungsi mendeteksi getaran pada cylinder block untuk mencegah terjadinya knocking. Knocking terjadi ketika campuran udara dan bahan bakar yang terkompresi terbakar dengan sendirinya karena panas yang tinggi didalam ruang bakar, dan biasanya terjadi pada putaran tinggi. Bila terjadi knocking, ECU akan mengeluarkan perintah untuk mengundurkan timing pengapian agar tidak terjadi knocking. Bila knocking berhenti, ECU akan memajukan timing pengapian kembali pada posisi semula. Pada koreksi ini saat pengapian dimundurkan maksimum ± 10 , Ketika terjadi knocking pembakaran yang terjadi tidak sempurna dan menghasilkan kadar NOx yang tinggi pada gas buang. Sehingga ECU memerintahkan EGR Exhaust Gas Recirculation untuk menyirkulasikan kembali gas buang ke dalam intake manifold. Kandungan oksigen pada gas buang tesebut adalah rendah, sehingga dapat mengurangi panas pada kompresi dan pembakaran untuk menghindari terjadinya knocking. j Oxygen Sensor Setiap mesin yang memiliki efisiensi tinggi harus mampu menghasilkan asap pembuangan yang sebersih mungkin. Untuk menghasilkan asap pembuangan tersebut perbandingan udara dan bahan bakar perlu dijaga agar mendekati pembakaran sempurna stoichiometric. Dalam hal ini, sensor commit to user 30 oksigen mendeteksi apakah perbandingan udara dan bahan bakar terlalu gemuk atau terlalu kurus. Sensor ini terletak pada exhaust manifold. Gambar 2.44 Oxigen sensor Cara Kerja : Sifat titania tahanannya akan berubah sesuai dengan konsentrasi pada gas buang. Tahanan ini berubah secara tiba-tiba pada batas antara perbandingan teoritis gemuk dan kurus. Tahanan titania berubah apabila temperaturnya berubah. Oleh karena itu, pemanas heater pada sensor berfungsi agar temperatur pada tahanan titania konstan. Pemanas berhubungan dengan terminal HT dan +B pada ECU. ECU selalu mensuplai tegangan keterminal OX, karena perubahan tahanan titanius, tegangan tersebut akan berubah dikisaran tegangan reverensif ±0,45 volt. ECU akan mengolah perubahan tegangan tersebut. Apabila hasilnya menunjukan tegangan diatas 0,45 volt, yaitu bila tahanan sensor oksigen rendah, ECU menyimpulkan bahwa perbandingan campuran adalah kaya. Bila tegangan OX kurang dari 0,45 volt tahanan sensor oksigen besar, ECU menyimpulkan bahwa perbandingan campurannya kurus. Gambar 2.45 Oxigen Sensor Circuit commit to user 31 k Vehicle Speed Sensor VSS Vehicle Speed Sensor dipasang pada output transmisi dan berfungsi mendeteksi kecepatan putar poros output transmisitransaxle atau kecepatan roda. Sensor ini terdiri dari magnet permanen, koil, dan core. Sinyal yang dihasilkan dalam bentuk tegangan AC yang kemudian dikirim ke ECU. Pada beberapa tipe kendaraan hasil sinyal Vehicle Speed Sensor digunakan untuk menggerakkan speedometer. Pada beberapa kendaraan lainnya yang dilengkapi anti-lock brake system ABS, sinyal yang dihasilkan akan dikirim ke ECU untuk mengontrol kerja rem pada kendaraan tersebut. Gambar 2.46 Vehicle Speed Sensor

2.3.3 ECU Electronic Control Unit