TUGAS AKHIR
Perbandingan Kerja Sistem Multi Point Injection Dengan Sistem Karburator Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh :
Nama
: Abdul Ghapur
NIM
: 4140411-119
Jurusan
: Teknik Elektro
Peminatan
: Teknik Elektronika
Pembimbing
: Ir. Jaja Kustija, M.Sc.
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama
: Abdul Ghapur
NIM
: 4140411-119
Jurusan
: Teknik Elektro
Fakultas
: Teknologi Industri
Judul Skripsi : Perbandingan Kerja Sistem Multi Point Injection Dengan Sistem Karburator
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana.
Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis,
(Abdul Ghapur)
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Perbandingan Kerja Sistem Multi Point Injection Dengan Sistem Karburator
Disusun Oleh :
Nama
: Abdul Ghapur
NIM
: 4140411-119
Program Studi
: Teknik Elektro
Peminatan
: Teknik Elektronika
Menyetujui, Pembimbing
Koordinator TA
(Ir. Jaja Kustija, M.Sc.)
(Ir. Yudhi Gunardi, MT.)
Mengetahui, Ketua Program Studi Teknik Elektro
(Ir. Budi Yanto Husodo, M.Sc.)
iii
ABSTRAKS
Perbandingan Kerja Sistem Multi Point Injection Dengan Sistem Karburator
Kemajuan teknologi pada bidang elektronik pada saat sekarang membuat orang berusaha untuk membuat kinerja sistem yang lama akan menjadi lebih baik dengan memanfaatkan teknologi elektronik tersebut, salah satu penerapan bidang elektonik tersebut adalah sistem Multi Point Injection pada bidang otomotive yang menggantikan sistem konvensional yaitu karburator, dimana sistem Multi Point Injection akan menghasilkan kinerja engine lebih baik dari pada sistem Karburator. Multi Point Injection adalah sistem penginjeksian bahan bakar (supply bahan bakar) kedalam ruang bakar engine yang dikontrol secara elektronik berdasarkan sinyal-sinyal sensor-sensor sehingga engine akan mendapatkan supply campuran udara dan bahan bakar yang sesuai dengan kondisi engine pada saat itu, dimana sistem ini pada saat sekarang sudah banyak dipergunakan oleh produsen kendaraan khususnya mobil untuk menggantikan sistem yang konvensional yaitu karburator, pada sistem karburator (konvensional) supply campuran udara dan bahan bakar kedalam engine dilakukan secara mekanikal yaitu hanya berdasarkan tingkat kevakuman engine sehingga keakuratan dalam supply campuran udara dan bahan bakar pada tiap kondisi kendaraan kurang akurat. Dengan adanya sistem Multi Point Injection (MPI) yang menerapkan bidang elektronik pada bidang otomotive maka akan dihasilkan pembakaran yang sempurna pada engine karena engine akan di berikan campuran udara dan bahan bakar yang tepat sesuai dengan kondisi engine pada saat itu sehingga dengan sistem Multi point Injection akan didapatkan engine performa yang tinggi, emisi gas buang yang lebih baik serta pemakaian bahan bakar yang ekonomis dari pada sistem Karburator (konvensional).
iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, dengan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini yang ditulis dengan tujuan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan strata 1 di Universitas Mercu Buana, Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Elektro. Adapun judul laporan tugas akhir ini adalah “ Perbandingan Kerja Sistem Multi Point Injection Dengan Sistem Karburator ”. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas peran serta dari berbagai pihak sehingga laporan tugas akhir ini dapat terwujud, yaitu : 1. Ir. Yenon Orsa, MT., Direktur PKSM. 2. Ir. Jaja kustija, M.Sc., sebagai dosen pembimbing. 3. Ir. Yudhi Gunardi, MT., sebagai Koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro. 4. Ir. Budi Yanto Husodo, M.Sc., sebagai Ketua Program Studi Teknik Elektro. 5. Kedua Orang tua yang telah mendoakan. 6. Anggota Training Center Department PT. Krama Yudha Tiga Berlian Motors 7. Lenny Nurwidiana my soul mate. 8. Seluruh pihak yang telah membantu. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun untuk perbaikan dimasa yang akan datang. Selain itu penulis juga berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembacanya.
Jakarta, 10 Maret 2007
Penulis
v
PERSEMBAHAN DAN MOTO
Persembahan :
” Ku persembahkan sesuatu yang tertunda ini untuk kedua orang tua ku yang ku cintai yang menjdikan ku hingga aku menjadi seperti ini, dan orang-orang yang mencintai dan menyayangi ku terimakasih atas doanya ....”
Moto :
“……… Allah meninggikan orang yang beriman di antara kamu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan, beberapa derajat ………” (Al - Mujaadilah : 11).
……… Katakanlah : “Adakah sama orang-orang yang mengetahui dengan orangorang yang tidak mengetahui ? sesungguhnya orang yang berakallah yang dapat menerima pelajaran.“ (Az - Zumar : 9)
vi
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
i
LEMBAR PERNYATAAN ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....
ii
LEMBAR PENGESAHAN ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
iii
ABSTRAKS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....
iv
KATA PENGANTAR ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .....
v
LEMBAR PERSEMBAHAN DAN MOTO ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
vi
DAFTAR ISI ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... ... ... ... ... ... .
vii
BAB I.
BAB II.
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1
1.2 Rumusan Masalah ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....
1
1.3 Batasan Masalah ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2
1.4 Tujuan Penelitian ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3
1.5 Metodologi Penelitian ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3
1.6 Sistematika Penulisan ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4
DASAR TEORI 2.1 Karburator ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5
2.1.1 Prinsip Kerja ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6
2.1.2 Konstruksi Karburator ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8
2.2 Multi Point Injection (MPI) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....
9
2.2.1 Fuel Supply System … … … … … … … … … ..
10
2.2.2 Ignition System ... … … … … … … … … … ….
11
2.2.3 Idle Speed Control System … … … … … … … ..
11
2.2.4 Emission Control System … … … … … … … …
12
2.2.5 Prinsip Kerja … ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
13
2.2.6 Waktu Injeksi Dan Kompensasi ... ... ... ... ... ... ... .
17
2.2.6.1 Starting ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
17
2.2.6.2 Warming Up ... … … … … … … … … …
18
vii
2.2.6.3 Idling … … … … … … … … … … … …
18
2.2.6.4 Traveling … ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... …
18
2.2.6.5 Acceleration ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
18
2.2.6.6 Decceleration ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
19
2.2.6.7 Engine Off ... … … … … … … … … … .
19
2.2.7 Sensor … … … … … … … … … … … … … …
19
2.2.7.1 Air Flow Sensor … … … … … … … … ..
19
2.2.7.2 Intake Air Temperature Sensor … … … …
25
2.2.7.3 Barometric Pressure Sensor … … … … …
26
2.2.7.4 Engine Coolant Temperature Sensor … ….
27
2.2.7.5 Vacuum Sensor / Manifold Absolute Pressure
29
2.2.7.6 Throttle Position Sensor dengan Idle Switch Position Sensor … … … … …
30
2.2.7.7 Oxygen Sensor … … … … … … … … …
32
2.2.7.8 Vehicle Speed Sensor … … … … … … …
35
2.2.7.9 Crank Angle Sensor … … … … … … … .
36
2.2.7.10 Camshaft Position Sensor … … … … ….
37
2.2.7.11 Detonation Sensor / Knock Sensor … … .
42
2.2.7.12 Variable Resistor … ... ... ... ... ... ... ... ... .
43
2.2.7.13 AC Switch ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....
44
2.2.7.14 Ignition Switch & Inhibitor Switch ... … .
45
2.2.7.15 Power Steering Fluid Pressure Switch … .
46
2.2.7.16 Electrical Load Switch … … … … … ….
47
2.2.7.17 Alternator FR Signal … … … … … … ...
48
2.2.8 Cara Kerja Karburator … … … … … … … … …
49
2.2.8.1 Mekanisme Suction piston … ... ... ... ... ....
49
2.2.8.2 Cold Start-up And Cranking ... … … … …
50
2.2.8.3 Hot Start-up (re-starting after warm up) ….
51
2.2.8.4 Sesaat Setelah Cold Starting (Ledakan) ….
52
2.2.8.5 Selama Warm-Up … … … … … … … …
53
2.2.8.6 Idling Setelah Warm-Up … … … … … …
54
viii
2.2.8.7 Under Partial Load (Medium Speed) … …
55
2.2.8.8 Under Total Load (Throttle Full Open) … .
56
2.2.8.9 Engine Stopped … … … … … … … … ..
57
2.2.8.10 Acceleration … … … … … … … … … .
57
2.2.8.11 Decceleration … … … … … … … … …
58
2.2.9 Cara Kerja Multi Point Injection … … … … … ...
59
2.2.9.1 Fuel Injection System … ... ... ... ... ... ... ....
59
2.2.9.1.1 Fuel Pump ... ... ... ... ... ... ... ... ....
60
2.2.9.1.2 Fuel Filter ... ... ... ... ... ... ... ... ....
62
2.2.9.1.3 Delivery Pipe ... … … … … … ..
62
2.2.9.1.4 Fuel Pressure Regulator … … ….
63
2.2.9.1.5 Fuel Pump Power Supply … … ..
64
2.2.9.1.6 Fuel Injector … … … … … … ..
65
2.2.9.1.7 Pengaturan Jumlah Penyemprotan
69
2.2.9.1.8 Basic Injector Drive Time … … ..
70
2.2.9.2 Ignition System ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
79
2.2.9.2.1 Distributor Type Ignition ... ... ... .
79
2.2.9.2.2 Ignition Tanpa Distributor ... … ..
80
2.2.9.2.3 Distribution Control … … … ….
81
2.2.9.2.4 Ignition Timing Control … … …
83
2.2.9.2.5 Kontrol Knock … … … … … …
85
2.2.9.2.6 Ignition Coil … … … … … … ...
87
2.2.9.2.7 Power Transistor ... ... ... ... ... ... ..
87
2.2.9.3 Idle Speed Control System … … … … ... .
88
2.2.9.3.1 Flow Kontrol Kecepatan Idle ... ..
89
2.2.9.3.2 Kontrol Aliran Udara Intake ... ....
90
2.2.9.3.3 Fast Idle Air Valve ... ... ... ... ... ..
90
2.2.9.3.4 Fixed SAS ... ... ... ... ... ... ... ... ....
92
2.2.9.3.5 Stepper Motor (ISC Servo) … ….
92
2.2.9.3.6 Feedback Control Kecepatan E/G
96
2.2.9.3.7 Kontrol Posisi Stepper Motor … .
98
ix
2.2.9.3.8 Kontrol Target Posisi Idling … ...
99
2.2.9.3.9 Kontrol Kompensasi Drop Abnormal Kecepatan ... ... ... ... ...
99
2.2.9.3.10 Kontrol Dashpot ... ... ... ... ... ....
100
2.2.9.3.11 Kontrol Waktu Saat Start ... ... ...
100
2.2.9.3.12 Kontrol Stabilitas Idle Saat Temperatur Engine Coolant Tinggi 101 2.2.9.3.13 Kontrol Inisialisasi ... ... ... ... ... .
101
2.2.9.3.14 Mode SAS ... ... ... ... ... ... ... ... ..
102
2.2.9.4 Emission Control System ... ... ... ... ... ... ...
102
2.2.9.4.1 Crankcase Emission Control System … … … … … ...
107
2.2.9.4.2 Evaporative Emission Control System … … … … … … 2.2.9.4.3 Exhaust Gas Reciculating System
BAB III.
108 111
METODE PENELITIAN 3.1 Troubleshooting ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … … .
117
3.2 Fail Safe ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
118
3.3 Engine Warning Lamp ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....
119
3.4 Troubleshooting menggunakan MUT II ... ... ... ... ... ... .
120
3.4.1 Hirarki MUT II … … … … … … … … … … ….
120
3.4.2 Tampilan MUT II … … … … … ... ... ... … … …
121
3.4.3 Self Diagnosis Dan Data List … … … … … … …
122
3.4.4 Drive Recorder … … … … … … … … … … ….
122
3.4.5 Actuator Test … … … … … … … … … … … …
123
3.5 Troubleshooting Menggunakan MUT III … … … … ....
124
3.5.1 Urutan Pemasangan MUT III ... ... ... ... ... ... ... ... .
125
3.5.2 Menu MUT III ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....
125
3.5.2.1 Self Diagnosis ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ….
127
3.5.2.2 Actuator Test … … … … … … … … … .
127
x
3.5.2.3 Data List … … … … … … … … … … …
128
3.5.2.4 Drive Recorder … … … … … … … … …
128
3.6 Troubleshooting Menggunakan Kabel (Kendaraan Tanpa CAN System) … … … … … … … .
135
3.6.1 Diagnosis Conector 16 Pin … … … … … … … ..
135
3.6.2 Diagnosis Conector 12 Pin (Old Type) … … … …
136
3.6.2.1 Dengan Menggunakan LED … … … … …
136
3.6.2.2 Dengan Menggunakan Multimeter Analogue
136
3.6.3 Pembacaan Diagnosis Code ... ... ... ... ... ... ... ... ....
137
3.6.4 Tabel Diagnosa Yang Dideteksi … … … … … ….
138
3.7 Pengambilan Data Mitsubishi KUDA
BAB IV.
Dan Mitsubishi T120ss ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....
139
3.7.1 Spesifikasi Kendaraan ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....
139
3.7.2 Pengukuran Engine Performa ... ... ... ... ... ... ... .....
142
3.7.3 Pengukuran Emisi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
144
3.7.4 Pengukuran Fuel Consumption ... … … … … … .
145
3.7.4.1 Full To Full … … … … … … … … … …
145
3.7.4.2 Fuel Pad Tester … … … … … … … … …
146
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Engine Performa ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … ... .
149
4.2 Fuel Consumption ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
150
4.3 Supply Bahan Bakar Dan Emisi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
151
4.3.1 Standar Ambang Batas Khusus DKI Jakarta 2006 ..
152
4.3.2 Perbandingan Standard Emissi Gasoline Untuk Kendaraan Passenger (EURO) ... ... ... ... ... ... ... ...
BAB V.
153
KESIMPULAN 5.1 Engine Performa ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
154
5.2 Supply Bahan Bakar Dan Emisi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
155
5.3 Saat Accelerasi Dan Deccelerasi ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
155
xi
5.4 Menghidupkan Engine Dalam Kondisi Dingin ... ... ... ...
156
5.5 Fuel Cut Saat Deccelerasi Dan Maximum Speed ... ... ....
156
5.6 Dipakai Untuk Jalan Yang Kasar Dan Menanjak ... ... ....
157
5.7 Penentuan Trouble ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
157
5.8 Harga Kendaraan Dan Perawatan ... ... ... ... ... ... ... ... ....
157
DAFTAR PUSTAKA ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... …
158
LAMPIRAN ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … … … … … … … … .. RIWAYAT HIDUP PENULIS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … … ..
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi elektronik yang semakin canggihnya pada dewasa ini membuat banyak kemudahan-kemudahan maupun peningkatan kinerja dari suatu sistem yang kini banyak kita temui di sekitar kita, dalam dunia automotive perkembangan teknologi elektronik tersebut juga dimanfaatkan untuk diterapkan kedalam kendaraan untuk menghasilkan kendaraan yang lebih cangih dan berteknologi. Salah satu penerapan bidang elektronik dalam dunia automotive adalah sistem pengontrolan injeksi bahan bakar (gasoline) kedalam silinder engine, dimana sistem ini mengantikan sistem karburator yang bekerja secara mekanikal (kovensional) dimana sistem supply bahan bakar secara elektronik lebih baik dibandingkan dengan sistem karburator (mekanikal) dalam segi engine performa, emisi gas buang dan konsumsi bahan bakar serta pengecekan kesalahan (trouble shooting) juga mudah dalam sistem injeksi dengan menggunakan scan tool (MUT / Multi Use Tester), dalam kendaran Mitsubishi sistem pengontrolan injeksi bahan bakar secara elektronik dikenal dengan Multi Point Injection (MPI), pada merk Toyota dikenal dengan Electronic Fuel Injection (EFI) dll. yang mana sistem injeksi bahan bakar ini pada dasarnya adalah sama.
1.2 Rumusan Masalah Setelah mengamati dan menganalisa bahwa pada saat sekarang sistem karburator mulai ditinggalkan oleh para produsen mobil dimana kelemahan sistem ini tidak bisa menghasilkan kinerja engine yang optimal, pemakaian bahan bakar yang kurang effisien serta menghasilkan emisi gas buang yang kurang baik. Pada saat sekarang orang lebih cenderung senang mengunakan mobil dengan tenaga yang besar dan lebih responsif untuk kenyamanan berkendara, ditambah berlangsungnya krisis sumber daya energi khususnya minyak dunia yang semakin
1
mahal sehingga diperlukan pemakaian bahan bakar yang ekonomis, serta polusi dunia yang makin membuat lapisan ozone menjadi rusak yang berakibat adanya efek rumah kaca dimana salah satu penyumbang utama dari rusaknya lapisan ozone tersebut adalah dari emisi kendaraan, sehingga pada saat sekarang dibuat suatu standar regulasi untuk emisi gas buang kendaraan agar tidak terlalu menghasilkan emisi yang dapat membuat kerusakan pada lapisan ozone, salah satunya standar EURO, dimana standar untuk Indonesia pada saat sekarang baru EURO 2 dan untuk negara-negara Eropa sudah mencapai EURO 4, untuk kendaraan dengan Multi Point Injection sudah masuk standar emisi EURO 2. Oleh karena itu dalam makalah ini akan dipelajari tentang sistem karburator dan sistem MPI sehingga kita dapat mengetahui dengan pasti bahwa sistem MPI lebih baik dari pada karburator.
1.3 Batasan Masalah Masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah : 9 Teori dasar karburator dan MPI. 9 Cara kerja sensor-sensor dan actuator sistem MPI. 9 Cara kerja sistem karburator dan MPI dalam supply bahan bakar. 9 Record data list kerja dari actuator dan sensor-sensor sistem MPI dengan menggunakan MUT III. 9 Pemecahan trouble shooting pada sistem Multi Point Injection dengan scan tool (Multi Use Tester) dan satu buah kabel. 9 Perbandingan antara MPI dan karburator dalam engine performa, pemakaian bahan bakar (fuel consumption) dan hasil emisi. 9 Pada tugas akhir ini tidak dibahas mengenai rangkaian ECU (Engine Control Unit) dan cara kerja rangkaian ECU.
2
1.4 Tujuan Penelitian Menganalisa antara sistem Multi Point Injection (MPI) dan sistem karburator dalam supply bahan bakar dengan membandingkan tenaga engine yang dihasilkan (engine performa), pemakaian bahan bakar (fuel consumption) dan hasil emisi gas buangnya.
1.5 Metode Penelitian Dalam melaksanakan penulisan laporan tugas akhir ini, penulis menggunakan beberapa metode penulisan yaitu : 9 Studi Kepustakaan Untuk menunjang penulisan laporan ini, maka diperlukan data-data yang bersifat teori. Data-data tersebut diperoleh penulis dengan cara mengumpulkan berbagai literatur yang berkaitan dengan masalah yang diangkat, baik dari bukubuku, makalah, majalah, internet maupun dari sumber bacaan yang lain. Adapun teori-teori yang berkaitan dengan metoda ini adalah tentang cara kerja sensor dan actuator serta cara kerja sistem MPI dan karburator . 9 Metode Diskusi Metode diskusi dilakukan dengan mengadakan tanya jawab secara langsung dengan
dosen
pembimbing
maupun
dengan
sumber-sumber
lain
yang
berkompeten pada bidang Multi Point Injection dan karburator tersebut. 9 Penelitian dikendaraan Pada metode ini, penulis melakukan percobaan-percobaan pada sistem yang akan di analisa agar memperoleh data-data pengukuran atau parameter-parameter yang akurat sesuai dengan kondisi kendaraan, dalam melakukan pengambilan data dan percobaan penulis mengunakan alat bantu scan tool yaitu Multi Use Tester II / III (MUT II atau MUT III) yang digunakan untuk mendapatkan data-data kerja dari sensor-sensor dan aktuator, aktuator test, kondisi kendaraan serta menginformasikan jika terdapat ke abnormalan (trouble) pada sistem MPI tersebut (memudahkan dalam pencarian trouble) sehingga penulis dapat membuat kesimpuan dari hasil percobaan ini.
3
1.6. SISTEMATIKA PENULISAN Penulisan laporan tugas akhir ini dibagi kedalam beberapa bab dengan urutan sebagai berikut :
BAB I. PENDAHULUAN Pada bab ini penulis memaparkan latar belakang masalah dan rumusan masalah yang mendasari ide penulisan perbandingan kerja sistem multi point injection dengan karburator tersebut, serta memberikan batasan-batasan masalah apa saja yang akan dibahas agar tidak meluas. Selain itu pada bab ini juga tercakup tujuan penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II. DASAR TEORI Pembahasan teori ini berkaitan dengan teori-teori dasar tentang prinsip kerja sensor-sensor serta aktuator dan cara kerja sistem MPI serta dasar teori dan cara kerja dari karburator.
BAB III. METODE PENELITIAN Pada bab ini akan dijelasakan cara pengambilan data untuk sistem MPI dan karburator tentang engine performa, fuel consumption dan emisi, serta pemecahan trouble shooting-nya untuk sistem MPI dengan MUT dan satu buah kabel.
BAB IV. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN Membahas data-data yang telah di peroleh berdasarkan percobaanpercobaan yang telah dilakukan pada sistem MPI dan karburator tentang engine performa, fuel consumption dan emisi serta menganalisanya.
BAB V. KESIMPULAN Bab ini hanya memuat kesimpulan yang diperoleh dari hasil pengujian sistem.
4
BAB II TEORI DASAR
2.1 Karburator Karburator adalah komponen pensupply campuran udara bahan bakar yang dikabutkan pada gasoline engine yang bekerja secara mekanikal, dimana prinsip kerjanya adalah adanya negative pressure (vacuum) yang dihasilkan oleh hisapan piston pada engine saat langkah intake dan dorongan aliran udara dari luar (positive pressure) yang membuat aliran udara pada venturi karburator menghisap bahan bakar dari float chamber masuk ke dalam intake manifold, lalu campuran udara dan bahan bakar diteruskan masuk keruang bakar silinder yang digunakan untuk menghasilkan expansion (pembakaran) dengan dipercikannya bunga api melalui busi maka dihasilkanlah putaran engine diteruskan ke transmisi ke differential lalu ke roda.
Karburator
5
2.1.1 Prinsip kerja
Venturi
Venturi adalah saluran aliran udara yang dipersempit dimana pada daerah venturi tersebut dihasilkan kevakuman yang tinggi dan aliran udara yang masuk (posistive dan negative pressure) tercepat berada pada bagian venturi tersebut sehingga fuel dapat terhisap dari float chamber.
Aliran Udara
Gerakan kebawah piston menciptakan negative pressure atau kevakuman didalam silinder dan tekanan atmosfir yang lebih tinggi mendorong udara melalui karburator (positive pressure) ke intake manifold kemudian ke dalam silinder.
6
Kecepatan udara yang lebih besar menghasilkan negative pressure yang lebih rendah, sehingga fluida pada kecepatan udara yang lebih besar (venturi) akan terhisap lebih banyak
Prinsip kerja karburator menggunakan venturi yaitu semacam saluran yang dipersempit untuk meningkatkan kecepatan aliran udara, sebuah pipa kapiler yang menghubungkan bahan bakar cair dipasang pada venturi untuk menarik bahan bakar tersebut dari float chamber.
Aliran dari udara yang lewat melalui venturi bervariasi sesuai dengan derajat pembukaan throttle valve.
Vacuum pressure yang dibangkitkan di venturi bervariasi sesuai dengan kecepatan aliran udara.
7
Pada saat throttle belum terbuka maka fuel dihisap melalui idle port dan slow port.
Pada saat throttle terbuka maka fuel dihisap melalui main nozzle.
Pada kondisi tertentu fuel yang terhisap melalui main nozzle tidak cukup untuk mensupply engine, maka ditambah melalui idle port, slow port dan acceleration port.
2.1.2 Konstruksi karburator -
Venturi Venturi adalah saluran aliran udara yang dipersempit dimana pada daerah venturi tersebut dihasilkan kevakuman yang tinggi dan aliran udara yang masuk (tekanan posistif dan negative) tercepat berada pada bagian venturi tersebut sehingga fuel dapat terhisap dari float chamber.
-
Main nozzle Saluran bahan bakar utama yang bekerja pada saat kevakuman yang terjadi di daerah main nozzle tinggi, bahan bakar dari main nozzle dapat terhisap pada saat throttle valve terbuka.
-
Throttle valve Valve yang terdapat pada aliran udara masuk untuk mengontrol jumlah udara yang masuk kedalam intake manifold yang dikontrol oleh acceleration pedal, dimana makin besar throttle valve terbuka maka semakin banyak aliran udara yang masuk, dimana semakin banyak udara yang masuk maka semakin banyak pula bahan bakar yang masuk sehingga campuran udara dan bahan bakar yang masuk kedalam intake manifold lalu masuk kedalam silinder ruang bakar juga banyak, sehingga makin besar pula tenaga yang dihasilkan oleh engine dan kecepatan putaran engine makin meningkat.
-
Float chamber Tempat atau ruangan pada karburator yang berisi bahan bakar yang stand by untuk mensupply bahan bakar, bahan bakar pada float chamber berasal dari fuel tank yang dipompakan oleh fuel pump ke karburator (float
8
chamber), jumlah bahan bakar yang stand by pada float chamber ini dikontrol oleh pelampung (float) dan needle valve untuk membuka dan menutup aliran bahan bakar yang di supply dari fuel pump ke float chamber.
2.2 Multi Point Injection (MPI) Multi point injection adalah sistem penyemprotan bahan bakar yang cara kerjanya dikontrol secara electronic (komputer) agar didapatkan nilai campuran udara dan bahan bakar selalu sesuai dengan kebutuhan engine, sehingga didapatkan daya engine yang optimal dengan pemakaian bahan bakar yang minimal serta menghasilkan emisi gas buang yang ramah lingkungan. Dalam kehidupan sehari hari nama MPI telah dipakai oleh merek Mitsubishi, sedangkan merk lain mempunyai nama-nama yang berbeda akan tetapi prinsip dari semua sistem tersebut adalah sama.
Multi Point Injection (MPI)
9
Sistem injeksi gasoline yang dikontrol secara elektronik digunakan pada kendaraan Mitsubishi Motors yang terdiri dari fuel supply system, ignition system, air control system dan emission system.
2.2.1 Fuel Supply System
Fuel Supplay System Diagram
Fuel Supply digunakan kendaraan Mitsubishi Motor di design untuk mengirimkan jumlah fuel secara presisi yang diperlukan untuk menghasilkan keseimbangan paling baik antara power, fuel economy dan emisi exhaust yang rendah (pembakaran yang sempurna). Di fuel supply system, engine ECU (electronic control unit) menerima signal dari sensor-sensor yang berhubungan dan mengontrol fuel injector memberikan ratio air-fuel yang terbaik dari kondisi operasi engine yang berubah-ubah, ketika kondisi berubah, fuel supply diatur sesuai keperluannya.
10
2.2.2 Ignition System
Ignition System Diagram Untuk mendapatkan pembakaran yang optimal, ignition system harus membakar campuran udara dan bahan bakar pada saat yang tepat berdasarkan signal sensorsensor untuk mengontrol ignition timing. Ignition timing yang tepat menghasilkan pembakaran dan tekanan hasil pembakaran yang baik berdasarkan sinyal posisi piston (Crank Angle Sensor).
2.2.3 Idle Speed Control System
Idle Speed Control System Diagram
11
Sistem kontrol udara terdiri dari sistem kontrol udara masuk (intake air control system) dan idle speed control system. Intake air control system mengatur jumlah udara secara optimal oleh pengontrolan pergerakan throttle valve. Idle speed control system mengatur banyaknya kecepatan aliran yang mengalir melalui intake ketika throttle valve tertutup penuh (kecepatan idling). System ini memonitor rpm engine pada saat idling. Komponen yang bekerja pada idle speed control adalah : -
Celah throttle valve (penyetelan fix SAS).
-
Fast idle air valve (FIAV), bekerja berdasarkan engine coolant temperature, jika engine coolant temperature kurang dari 500C maka FIAV akan membuka dan akan menutup penuh saat engine coolant temperature lebih dari 500C.
-
Speed Adjusting Screw (SAS)
-
ISC stepper motor, yang bekerja berdasarkan perintah ECU.
2.2.4 Emission Control System
Emission Control System Diagram
Sistem kontrol emisi berfungsi mengontrol Hydrocarbon (HC), Carbon Monoxide (CO), dan Oxides Of Nitrogen (NOx) yang dihasilkan oleh exhaust gas hasil pembakaran.
12
2.2.5 Prinsip kerja
Input SENSOR
-
Processing ECU
Output ACTUATOR
Sensor Komponen yang mendeteksi nilai-nilai fisik menjadi nilai listrik sehingga ECU menerima nilai tersebut sebagai data masukan. Sensor memonitor kondisi untuk menentukan permintaan untuk fuel supply, ignition timing, idle air flow dan kontrol emisi. Sebagai contoh adalah engine coolant temperature sensor yang mendeteksi temperature air radiator (engine), air flow sensor yang memonitor banyaknya aliran udara yang melalui intake manifold.
Sensor-sensor tersebut mengukur kondisi operasi dan memberi
input ke engine ECU.
Sensor-sensor
13
-
ECU (Engine Control Unit) ECU mengontrol engine dengan respon secara cepat terhadap perubahan di segala kondisi operasi, khususnya tuntutan pengendali untuk tenaga (power). ECU mengontrol engine memonitor kondisi ambient yang carburator tidak dapat mengkompensasinya, hasilnya fuel supply lebih akurat. Engine ECU memonitor kondisi operasi dan menggunakan program internal untuk menghitung fuel supply dan ignition timing dan membuat keputusan kontrol lain. Setelah membuat kalkulasi signal engine ECU memerintahkan komponen actuator untuk mengirim jumlah yang benar dan membakar campuran air-fuel ketika waktu yang tepat untuk berbagai kondisi operasi. Karena kondisi berubah engine ECU terus memperbaharui kalkulasinya untuk mengatur fuel supply, Ignition timing dan membuat keputusan kontrol yang lain yang diperlukan agar engine optimal, proses ini terus menerus sepanjang kendaraan berjalan.
Engine Control Unit
Tipe-tipe Memory ¾ Read Only Memory (ROM) 9 Preprogrammed information 9 Tidak berubah selama operasi 9 Datanya tidak akan hilang jika tidak ada catu dayanya
14
¾ Random Access Memory (RAM) 9 Engine ECU dapat di baca dan ditulis 9 Sifat datanya temporary (sementara) 9 Datanya akan hilang jika tidak ada catu dayanya
Adaptive Memory − Bagian dari RAM − Menyimpan Informasi “learned” − Jika battery dilepas, informasi learned hilang
Flash Memory − Re-write atau up date informasi program
-
Aktuator Actuator yaitu suatu komponen bekerja berdasarkan kontrol keputusan (perintah) dari Engine ECU. Kerja actuator menentukan fuel supply, ignition timing, idle speed dan hasil emisi. Jika engine ECU ingin meningkatkan engine idle speed, Engine ECU memberikan signal ke actuator (Idle Speed control Servo) untuk meningkatkan jumlah aliran udara yang melewati trrottle valve dengan jumlah tertentu. Semua actuator tidak memberi input ke engine ECU, actuator melakukan operasi atas dasar signal yang diterima dari engine-ECU.
Aktuator
15
ECU mengontrol fuel injection system dengan memberikan kontrol yang sangat akurat pada fuel supply, ignition timing, idle speed dan emissi dengan melalui
proses
“Menyensor-Memutuskan-Mengaktifkan”.
Engine
ECU
menyensor kondisi operasi tertentu dari input yang diterima dari berbagai macam sensor, engine-ECU menggunakan informasi yang bersamaan dari sensor untuk membuat keputusan kontrol menyesuaikan dengan program internalnya. Kemudian ECU mengaktifkan / menjalankan aktuator untuk memberi kontrol yang diinginkan.
-
Kontrol Umpan Balik (Feedback Control)
Feedback Control Oxygen Sensor, detonation sensor dan beberapa type dari sensor posisi memonitor hasil keputusan engine ECU dan memberikan feedback ke engine ECU tentang keputusan kontrol yang baru (actual). Feedback menjadikan engine ECU untuk memperbaiki fuel supply, ignition timing dan memonitor hasil idle air control.
16
2.2.6 Waktu injeksi dan kompensasi INJECTOR ACTIVATION DURATION
BASIC INJECT 2.5 ms
STARTING
IATS
CTS
IG ST
IDLING (WARM UP)
AFTER ST
DRIVING (WARM UP)
TPS
ACCELERATION (WARM UP)
IDLING TPS
ENRICHMENT DECCERELATION
FUEL CUT
DRIVING
2.2.6.1 Starting (A/f ratio 1~5 :1)
Carburator
MPI
Choke system
Basic injection (CAS, AFS)
Main nozzle
IATS
Slow port
Extra for warm up (IPS, CTS)
Idle port
Extra for starting (IG ST, CTS)
17
2.2.6.2 Warming up (A/F ratio 11 :1)
Carburator
MPI
Choke system
Basic injection (CAS, AFS)
Main nozzle
IATS
Slow port
Extra for warm up (IPS, CTS)
Idle port
Extra for starting (IG ST, CTS)
2.2.6.3 Idling (A/F ratio 12~13 :1)
Carburator Idle port
MPI Basic injection (CAS, AFS) IATS
2.2.6.4 Traveling (A/F ratio 12~18 :1)
Carburator
MPI
Main nozzle
Basic injection (CAS, AFS)
Slow port
IATS
2.2.6.5 Acceleration (A/F ratio 7~9:1)
Carburator
MPI
Main nozzle
Basic injection (CAS, AFS)
Power system
IATS Extra injection (TPS) ISC stepper motor wide open
18
2.2.6.6 Decceleration (Fuel cut)
Carburator
MPI
Idle port
Basic injection (CAS, AFS)
Dash pot
Engine brake (IPS, TPS, CAS) ISC stepper motor (slowly to close)
2.2.6.7 Engine off (fuel cut)
Carburator Air cut
MPI Injector cut off Initialisasion ISC stepper motor Fuel pressure (residual pressure)
2.2.7 Sensor 2.2.7.1 Air Flow Sensor (Diagnosis code : 12)
Air Flow Sensor (AFS) mengukur jumlah udara yang masuk. AFS menggunakan Karman Vortex untuk mendeteksi jumlah udara masuk yang telah melewati element air cleaner. ECU menggunakan sinyal ini dan sinyal engine speed (Crank Angle Sensor sinyal) untuk menghitung dan menentukan basic injector drive time. Intake air temperature sensor dan barometric pressure sensor diletakkan pada AFS
19
body assy. Makin banyak udara yang masuk maka makin lama basic injector drive time-nya (waktu dasar lamanya injector bekerja).
Letak Air Flow Sensor Body Assy
Ultrasonic Tipe (Eterna, Dan-gan) Ultrasonic wave Power supply
ECU
Amplifier transmitter Air Throttle body
Rectifier
Receiver
Vortecs gen. column
Modulator Ultrasonic Tipe 9 Amplifier berfungsi untuk membangkitkan gelombang ultrasonic dan memperkuatnya supaya bisa dikirimkan dari transmitter ke receiver. 9 Transmitter berfungsi untuk mengirimkan gelombang ultrasonik. 9 Receiver berfungsi menerima gelombang ultrasonic. 9 Modulator berfungsi untuk merubah gelombang ultrasonic menjadi pulsa listrik (digital). 9 Rectifier berfungsi membagi dan menyearahkan aliran udara yang masuk. 9 Vortecs Gen. Column berfungsi untuk membuat pusaran udara yang masuk
20
T (Reference time) T1
T2 4.8v 0.6v T = 1/f
-
Pulse generated by modulator
Saat belum ada udara yang masuk maka belum ada interferensi dari gelombang ultrasonic sehingga output yang dikirimkan ke ECU masih 0 Hz.
-
Saat engine hidup dan banyak udara yang masuk melalui air cleaner maka udara yang masuk akan di searahkan oleh rectifier untuk diarahkan ke vortecs generating colomn dimana udara yang masuk akan dipecah menjadi dua pusaran udara yang saling berlawanan arah (ccw dan cw), dimana udara yang serah dengan jarum jam (cw) akan mempercepat aliran gelombang ultrasonic dan yang berlawanan (ccw) akan memperlambat.
-
Gelombang ultrasonic yang telah terinterferensi akan dikirimkan ke receiver kemudian akan diubah oleh modulator menjadi gelombang pulsa dan hasilnya akan dikirimkan ke ECU berupa nilai frequensi, makin banyak udara yang masuk maka makin besar nilai frequensi yang dikirimkan ke ECU.
21
Pressure Type (Pajero, Chariot, Galant V6)
Pressure type
Jika tekanan inlet vortex terjadi pada vortex generating column terdeteksi, tekanan ini akan bervariasi tiap vortex melewati inlet, makin banyak udara yang masuk maka jumlah variasi tekanan juga bertambah, besarnya frekuensi pada variasi tekanan sesuai dengan jumlah aliran udara. Tipe AFS pressure detection mendeteksi variasi tekanan disebabkan karman vortex menggunakan semi konduktor tipe pressure sensor (strain gate), perubahan variasi tekanan akan diolah oleh rangkaian wheatstone bride, dikuatkan dan dirubah menjadi gelombang persegi kemudian diberikan ke ECU sebagai sinyal input..
22
Tipe Hot Wire (MUKAS) (Lancer MG, Galant ST, Kuda)
Tipe Hot Wire (MUKAS)
Karman vortex frequency sensing system tipe Hot wire Mitsubishi Motors disebut dengan Mitsubishi Ultimate Karman Air Flow Sensor (MUKAS). Pada sistem ini bypass melewati cabang pada jalur intake air pada titik dimana Karman Vortex dihasilkan dan hot wire diletakkan pada tiap jalur bypass. Hasil dari karman vortex menyebabkan tekanan berfluktuasi pada aliran udara melalui jalur intake air yang menyebabkan perubahan flow rate udara pada jalur bypass sehingga resistansi electrical Hot wire akan menyesuaikan. MUKAS mengirimkan ECU pulsa yang mengindikasikan perubahan frekuensi karena perubahan resistansi pada hot wire. Terbuat dari Pt-Rh ∅ 12μm.
23
Rangkaian AFS
AFS Output Wave dari (di Terminal No. 3/90)
Gambar diatas menunjukkan typical rangkaian AFS, rangkaian AFS dapat diperiksa dengan mengukur tegangan (menggunakan voltmeter) atau dengan menggunakan oscilloscope pada terminal No 3 pada AFS atau terminal No 90 pada engine ECU.
Nilai standar 9 Idling (850 rpm) : 30 - 46 Hz 9 2000 rpm : 62 - 82 Hz 9 Racing : Increase
24
2.2.7.2 Intake Air Temperature Sensor (Diagnosis code : 13)
Intake Air Temperature Sensor Sensor ini mengirimkan informasi intake air temperature ke ECU. Engine ECU menggunakan signal ini untuk memperbaiki jumlah fuel injection sesuai dengan perubahan temperatur udara yang masuk. Intake air temperature sensor menggunakan thermistor jenis NTC dan terletak menjadi satu dengan AFS dan Barometic pressure sensor di AFS body assy. Semakin dingin temperatur udara yang masuk maka semakin banyak kompensasi injeksinya.
Rangkaian dan Karakteristik Intake Air Temperature Sensor
Tegangan output sensor thermistor yang dikirimkan ke engine ECU akan berkurang seiring dengan meningkatnya temperatur udara yang masuk dan begitu pula sebaliknya.
25
Panaskan dengan menggunakan hair dryer atau dengan yang lainnya maka temperature akan naik:
Termometer
MUT
Resistance
20 0C
20 0C
2.3 – 3.0 KΩ
40 0C
40 0C
1.6 – 1.7 KΩ
80 0C
80 0C
0.30 – 0.42 KΩ
2.2.7.3 Barometric Pressure Sensor (Diagnosis code : 25)
Barometric Pressure Sensor
Barometric pressure sensor mengukur tekanan udara (ketinggian suatu tempat), tekanan barometric mempengaruhi perubahan jumlah injeksi bahan bakar, hal ini dibutuhkan karena perubahan pada intake air berubah sesuai tekanan barometric (ketinggian suatu tempat) sensor tekanan barometric yang digunakan pada kendaraan Mitsubishi seperti vacuum sensor (pressure sensor) menggunakan tipe semikonduktor yang menggunakan efek piezoresistance (strain gate), perubahan tekanan udara yang dideteksi oleh sensor diolah oleh rangkaian wheatstone bridge dan kemudian hasilnya di umpankan ke ECU sebagai data masukan. Semakin tinggi suatu permukaan tempat kendaraan berada maka kompensasi injeksinya dikurangi karena makin tinggi suatu permukaan dari permukaan air laut udaranya semakin sedikit.
26
Gambar Rangkaian
Altitude (M)
Pressure (Kg/cm2)
0
103
600
96
1200
90
1800
83
Karakteristik Barometik Pressure Sensor
2.2.7.4 Engine Coolant Temperature Sensor (Diagnosis code : 21)
Engine Coolant Temperature Sensor
27
Engine coolant temperature sensor mendeteksi temperature air pendingin (air radiator) dipasang pada housing thermostat dengan menggunakan thermistor jenis NTC, resistansi thermistor akan bertambah saat coolant temperature menurun dan begitupun sebaliknya. Semakin dingin temperatur coolant maka extra injeksinya di tambah.
Resistant
Volt (V)
Temperature
Temperature
Gambar Rangkaian
Termometer
MUT
Resistance
0 0C
0 0C
5.1 – 6.5 KΩ
20 0C
20 0C
2.1 –2.7 KΩ
40 0C
40 0C
0.9 – 1.3 KΩ
80 0C
80 0C
0.26 – 0.36 K Ω
Nilai standar Coolant Temperature Sensor
28
2.2.7.5 Vacuum Sensor / Manifold Absolute Pressure (Diagnosis code : 32) (Lancer JT41, Maven, T120ss)
Vacuum Sensor (Manifold Absolute Pressure Sensor) Vacuum sensor menerima perubahan tekanan pada intake manifold kedalam bentuk tegangan dan dihubungkan melalui hose karet ke surge tangki. Vacuum sensor terdiri atas element converter tekanan dan IC yang memperkuat sinyal output element converter, elemen converter tekanan adalah diaphragma silikon dengan efek piezoresistance semikonduktor. Vacuum sensor menggantikan air flow sensor dan barometric pressure sensor.
Altitude (M)
Pressure (Kg/cm2)
0
101
600
95
1200
88
1800
81
Letak vacuum sensor dan nilai standar
Efek Piezoresistance. Resistansi electrical logam berubah saat logam menjadi panjang dan penampang berubah sesuai tekanan. Demikian juga resistansi semikonduktor berubah menjadi besar saat simetri cristal pada semikonduktor berubah sesuai dengan tekanan, gejala ini disebut efek piezoelectric. Vacuum sensor dapat di cek dengan mengukur tegangan pada terminal No. 85
29
2.2.7.6 Throttle Position Sensor dengan Idle Switch Position Sensor (Diagnosis code : 14)
Throttle Position Sensor Berfungsi untuk mengukur derajat terbukanya throttle valve dengan variable resistor. Konstruksi TPS dengan sebuah idle position switch terdapat dua kontak yang bergerak bersamaan dengan pergerakan throttle valve, salah satu dari kontak bergerak tersebut bergeser pada resistor yang terdapat pada print circuit board dan tegangan output terminal linear terhadap perubahan posisi angular throttle valve. Sudut membukanya throttle valve dapat dilihat pada tegangan output dan juga dapat dilihat meningkatnya kecepatan putaran engine sesuai dengan meningkatnya Idle Switch Position sensor Output voltage (v)
output tegangan TPS.
5 4 3
2 1 0 10
20 30 40 50 60 70 80 85 Throttle Valve Opening
5 Throttle Position sensor Output voltage (v)
4 3
2 1 0 10
20 30 40 50 60 70 80 85 Throttle Valve Opening
Gambar Rangkaian dan Karakteristik Throttle Position Sensor
30
Kontak bergerak menutup rangkaian pada saat throttle valve tertutup (saat idling), kontak ini mengakibatkan ECU mengetahui engine sedang idling. TPS jenis ini tidak diperlukan pada model tertentu, seperti pada engine 4G93 model Pajero IO 1999 dan pada engine 4G64 model space wagon 1999 karena menggunakan Accle pedal Position Sensor (APS) dan TPS jenis DC motor dimana untuk pergerakan TPS jenis ini tidak menggunakan acceleration cable. TPS dapat diperiksa dengan menggunakan voltmeter untuk mengukur tegangan output antara terminal No. 2 dan IPS terminal No. 3 dan ground.
Variable resistor
Idle position sensor
TPS
Fix SAS
Letak Throttle position Sensor dan Idle Switch Position Sensor
Nilai standar throttle position sensor : Idling : 400 - 1000 mV (Old Type) Idling : 600 - 1000 mV (New Type)
31
2.2.7.7 Oxygen Sensor (Diagnosis code : 11)
Oxygen Sensor
Oxygen sensor memiliki pemanas platinum yang terdapat pada sensor elemen. Oxygen sensor dengan pemanas memiliki respon yang lebih baik walaupun saat temperature exhaust gas masih rendah (temperatur kerja oxygen sensor ±4000C), maka dari itu feed back control air fuel ratio dapat dilakukan dalam waktu yang singkat setelah engine di starter. Electromotive force
Atmosphere side platinum electrode Exhaust gas
Zirconia element Exhaust side platinum electrode
Konstruksi Dan Karakteristik Oxygen Sensor Electrolit solid (zirconia element) menghasilkan electromotive force saat terdapat perbedaan antara konsentrasi oxygen pada bagian luar (permukaan yang berhubungan dengan exhaust gas) dan konsentrasi oxygen pada permukaan dalam (permukaan yang berhubungan dengan udara luar), saat konsentrasi oxygen pada exhaust gas relatif rendah, ion oxygen dengan kuantitas besar bergerak dari udara luar ke exhaust gas, pergerakkan ion oxygen ini menyebabkan electromotive force yang dihasilkan antara elektroda sisi udara luar dengan elektroda sisi exhaust gas. Semakin tinggi nilai output oxygen sensor maka kompensasi extra injeksi di kurangi.
32
Feedback Control
Oxygen sensor mendeteksi konsentrasi oxygen pada emisi exhaust dan mengumpan balik ke engine ECU dalam bentuk tegangan. Tegangan menyebabkan engine ECU mengetahui apakah air fuel ratio kaya atau miskin dari stochiometric air fuel ratio. Berdasarkan hasil pengolahan, engine ECU memberikan feedback kontrol yang cepat dan tepat untuk mendapatkan air fuel ratio sesuai dengan stochiometric air fuel ratio yang memungkinkan three way catalyst untuk menghasilkan purifikasi ratio yang terbaik. Range air fuel ratio pada purifikasi ratio saat CO, HC dan NOx tertinggi disebut “window“.
Karakteristik Oxygen Sensor dan Purification Three Way Catalitic Converter
33
Gambar Rangkaian
Gambar rangkaian oxygen sensor untuk Pajero iO 1999 dengan mesin 4G93. Arus battery disuplai ke heater melalui terminal No. 1 oxygen sensor (A–67), saat oxygen sensor dipanasi dengan temperatur operasi output tegangan akan bervariasi sesuai perubahan air fuel ratio. Oxygen sensor dapat diperiksa dengan memonitor tegangan output pada terminal No. 76 engine ECU. Pemanas oxygen sensor dapat diperiksa dengan mengukur tegangan antara terminal No. 1 ( + ) dan No. 3 ( - ) pada konektor A-67 oxygen sensor.
Feedback control pada oxygen sensor tidak terjadi pada saat kondisi : 9 Saat cranking (start engine) 9 Saat warming up (coolant <450C) 9 Acceleration dan deceleration 9 High load operation 9 Oxygen sensor rusak
34
2.2.7.8 Vehicle Speed Sensor (Diagnosis code : 24)
Vehicle Speed Sensor
Berfungsi untuk mengetahui kecepatan kendaraan. Shaft yang berotasi pada vehicle speed sensor langsung dipasang pada speedometer driven gear turns, rotasi shaft menyebabkan magnet juga berputar. Diatas magnet terdapat integrated circuit (IC) yang mengandung magnetic resistance element (MRE). IC mendeteksi perputaran magnet dan memberikan sinyal empat pulsa untuk tiap putaran pada speedometer driven gear. Sinyal dari sensor ini digunakan untuk beberapa kegunaan, sebagai fuel cut kontrol saat kecepatan pengendaraan maximum (180 Km/h) dan salah satu sinyal berpengaruh pada idle speed control.
Gambar Rangkaian Saat magnet berputar, hasil perubahan pada magnetic field sekitar MRE menyebabkan perubahan pada resistansi MRE, dan tegangan output IC juga berubah. Output dibentuk oleh comparator dan diperoses dengan pembagi
35
frekuensi untuk menghasilkan empat pulsa tiap rotasi sinyal, sinyal diberikan ke base transistor sehingga menyebabkan transistor ON dan OFF menghasilkan empat pulsa sinyal untuk tiap rotasi speedometer driven gear.
Output Vehicle Speed Sensor
Vehicle speed sensor dapat di cek dengan mengukur tegangan pada terminal No 86 engine ECU atau pada terminal No 3 vehicle speed sensor.
2.2.7.9 Crank Angle Sensor (Diagnosis code : 22)
Crank Angle Sensor
Crank angle sensor mendeteksi sudut putaran crank shaft sehingga engine ECU dapat mengontrol basic injection berdasarkan sinyal dari sensor ini bersama-sama dengan sinyal air flow sensor, serta sinyal crank angle sensor digunakan untuk sinyal drive ignition timing (waktu untuk memberikan pengapian ke engine).
36
2.2.7.10 Camshaft Position Sensor / Top Death Center (Diagnosis code : 23)
Cam Angle Sensor / Top Death Center
Camshaft position sensor mendeteksi TDC kompresi silinder no. 1. Camshaft position sensor dan Crank angel sensor terdiri dari tiga tipe yaitu : 9 Led dan Photo dioda. 9 Hall element. 9 Magnetic resistance element (MRE).
Led dan Photo Dioda (Eterna)
Konstruksi Led dan Photo dioda
37
RELAY (12V)
5v 5v
ECU
+ R2
100Ω
5v
+ -
R1 R3
100Ω
Gambar Rangkaian
Tegangan yang masuk dari engine control relay di stabilkan oleh dioda zener menjadi 5V menjadikan led ON, saat slit pada piringan tepat diantara led dan photo dioda maka photo dioda akan ON sehingga tegangan akan drop di R1, dimana tegangan pada R2 dan R3 adalah sama 2,5V (voltage divided), tegangan di R1 dan R3 dibandingkan dengan komparator karena tegangan R1 lebih besar (tegangan di input positif comparator) dari pada R3 (tegnagn input negatif comparator) maka keluaran dari komparator dan masuk ke ECU adalah high (5V), dan saat slit tidak diantara led dan photo dioda maka tegangan keluaran dari komparator dan masuk ke ECU adalah low (0V).
NO.1 TDC
NO.3 TDC
NO.4 TDC
NO.2 TDC
TDC
850
550
850
150
750
50
CAS
750
50
750
50
750
50
Gelombang Crank Angle Sensor dan Cam Position Sensor 4 cylinder
38
Hall Element (Galant V6, Kuda, Galant ST) Terdiri atas sensing blade fitted dan sensor unit. Hall element merupakan elemen semikonduktor
yang
memberikan
efek
hall,
dapat
digunakan
untuk
mengindikasikan polaritas dan kerapatan fluks magnetic.
Cara Kerja Hall Element
Saat arus (IH) melewati hall element dan kerapatan fluks magnetic (B) dihasilkan pada arah tegak lurus terhadap arah arus, electro motive force (VH) dihasilkan pada terminal output c dan d. Output ini sesuai kerapatan fluks magnetic (B).
Cara Kerja Hall Element (CAS & TDC)
39
− Saat vane sensing silinder melewati bagian celah sensor, magnetic fluks pada magnet tidak melewati hall element sehingga hall element tidak menghasilkan tegangan. − Saat vane sensing silinder tidak melewati bagian celah sensor, magnetic fluks pada magnet melewati hall element sehingga hall element menghasilkan tegangan.
Gambar Rangkaian CAS dan TDC
Fungsi dari rangkaian ini dapat diperiksa dengan menghubungkan voltmeter atau oscilloscope antara pada soket terminal (A-77) pin no. 1 untuk CAS dan untuk output TDC pada pin terminal no. 2 dari sensor TDC.
Bentuk Gelombang TDC dan CAS
40
Hall Element pada Galant V6
Magnetic Resistance Element Sensor (Lancer MG, Lancer JT41, Maven, T120ss)
− Saat vane sensing silinder tepat melewati bagian depan dari magnetic resistance element, fluks magnetic dari magnet mengalir ke magnetic resistance element. Reluctance (magnetic resistance) dari magnetic resistance element bertambah sehingga hall elemen menghasilkan tegangan
41
− Saat baling–baling dari sensing silinder tidak sejajar dengan magnetic resistance element, fluks magnet dari magnet tidak mengalir ke magnetic resistance element. Maka reluctance (magnetic resistance) dari magnetic resistance element relatif rendah dan hall element tidak menghasilkan tegangan.
2.2.7.11 Detonation Sensor / Knock Sensor (Diagnosis code : 31)
Detonation Sensor / Knock Sensor
Berfungsi untuk mendeteksi getaran cylinder block untuk mencegah terjadinya knocking dengan menggunakan piezoelectric DETONATION SENSOR
voltage
resonance
ECU 5 mv
Frequency
Karakteristik dan Rangkaian Detonation Sensor
42
Gambar rangkaian, Harnes Konektor dan Bentuk Gelombang 9 Jika knock sensor mendeteksi adanya knocking maka ignition timing akan di mundurkan maksimal 150 lalu dimajukan perlahan-lahan sampai tidak terjadi knocking ke timingnya. 9 Jika knock sensor rusak maka ignition timing akan dimundurkan 30.
2.2.7.12 Variable Resistor
Variable resistor dan special tool for adjustment
43
5 Throttle Position sensor Output voltage (v)
4 3
2 1 Lean
Air-fuel mixture
Rich
Karakteristik dan Rangkaian Variable Resistor
Variable resistor berfungsi untuk mengatur secara manual campuran udara dan bahan bakar saat idling dengan merubah tegangan yang masuk ke ECU dengan menggunakan variable resistor, untuk kendaaran terbaru (standart EURO2) variable resistor telah di gantikan oleh oxygen sensor yang menyensor hasil pembakaran campuran udara bahan bakar dan melakukan feedback ke ECU agar didapatkan campuran udara dan bahan bakar yang baik.
2.2.7.13 AC Switch AC S/W DUAL.P S/W THERMOSTATE COOLANT S
COMP. ECU
Rangkaian AC Switch
Ac switch berfungsi untuk mendeteksi bertambahnya beban engine dikarenakan bekerjanya AC, jika tanpa menggunakan AC detection switch ini maka saat AC dinyalakan maka engine akan terbebani, jika rpm nya tidak dinyalakan pada saat engine idling dapat mengakibatkan rpm engine akan turun dan engine dapat mati.
44
Saat AC On maka ECU akan mendeteksinya dan akan menaikan rpm engine untuk menghindari rpm engine turun dengan memerintahkan steper motor untuk membuka beberapa step sehingga udara yang masuk kedalam engine akan bertambah dan injeksi akan bertambah sehingga rpm engine akan naik, setelah rpm engine naik maka ECU akan memberikan sinyal untuk mengaktifkan magnetic clutch untuk memutarkan compressor AC. Dual pressure switch menjaga agar tekanan freon di high pressure pipe tetap, jika tekanannya terlalu tinggi atau terlalu rendah AC akan off
2.2.7.14 Ignition Switch & Inhibitor Switch (A/T)
Letak dan Rangkaian Inhibitor Switch
Untuk mengetahui keadaan posisi change lever transmisi pada kendaraan automatic transmission, kendaraan A/T tidak dapat di start pada saat kondisi change lever pada posisi selain N (Neutral) dan P (parking) ini berguna untuk keamanan karena pada kendaan A/T terdapat fenomena creeping dimana kendaraan dapat berjalan merayap (pada posisi selain N dan P) pada saat rem tidak di fungsikan dan tanpa harus menginjak pedal accelerasi.
45
2.2.7.15 Power Steering Fluid Pressure Switch
Letak Power Steering Fluid Pressure Switch SOHC & DOHC E/G
Mendeteksi sedang bekerja atau tidaknya power steering. Saat kendaraan berbelok maka engine mendapatkan beban power steering dari power steering pump. Power steering pump adalah komponen yang memompakan power steering fluid (automatic trasmission fluid) kedalam komponen power steering sehingga steer saat berbelok menjadi ringan, tapi saat berbelok engine mendapat beban sehingga rpm engine menjadi turun terlebih lagi saat engine idling oleh karena itu dengan adanya power steering pressure switch saat kendaraan berbelok kerja dari power steering terdeteksi maka rpm engine akan dinaikan untuk mencegah rpm engine drop.
Rangkaian Power Steering Fluid Pressure Switch dan Karakteristiknya
Saat steer di belokan maka tekanan power steering fluid akan naik dan saat tekanannya mencapai 15~20 Kg/cm2 maka switch akan ON, saat steer telah berada pada posisi stabil maka tekanannya akan turun dan saat tekanannya mencapai 7~20 Kg/cm2 maka switchnya akan OFF
46
2.2.7.16 Electrical Load Switch (Galant V6)
Letak dan Rangkaian Electrical Load Switch
Mendeteksi adanya beban electrical seperti tail lamp, defogger relay dan stop lamp saat idling. Saat adanya beban electrical ketika engine dalam kondisi idling maka kerja alternator akan menjadi berat karena di butuhkan kemagnetan yang besar pada field coil alternator untuk menghasilkan arus output yang besar sehingga membuat engine terbebani (rpm engine turun), oleh karena itu saat adanya beban electrical ECU mendeteksinya melalui electrical load switch dan memerintahkan ISC steeper untuk membuka beberapa step sehingga rpm engine akan naik.
47
2.2.7.17 Alternator FR Signal (Diagnosis code : 64), (T120ss, Maven, Lancer MG, Galant ST)
Alternator dengan terminal FR dan G
Terminal FR mendeteksi waktu kerja (duty ratio) dari field coil, ECU membatasi arus output alternator dengan mengontrol (duty cycle control) kontinuitas antara terminal G alternator dengan ground.
Rangkaian Alternator dengan terminal FR dan G
Saat ada beban electrical maka kerja alternator yang terdetaksi oleh terminal FR menjadi berat (kerja dari field coil / duty ratio-nya besar) karena field coil membutuhkan kemagnetan yang besar untuk menghasilkan arus output yang besar juga, setelah kerja dari field coil terdeteksi oleh ECU maka ECU mengontrol kerja arus output alternator melalui terminal G.
48
2.2.8 Cara Kerja Karburator 2.2.8.1 Mekanisme Suction Piston
Suction Piston
Saat engine hidup maka terdapat tekanan negative (Ps) pada venturi dan masuk kedalam suction chamber melalui suction hole, bersama-sama dengan tekanan barometric (Pa) sehingga suction piston dapat bergerak ke belakang, suction spring melawan gaya dorong dari suction piston yang diakibatkan oleh tekanan negative (Ps) dan tekanan barometric (Pa).
Pengukuran jumlah bahan bakar
49
Banyak / sedikitnya supply bahan bakar dari karburator ke engine berdasarkan perbedaan area antara main jet dengan metering needle dimana metering needle terpasang fix pada suction piston sehingga bergerak mengikuti pergerakan suction piston maju mundurnya berdasarkan kevakuman
2.2.8.2 Cold Start-up And Cranking
Cold Start-up and Cranking
Pada saat start dalam kondisi engine masih dingin termowax masih belum memanjang (berdasarkan suhu coolant) sehingga udara masuk dari bagian A ke B melalui breaker piston ke suction chamber, tekanan udara dalam suction piston bersama-sama dengan suction spring menjadikan suction piston tidak bergerak kearah suction chamber, breaker piston tidak bekerja karena kevakuman yang dihasilkan saat cranking kecil, bagian pada main jet dan metering needle pada tanda C dimana pada bagian itu jumlah bahan bakar paling banyak di supply ke engine sehingga campuran udara dan bahan bakarnya menjadi kaya.
50
2.2.8.3 Hot Start-up (re-starting after warm-up)
Hot Start-up (re-starting after warm-up)
Saat start pada kondisi engine telah panas maka thermo wax telah memanjang sehingga menutup saluran udara pada bagian A menjadikan udara pada suction chamber berkurang dan membuat suction piston bergerak karena kevakuman engine mengalahkan tekanan spring, karena suction piston bergerak maka metering needle tidak lagi pada tanda C sehingga supply bahan bakar ke engine tidak sebanyak pada saat cold start, jumlah udara yang masuk juga banyak menjadikan campuran udara dan bahan bakar yang tepat untuk engine yang telah panas, saat engine panas thermowax memanjang dan mendorong fast idle cam sehingga menjadikan throttle valve terbuka pada posisi idle.
51
2.2.8.4 Sesaat Setelah Cold Starting (Ledakan)
Sesaat Setelah Cold Starting (Ledakan)
Sesaat terjadi ledakan setelah start dingin maka akan terdapat negative pressure yang besar yang mengakibatkan breaker piston terangkat dan menutup saluran (B) sehingga suction piston bergerak kearah suction chamber dan metering needle akan bergerak dari notch (C), walaupun power valve membuka dikarenakan negative pressure intake manifold tapi thermo valve masih menutup dikarenakan suhu coolant masih dingin sehingga breaker valve masih menutup dan tidak ada udara tambahan dari air bleed.
52
2.2.8.5 Selama Warm-Up
Selama Warm-Up
Setelah engine panas maka termo wax akan memuai / memanjang dan mendorong fast idle cam sehingga throttle valve membuka mendekati pada idle stage, dengan memanjangnya thermo wax maka ada tambahan udara ke air bleed melalui cold enrichment rod, karena suhu engine telah panas maka thermo valve membuka dan negative pressure intake manifold akan membuka breaker valve sehingga ada tambahan udara lagi melalui breaker valve menjadikan campuran udara akan dibuat agak kurus seiring bertambahnya temperature.
53
2.2.8.6 Idling Setelah Warm-Up
Idling Setelah Warm-Up
Thermo wax semakin memanjang akibat suhu engine yang makin panas (suhu kerja engine) sehingga makin banyak udara tambahan yang melalui cold enrichment rod, selain itu cold enrichment rod akan mendorong fast idle cam sehingga throttle valve akan membuka pada idle stage, karena power valve dan breaker valve membuka maka ada tambahan udara untuk air bleed. Karena hampir tertutupnya throttle valve pada kondisi idling maka fuel trap tube menjadikan pengatomisasian bahan bakar menjadi baik dibawah throttle valve yang cocok untuk kondisi idling.
54
2.2.8.7 Under Partial Load (Medium Speed)
Under Partial Load (Medium Speed)
Saat throttle valve terbuka maka jumlah udara yang masuk akan bertambah banyak dan area main jet dengan needle valve juga akan bertambah besar seiring bergeraknya suction piston karena jumlah udara yang mengalir sehingga bahan bakar yang masuk ke combustion chamber juga banyak menjadikan kecepatan engine juga akan bertambah, power valve akan membuka dan menutup tergantung besarnya negative pressure di inrtake manifold.
55
2.2.8.8 Under Total Load (Throttle Full Open)
Under Total Load (Throttle Full Open)
Karena throttle valve terbuka penuh maka negative pressure di intake manifold akan berkurang menjadikan power valve dan breaker valve akan menutup jalannya udara sehingga mengurangi air bleed, sehingga air fuel ratio menjadi kaya yang cocok untuk engine pada saat beban berat.
56
2.2.8.9 Engine Stopped
Engine Stopped
Saat ignition switch di off maka solenoid valve akan terbuka sehingga udara luar akan masuk ke daerah main jet sehingga bahan bakar tidak bisa terhisap ke combustion chamber
2.2.8.10 Acceleration
Acceleration
Saat throttle valve di buka secara tiba-tiba maka akan ada keterlambatan fuel yang terhisap ke combustion chamber sehingga engine dapat mati, oleh karena itu terdapat mekanisme acceleration pump, dimana pada saat throttle di buka secara tiba-tiba maka connecting link akan menekan follow up spring dan follow up
57
spring akan menekan pump arm dan pump arm akan menekan pump plunger dan pump punger akan menekan bahan bakar dan bahan bakar akan keluar melalui pump nozzle ke combustion chamber, follow up spring menjadikan pemompaan bahan bakar menjadi halus.
2.2.8.11 Deceleration
Deceleration
Ketika throttle valve di tutup secara tiba-tiba maka akan terjadi hentakan pada engine yang di sebut engine brake ini menjadikan feeling pengendaraan menjadi tidak baik dan juga akan menghasilkan campuran sesaat yang kaya sehingga emisi gas buang akan menjadi jelek oleh karena itu di pasangkan mekanisme dash pot dimana akan memperlambat penutupan dari throttle valve.
58
2.2.9 Cara Kerja Multi Point Injection 2.2.9.1 Fuel Injection System
Component Fuel Supply System
Fuel line system dapat di lihat pada gambar diatas dari mulai fuel tank dimana tempat bahan bakar di tampung sampai injector yaitu komponen yang menyemprotkan bahan bakar kedalam intake manifold sesuai dengan perintah ECU (actuator).
Fuel Line System
Fuel dari tanki di hisap oleh fuel pump melalui filter (kasar) pada fuel pump lalu disalurkan oleh fuel pump ke filter (halus) pada fuel line kemudian disalurkan ke delivery pipe dimana tekanan fuel dalam delivery pipe dijaga sebesar 3,35 Kg/cm2 terhadap kevakuman intake manifold oleh fuel pressure regulator, dimana jika
59
tekanan melebihi 3,35 Kg/cm2 terhadap intake manifold maka fuel akan di kembalikan lagi ke fuel tank (sehingga jumlah injeksi yang di berikan ke masingmasing cylinder akan sama), fuel yang berada di delivery pipe dan telah di atur tekanannya akan di injeksikan oleh injector sesuai dengan perintah ECU sesuai dengan kondisi yang telah di terima oleh ECU dari sensor-sensor.
2.2.9.1.1 Fuel Pump
Fuel Pump
In-tank type fuel pump dipergunakan untuk menghilangkan vapor lock (gelembung-gelembung udara) dan menghasilkan suara yang halus serta pendinginan untuk motor fuel pumpnya baik dan juga untuk menghindari kebocoran fuel. Dalam fuel pump terdapat relief valve yang berguna untuk mengatur tekanan yang dibangkitkan oleh fuel pump, relief valve akan terbuka pada tekanan 4,5 – 6 Kg/cm2, dan pada discharge port terdapat check valve yang berguna untuk menghasilkan tekanan sisa fuel di fuel line pada saat fuel pump tidak bekerja dimana berguna untuk memudahkan engine untuk hidup saat start.
Impeler Fuel Pump
60
Torque yang disalurkan ke impeler akan menghasilkan perbedaan antara sebelum dan sesudah vane dan akan menghasilkan tekanan fuel, noise dan vibrasi yang dihasilkan rendah karena impeller dan casing yang tidak bersentuhan, type impeller (Low Torque High Speed Type) meggurangi ukuran dan berat dari motor itu dan juga karena impler terbuat dari plastic.
Fuel Pump Jika fuel pump mengalami trouble maka pada trouble diagnosis code di MUT akan muncul angka 42. Cara untuk mengetahui fuel pump bekerja atau tidaknya dapat dilakukan hal-hal berikut : 1. Dengan memberikan tegangan +12 volt ke fuel pump drive terminal (soket warna hitam) yang terletak pada ruang engine. 2. Dengan actuator test, pada menu actuator test di MUT kita dapat menghidupkan fuel pump. 3. Dengan memberikan sinyal ST (start) pada ignition switch. 4. Merasakan getaran aliran fuel di fuel line. 5. Cek kemampuan fuel pump yaitu dengan mengukur jumlah fuel yang keluar (90 liter/jam).
61
2.2.9.1.2 Fuel Filter
Fuel Filter (In-Fuel Line Type) Fuel filter selalu mendapat tekanan sebesar 200 – 300 KPa (2,04-3,57 Kg/cm2) dan filter sendiri mempunyai kekuatan 540 Kpa (5,5Kg/cm2) atau lebih.
2.2.9.1.3 Delivery Pipe
Delivery Pipe
Delivery pipe adalah pipa tempat penampungan bahan bakar yang siap di distribusikan ke tiap-tiap silinder melalui injector sesuai dengan perintah ECU, dimana tekanan bahan bakar didalam delivery pipe tersebut telah di jaga tetap sebesar 3,35 Kg/cm2 oleh fuel pressure regulator terhadap kevakuman intake manifold.
62
2.2.9.1.4 Fuel Pressure Regulator
Fuel Pressure Regulator Fuel pressure regulator mengatur dan menjaga agar tekanan bahan bakar yang ada di dalam delivery pipe konstant sebesar 3,35 Kg/cm2 agar jumlah bahan bakar yang di injeksikan kedalam tiap-tiap silinder sesuai dengan jumlah yang di inginkan oleh ECU sehingga perhitungan air fuel rasio sesuai dengan segala kondisi kendaraan.
Grafik Fuel Pressure Regulator
Fuel pressure di delivery pipe dijaga constant berdasarkan tekanan intake manifold.
63
2.2.9.1.5 Fuel Pump Power Supply
Fuel Pump Power Supply
Arus dari battery melalui fusible link stand by di control relay kontaktor dan juga melalui coil control relay dan stand by di transistor power supply control ECU, selain itu dari fusible link arus mengalir ke back up power supply ECU dan arus juga stand by di ignition switch. Saat ignition switch “ON” maka arus mengalir dari ignition switch ke ignition switch IG signal dimana untuk menginformasikan ke ECU kendaraan pada posisi IG-ON, setelah ECU mengetahui pada posisi IG-ON maka ECU mengaktifkan transistor power supply control sehingga control relay menjadi ON dan arus yang stand by di kontaktor akan mengalir ke injector, idle speed dan lain-lain (actuator stand by) dan juga ke power supply ECU kemudian ECU menyalakan E/G check lamp selama 7s menandakan proses scaning persiapan semua kerja actuator dan sensor-sensor, setelah proses scaning kerja semua actuator dan sensor-sensor selesai maka E/G check lamp akan mati dan apa bila ada terjadi kerusakan pada sensor atau actuator maka E/G check lamp akan kedap-kedip. Saat engine di start maka ECU akan menerima sinyal bahwa E/G sedang start dan juga sinyal dari crank angle sensor dengan demikian ECU mengaktifkan transistor fuel pump control dan fuel pump relay ON dan fuel pump bekerja.
64
Fuel Pump Relay dan Engine Control Relay
2.2.9.1.6 Fuel Injector
Fuel Injector
Injector adalah komponen yang menyemprotkan atau menginjeksikan fuel yang bertekanan dari delivery pipe ke intake manifold sesuai dengan perintah ECU.
Tipe injector : 9 Pintle type (Lancer CB, Eterna, Galant V6) Kelemahannya noise yang di timbulkan besar dan kerak mudah mengendap. 9 Ball type (Kuda, Lancer MG, Galant ST) Noise yang dihasilkan rendah, kerak tidak mudah mengendap dan sudut spraynya lebih baik
65
Spesifikasi Injector
D D H 210 Injection Quantity (cc /Min) B : BOSCH M : MITSUBISHI S : SILENT C : COMPACT D : DENSO
H : Hi-Ohmic 13 to 16 Ω L : Standard 2 to 3 Ω D : Dual Spray (2-Spray)
DDH 210 berarti injector tersebut buatan Denso dengan arah atau bentuk spraynya terbagi dua dengan tipe injectornya Hi-ohmic dimana tahanan pada coil injectornya 13-16 Ω dan injector tersebut dapat menginjeksikan fuel 210 cc dalam satu menit.
Injector Circuit (Diagnosis Code : 41)
Control Relay
ON
ECU
ON 1
2
3
4
Rangkaian Injector
Arus dari battery mengalir ke control relay dan stand by di tiap-tiap injector dan injector siap untuk diaktifkan melalui control ground dari ECU, untuk contoh injector no. 4 yang aktif maka, pada saat ECU mendeteksi bahwa silinder no. 4 sedang akhir compressi yang diketahui melalui informasi sensor Top Death Center maka ECU akan mengaktifkan transistor 4 sehingga solenoid coil injector
66
no. 4 akan menjadi magnet dan akan menarik plunger dan needle valve, sehingga fuel yang bertekanan dan telah stand by di injector akan keluar menginjeksikan ke intake manifold dan pada saat langkah intake, valve intake terbuka maka fuel yang telah diinjeksikan di intake manifold dan telah bercampur dengan udara akan terhisap masuk kedalam silinder seiring tekanan negative yang dibangkitkan oleh pergerakan turunnya piston .
Jenis Injeksi Ada tiga mode injeksi pada sistem multi point injection yaitu sequential injection, simultaneous injection dan group injection
1. Squential Injection fuel diinjeksikan setiap silinder satu kali per putaran camshaft, sesuai dengan firing order. Ecu mengaktifkan injector berdasarkan sinyal CAS 750 BTDC saat langkah exhaust. Squential injection terjadi pada saat : 9 Setelah engine start 9 Ketika engine idling 9 Ketika kecepatan engine stasioner 2. Simultaneous Injection Injektor menyemprotkan fuel kesemua silinder pada waktu yang sama. 9 Saat engine start (saat mulai cranking) 9 Selama start dingin (temperatur coolant engine rendah) 9 Ketika sedang acceleration 9 failsafe modes 3. Group Injection Setiap pasang dari injector (no.1 – no.4 dan 3 – 2 dikontrol secara simultan). Ini artinya kontrol injeksi disederhanakan sambil respon engine dipertahankan pada suatu level hampir sama dengan injeksi sequential (Galant V6).
67
Squential Injection 1
3
4
2
TDC 85
85
55
15
CAS 75
5
75
5
75
5
75
5
1
COMP
COMB
EXH
INT
3
INT
COMP
COMB
EXH
INT
COMP
COMB
EXH
INT
COMP
COMB
4
EXH
2
COMB
EXH
COMP INT
Simultan Injection 1
3
4
2
TDC 85
85
55
15
CAS 75
5
75
5
75
5
75
5
1
COMP
COMB
EXH
INT
3
INT
COMP
COMB
EXH
INT
INT
COMP
COMB
EXH
INT
COMP
COMB
4
EXH
2
COMB
EXH
COMP
Group Injection 1
3
4
2
TDC 85
85
55
15
CAS 75
5
75
5
75
5
75
5
1
COMP
COMB
EXH
INT
3
INT
COMP
COMB
EXH
INT
INT
COMP
COMB
EXH
INT
COMP
COMB
4
EXH
2
COMB
EXH
68
COMP
2.2.9.1.7 Pengaturan Jumlah Penyemprotan
Pengaturan Jumlah Penyemprotan
Jumlah fuel yang diperlukan untuk setiap pembakaran yang terjadi dihitung oleh engine ECU. Engine ECU mengakibatkan setiap injector untuk menyemprotkan jumlah fuel yang telah dihitung ke silinder dengan mengirimkan ke injector sebuah sinyal yang menetapkan tepat lamanya waktu injector bekerja/aktif (Fuel Injection Time). Engine ECU menghitung fuel injection time berdasarkan hitungan jumlah udara yang masuk ke setiap silinder didalam satu langkah intake.
Jumlah udara
ditentukan menggunakan sinyal kecepatan engine maupun sinyal dari Air Flow Sensor, Intake Air Temperature Sensor dan Barometric Pressure Sensor. Engine ECU menghitung jumlah fuel yang diperlukan untuk setiap terjadi pembakaran menggunakan perhitungan jumlah udara dan target air/fuel ratio. Target air-fuel ratio di tentukan dengan memperhitungkan : 9 Exhaust emission 9 Engine output performance 9 Responsive 9 Fuel Efficiency
69
2.2.9.1.8 Basic Injector Drive Time (Waktu Dasar Pengendali Injektor)
(i) Waktu Gerak Dasar (Basic Drive Time) Fuel diinjeksikan ke dalam setiap silinder satu kali dalam satu langkah. Jumlah injeksi fuel (injector drive time) yang memberikan rasio air-fuel stoichiometric untuk jumlah udara yang masuk per langkah ke setiap silinder disebut waktu gerak dasar (basic drive time)
Waktu Gerak Dasar =
Banyaknya udara masuk tiap putaran dari sebuah silinder Perbandingan air - fuel ratio
Banyaknya udara masuk tiap putaran dari sebuah silinder dihitung oleh ECU berdasarkan sinyal AFS dan sinyal Crank Angle Sensor.
Ketika engine
dihidupkan, nilai map yang diturunkan oleh sinyal Sensor Temperature Coolant akan diperlakukan sebagai waktu gerak dasar.
(ii) Perhitungan jumlah udara masuk persatu langkah dari silinder (per cycle of cylinder) Banyaknya udara masuk setiap putaran dari mesin 4 silinder dapat dihitung dengan cara menghitung jumlah pulsa sensor aliran udara selama dua putaran engine atau selama empat pulsa dari sinyal sensor crank angle. Dengan demikian, banyaknya udara yang masuk tiap putaran dari sebuah silinder dapat diperhitungkan dengan cara menghitung jumlah pulsa output air flow sensor dalam satu sinyal pulsa crank angle sensor. Jumlah sinyal pulsa output sensor aliran udara tiap putaran dari sebuah silinder setara dengan tekanan manifold intake (absolute presure) dan dilambangkan oleh symbol (A/N).
70
(iii) Perhitungan kecepatan engine. Kecepatan engine dapat dihitung dengan mengukur interval antara satu pulsa sinyal crank angle sensor dengan yang lainnya.
N rpm =
60 secs 2 x Tsecs
=
30 T
(4 cylinder engine) T = Interval sinyal sensor Crank Angle
(iv) Feedback Control (Closed-loop Control) 1) Untuk mengurangi emisi gas exhaust yang berbahaya Mitsubishi Motor menggunakan Three-Way Catalytic Converter, Three-Way Catalytic Converter dapat mengubah oksidasi CO dan HC dan sekaligus mengurangi NOx, menjadi tidak berbahaya menjadi CO2, Air (H2O), Oksigen (O2), dan Nitrogen (N2). Untuk
Catalytic
Converter
bekerja
secara
efektif
harus
pada
stoichiometric Air/Fuel ratio 14,7 : 1. Stoichiometric Air/Fuel ratio menggunakan oksigen sensor sebagai control Feedbacknya.
2) Kontrol Umpan Balik (Feedback control) Selama pengoperasian normal (idling), engine ECU mengontrol waktu aktif injector untuk mencapai perbandingan air-fuel stochiometric, yang menjamin efisien maximum ke catalytic converter berdasarkan oxygen sensor. Ketika
perbandingan
air-fuel
lebih
kaya
dari
perbandingan
stoichiometric jumlah oksigen di dalam emissi exhaust akan kecil. Dengan demikian, oxygen sensor akan membangkitkan tegangan yang tinggi: Untuk selanjutnya sinyal “mixture rich” sebagai input ke ECU.
71
Kemudian Engine ECU menurunkan jumlah fuel yang diinjeksikan. Jika perbandingan air-fuel menurun dan pencampuran menjadi lebih tipis dari perbandingan stoichiometric, konsenstrasi oksigen di dalam emissi gas meningkat dan tegangan oxygen sensor menjadi lebih rendah, kemudian sinyal “mixture lean” sebagai input ke engine ECU. Atas input signal ini engine ECU meningkatkan factor koreksi feedback, dengan demikian menyebabkan menambah fuel diinjeksikan. Artinya kontrol di atas (feedback control) berfungsi untuk mengatur air-fuel mixture menuju nilai perbandingan stoichiometric. Perbadingan ini tidak berfungsi dalam keadaan sebagai berikut : ¾ Pada saat engine sedang dihidupkan. ¾ Pada saat engine sedang dipanaskan (ketika temperature coolant engine rendah dibawah 450). ¾ Selama percepatan atau perlambatan (acceleration / deceleration). ¾ Selama operasi beban berat (High load operation) . ¾ Ketika oxygen sensor tidak berfungsi.
(v)
Koreksi berdasarkan Informasi dari sensor dan sumber yang lain (Berdasarkan Gambar Pengaturan Jumlah Penyemprotan) 1) Kontrol Enrichment secara cepat setelah engine start up Seperti ditunjukan dibagian (2), koefiesien (K) adalah tinggi ketika coolant temperature engine rendah mixture dibuat kaya selama start dingin, karena itu engine ECU mempengaruhi kontrol ke pencampuran yang kaya sampai engine mampu terus jalan tanpa beberapa input dari starter. 2) Kontrol Enrichment selama engine warm up Seperti ditunjukkan bagian (1), koefiesien (K) adalah tinggi ketika coolant temperature rendah. Intake dan exhaust valve serta dinding silinder masih dingin ketika coolant engine masih dingin maka terjadi campuran air/fuel di dalam silinder terbakar secara sempurna. Untuk kompensasi penguapan yang
72
cukup (insufficient) dari fuel selama warm up, engine ECU meneruskan untuk membuat kontrol enrichment sampai coolant temperatur engine naik ke level tertentu. 3) Koreksi temperature udara yang masuk Seperti ditunjukkan bagian (3), koefiesien tinggi ketika temperature udara masuk rendah. Volume udara yang mengalir ke dalam tiap silinder adalah konstan selama dibawah kondisi berbeda, tetapi massa pada udara berubah sesuai dengan perubahan di dalam kondisi ini. Contoh menurunnya temperature ambient (lingkungan) membuat kerapatan density udara lebih tinggi, menyatatakan bahwa massa udara meningkat. Perbandingan air-fuel menurun karena penomena ini. Perbandingan air-fuel akan dikoreksi menyesuaikan terhadap temperatur udara masuk. 4) Koreksi Barometric Pressure Seperti ditunjukkan bagian (4), koefiesien (K) tinggi ketika tekanan atmosfir (barometric pressure) tinggi. Volume udara yang mengalir ke tiap silinder adalah konstan selama dibawah kondisi yang berbeda, tetapi massa udara berubah di dalam menyesuaikan dengan perubahan kondisi ini. Contoh naiknya tekanan barometric membuat kerapatan (density) udara lebih tinggi menyatakan naiknya massa udara, perbandingan udara-fuel menurun menyesuaikan karena fenomena ini, perbandingan udara-fuel harus dikoreksi sesuai dengan tekanan atmosfir (barometric). 5) Koreksi Transien Koreksi transient dipengaruhi untuk menjaga air fuel ratio yang diperlukan selama menaikkan dan menurunkan kecepatan engine. Koefisien koreksi dapat menjadi positif dan negative.
73
Kontrol Selama Akselerasi 9 Kontrol selama akselarasi. Ketika engine di akselarasi, fuel diinjeksikan secara simultan selama waktu yang sesuai selama perubahan pembukaan throttle valve. Sensor yang berkaitan : Throttle position sensor
Pengaturan Batas Fuel Pada Saat Decelaration 9 Pengaturan Batas Fuel Pada Saat Decelaration. Selama kerja deselarasi pada daerah menurun (downhill), pengaturan batas fuel dicapai untuk menjaga temperatur catalyst dari peningkatan yang berlebihan dan memperbaiki fuel economy. Sensor yang berkaitan: Air flow sensor, idle position switch dan crank angle sensor. Pengaturan batas fuel tidak terjadi pada kondisi dibawah ini : Ketika Antilock Brake System (ABS) pada kendaraan 4WD bekerja Ketika kecepatan kendaraan 25 Km/jam atau lebih (4WD).
74
6) Koreksi dead time/waktu penundaan
Koreksi dead time/waktu penundaan
Injector membuka valvenya di dalam respon drive signal dari engine ECU. Karena adanya keterlambatan kerja disebabkan variasi tegangan battery, bagaimanapun aktual lamanya valve terbuka lebih pendek dari pada interval drive signal injector. Maka target air fuel ratio tidak dapat dihasilkan tanpa kompensasi dead time.
Gambar ini menunjukkan bagaimana nilai kompensasi dead time berubah bersama dengan perubahan tegangan battery.
75
7) Koreksi Air/fuel ratio
Koreksi Air/fuel ratio
Koreksi dicapai dengan menyesuaikan set nilai map untuk setiap kecepatan dan merespon beban engine yang diterima selama feedback dari oxygen sensor. Nilai map adalah nilai pre-set dan pre-stored di dalam ROM ECU, sensor yang berkaitan : Air Flow Sensor dan Crank Angle sensor.
8) Kompensasi Enrichment Ketika throttle valve terbuka besar, kompensasi dicapai untuk meningkatkan jumlah injeksi fuel. Kompensasi ini dicapai hanya lebih besar dari pada kompensasi air/fuel ratio, sensor yang berkaitan : Throttle Position Sensor.
76
(vi) Kontrol fuel yang lain 1. Kontrol selama start
Kontrol selama start
Ketika engine distart (cranking) nilai map set untuk engine coolant temperature diperlakukan sebagai basic drive time. Kompensasi barometric pressure ditambah untuk basic drive time, sensor yang berkaitan : Coolant Temperature Sensor, Ignition Switch ST, Tegangan Battery dan Sensor Barometric Pressure.
2. Kontrol fuel cut OFF untuk over revving prevention Ketika kecepatan engine berlebihan pada kecepatan tertentu (7500 rpm), fuel cut terjadi untuk mencegah over-revving dan protect engine.
3. Kontrol fuel cut OFF untuk overboost prevention (engine turbocharger) Ketika (A/N) berlebihan pada suatu nilai tertentu, fuel cut terjadi untuk mencegah naiknya tekanan turbo secara berlebihan. Ini menjamin ketika terjadi kerusakan pada waste gate valve dari turbocharger sehingga tekanan turbo tidak naik secara berlebihan.
4. Kontrol fuel cut – off untuk pencegahan kecepatan berlebih pada kendaraan. Saat kendaraan mencapai kecepatan maksimum (180 km / jam ), fuel di Cut - OFF untuk mencegah kendaraan melewati kecepatan maksimum.
77
5. Kontrol penstabil idling saat temperatur engine coolant tinggi.
Kontrol penstabil idling saat temperatur engine coolant tinggi Saat engine di-starter pada temperatur udara intake air sensor 50oC atau lebih dan temperatur engine coolant 100oC atau lebih, kompensasi koefisien air-fuel ratio ditambahkan lebih dari nilai yang ditetapkan, dan sesudah itu jumlahnya secara bertahap akan berkurang. Sensor yang berhubungan : Intake air temperatur sensor, Engine coolant temperatur sensor, Ignition switch ST.
6. Kontrol idle mixture ( tanpa oxygen sensor )
Kontrol idle mixture ( tanpa oxygen sensor )
Saat engine idling (pada kecepatan sekitar 950 rpm atau kurang dan tanpa beban) setelah warm-up (temperatur engine coolant sekitar 70o C / 158o F atau lebih), jumlah fuel yang diinjeksikan (air fuel ratio) tergantung output tegangan pada variabel resistor.
78
2.2.9.2 Ignition System 2.2.9.2.1 Distributor Type Ignition (Kuda, Pajero-6G72, Galant ST)
Distributor Type Ignition
Engine ECU menggunakan sinyal yang dihasilkan oleh sensor crank angle dan sensor top dead center untuk menghasilkan waktu yang tepat untuk memberikan percikan bunga api (ignition). Engine ECU juga mendapatkan input dari sensor lain yang memonitor kondisi dan tenaga untuk mengatur ignition timing agar didapatkan pembakaran yang maksimal. Untuk mendapatkan pengapian engine ECU mengontrol power transistor mengalirkan arus listrik ke lilitan primer ignition coil (6 A) kemudian menjadi medan magnet. Saat medan magnet hilang, dihasilkan tegangan tinggi (250 – 400 V) pada lilitan primer (self induksi) dan menginduksikan ke lilitan sekunder, karena jumlah lilitan sekunder lebih banyak dari pada lilitan primer maka di lilitan
79
sekunder dihasilkan tegangan tinggi (30.000 V), tegangan tinggi tersebut disalurkan melalui mekanikal distributor ke spark plug yang diinginkan.
2.2.9.2.2 Ignition Tanpa Distributor (Distributorless Ignition); (Lancer MG, Eterna, Galant V6, T120ss) Contoh : Two – Coil Low – Tension distributor system pada Engine DOHC
Distributorless Ignition
Ignition sistem tanpa distributor menggunakan dua atau tiga ignition coil dalam satu assembly berdasarkan banyaknya silinder engine. Tiap-tiap ignition coil dikontrol oleh power transistor yang juga dikombinasikan dalam satu assembly. Di sisi input pada distributorless kerja sistem sama dengan sistem distributor, kecuali posisi input sensor camshaft harus tepat agar didapat operasi yang sesuai. Engine ECU menggunakan input ini untuk menentukan ignition coil mana yang
80
akan melakukan pengapian. Ujung-ujung lilitan sekunder ignition coil pada distributorless dihubungkan ke spark plug, sehingga spark plug selalu kerja berpasangan. Hasilnya tipe ignition coil ini menghasilkan dua sparks tiap siklus pembakaran pada tiap-tiap silinder. Salah satu spark (power spark) digunakan untuk menghasilkan pembakaran dan yang lain adalah “waste“ spark, yang terjadi pada saat langkah exhaust, spark ini tidak langsung mempengaruhi pembakaran tetapi menghasilkan desain sistem sesederhana mungkin. Saat power transistor A dibuat “ON” oleh sinyal dari engine ECU, arus primer mengalir ke ignition coil A. Saat power transistor A dipaksa “ OFF “, arus primer terputus (cut-off) dan tegangan tinggi diinduksikan ke lilitan sekunder ignition coil A agar spark plug silinder No.1 dan No.4 menghasilkan spark. Pada kendaraan tertentu terdapat sensor ignition failure, sensor ini memonitor tegangan primer ignition coil dan memberikan sinyal ke engine ECU kemudian engine ECU menggunakan sinyal ini untuk mendeteksi kegagalan pengapian (misfiring), sinyal ini juga digunakan oleh tachometer untuk mengindikasikan kecepatan kendaraan.
2.2.9.2.3 Distribution Control
Distribution Control
81
(a) Cara kerja Silinder yang mengalami ignition ditunjukkan dari sinyal TDC (Silinder No.1 dan No.4 TDC), ignition timing diperhitungkankan berdasarkan sinyal dari sensor crank angle dan sinyal arus cut–off primer ignition coil yang dikirimkan ke power transistor. Jika posisi sensor camshaft menunjukkan tinggi (High) dan saat sensor crank angle 75o BTDC merupakan input sinyal silinder No. 1 (atau silinder No.4) ON saat langkah kompresi dan memaksa power transistor A “ OFF “ agar silinder No. 1 terjadi ignition (dan silinder No.4). Jika sensor camshaft position rendah (Low) dan saat sensor crank angle 75o BTDC merupakan input sinyal No.3 (atau silinder No.2) pada langkah kompresi dan memaksa power transistor B “OFF“ untuk menghasilkan ignition pada silinder No.3 (atau silinder No.2). Pada keadaan ini power transistor A dan B bekerja secara bergantian dan dipaksa “OFF“ untuk distribusi ignition power. Sensor yang berhubungan : Sensor camshaft position (silinder No.1 dan No.4 TDC) dan sensor crank angle.
(b) Sinyal Sensor dan Arus Primer Sinyal yang mempengaruhi ignition system adalah sensor camshaft position (TDC sensor), crank angle sensor dan arus primer ignition coil. i. Waktu excitation coil primer diatur agar arus primer 6A. Excitation biasanya ditentukan dengan referensi indikasi sinyal sensor crank angle 75o BTDC atau 185o BTDC untuk kecepatan tingi. ii. Waktu ignition biasanya dikontrol dengan referensi indikasi sinyal sensor crank angle 5o BTDC.
82
(c) Spark Ignition dan Jumlah Silinder Pada mesin empat silinder spark dihasilkan oleh dua spark plug seperti pada tabel berikut : No.1 dan No.4 untuk power transistor A, No.2 dan No.3 untuk power transistor B
2.2.9.2.4 Ignition Timing Control Energi panas yang dilepaskan oleh pembakaran air-fuel dalam silinder diubah paling efisien ke output engine saat tekanan dalam puncak silinder sekitar 10o ATDC. Waktu pembakaran optimal sama pada setiap kecepatan engine. Sehingga dengan bertambahnya kecepatan engine maka diperlukan ignition advance angle. Kecepatan pembakaran tergantung dari kondisi operasi engine, saat kecepatan pembakaran rendah (saat engine beban ringan) ignition timing perlu dimajukan. Dan saat kecepatan pembakaran tinggi ignition timing perlu diperlambat, ignition timing yang optimal dipengaruhi oleh suhu engine coolant, intake air temperature, air/fuel ratio, dan faktor yang lain.
(a) Perhitungan Siklus Waktu (Cycle Time Calculation)
Waktu siklus (T) dihitung berdasarkan sinyal sensor crank angle 75o BTDC.
83
(b) Perhitungan Ignition Timing ( Calculation of Ignition Timing )
1
3
4
2
CAS 75
5
75
5
75
T
5
75
5
T ENGINE SPEED
TR A ON
ON
OFF
OFF
Waktu (t) membutuhkan crank untuk berputar 1 derajat dihitung dari waktu siklus 1 gelombang CAS (T). t = T / 180 Setelah t ditemukan, ignition timing (T) dihitung berdasarkan 75o BTDC dan sinyal cut-off arus primer yang terkirim ke power transistor. T1 = t × ( 75 - θ ) θ : Engine ECU calculated ignition advance angle. Rumus untuk kecepatan engine : N rpm = 60/2T = 30/T Engine ECU mengontrol ignition timing dengan mengambil preprogram pengaturan ignition timing (biasanya tetap pada 5o BTDC) dan menggunakannya sesuai sudut maju (advance) atau perlambatan (retard).
(c) Kontrol Advance Ignition Timing ( Ignition Timing Control Advance ) Engine ECU menempatkan sudut advance ignition optimum untuk tiap perbedaan banyaknya intake udara dan kecepatan engine dalam satu siklus silinder sesuai standar nilainya (map value) berdasarkan input dari semua sensor, penambahan kompensasi berdasarkan dari basic ignition timing (5o BTDC).
84
(i) Blok diagram kontrol advance ignition timing.
(ii) Kontrol operasi normal Nilai standar preset (map value preset) untuk tiap perbedaan kecepatan kendaraan dan (A/N) dianggap sebagai dasar sudut ignition advance. Dan pada saat engine di start awal maka ignition timing berada pada 5o BTDC. Sensor yang berhubungan : Sensor air flow dan sensor crank angle.
2.2.9.2.5 Kontrol knock ( knock control ) Kontrol knock mendeteksi engine knocking yang mungkin terjadi selama operasi beban tinggi (A/N besar) dan mengontrol ignition timing untuk optimalisasi mencegah knocking dan melindungi engine.
(a) Block Diagram Kontrol Knock Engine ECU menggunakan sinyal dari detonation sensor untuk menyesuaikan dengan tingkat knock dari 75o BTDC sampai sudut crank yang sesuai, dan akan menunjukkan koreksi retardation (keterlambatan) menurut tingkat tersebut.
85
Block Diagram Kontrol Knock
(b) Kompensasi Pemunduran (Retardation) Knock
Kompensasi Pemunduran (Retardation) Knock Setiap sinyal crank angle sensor 75o BTDC adalah masukan, sinyal sensor knock dideteksi melalui filter frekuensi kemudian nilai cacat dikoreksi terhadap intensitas knock dan ditambahkan ke kompensasi knock retard. Dengan sikap ini kompensasi knock retard meningkat dan ignition timing dimundurkan (maks.15o menurut crank angle) sampai knocing berhenti, ketika knocking berhenti ignition timing secara lambat dimajukan dari waktu pendeterminasi (600 ms) sampai nilai normal didapatkan. Ketika harness dari sensor knock dilepas atau dishort sirkuit, ignition timing akan dimundurkan 3o berdasarkan crank angle untuk mencegah timbulnya knocking. Sensor yang terkait : Detonation sensor dan crank angle sensor.
86
2.2.9.2.6 Ignition Coil (Diagnosis Code : 44)
Ignition Coil Ignition coil untuk menghasilkan induksi tegangan dan menghasilkan tegangan tinggi (30.000 V) untuk disalurkan ke busi untuk menghasilkan percikan bunga api dan membakar campuran udara bahan bakar. Untuk Galant V6 (6 silinder, 3 coil dan 3 power transisitor) diagnosis code untuk ignition coil dan power transistor 44 untuk silinder 1 & 4, 52 untuk silinder 2 & 5, 53 untuk silinder 3 & 6.
2.2.9.2.7 Power Transistor
Power Transistor
Power transistor untuk memutuskan arus primary coil setelah tercapai 6A sehingga di primary coil akan terjadi self induksi dan menginduksi secondary coil sehingga di secondary coil akan timbul tegangan tinggi (30.000V).
87
2.2.9.3 Idle Speed Control System
Idle Speed Control System (FIAV)
Untuk menyesuaikan terhadap perubahan saat idling dan pengoperasian beban, stepper motor bekerja dalam langkah maju atau mundur sesuai dengan logika control untuk mengontrol banyaknya udara yang melalui throttle valve, untuk menyesuaikan kecepatan idling pada kecepatan optimumnya. Untuk kontrol ISC servo (stepper motor) nilai actual kecepatan idling selalu dikalkulasikan oleh engine ECU. Bila terdapat perbedaan dari target kecepatan idling feedback control didapat dengan menggerakkan stepper motor untuk mengkoreksi aktual kecepatan idling terhadap target kecepatan idling. Untuk meyesuaikan dengan perubahan beban seperti AC (Air Conditioner), control posisi stepper motor akan menggerakkan stepper motor pada target posisi (step) yang sesuai. Kontrol posisi stepper motor juga didapat saat engine distart atau saat perlambatan.
88
2.2.9.3.1 Flow Kontrol Kecepatan Idle
Flow Kontrol Kecepatan Idle
Engine ECU membandingkan nilai aktual kecepatan engine dengan basic data target (preprogrammed) kecepatan engine pada berbagai level pembebanan. Engine ECU lalu akan mengkalkulasikan derajat yang dibutuhkan control untuk menghilangkan perbedaan dan membangkitkan stepper motor sesuai dengan hasil kalkulasi. Stepper motor bekerja mengatur tingkat aliran udara.
89
2.2.9.3.2 Kontrol Aliran Udara Intake (Selama Idling)
. Grafik Control Fast Idle Air Valve THROTTLE VALVE
SAS STEPPER MOTOR
Ketika engine idling aliran udara diukur oleh keempat komponen : ISC servo (stepper motor), FIAV, SAS dan Throttle valve (Fixed SAS).
2.2.9.3.3 Fast Idle Air Valve (FIAV); (Eterna, Lancer Dangan)
Fast Idle Air Valve i. Jumlah udara yang mengalir melalui ISC servo valve dikontrol dengan engine ECU untuk mendapatkan engine pada kecepatan idling yang optimum.
90
ii. Jumlah udara yang mengalir melalui FIAV dikontrol dengan thermowax. Ketika temperature engine coolant rendah, kontraksi dari thermowax menaikkan tingkat aliran udara yang melalui air valve. Saat engine coolant temperature naik sekitar 50° air valve tertutup penuh. iii. Level aliran udara intake pada saat idling didapat dengan meng-adjust SAS ditempat pada throttle valve.
2.2.9.3.3 Flow-limited Idle Speed Control System (FLICS); (Kuda, Lancer MG)
Flow-limited Idle Speed Control System i
Pembatas volume udara tipe bimetal (tanpa thermowax) diatur secara serial dengan ISC servo, dan bila ISC servo rusak / gagal dan valve terbuka penuh maka kecepatan engine akan meningkat.
Grafik Flow-limited Idle Speed Control System ii. Terbuka dan tertutupnya valve yang terdapat pada control kecepatan idle aliran udara dengan udara tergantung temperature engine coolant.
91
2.2.9.3.4 Fixed SAS
Fixed SAS dan Throttle Valve Dengan merubah posisi awal dari fixes SAS akan merubah gap (clearance) antara throttle valve dan throttle bodi, throttle valve diset dengan posisi sedikit terbuka untuk mencegah pemuaian throttle valve oleh panas. Penyetelan Fixed SAS dilakukan di pabrik dan tidak diperkenankan untuk penyetelan ulang kecuali di butuhkan penyetelan. Bagaimanapun juga MUT-II atau terminal adjust disediakan untuk tujuan tertentu.
2.2.9.3.5 Stepper Motor (ISC Servo)
Stepper Motor (ISC Servo)
92
ISC servo terdiri dari sebuah STM dan pintle yang dipasang pada throttle body. Putaran STM dalam merespon suatu sinyal pulsa dari ECU dan akan memperpanjang pintel kearah seat throttle body jika putarannya berlawanan arah jarum jam sehingga akan mengurangi udara yang lewat atau memendek pintle menjauh kearah seat throttle body jika putaran searah jarum jam untuk menambah banyaknya udara yang mengalir melalui throttle valve satu step pergerakan stepper 15°.
Pergerakan Stepper Motor
Fungsi Stepper Motor 9 Penstabil Putaran Idle Bila terjadi perubahan jumlah aliran udara yang mengalir melalui by pass passage (FIAV, TV, SAS) maka ECU akan memerintahkan ISC Servo untuk lebih membuka atau menutup agar dicapai putaran idle yang optimum. 9 Sebagai Idle UP. Bila terjadi perubahan beban kerja saat idle dan adanya electrical load maka ECU akan memerintahkan ISC Servo untuk membuka lebih lebar lagi (membuka celah udara) agar rpm engine tidak drop (misalkan AC OFF ke ON) 9 Sebagai Dashpot System Pada saat engine di accelerasi ECU memerintahkan STM membuka penuh dan pada saat deceleration ECU memerintahkan STM menutup secara bertahap yang fungsinya untuk tidak terjadi penurunan rpm yang mendadak sehingga didapatkan target posisi yang sesuai dengan putaran idle.
93
Prinsip Kerja STM
Komponen dan Rangkaian Stepper Motor
94
Cara Kerja Stepper Motor Di ibaratkan itu adalah rangkaian dalam (ECU) untuk kontrol stepper motor, jika pada step 0 coil yang aktif menjadi magnet adalah A1dan B1 dengan mengaktifkan transistor pada ECU maka arus dari power supply akan mengalir ke coil A1 dan B1 sehingga coil A1 dan B1 akan menjadi magnet dan akan tarik menarik serta tolak menolak dengan stator sehingga stepper motor berada pada step 0 dan jika step berikutnya yang aktif coil A2 dan B1 (step1), coil A2 dan B2 (step 2), A1 dan B2 (step 3) secara terus menerus maka stepper motor akan bergerak searah jarum jam dan pintel akan menuju kearah membuka sehingga udara akan banyak yang mengalir dan jika pergerakannya dari step 3 (coil A1 dan B2), step 2 (coil A2 dan B2), step 1 (coil A2 dan B1), step 0 (coil A1 dan B1) maka pergerakan stepper berlawanan arah jarum jam maka pintel akan menuju kearah menutup sehingga udara akan sedikit mengalir ke intake manifold. Step 2 – (A2 & B2)
Step 0 – (A1 & B1) S N
ROTOR
N N
S
S
N
A1 B1 A2 B3
N
S
STATOR
A1 B1
S
S
N
ROTOR
N N
S
A1 B1 A2 B2
S
STATOR
A1 B1 O
30 (2 STEP)
A1 Sisi atas ST 1 A2 Sisi bawah ST 1
B1 Sisi atas ST 2 Step 3 – (B2 & A1) B2 Sisi bawah ST 2
Step 1 – (B1 & A2) S S
N
S
N N
S
A1 B1 A2 B2
S
N
N
S
S
N
A1 B1 A2 B2
A1 B1
N
N
ROTOR
S
STATOR
A1 B1
45O (3 STEP)
15O (1 STEP)
95
2.2.9.3.6 Feedback Control Kecepatan Engine (a) Overview Saat posisi idling udara yang melalui throttle valve dikontrol dengan gerak dari stepper motor (STM) sehingga kecepatan engine akan didapat sesuai dengan target kecepatan idling. Feedback control kecepatan engine adalah untuk menstabilkan kondisi idling. Pada kondisi dibawah ini kontrol tersebut tidak terjadi. (i)
Saat kendaraan berjalan ( pada kecepatan 2.5 km/jam atau lebih)
(ii)
Saat idle S/W berubah dari posisi “OFF” ke “ON” dan saat posisi idle S/W “OFF” ( model yang tidak mempunyai idle position S/W, sama halnya dengan menggunakan signal output TPS)
(iii) Saat AC S/W berubah dari “ON” ke “OFF” (iv) Saat Inhibitor S/W berubah dari “range N” ke “range D” (v)
Saat power steering oil pressure S/W berubah dari “ON” ke “OFF”
(vi) Saat ignition S/W berubah dari “ST” ke “IG” (vii) Saat pengoperasian dashpot sedang berlangsung.
(b) Diagram Block Feedback Engine Speed
96
(c) Koreksi diperlihatkan ketika terjadi perbedaan antara Kecepatan Target dan Actual Idling
Stepper
motor
bergerak
sejumlah
step
untuk
memendek
atau
memanjangkan pintle dan memberikan kecepatan engine dekat dengan target kecepatan. Target kecepatan idling selalu bervariasi setiap AC S/W berubah antara “ON” dan “OFF”. Stepper motor bekerja setelah melewati interval waktu tertentu (1 detik atau kurang).
(d) Kontrol Target Kecepatan Idling & Temperatur Coolant
Target dasar kecepatan rotasi adalah kecepatan optimum yang paling tepat untuk temperature engine coolant dan sudah ditetapkan sebagai harga map. Keadaan idle yang layak dapat dipertahankan dengan menjaga kecepatan. Sensor terkait: Engine coolant temperature sensor, Crank angle sensor
97
2.2.9.3.7 Kontrol Posisi Stepper Motor (a) Overview Ketika engine dalam posisi idle putar steering wheel, nyalakan AC S/W atau
lakukan
perpindahan
gigi
(hanya
kendaraan
A/T)
akan
mengakibatkan perubahan beban pada engine. Hasilnya kecepatan idling berubah secara tiba-tiba. Setelah mendeteksi sinyal-sinyal tertentu STM akan sergera digerakkan ke suatu posisi yang ditargetkan untuk mengatur banyaknya udara yang mengalir melalui throttle valve, sehingga dapat menekan perubahan kecepatan engine. Pada saat engine distart, diperlambat atau dipercepat, STM digerakkan pada ke posisi target yang paling sesuai untuk setiap kondisi kerja. STM digerakkan pada kecepatan 125 step/detik. Range geraknya dari 0 sampai 120 step. Jika tegangan battery kurang dari 10V stepper motor tidak dapat digerakkan. Segera setelah ignition S/W diposisikan “OFF” STM digerakkan pada posisi buka penuh 120 step untuk inisialisasi lalu memanjang sampai 90 step untuk persiapan saat start. (Step yang terjadi sesuai dengan suhu engine Coolant)
(b) Diagram Blok Kontrol Posisi Stepper Motor Diagram blok berikut memperlihatkan sensor yang digunakan engine ECU untuk menentukan posisi kebutuhan dari STM. Diagram tersebut juga menunjukkan tipe informasi yang disediakan oleh sensor-sensor tersebut.
98
2.2.9.3.8 Kontrol Target Posisi Idling a.
Basic Target Position
Posisi target dasar stepper motor adalah posisi yang paling tepat untuk engine coolant temperature dan ditetapkan sebagai suatu nilai map. Kecepatan idle yang sesuai dapat dicapai dengan menggerakkan stepper motor ke posisi tersebut. Sensor terkait : Engine coolant temperature sensor
2.2.9.3.9 Kontrol Kompensasi Drop Abnormal Kecepatan Ketika kecepatan engine drop dibawah 450 rpm setelah engine dipanaskan (temperature coolant 55° atau lebih), akan dicapai control-kontrol berikut a. Saat kontrol feedback kecepatan engine sedang berjalan STM segera bergerak sejumlah step sebagai kompensasi feedback kecepatan engine b. Saat kontrol posisi target sedang berjalan STM bergerak dengan mengubah posisi target menjauh sejumlah step yang dibutuhkan (40 step).
99
2.2.9.3.10 Kontrol Dashpot
Untuk mengurangi kejutan pada engine saat deselerasi karena dropnya kecepatan engine secara tiba-tiba maka STM akan memperlambat menutupnya Sensor terkait : CAS, TPS, IPS.
2.2.9.3.11 Kontrol Waktu Saat Start
Pada saat engine dihidupkan ISC servo dikendalikan untuk memberikan sejumlah udara untuk start yang paling sesuai dengan engine coolant temperature. Setelah ignition switch ST pada posisi “ON” maka control posisi ISC dicapai untuk menggerakkan STM ke posisi target starting. Sensor terkait: Ignition switch ST, IPS, Engine Coolant temperature Sensor.
100
2.2.9.3.12 Kontrol Stabilitas Idle Saat Temperatur Engine Coolant Tinggi
Bila engine distart pada temperature coolant 90°C atau lebih kecepatan engine memberikan feedback kecepatan target yang secara normal akan ditambah lagi setelah start dengan suatu jumlah tertentu. Jumlah penambahan ini kemudian dikurangi secara perlahan. Sensor-sensor terkait : Engine Coolant temperature sensor, CAS, Ignition Switch ST, IATS
2.2.9.3.13 Kontrol Inisialisasi
Segera setelah ignition switch dirubah ke”OFF” STM digerakkan ke posisi dibuka sepenuhnya (120 step) untuk inialisasi, dan kemudian mundur sampai step 90 untuk mempersiapkan step berikutnya untuk start. Juga pada saat kabel battery dilepas misalnya untuk menghapus kode-kode diagnosa dan pada saat pertama kali ignition switch ON-kan.
101
2.2.9.3.14 Mode SAS Untuk adjustment kecepatan dasar idle pilih actuator test No.30 (SAS mode) dengan MUT-II (kendaraan tanpa ignition timing adjustment terminal), atau dengan meng-ground-kan terminal ignition timing adjustment. Pada mode ini ISC servo tetap pada posisi step dasar (9 step) yang membuat kecepatan dasar idle dapat di adjust dengan memutar SAS.
2.2.9.4 Emission Control System
Fuel evaporative gas from the fuel unit such as fuel tank, etc.
HC
HC
Exhaust gas
Blow-by gas
HC, NOx, CO
Emisi Pada Kendaran
Engine mobil mendapatkan tenaga dengan membakar bahan bakar bensin atau diesel. Sayangnya pembakaran bahan bakar yang sempurna mustahil terjadi dan menghasilkan substansi-substansi seperti karbon monoksida, hidrokarbon yang tidak terbakar, nitrogen oksida, dan lain-lain yang dilepaskan ke atmosphere. Substansi ini mencemari udara, jadi tujuan utama penggunaan kontrol supply bahan bakar dengan elektronik ialah agar mendapatkan emisi yang baik oleh karena itu pengontrolan emisi untuk kendaraan sangat diperhatikan.
102
Bensin adalah ikatan carbon yang disebut dengan Heptana (C7H16) Berat atom C = 12, H = 1, O = 16 C7H16
+
11O2
Æ 7CO2
+
8H2O
(12x7+1x16) + (11x16x2) = 7(12+(16x2)) + 8((1x2)+16) Bensin
Oksigen
100
352
Carbon dioksida =
308
Air 144
Untuk membakar 1 Kg bensin dibutuhkan 3,52Kg oksigen dan didalam udara terdapat 23 % oksigen, maka untuk melakukan pembakaran sempurna dibutuhkan udara sebanyak 3,52 x 100/23 = 15 Kg udara, jadi Air-fuel ratio = 15 : 1
(a) Komponen Berbahaya Komponen yang mempengaruhi lingkungan secara langsung & tidak langsung: Karbon Monoksida ( CO ) Hidrokarbon ( HC ) Nitrogen Oksida ( NOx )
(b) Komponen Berbahaya dan Efeknya Terhadap Tubuh Manusia, dll.
CO
Mempunyai kekuatan kohesi / mengikat 300 kali dari hemoglobin dan menjadi CO-hemoglobin, menyebabkan kesalahan metabolisme
NOx
Menyebabkan masalah di sistem syaraf pusat dan sistem respirasi, tergantung dari waktu selama NOx terhirup dan kosentrasinya.
HC dan NOx
Dispersi dari HC dan NOx diudara terbuka akan memproduksi kabut photokimia dibawah sinar matahari yang kuat. Kabut photokimia terdiri dari Ozon, Aldehid dan senyawa Nitro, dan kulit, selaput membran dan mata yang teriritasi.
103
(1) Mekanisme Pembangitan Komponen Berbahaya (a) Pembangkitan CO Selama kondisi pembakaran bensin, CO dikeluarkan. Seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut kosentrasi exhaust CO yang dibangkitkan bervariasi sesuai dengan air-fuel ratio.
Grafik Emisi yang dihasilkan di Kendaraan
(b) Pembangkitan HC (i)
HC pada gas exhaust atau komponen bahan bakar yang tidak terbakar mempunyai karakteristik seperti yang diperlihatkan pada gambar yang mengacu pada air-fuel ratio pada engine
(ii)
HC dihasilkan karena pembakaran tidak sempurna Dibawah kondisi campuran udara-bahan bakar sulit terbakar didalam ruang bakar contohnya, saat terjadinya perlambatan (decelerating) atau dimana ratio air-fuel ratio kurus, misfiring atau pembakaran partial terjadi maka sejumlah besar HC yang akan dihasilkan.
104
(iii) HC yang akan dihasilkan sewaktu pembakaran normal Dihasilkannya HC sewaktu pembakaran normal dikarenakan tidak terbakarnya campuran di permukaan dinding ruang pembakaran dan beberapa campuran yang berada pada gap top land piston dan gap disekitar top ring.
(c) Pembangkitan NOx
Grafik Terbentuknya NOx
(i) Pembangkitan NOx Kebanyakan produk yang dibangkitkan dalam ruang bakar engine adalah NO. NO dibangkitkan dengan reaksi N2 dan O2 dibawah temperatur dan tekanan tinggi yang dihasilkan pembakaran.
105
(ii) Faktor pembangkit NOx Terbukti dari hasil simulasi pembangkitan NO, bahwa faktor terbesar pembangkitnya adalah kosentrasi O2 dan temperature maksimum dari gas pembakaran.
2. Cara Kerja Sistem
Kriteria Crankcase
Emission PCV
Control system Evaporative
(Positif
Ventilation) valve
Emission Canister dan
Control System Exhaust
Nama Komponen
Fungsi dan spesifikasi
Crankcase Mengurangi
HC,
aliran
variable Mengurangi HC, Solenoid
Purge control solenoid valve valve on/off
Emission Oksigen sensor
Mengurangi
Nox,
feed
back control
Control system
EGR solenoid, thermo valve, Mengurangi Nox, solenoid EGR valve
valve on/off
Catalytic converter
Mengurangi CO, HC, Nox jenis monolith
Sistem Emisi pada Gasoline Engine
106
2.2.9.4.1 Crankcase Emission Control System
Crankcase Emission Control System
Crankcase emission control system merupakan sistem untuk mencegah keluarnya blow-by gas dari dalam crankcase ke atmosfir. Udara bersih dikirim dari air cleaner kedalam crankcase melalui breather hose untuk dicampur dengan blow-by gas didalam crankcase. Blow-by gas didalam crankcase masuk ke dalam intake manifold melalui PCV valve. PCV valve didesain untuk menarik plunger menurut vacuum intake manifold untuk meregulasi blow-by gas dengan tepat. Positive Crankcase Ventilation ( PCV ) Valve Beban Engine
Vacuum
Plunger
Aliran Blow-By Gas
Rendah
Tinggi
Ke kanan
Rendah
Sedang
Sedang
Tengah
Sedang
Tinggi
Rendah
Ke kiri
Tinggi
Naik turunnya PCV valve dipengaruhi oleh respon plunger terhadap beragam kekuatan dari vacuum di intake manifold, hal ini mengoptimumkan jumlah dari blow-by gas. Ketika beban rendah jumlah dari blow-by gas dibatasi untuk menstabilkan kondisi operasi engine dan saat beban tinggi jumlahnya ditingkatkan.
107
2.2.9.4.2 Evaporative Emission Control System
Evaporative Emission Control System
Evaporative emission control system mencegah agar uap bahan bakar yang terbentuk di dalam fuel tank tidak keluar ke atmosfir. Uap bahan bakar dari dalam fuel tank mengalir melalui valve pengatur tekanan fuel tank dan pipe/hose uap untuk disimpan sementara di dalam canister. Ketika kendaraan sedang beroperasi PCSV (Purge Control Selenoid Valve) di-ON-kan oleh engine ECU, uap bahan bakar yang disimpan di dalam canister akan mengalir melalui purge solenoid dan port purge dan masuk ke dalam intake manifold untuk dikirimkan ke ruang pembakaran. Pada saat temperature coolant engine rendah atau pada saat udara yang masuk sedikit (engine dalam keadaan Idle contohnya), engine ECU akan menggerakkan purge solenoid ke OFF untuk menutup aliran uap bahan bakar ke intake manifold. Hal ini tidak hanya akan menjamin kemampuan pengendaraan pada saat engine dingin atau dalam pembebanan ringan saja tetapi juga menstabilkan kadar emisi.
108
(a) Diagram Sistem
Evaporative Emission Control System
(b) Canister
Canister
Dalam keadaan engine tidak bekerja uap bahan bakar yang terbentuk di dalam fuel tank diserap dan disimpan di dalam canister. Bila engine dihidupkan uap bahan bakar yang berada di dalam canister terhisap ke dalam throttle body melalui PCSV (Purge Control Selenoid Valve).
109
(c) Purge Control Selenoid Valve (PCSV)
Purge Control Selenoid Valve (PCSV)
PCSV adalah ON/OFF solenoid valve dan dikendalikan oleh engine ECU, valvenya terbuka ketika solenoid di-ON-kan agar uap bahan bakar di canister terhisap menuju intake manifold.
110
2.2.9.4.3 Exhaust Gas Recirculation (EGR) System
Exhaust Gas Recirculation (EGR) System
Sistem EGR (Exhaust Gas Recirculation) menurunkan kadar emisi Nitrogen Oksida (NOx). Pada saat temperature pembakaran campuran air-fuel ratio sedang tinggi akan terbentuk sejumlah besar Nitrogen Oksida (NOx) didalam ruang bakar. Sistem ini akan mensirkulasi kembali sebagian gas emisi dari port exhaust pada cylinder head ke ruang bakar melalui intake manifold untuk menurunkan
temperatur
pembakaran
campuran
air-fuel
ratio
yang
mengakibatkan penurunan NOx. (a) Tipe Kontrol ON-OFF Kadar aliran EGR dikendalikan oleh valve EGR sehingga tidak menurunkan kemampuan pengendaraan. Pada saat tempratur engine coolant rendah saat engine sedang dalam keadaan idle atau di saat sedang melakukan pengoperasian dengan throttle terbuka lebar, EGR solenoid valve akan di-OFF-kan oleh engine ECU dan valve EGR akan tetap tertutup EGR tidak bekerja. Dalam pengoperasian normal kendaraan, pengaktifkan EGR dilakukan setelah pemanasan engine, engine ECU meng-ON-kan solenoid valve dan valve EGR terbuka untuk menjalankan sistem EGR.
111
(b) Tipe Kontrol Duty Pada sistem kontrol elektronik EGR tingkat aliran EGR dikontrol dengan duty dari kontrol solenoid valve EGR. Semakin tinggi duty ratio semakin tinggi tingkat aliaran EGR.
(i) EGR Valve Apply vacuum
Diaphragm To intake manifold
Valve
Exhaust gas
EGR valve menggunakan diaphragm yang berfungsi untuk mengontrol aliran dari gas EGR dengan membuka dan menutup valve menurut kerja vakum melalui ruang partisi. Ketika vakum menjadi lebih kuat dibandingkan gaya spring, valve terbuka, seperti yang diperlihatkan pada ilustarasi dikanan, dan gas ekshaut dapat mengalir kedalam intake manifold.
(ii) EGR Control Selenoid Valve
EGR control solenoid valve mengontrol vacum EGR valve dengan sinyal engine ECU. Terdapat dua tipe control: •
Tipe control ON-OFF
•
Tipe control duty
112
(2) Catalytic Converter
Exhaust Emission Control System
Rangkaian Oxygen Sensor
Sistem control emisi exhaust yang diperlihatkan pada gambar adalah three way catalytic converter plus system feedback (ini memakai oxygen sensor) yang memaksimalkan effisiensi three-way catalyc converter.
113
Gambar diatas menunjukan hubungan antara air-fuel ratio dan kemampuan dari three-way catalyc converter dapat mengurangi emisi dari HC, CO dan NOx hampir mendekati 100% stoichiometric air-fuel ratio.
Electromotive force
Atmosphere side platinum electrode Exhaust gas
Zirconia element
Exhaust side platinum electrode
Konstruksi Dan Karakteristik Oxygen Sensor
Gambar diatas memperlihatkan hubungan antara air-fuel ratio dan gaya elektrokmotive yang dihasilkan oxygen sensor sebagai informasi sistem feedback ke ECU. Seperti yang diperlihatkan gaya elektrokmotive meningkat tajam jika campuran air-fuel ratio menjadi kaya dan menurun tajam jika campuran air-fuel ratio menjadi kurus.
114
Engine ECU menjaga air-fuel ratio sedekat mungkin dengan kadar stoichiometric dengan mengadjust besar injeksi fuel berdasarkan sinyal dari oxygen sensor saat beban engine ringan atau berat. Three-way Catalytic Converter
Precious metal (Pt, Rh, Pd) Alumina
Promoter Catalytic layer (Coating layer) Cordylite honey-comb
Konstruksi Catalytic Converter
Three way catalytic converter menggunakan kombinasi dari catalyst material (platinum plus rhodium atau platinum plus rhodium plus paladium) untuk mengkonversi substansi beracun (CO, HC, dan NOx) yang terkandung dalam gas exhaust menjadi substansi tidak berbahaya. Ini akan menurunkan CO dan HC secara simultan dengan oksidasi dan NOx dengan mereduksi. Beberapa tipe threee way catalytic converter yaitu tipe pellet dan tipe monolith. Tipe pellet mengandung diameter pellet 2-4 mm yang dilapisi material catalyst. Tipe monolith mengandung monolith bentuk sarang madu yang permukaannya dilapisi dengan material catalyst. Pada saat sekarang hampir dari semua produksi catalytic converter jenis monolith.
115
(3) Mixture Adjusting Screw (Variable Resistor) < Kendaraan tanpa catalytic converter>
Mixture Adjusting Screw (Variable Resistor)
MAS (Mixture Adjusting Screw) menggunakan variable resistor yang digunakan untuk mengadjust kosentrasi CO pada emisi exhaust selama idling. Engine ECU diprogram untuk mengadjust banyaknya injeksi fuel berdasarkan dengan resistansi dari variable resistor.
116
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Troubleshooting Untuk kendaraan dengan sistem karburator saat terjadi ke abnormalan pada kendaraan, sebagai contoh engine hunting (goyang), engine bisa start tapi tidak bisa di hidupkan, emisi jelek dan lain sebagainya, kita tidak bisa mengetahui dengan pasti apa penyebab dari gangguan pada kendaraan tersebut. Dengan sistem MPI masalah yang timbul pada kendaraan dapat diketahui dengan cara menggunakan scantool MUT II, MUT III maupun dengan menggunakan metode pencarian trouble dengan satu buah kabel (hannya kendaraan tanpa CAN system), dengan menggunakan MUT kita bisa mengetahui permasalahan dengan menggunakan menu : 9 Data List : Menampilkan data-data kerja actual dari semua actuator maupun sensor (real time). 9 Self Diagnosis : Mendiagnosa sistem kerja dari semua actuator maupun sensor dan akan menginformasikan jika terdapat actuator maupun sensor yang abnormal atau rusak dengan memunculkan Diagnosis Trouble Code dari sensor atau actuator yang rusak. 9 Actuator Test : Mengaktifkan atau menonaktifkan kerja dari actuator sehingga kita bisa menentukan bahwa actuator tersebut bekerja dengan baik atau tidak. 9 Drive Recorder : Merekam / me-record data list kerja dari semua actuator maupun sensor sehingga trouble yang muncul pada saat-saat dan kondisi tertentu dapat kita ketahui dengan me-record / merekam dan membangkitkan gejala dari trouble tersebut.
117
3.2 Fail Safe Engine ECU akan bekerja pada preset contol logic jika terdapat ke abnormalan atau kerusakan pada sistem sensor untuk menjaga agar engine tetap hidup. Sistem fail safe yang dijalankan oleh engine ECU pada Mitsubishi Kuda MPI antara lain :
Yang tidak berfungsi Air Flow Sensor
Yang tetap terkontrol pada saat itu 1. Berdasarkan data dari TPS dan Crank Angle Sensor, maka basic injection drive time dan basic ignition timing tetap dapat terkontrol 2. ISC
servo
otomatis
berdasarkan
sinyal
di
set Engine
satu
posisi Coolant
Temperature Sensor Intake Air Temperature
Automatis suhu udara yang masuk dianggap 250C
Throttle Position Sensor
Tidak ada penambahan fuel saat accelerasi
Coolant
temperature Automatis suhu engine coolant dianggap 800C
Sensor Top Dead Center Barometric
Semua injector akan bekerja secara simultan Pressure Automatis tekanan udaranya dianggap 101 kPa
Sensor
118
3.3 Engine Warning Lamp (Engine Check Lamp)
Engine Warning Lamp (Engine Check Lamp) Jika terjadi keabnormalan pada sistem MPI maka engine warning lamp atau engine check lamp akan terus menyala pada saat engine hidup, ini merupakan indikasi informasi kepada pengemudi bahwa ada ke abnormalan pada sistem MPI dan pengemudi dapat mengecek keabnormalan tersebut untuk segera diperbaiki dengan menggunakan MUT maupun satu buah kabel (hannya kendaraan tanpa CAN System). Item pemeriksaan engine warning lamp : 1. Engine ECU 2. Oxygen Sensor 3. Air Flow Sensor 4. IATS 5. TPS 6. Engine Coolant Temperature Sensor 7. Crank Angle Sensor 8. Canshaft Posistion Sensor 9. Barometric Pressure Sensor 10. Detonation Sensor 11. Ignition Timing Adjustment Terminal 12. Injector 13. Ignition Coil, Power Transistor 14. Vacuum Control Solenaoid (TCL) 15. Ventilation Control Solenaid (TCL)
119
3.4 Troubleshooting Menggunakan MUT II 3.4.1 Hirarki MUT II
120
3.4.2 Tampilan MUT II
MUT II
16 and 12 Pin Connector
12 Pin Connector
121
3.4.3 Self Diagnosis Dan Data List
Pemasangan MUT II
1. Menghubungkan dan melepas MUT II saat key switch dalam keadaan OFF. 2. Hubungkan MUT II dengan konektor diagnosis, dan pada menu ”Self Diagnosis” MUT II akan menampilkan diagnosis code sensor atau actuator yang rusak, baca kode trouble diagnosanya. 3. Perbaiki bagian yang rusak (sensor atau actuator). 4. Putar key switch dari OFF ke ON, hapuslah diagnosis code sensor atau actuator yang bermasalah dan telah diperbaiki dan cek kembali dengan menu “Self Diagnosis” apakah masih ada sensor atau actuator yang bermasalah atau tidak. 5. Untuk melihat data kerja actuator atau sensor secara real time dapat mengunakan menu “Data List”.
3.4.4 Drive Recorder Digunakan untuk merekam (record) data kerja dari sensor maupun actuator sehingga trouble yang muncul pada saat-saat dan kondisi tertentu dapat kita ketahui dengan me-record / merekam dan membangkitkan gejala dari trouble tersebut. Untuk data hasil record dengan MUT II maksimum data sensor atau actuator yang dapat direcord hanya delapan item.
122
3.4.5 Actuator Test Kita dapat mengaktifkan atau menonaktifkan kerja dari actuator untuk melihat apakah actuator tersebut baik atau tidak dengan menu actuator test. Tabel berikut merupakan data actuator saat dilakukan actuator test mengenai kondisi saat dilakukannya actuator test.
123
3.5 Troubleshooting Menggunakan MUT III Multi Use Tester III (MUT III) merupakan scan tool pengembangan dari MUT II untuk digunakan dikendaraan yang telah menerapkan sistem teknologi baru, seperti adanya sistem immobilizer, yaitu sistem keamanan dimana mobil tidak akan bisa hidup tanpa menggunakan kunci yang telah diregistrasi dengan menggunakan MUT III. Sistem learning pada injector sistem common rail yaitu sistem pembelajaran karakteristik injector untuk kompensasi injeksi pada injector agar menghasilkan emisi yang baik (Mitsubishi Triton) dan lain sebagainya. MUT III terdiri dari komputer untuk running program MUT III, VCI (vehicle communication interface) sebagai interface antara komputer dengan ECU di kendaraan, kabel USB dan kabel diagnosis main harness. Berikut tampilan dari MUT III.
MUT III
124
3.5.1 Urutan Pemasangan MUT III 6 7 1
3
2
4
5
Urutan Pemasangan MUT III 1. Hidupkan komputer. 2. Hubungkan kabel USB ke VCI. 3. Hubungkan kabel USB ke komputer, untuk melepaskan kabel USB harus memutuskan koneksi antara komputer dengan VCI secara software terlebih dahulu baru melepas kabel USB. 4. Hubungkan kabel main harness ke VCI. 5. Hubungkan kabel main harness ke komputer. 6. Hidupkan power swicth VCI dan pastikan lampu indikator VCI menadi hijau. 7. Hidupkan kendaraan, dan mulailah untuk proses diagnosis kendaraan.
3.5.2 Menu MUT III
Tampilan Depan
125
Menu
System Select
MPI/GDI/Diesel
126
3.5.2.1 Self Diagnosis Mendiagnosa sistem kerja dari semua actuator maupun sensor dan akan menginformasikan jika terdapat actuator maupun sensor yang abnormal atau rusak dengan memunculkan Diagnosis Trouble Code dari sensor atau actuator yang rusak.
Self Diagnosis
3.5.2.2 Actuator Test Mengaktifkan atau menonaktifkan kerja dari actuator sehingga kita bisa menentukan bahwa actuator tersebut bekerja dengan baik atau tidak.
Actuator Test
127
3.5.2.3 Data List Menampilkan data-data kerja actual dari semua actuator maupun sensor (real time).
Data List
3.5.2.4 Drive Recorder Merekam / me-record data list kerja dari semua actuator maupun sensor sehingga trouble yang muncul pada saat-saat dan kondisi tertentu dapat kita ketahui dengan me-record / merekam dan membangkitkan gejala dari trouble tersebut. Berikut cara record data dengan menggunakan MUT III.
Drive Recorder
128
Memilih item-item dari sensor atau actuator yang data kerjanya akan di record, maksimum item yang dapat di record adalah 16 item.
Select Item
Menggunakan manual trigger untuk permulaan record dan hasil record disimpan kedalam PC (hard disk).
PC Drive Recorder
129
Memilih data hasil record berupa text.
Record Text
Memberikan nama untuk file hasil record.
File Name
130
Tampilan item-item sensor dan actuator yang akan direcord, click icon manual trigger (gambar tangan menekan tombol) untuk memulai merecord dan click icon stop record (gambar kertas dengan pensil) jika telah selesai merecord.
Record is Begin
File hasil record.
Record File
131
Data display
Save data to Hardisk
Text dengan warna merah pada data display merupakan permulaan merecord data (saat icon manual trigger di click). Simpan data hasil record kedalam hardisk.
132
File Record File hasil dari record data yang disimpan kedalam hardisk bertipe csv, dapat kita lihat dengan menggunakan Microsoft exel dan juga dapat kita simpan dalam format xls (exel). Berikut contoh hasil record data dalam format xls.
Data Record Mitsubishi Kuda MPI Saat E/G Dingin
133
Data Record Mitsubishi T120ss MPI Saat E/G Panas
134
3.6 Troubleshooting Mengunakan Kabel (Kendaraan Tanpa CAN System) Untuk kendaraan yang belum menggunakan CAN system maka kita dapat mengetahui diagnosis trouble code dari actuator atau sensor yang bermasalah tanpa menggunakan MUT, sebagai indikator pembacaan menggunakan kedipan dari engine check lamp, led atau pergerakan jarum Multimeter analogue.
3.6.1 Diagnosis Conector 16 Pin
Diagnosis Conector 16 pin
135
1. Hubungkan pin no. 1 dengan kabel ke ground. 2. Baca kedipan nyala pada engine warning lamp dan tentukan item diagnosa dari sensor atau actuator yang rusak lalu perbaiki. 3. Untuk menghapus data diagnosis code, lepaskan (-) battery selama ≥ 10 detik dan kemudian pasangkan kembali. 4. Jalankan kecepatan idle selama 15 menit.
3.6.2 Diagnosis Conector 12 Pin (Old Type)
5
4
12
11
10
9
3
2
1
MPI
-
7
6
ELC – 4A/T
GROUND
Diagnosis Conector 12 pin (old type)
Untuk kendaran tipe lama yang menggunakan diagnosis konektor 12 pin, untuk mengetahui diagnosis code sistem MPI kita dapat menggukur melalui pin no 1 dan pin no 12 (ground) dan pembacaanya tanpa menggunakan engine check lamp. Untuk pin no 6 digunakan untuk mengetahui diagnosis trouble code pada sistem automatic transmission. 3.6.2.1 Dengan Menggunakan LED 1. Hubungkan kaki anoda ke pin no 1 dan kaki katoda ke pin no 12. 2. Untuk mengetahui sinyal diagnosis trouble code, baca kedipan dari nyala LED.
3.6.2.2 Dengan Menggunakan Multimeter Analogue 1. Hubungkan probe positive (merah) ke pin diagnosis konektor no 1 dan probe negative (hitam) ke pin no 12 dengan posisi multimeter di voltmeter. 2. Untuk mengetahui sinyal diagnosis trouble code, baca pergerakan jarum dari voltmeter.
136
3.6.3 Pembacaan Diagnosis Code Kita telah mengetahui cara mendapatkan data diagnosis code tanpa menggunakan MUT yaitu dengan membaca kedipan dari engine check lamp, kedipan LED atau pergerakan dari jarum volt meter. Berikut cara membaca data kedipan tersebut.
Kedipan Saat Engine Normal
Saat engine dalam keadaan normal tanpa ada kerusakan pada sistem sensor-sensor ataupun actuator maka nyala kedipan yang terlihat 1Hz (setiap 0,5 detik menyala dan 0,5 detik mati).
Kedipan Saat Engine Abnormal
Saat terdeteksi adanya kerusakan pada actuator atau sensor maka kedipan yang terjadi adalah, jika menyala 1,5 detik maka dihitung sebagai puluhan dan jika menyala selama 0,5 detik maka dihitung sebagai satuan dan menyatakan permulaan dan akhir dari pembacaan data akan mati 3 detik, sebagai contoh gambar diatas menyala 1,5 detik hanya sekali dan menyala selama 0,5 detik sebanyak 5 kali ini menandakan sensor atau atuator yang bermasalah adalah sensor atau actuator dengan diagnosis code-nya 15.
137
3.6.4 Tabel Diagnosa Yang Dideteksi
Tabel Diagnosis
138
3.7 Pengambilan Data Mitsubishi KUDA Dan Mitsubishi T120ss Pengambilan data yang dilakukan pada kendaraan Mitsubishi Kuda dan Mitsubishi T120ss ini untuk mendapatkan hasil tentang engine performa, hasil emisi dan fuel consumption pada tiap-tiap kendaraan sehingga didapatkan suatu data perbandingan antara sistem MPI dan sistem karburator.
3.7.1 Spesifikasi Kendaraan
Spesifikasi Kendaraan Mitsubishi Kuda Gasoline
Untuk engine Kuda MPI menggunakan engine 4G63S4 dengan total displacement 1997 cc (2000 cc) sedangkan untuk Kuda dengan sistem karburator menggunakan engine 4G18S3 dengan total displacement 1584 cc (1600 cc) dengan kata lain Kuda MPI menggunakan isi silinder lebih besar dari pada Kuda karburator. Power output Kuda MPI (114 PS) lebih besar dari Kuda karburator (90 PS) pada kecepatan engine 5000 rpm dan Torque output yang dihasilkan Kuda MPI 16.3 Kgm pada kecepatan engine 3000 rpm lebih besar dari pada Kuda dengan sistem karburator 13.6 Kgm pada kecepatan engine 4000 rpm.
139
Mitsubishi T120ss MPI (Euro 2) DIMENSION & WEIGHT Overall Length (mm)
3.720
Overall Width (mm)
1.560
Overall Height(mm)
1.825
Wheelbase(mm)
1.970
Front Tread(mm)
1.345
Rear Tread(mm)
1.330
Gruond Clearance(mm)
180
Curb Weight(kg)
790 1.760
Gross Vehicle Weight(kg) CARGO BED DIMENSION Interior Length(mm)
2.200
Interior Width(mm)
1.480
Interior Height(mm)
300
ENGINE TYPE
4G15-12 Valve 4-Cylinder 4-Stroke
Type
1468
Displacement(cc) Bore x Stroke(mm x mm)
75.5 X 82.0
Max. Output( PS/rmp )
82,5/ 5.750
Max Torque( kgm/rpm )
12.1/ 3.750 Multi Point Injection (MPI)
Fuel System TRANSMISSION
5 Speed M/T
Type Gear Ratio 1st
3.597
2nd
2.094
3rd
1.530
4th
1.000
5th
0.855
6th Reverse
3.727
Final
4.875
SUSPENSION
Rack & Pinion Power Assisted
Steering Front Suspension
Mac Pherson Strut
Rear Suspension
Semi Eliptic Leaf Spring
BRAKE Front
Ventilated Disc
Rear
Drum, Leading & Trailing
TYRE SIZE
5.50-13-8PR
Front and Rear
140
Mitsubishi T120ss Karburator DIMENSION & WEIGHT Overall Length (mm)
3.720
Overall Width (mm)
1.560
Overall Height(mm)
1.825
Wheelbase(mm)
1.970
Front Tread(mm)
1.345
Rear Tread(mm)
1.330
Gruond Clearance(mm)
180
Curb Weight(kg)
790 1.760
Gross Vehicle Weight(kg) CARGO BED DIMENSION Interior Length(mm)
2.20
Interior Width(mm)
1.480
Interior Height(mm)
300
ENGINE TYPE
4G17-12 Valve 4 Cylinder 4-Stroke
Type
1.343
Displacement(cc)
72.2 x 82.0
Bore x Stroke(mm x mm) Max. Output( PS/rmp )
78/6000
Max Torque( kgm/rpm )
10.9/3500
Fuel System
Carburator
TRANSMISSION
5 Speed M/T
Type Gear Ratio 1st
3.597
2nd
2.094
3rd
1.530
4th
1.000
5th
0.855
6th Reverse
3.727
Final
5.285
SUSPENSION
Rack & Pinion Power Assisted
Steering Front Suspension
McPherson Strut
Rear Suspension
Semi Eliptic Leaf Spring
BRAKE Front
Ventilated Disc
Rear
Leading Trailing Type, 8.6 W
TYRE SIZE
5.50 - 13 - 8PR
Front and Rear
141
3.7.2 Pengukuran Engine Performa Pengukuran engine performa bertujuan untuk mendapatkan hasil power output, torque output dan fuel consumption dari sebuah engine, ini merupakan tolak ukur untuk menentukan kemampuan dari suatu engine. Biasanya pada maksimum torque didapatkan pemakaian bahan bakar yang paling ekonomis.
Contoh Engine Performance curve
Pengukuran engine performance Kali ini dilakukan dengan menggunakan alat Chassis dynamometer ”MAHA MASCHINENBAU PERFORMANCE TESTER LPS 2000” dengan langkah sebagai berikut : 9 Pastikan kendaraan dalam kondisi prima, dengan melakukan engine tune up terlebih dahulu, engine oil, transmission oil dan differential oil serta coolant dalam keadaan baik dan dalam jumlah sesuai spesifikasi kendaraan. Pastikan clutch sistem (kopling) dalam kondisi baik. 9 Hidupkan dynamometer dan pasang cooling air fan untuk mendinginkan engine dan sebagai suplly udara. 9 Tempatkan kendaraan dengan roda penggerak pada ”roller set” (kuda roda penggerak belakang / FR) dan turunkan bar-nya agar roller dapat bergerak bebas.
142
9 Ikat kendaraan untuk menahan agar kendaraan stabil pada roller set. 9 Pasang sensor-sensor air pressure sensor, oil temperature sensor dll. 9 Panaskan engine sampai suhu kerjanya (80 – 90 0C). 9 Jalankan kendaraan tempatkan transmisi lever dari gigi ke-1 sampai gigi ke-4 sebelum sampai gigi ke-4 jangan sampai kendaraan melebihi kecepatan 50 KM/Jam karena pengambilan data akan dimulai, jika sudah di gigi ke-4 maka injak pedal gas full sampai batas yang ditentukan, pengambilan data pada gigi ke-4 karena gear ratio-nya 1 (manual transmission). 9 Hasilnya akan terlihat pada display di comunication console.
Comunication console
Cooling fan
Roller set
Dynamometer (Maha Maschinenbau Performance Tester LPS 2000)
143
3.7.3 Pengukuran Emisi Pengukuran emisi exhaust gas dilakukan untuk mengukur tingkat kadar gas-gas yang beracun yang dihasilkan dari hasil pembakaran gasoline (bensin), ini merupakan hal yang sangat penting pada saat sekarang dimana produsen kendaraan di haruskan untuk mematuhi peraturan tentang emisi untuk menghasilkan udara yang bersih untuk kesehatan umat. Pengukuran emisi dapat dilakukan dengan menggunakan Exhaust Gas Analysis ”TECNOTEST
TYPE
488
CUNA
NC
005/05
N.
3664/4103/8
–
l
CERTIFICATION OIML I N. 293/ETL91215” dengan cara sebagai berikut : 9 Pastikan kendaraan dalam keadaan prima, dengan melakukan engine tune up terlebih dahulu. 9 Panaskan engine sehingga mencapai suhu kerja (80-90 0C). 9 Pasang engine oil temperatur pada tempat oil stick dengan panjang engine oil temperatur sesuai dengan panjangnya oil stick-nya. 9 Pasang clamp rpm sensor pada kabel busi silinder no 1. 9 Pasang sensor emisi pada knalpot dan pastikan penempatannya tidak mudah jatuh. 9 Kondisi engine idling (750 ± 50) dan baca hasilnya (hasil pengukuran dapat di print).
RPM sensor
Display
To Muffler To Oil Stick
Exhaust Gas Analyser
144
CO
CO2
Rpm
O2
HC
Print Output
Oil Temperatur
NOx & Lambda
Display
3.7.4 Pengukuran Fuel Consumption Pengukuran fuel consumption dilakukan untuk mendapatkan konsumsi atau pemakain bahan bakar pada kendaraan. Pengukuran fuel consumption dilakuakan dengan 2 cara yaitu dengan : 9 Full to full 9 Fuel pet tester
3.7.4.1 Full To Full Metode ini adalah dengan membandingkan jarak tempuh kendaraan dan jumlah pemakaian bahan bakarnya. Saat melakukan perhitungan fuel consumption rute yang dipilih untuk Mitsubishi Kuda dan T120ss : dari Jakarta Timur – Tol TMII – Tol Ciawi – Puncak Pass – Cianjur – Sukabumi – Tol Ciawi – Tol TMII – Jakarta Timur dengan jarak ± 253 KM, rute Jakarta Timur – Tol Cempaka – Tol Ciawi – Cianjur – Jonggol – Cileungsi – Tol Cibubur – Tol Rawa Mangun dengan jarak ± 319 KM, rute Jakarta Timur – Tol Rawa Mangun – Tol Karawaci – SerpongCicangkal – Bunar – Leuwiliang – Rumpin – Parung – Tol Bogor – Tol Rawa Mangun – Jakarta Timur dengan jarak ± 227 KM pengetesan dilakukan siang dan malam (2 rute) dalam satu hari kemudian hasilnya jarak tempuh dan penggunaan bahan bakar di hitung sehingga hasil fuel consumption-nya bisa didapatkan.
145
3.7.4.2 Fuel Ped Tester Metode ini dilakukan dengan menggunakan alat yang bernama Fuel Pad ”ONO SOKKI TF 501” dimana fuel sebelum masuk ke dalam sistem supply bahan bakar (Delivery pipe pada MPI dan Karburator) terlebih dahulu masuk melewati alat ini, sehingga jumlah aliran bahan bakarnya akan bisa terhitung. Metode dengan menggunakan fuel pad ”ONO SOKKI TF 501” ini mengunakan metode “Fuel Consumption on All kinds Road Condition” ( Customer use ) dimana tester dipasang dikendaraan yang berjalan pada rute yang sama dengan pengetesan menggunakan metode full to full.
Digital counter / flow detector
Flow Sensor for Gasoline Engine
146
Skematik Pemasangan Fuel Pad Pada kendaraan Karburator
Skematik Pemasangan Fuel Pad Pada kendaraan MPI
147
Metode pengukuran Fuel consumption dengan fuel pad ”ONO SOKKI TF 501” 9 Engine, Power train, Steering system, Brake system dll harus dalam kondisi baik, pastikan Throttle valve harus terbuka penuh saat accel pedal di tekan penuh dan pastikan tekanan angin ban dalam tekanan sesuai standar 9 Kendaraan harus berjalan 3000 – 5000 KM 9 Panaskan engine dengan jalankan kendaraan dengan kecepatan 60 – 100 Km/Jam selama 20 – 30 menit 9 Gunakan mode 2WD untuk kendaraan 4WD kecuali jika di butuhkan 9 Gunakan Over Drive (OD) dan mode econo untuk kendaraan automatic transmission 9 Berat kendaraan termasuk tester test, sopir dan assistant sopir 9 Pastikan jumlah fuel, oli dan coolant dalam jumlah standar dan pastikan tidak ada kebocoran pada fuel sistem 9 Gunakan spesifikasi oli yang digunakan pabrik 9 Pastikan speedometer telah dikalibrasi 9 Pasang tester sesuai jenis kendaraanya dan gunakan battery tambahan untuk power supply-nya 9 Zero set alat pengukuran dan trip meter 9 Tekan tombol start untuk memulai pengukuran saat kendaraan mulai bergerak 9 Tekan tombol stop jika pengukuran telah selesai dan pergunakan rumus berikut untuk perhitungannya Fuel Consumption F/C
=
s / ( cc / 1000 )
Average Speed Vs
=
s / ( t / 3600 )
F/C
:
Fuel Consumption ( Km/l )
Vs
:
Average Speed ( Km/h )
s
:
Distance ( Km )
cc
:
Total Flow ( cc )
t
:
Time ( second )
148
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil pengamatan dan melalui hasil uji coba dengan menggunakan alat pengukuran, maupun metode-metode untuk mendapatkan data hasil pengukuran mengenai engine performa, fuel consumption dan hasil uji emisi maka didapatkan hasil :
4.1 Engine Performa
Mitsubishi Kuda (Karburator 1999MY, MPI 2002MY) Kendaraan Item
Kuda Karburator
Kuda MPI
Type Engine
4G18S3
4G63S4
Bore x Stroke (mm x mm)
76 x 87,3
85 x 88
Displacement (cc)
1584
1997
Max. Output (Ps/rpm)
90 / 5500
114 / 5500
Max. Torque (Kgm/rpm)
13,6 / 4000
16,3 / 3000
Mitsubishi T120ss (Karburator 1991MY, MPI Euro2 2007MY) Kendaraan Item
T120ss Karburator
T120ss MPI (Euro)
Type Engine
4G17-12 Valve
4G15-12 Valve
Bore x Stroke (mm x mm)
72,2 x 82,0
75,5 x 82,0
Displacement (cc)
1343
1468
Max. Output (Ps/rpm)
78 / 6000
82,5 / 5750
Max. Torque (Kgm/rpm)
10,9 / 3500
12,1 / 3750
Perbandingan Engine Performa
149
Pengambilan data menggunakan alat Chassis dynamometer ”MAHA MASCHINENBAU PERFORMANCE TESTER LPS 2000” Bahwa maximum output dan maximum torque engine yang dihasilkan oleh sistem MPI lebih besar dibandingkan dengan engine yang menggunakan sistem karburator, di sini bisa terlihat memang dikarenakan total displacement engine (total volume isi silinder) pada sistem MPI (Kuda dan T120ss MPI) lebih besar dari pada karburator (Kuda dan T120ss Karburator) sehingga dengan faktor itu bisa membuat maximum torque dan maximum output dari sebuah engine secara umumnya bisa lebih besar, perbandingan tenaga engine yang dihasilkan bisa terlihat jelas dengan membandingkan fuel consumptionnya bahwa sistem MPI lebih irit pemakaian bahan bakarnya dibandingkan dengan sistem karburator.
4.2 Fuel Consumption Pengambilan data fuel consumption dengan menggunakan fuel pad “ONO SOKKI TF 501” dan metode full to full. Kuda Karburator
T120ss MPI
Karburator
MPI
Fuel Pet (KM/L)
7,54
8,03
10,85
12,12
Full to Full (KM/L)
7,40
7,50
10,51
10,68
Fuel Consumption
Dari data diatas dapat diketahui bahwa engine yang menggunakan sistem MPI lebih irit dalam pemakaian bahan bakarnya (fuel consumption) walaupun dengan total displacement yang lebih besar (total volume isi silinder) dibandingkan dengan sistem karburator, sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa dengan sistem MPI tenaga yang dihasilkan lebih besar dengan pemakain bahan bakar yang lebih irit dibandingkan dengan sistem karburator.
150
4.3 Supply Bahan Bakar Dan Emisi
Untuk pengambilan data hasil emisi gas buang digunakan alat Exhaust Gas Analysis ”TECNOTEST TYPE 488 CUNA NC 005/05 N. 3664/4103/8 – l CERTIFICATION OIML I N. 293/ETL91215”
Mitsubishi Kuda RPM
Exhaust Emission CO
CO2
HC
O2
NOx
Lambda
Kuda Karburator
850
5,69
10,3
206
0,30
53
0,841
Kuda MPI
750
0,96
14,0
119
0,47
361
0,989
3,37
12,0
95
0,16
122
0,904
0,84
14,4
126
0,47
463
0,990
Kuda Karburator Kuda MPI
3000
Mitsubishi T120ss (Euro 2) RPM T120ss Karb. T120ss MPI T120ss Karb. T120ss MPI
750
2500
Exhaust Emission CO
CO2
HC
O2
2,04
11,1
686
3,97
0,00
14,9
0,008
0,18
2,33
10,8
165
3,97
0,00
15,0
0,000
0,00
NOx
Lambda 1,102
0,004
1,007 1,117
0,004
1,000
- CO (% vol)
- HC (ppm vol)
- NOx (ppm vol)
- CO2 (% vol)
- O2 (% vol)
- Lambda : Air Fuel Ratio
Catatan : Bahan bakar yang dipakai saat pengujian untuk T120ss (MPI dan Karburator) adalah Pertamax (RON 92) dan untuk KUDA (MPI dan karburator) menggunakan Premium (RON 88).
151
4.3.1 Standard Ambang Batas Khusus DKI Jakarta 2006
Carburetor Engine Thn. Pembuatan
CO (%)
HC (ppm)
≤ 1985
4,0
1000
1986 – 1995
3,5
800
≥ 1996
3,0
700
Thn. Pembuatan
CO (%)
HC (ppm)
1986 – 1995
3,0
600
≥ 1996
2,5
500
Injection Engine (MPI)
Diesel Engine Thn. Pembuatan
Opasitas (%)
≤ 1985
50
1986 – 1995
45
≥ 1996
40
Standard Ambang Batas Khusus DKI Jakarta 2006
Untuk standar ambang batas khusus DKI Jakarta kendaraan dengan sistem MPI (Mitsubishi T120ss dan Mitsubishi Kuda) telah lulus jauh dari standar amabang batas yang telah di tetapkan.
152
4.3.2 Perbandingan Standard Emissi Gasoline Untuk Kendaraan Passenger (EURO)
Current & Future Standards
Limits on Emissions Date of
CO
HC
Nox
HC
Implamentation
(g/km)
[exhaust]
(g/km)
[evaporative]
(g/km)
(g/test)
Euro 1
October ’93
2.72
0.97
2.0
Euro 2
January ’96
2.2
0.5
2.0
Euro 3
January ’00
2.3
0.2
0.15
2.0
Euro 4
January ’05
1.0
0.1
0.08
0.2
Tabel Standar Emissi versi EURO
CO (g/km)
HC + Nox (g/km)
T120ss
Limit
2.2
0.5
Euro 2
Result
1.56
0.08
Hasil Uji Emissi T120ss 2007MY untuk EURO 2
Tabel hasil uji emisi untuk kendaraan Mitsubishi T120ss MPI 2007MY (Euro 2) di BTMP (Badan Termodinamika Motor dan Propulsi) dengan metode uji ECE No.83-1999 yang mengadopsi standar emisi Euro 2, dimana hasilnya Mitsubishi T120ss MPI 2007MY (Euro 2) lulus uji emisi standar Euro 2. Dari data-data tentang hasil uji emisi diatas kita dapat mengetahui bahwa hanya kendaraan yang menggunakan sistem MPI (Multi Point Injection) yang mampu menghasilkan hasil emisi yang lebih baik dan bersih dari pada sistem karburator karena sistem MPI memberikan campuran udara dan bahan bakar yang tepat sesuai dengan kondisi engine dan dengan pengkabutan yang lebih baik (tekanan pada injector) sehingga pembakaran lebih sempurna dan menjadikan emisi hasil pembakaran yang lebih bersih.
153
BAB V KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengamatan dari data-data yang di peroleh melalui hasil uji coba dengan menggunakan alat pengukuran, maupun metode-metode untuk mendapatkan data hasil pengukuran mengenai engine performa, fuel consumption dan hasil uji emisi untuk sistem MPI dan karburator kendaraan Mitsubishi Kuda dan Mitsubishi T120ss maka didapatkan kesimpulan bahwa :
5.1 Engine Performa Bahwa maximum output dan maximum torque engine yang dihasilkan oleh sistem MPI lebih besar dibandingkan dengan engine yang menggunakan sistem karburator, di sini bisa terlihat memang dikarenakan total displacement engine (total volume isi silinder) pada sistem MPI (Kuda dan T120ss MPI) lebih besar dari pada karburator (Kuda dan T120ss Karburator) sehingga dengan faktor itu bisa membuat maximum torque dan maximum output dari sebuah engine secara umumnya bisa lebih besar, tetapi dengan total displacement engine (total volume isi silinder) pada sistem MPI (Kuda dan T120ss MPI) yang lebih besar dari pada karburator (Kuda dan T120ss Karburator) untuk perbandingan fuel consumption-nya, bahwa sistem MPI lebih irit pemakaian bahan bakarnya dibandingkan dengan sistem karburator. sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa dengan sistem MPI tenaga yang dihasilkan lebih besar dengan pemakain bahan bakar yang lebih irit dibandingkan dengan sistem karburator.
154
5.2 Supply Bahan Bakar Dan Emisi Jumlah bahan bakar yang di supply ke dalam ruang bakar dengan sistem karburator hannya mengandalkan tingkat kevakuman engine jadi jumlah bahan bakar yang di supply ke engine tidak akurat, karena tidak ada kompensasi mengenai tingkat suhu udara masuk, ketinggian suatu tempat, suhu engine dan lain-lain, sedangkan dengan sistem MPI jumlah bahan bakar yang di injeksikan berdasarkan sinyal dari sensor-sensor tersebut, oleh karena itu jumlah bahan bakar yang di supply ke dalam ruang bakar akan lebih akurat sesuai dengan kondisi engine dan keadaan lingkungan (ambient) sehingga emisi yang dihasilkan juga lebih bersih karena pembakaran yang sempurna. Ini terbuki dengan data hasil uji emisi kendaraan dengan sistem MPI menghasilkan emisi yang lebih bersih, dan sebagai contoh Mitsubishi T120ss MPI (Euro 2) telah lulus uji emisi standard EURO 2 di BTMP (Badan Termodinamika Motor dan Propulsi) dengan metode uji ECE No.83-1999 yang mengadopsi standar emisi Euro 2.
5.3 Saat Accelerasi Dan Deccelerasi Saat accelerasi sistem karburator menggunakan acceleration pump untuk mengkompensasi keterlambatan masuknya bahan bakar kedalam ruang bakar sehingga engine tidak mati saat di accelerasi tetapi hasil pengkabutan di acceleration pump tidak baik sehingga menghasilkan emisi yang jelek, saat decelerasi hanya kendaraan yang menggunakan automatic transmission yang menggunakan dash pot untuk memperlambat penutupan throttle valve sehingga tidak terjadi engine brake dan campuran bahan bakar yang kaya (HC tinggi), pada engine dengan manual transmission terjadi engine brake dan emisi yang buruk saat deselerasi (campuran yang terlalu kaya, HC tinggi). Dengan sistem MPI saat accelerasi ECU memerintahkan injector untuk bekerja secara simultan sesaat (injector menyemprotkan fuel secara serentak) untuk menghasilkan campuran yang kaya yang dibutuhkan saat accelerasi dan juga ECU memerintahkan stepper motor untuk membuka maksimal yang dibutuhkan saat deccelerasi dimana stepper motor diperintahkan menutup
155
perlahan-lahan sehingga tidak terjadi engine brake dan mengurangi kadar HC (fuel cut). Engine brake adalah proses penahanan laju kendaraan pada sisi engine dimana gejala ini dapat mengurangi kenyamanan dalam berkendara saat deccelerasi karena terjadi hentakan dan dapat mengurangi umur pakai dari clutch disk karena perbedaan putaran antara engine dengan transmisi membuat clutch disk terkikis dan juga menghasilkan gas buang HC yang tinggi karena saat deselerasi terjadi campuran udara dan bahan bakar yang kaya.
5.4 Menghidupkan Engine Dalam Kondisi Dingin Saat menghidupkan engine dalam kondisi dingin dengan sistem karburator sangatlah sulit untuk itu dibutuhkan chock valve yang menutup aliran udara sehingga dihasilkan campuran yang kaya. Dengan sistem MPI, engine coolant temperatur sensor mendeteksi suhu engine sehingga engine ECU akan memberikan campuran kaya yang tepat yang dibutuhkan untuk menghidupkan engine dalam kondisi dingin dengan melakukan penginjeksian secara simultan.
5.5 Fuel Cut Saat Deccelerasi Dan Maximum Speed Pada sistem MPI terdapat fuel cut yaitu pemutusan aliran supply bahan bakar pada injector oleh ECU pada saat deccelerasi yaitu untuk mengurangi kadar HC dan penghematan bahan bakar, dan juga terjadi fuel cut saat rpm engine 7500 rpm atau pada saat kecepatan kendaraan 180 KM/Jam sehingga kecepatan engine dan kendaraan akan berkurang dan tidak melebihi kecepatan tersebut, ini bertujuan untuk keselamatan sang pengemudi untuk kemudahan pengontrolan kendaraan saat kecepatan tinggi dan untuk keawetan dari engine itu sendiri. Sistem fuel cut tidak terdapat pada sistem karburator.
156
5.6 Dipakai Untuk Jalan Yang Kasar Dan Menanjak Pada sistem karburator terdapat float chamber yaitu ruangan untuk menampung bahan bakar di karburator untuk dihisap di venturi dimana pada saat kendaraan berjalan di jalan yang menajak atau kasar maka bahan bakar di float chamber akan goyang sehingga supply bahan bakar ke engine tidak konstant dan engine bisa mati, pada sistem MPI bahan bakar telah siap di delivery pipe dengan tekanan konstan 3.5 Kg/cm2 terhadap kevakuman engine untuk di injeksikan oleh injector jadi jika kendaraan berjalan dijalan yang menanjak atau jalan yang rusak untuk sistem MPI engine tidak ada gangguan.
5.7 Penentuan Trouble Dengan sistem MPI jika terdapat trouble di engine maka kita dapat menggunakan scantool (MUT II, MUT III) maupun dengan metode satu buah kabel (kendaraan tanpa CAN sistem) untuk menemukan trouble tersebut, dengan demikian kita dapat menentukan sistem komponen yang bermasalah dan dapat segera melakukan pengecekan maupun penggantian komponen tersebut, dengan sistem karburator jika terdapat gangguan pada engine kita akan sulit menentukannya paling tidak kita hanya dapat melakukan karburator overhaul (pembongkaran karburator) dan membersihkannya.
5.8 Harga Kendaraan Dan Perawatan Kendaaran yang menggunakan sistem MPI di jual dengan harga yang lebih mahal di bandingkan dengan kendaraan sistem karburator dan juga pemeliharaan dan perawatan kendaraan dengan sistem MPI harus lebih hatihati dibandingkan dengan karburator karena menggunakan komponen elektronika bukan mekanikal.
Sehingga dengan point-point diatas kita dapat mengambil kesimpulan secara keseluruhan bahwa sistem MPI lebih baik dari pada sistem karburator (konvensional).
157
DAFTAR PUSTAKA
Layne, Ken., Automotive Engine Performance. 1986. Canada: John Wiley & Sons, Inc. M-Step-II Automatic Trasmission. Japan: Mitsubishi Motors Coorporation M-Step-II Electrical. Japan: Mitsubishi Motors Coorporation M-Step-II Gasoline Engine. Japan: Mitsubishi Motors Coorporation M-Step-II MPI. Japan: Mitsubishi Motors Coorporation
158
