I Ketut Adi Atmika
I Ketut Adi Atmika
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik-Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Badung, Indonesia [email protected]
Abstrak — Perbaikan kinerja perilaku arah kendaraan sudah
parameter-parameter serta kondisi operasi bisa digunakan
dilakukan dengan menambahkan sistem kontrol pengereman,
sebagai variabel input untuk sistem kontrol torsi ini, kemudian
sistem kontrol traksi dengan kontrol pembukaan katup trottle dan
dianalisa kinerja perilaku arah kendaraan.
intervensi pengereman. Sistem kontrol traksi/torsi roda penggerak
Penelitian tentang konsep baru sistem kontrol traksi, yaitu
dengan Continously Variable Transmission (CVT) akan dibahas disini. Sistem kontrol pengereman dan sistem kontrol traksi pada
dengan HTCS
(Hybrid
Traction Control System)
dasarnya berpegangan pada setting point ratio slip pada kondisi
menggunakan Engine Inertia Brake [1]. Desain dan aspek
pengereman/percepatan optimum. Makalah ini akan menjelaskan
konstruksi
dari Zero
Inertia
Conntinouse Variable
analisa perilaku arah kendaraan dari sistem kontrol torsi roda
Transmission untuk kendaraan penumpang didapatkan
penggerak dengan CVT menggunakan simulasi komputer. Untuk
effisiensi transmisi dan kebutuhan bahan bakar yang optimum
proses simulasi dibuat model kendaraan secara lengkap dengan
input kondisi dan parameter operasi dimana sistem itu bekerja,
Pengembangan system dengan flywheel assisted driveline
dengan setting point ratio slip ( λ ) pada koefisien gesek longitudinal
bahwa ratio CVT dikontrol untuk mendapatkan kebutuhan
yang bervariasi. Analisa perilaku arah kendaraan difokuskan pada
ratio gigi yang diinginkan pada effisiensi transmisi
perilaku gerakan belok kendaraan. Yaw respon akan dibandingkan
maksimum, juga untuk mencegah slip pada belt [3]. Penelitian
dengan yaw ackermannya, untuk mendapatkan gambaran kinerja perilaku arah kendaraan. Respon kontrol traksi akan
mengenai dua strategi kontrol untuk pembukaan katup engine
dibandingkan dengan respon kontrol pengereman. Hasil simulasi
dan perubahan ratio CVT untuk meningkatkan driveability dan
menunjukkan pada kecepatan yang cukup tinggi yaitu 80 km/jam
kebutuhan bahan bakar yang ekonomis pada kondisi tertentu
sistem kontrol traksi dengan CVT masih bekerja dengan baik,
sedangkan kontrol pengereman pada kecepatan diatas 60 km/jam
Pengembangan
Antilock
Breaking System dengan
kondisi kendaraan cenderung oversteer.
mengaplikasikan control indeks yaw dinyatakan bahwa
Kata kunci—Sistem kontrol traksi, CVT, ratio slip ( λ ), koefisien
gerakan yawing adalah salah satu parameter kunci dalam
gesek longitudinal, yaw respon, yaw ackerman, oversteer.
menentukan stabilitas arah kendaraan [5].
ENDAHULUAN I. P
ETODE II. M
Kinerja Perilaku arah kendaraan belakangan ini menjadi Gaya gesek disebabkan oleh slip yang terjadi diantara roda perhatian serius dalam hal merancang desain dan
penggerak dan permukaan jalan. Selama percepatan perlengkapan-perlengkapan kendaraan. Untuk memperbaiki
menimbulkan slip () pada roda-roda tersebut [6]. : stabilitas arah kendaraan, baik pada kondisi jalan lurus
maupun jalan belok dapat dilakukan dengan penambahan alat
V tertentu, baik secara tersendiri maupun secara bersama-sama
dimana : V = kecepatan kendaraan (m/s) atau terintegrasi. Pada kondisi jalan dengan koefisien gesek
r = jari-jari roda penggerak (m) yang rendah, ABS mencegah roda lock selama pengereman.
= kecepatan angular roda Sistem kontrol traksi (TCS) yang ada mencegah roda melintir
penggerak (rad/s)
selama percepatan berlangsung, khususnya pada kondisi jalan Suatu konsep kontak ban dan jalan yang mengubah suatu lurus. Sistem kontrol traksi/torsi pada roda penggerak dengan
konsep pengereman/traktif dan concerning effort yang telah CVT dapat dipakai sebagai salah satu alternatif untuk
ada. Hasilnya seperti ditunjukkan pada gambar 1. memperbaiki kinerja dan respon kendaraan, bila dioperasikan
pada kondisi jalan belok. Sistem kontrol torsi atau sistem kontrol traksi ini, biasanya
dioperasikan secara terintegrasi dengan sistem steering empat roda yang akan memberikan akselerasi tinggi yang berkaitan dengan kestabilan, serta tidak diperlukan pengendalian yang berlebihan. Disamping itu, pada kondisi belok informasi
kecepatan kendaraan (V), sudut steer roda depan (δ f ) dan kecepatan kendaraan (V), sudut steer roda depan (δ f ) dan
dimana : T p = Torsi pulley primer T s = Torsi pulley sekunder T b = Torsi belt
I p = Momen Inersia pulley primer
I s = Momen Inersia pulley sekunder
c p = konstanta redaman primer
c s = konstanta redaman sekunder k
b = kekakuan belt
Gambar 1. Koefisien percepatan lateral [6]
m b = massa belt
Pada prinsipnya konsep ABS system dan TCS system adalah
menjaga slip roda () seperti yang diharapkan (desired range),
Kemudian dengan memisalkan
sehingga mendapatkan kondisi pengereman/accelaration traktif optimum.
A. Pemodelan
driveline
Sehingga didapat :
Gambar 1. Pengaruh skid terhadap koefisien adhesi
I
Kemudian ditulis dalam bentuk state space
X A . X Bu
Gambar 2. Model power train
Drive shaft
Torsi engine dari laju aliran massa udara [8]:
Dari gambar 2. Skema power train dan dengan penyederhanaan diapatkan torsi pada drive shaft adalah
Te = -39,22 + (3252024/120Ne).(0,0005968.Ne - 0.1336.Pm +
sebagai berikut :
0.0005341 Ne.Pm + 0.00000175 Ne.Pm 2 ) - 0,0112. 2
T sh i f . T s
0,000675..Ne.(2/60) + 0,635. + 0.0216. Ne.(2/60) -
0,000102.Ne 2 .(2/60) 2 (2)
Persamaan dinamika roda penggerak tanpa pengereman :
T sh F w . R w T ω r w
dimana :
Pm = 50,66 Kpa
Ne = putaran mesin (rpm)
dimana :
CVT
= 10 0 < < 45 0 F w = gaya dorong pada roda penggerak (N) Ne = putaran mesin (rpm)
R w = jari-jari roda penggerak (m) T r = torsi rolling resistance (Nm) T sh = torsi pada poros roda penggerak (Nm) J w = Momen Inersia Polar pada roda
Vehicle Dinamika kecepatan kendaraan adalah hasil dari gaya roda
F w dan hambatan aerodinamis dan dituliskan :
dimana :
F w = gaya dorong pada roda (N)
Gambar 3. Torsi dan gaya pada CVT
c v = suatu konstanta aerodinamis
Dari gambar 3, maka persamaan-persamaan yang berkaitan :
v = kecepatan kendaraan (m/s) m = massa kendaraan (kg)
ASIL D III. H AN D ISKUSI
Simulasi dilakukan pada persen slip () = 0,2. Dasar pengambilan ini adalah pada konsep kontak ban dan jalan (gambar 1), dimana diharapkan slip sekecil-kecilnya tetapi tetap pada koefisien gesek longitudinal dan koefisien lateral yang cukup besar. Kecepatan kendaraan yang diambil juga bervariasi untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kinerja kontrol torsi dengan CVT tersebut. Demikian juga sudut steer diambil adalah 5 derajat step dan 10 derajat step. Beberapa contoh hasil simulasi ditampilkan pada gambar 4 sampai dengan gambar 9, dan gambar 10 merupakan rangkumannya.
Gambar 6. Grafik Yawrate vs waktu, untuk = 0,2, V = 100 km/jam, f = 10 0
Gambar 4. Grafik Yawrate vs waktu, untuk = 0,2, V = 60 km/jam, f =5 0
Gambar 7. Grafik Yawrate vs waktu, untuk = 0,2, V = 60 km/jam, f = 10 0
Gambar 5. Grafik Yawrate vs waktu, untuk = 0,2, V = 80 km/jam, f =5 0
Gambar 8. Grafik Yawrate vs waktu, untuk = 0,2, V = 80 km/jam, f = 10 0
(a). kondisi 20 km/h-sudut steer 15 derajat
Gambar 9. Grafik Yawrate vs waktu, untuk = 0,2, V = 100 km/jam, f = 10 0
(b). kondisi 50 km/h-sudut steer 15 derajat
Gambar 10. Grafik Yawrate vs kecepatan kendaraan
Dari gambar 10 dapat dilihat bahwa dengan naiknya kecepatan kendaraan maka harga rata-rata yawrate pada kondisi steady juga cenderung naik jika dioperasikan pada kondisi operasi sudut steer yang sama, demikian juga dengan naiknya sudut steer maka harga rata-rata yawrate pada kondisi steady juga cenderung naik jika dioperasikan pada kecepatan yang sama. Dapat dilihat juga bahwa pengaruh setting slip relatif kecil terhadap harga rata-rata yawratenya.
Kemudian hasil respon kinerja perilaku kontrol traksi (c) kondisi 60 km/h-sudut steer 15 derajat Gambar 11. Respon kendaraan dengan kontrol pengereman ABS [5] dibandingkan dengan respon kontrol pengereman ABS.
Tampilan hasil dari kontrol pengereman untuk berbagai Dari gambar 11. respon kendaraan dengan kontrol ABS kondisi operasi ditunjukkan pada gambar 1.
pada kecepatan 20 km/jam dan 50 km/jam masih cukup baik dimana
mendekati yawrate ackermannya, sedangkan pada kecepatan 60 km/jam yawrate respon mulai menjauh diatas yawackermannya, sehingga kendaraan cenderung oversteer.
ESIMPULAN IV. K Dari hasil perhitungan dan analisa dapat ditarik beberapa
kesimpulan sebagai berikut :
Sistem kontrol traksi dengan CVT dapat bekerja pada setting persen slip yang dikehendaki, dimana yawrate respon bisa dikontrol sehingga kondisinya Sistem kontrol traksi dengan CVT dapat bekerja pada setting persen slip yang dikehendaki, dimana yawrate respon bisa dikontrol sehingga kondisinya
Zero Inertia CVT for Passenger Cars”, FISITA Word Dari analisa yawrate respon dan yawrate ackerman
Automotive Congress Seoul .
dapat dilihat bahwa sistem kontrol traksi dengan [3] B.G. Vroemen, Frans E. Veldpaus, 2000 “Control of a CVT in a CVT memberikan prilaku arah kendaraan yang baik,
Flywheel Assisted Driveline”, FISITA Word Automotive ditunjukkan dengan kondisi steady state yang dicapai
Congress Seoul .
rata-rata pada 100 milisekon dan yawrate respon [4] Alex F.A. Serrarens, Frans E. Veldpaus, 2000, “New Concept mendekati yawrate ackermannya.