Step 2 Engine EMS & Troblesooting (bhs indo)

EMS & Troubleshooting


Hak Cipta oleh Hyundai Motor Company. Alih Bahasa oleh Training Support & Development. Buku ini tidak boleh perbanyak tanpa persetujuan dari Hyundai Motor Company. http://training.hmc.co.kr [email protected]

Training Support & Development

1


Bab 1. Ikhtisar 1. Definisi Tingkat keselamatan, kenyamanan, eknomis dan produk ramah lingkungan secara bertahap menjadi suatu syarat bagi pengemudi dan masyarakat yang harus dipenuhi. Hal tersebut nyatanya adalah masalah sosial yang makin meningkat, termasuk tingginya tingkat polusi lingkungan, pemakaian konsumsi bahan bakar yang meningkat, kecelakaan lalulintas, dst. yang diakibatkan 'oleh kendaraan. Tuntutan-tuntutan tersebut memacu para pembuat mobil untuk mengembangkan teknologi canggih dan menggunakan teknologi elektronik yang memang maju secara pesat belakangan ini pada komponen kendaraannya agar bisa memenuhi tuntutan tesebut. Mesin kendaraan harus sudah bisa memenuhi kriteria sebagai berikut ; a. Performa mesin meningkat b. Irit bahan bakar c. Tingkat emisi d. Nyaman-Kuat e. Handal

(meningkakan tenaga dan akselerasi) (meningkatkan pemakaian bahan bakar) (mengurangi racun gas buang) (mengurangi noise dan getaran dari mesin) (mengurangi kesalahan dan persyaratan A/S)

EMS system (engine management system) mengatur secara luas agar operasional mesin bisa tetap bekerja secara optimal setiap saat melalui pengaturan elemen mesin seperti sensor, actuator, controller, dst.

Fig. 1-1 Persyaratan pada mesin kendaraan


2


2. Tujuan Kontrol Pada Mesin Sistem pengaturan mesin melibatkan pengaturan bahan bakar, air intake dan juga waktu pengapian, agar diperoleh momen dan tenaga sesuai spesifikasi. Pengemudi dapat mengatur bukaan throttle valve secara manual dengan sistem koneksi mekanis, yang kemudian mengatur rasio udara/bahan bakar ke dalam mesin, selanjutnya campuran udara/bahan bakar yang masuk itu akan menentukan tenaga dan momen yang dihasilkah oleh mesin. Pengaturan momen mesin biasanya menggunakan sistem kontrol secara mekanis dan tekanan hampa, misalnya evaporator yang menghasilkan campuran bahan bakar/udara untuk pembakaran, pemakaian peralatan yang sudah sesuai dengan aturan international untuk memperoleh energi pengapian yang tepat, distributor, centrifugal dan sistem oscilation vacuum. Sistem konfigurasi kontrol secara mekanis dapat dikatakan sangat rumit, susah dalam pembuatan, dan sulit untuk mendapatkan hasil yang optimal dan efisiens, sehingga mengakibatkan emisi buangnya tidak bisa mengikuti aturan yang telah ditetapkan. Sistem pengontrolan secara elektroni untuk sistem injeksi bahan bakar (Bosch's DJetronic dan L-Jetronic) sudah diperkenalkan untuk menggantikan sistem konvesional karburator atau injeksi mekanis, dan selanjutnya teknologi pengaturan secara elektronic untuk aplikasi mesin dan keseluruhan sistem pada kendaraan berkembang dengan pesat. Penggunaan teknologi pengaturan secara elektronik akan memungkinkan sistem pengontrolan berjalan secara akurat dan tahan lama, serta dapat mengurangi polusi lingkungan karena emisinya lebih baik, hemat bahan bakar, stabilitas dan kontrol sistem juga lebih baik. Perkembangan teknologi elektronika yang sangat pesat, termasuk di dalamnya semiconductor dan komputer sejak tahun 1970 juga berperan dalam meningkatkan tingkat kestabilan kendaraan dan harganya juga sudah semakin terjangkau.

3. Latar belakang kontrol mesin elektronik Ada tiga alasan dasar penggunaan kontrol mesin secara elektrik yaitu: 1. Kontrol emisi yang ramah lingkungan sesuai dengan peraturan pemerintahan. 2. Hemat bahan bakar 3. Performa mesin yang lebih baik

1) Kontrol emisi Emisi buang adalah hasil dari proses pembakaran antara campuran bahan bakar dan udara. Bensin mengandung HC yang bisa mengeluarkan carbon dan hydrogen. Pembakaran di dalam mesin merupakan reaksi oksidasi antara oksigen dan bensin yang membangkitkan energi panas dalam bentuk majemuk. Untuk pembakaran yang sempurna gas buangnya adalah C02 dan H2O. Namun kenyataannya pembakaran sempura tidak sepenuhnya bisa diwujudkan, karena sebenarnya reaksi pembakaran itu menghasilkan zat N2, 02, CO, HC yang tidak terbakar, bermacam NOx, dsb, begitu juga C02 dan H2O. diantara gas buang zat CO, HC, dan NOx dikethui dapat membahayakan manusia, dan sudah menjadi standar baku peraturan pembatasan gas, buang disetiap negara. Emisi C02 merupakan hal pokok yang harus

dikurangi pengeluarannya untuk mencegah terjadinya reaksi pemanasan global.


3

EMS & Troubleshooting Di negara bagian California pada awal tahun 1960an emisi gas dari kendaraan menjadi isu sosial. Di LA sudah terdapat banyak sekali mobil, dan karena letaknya dikelilingi oleh gununggunung, maka asap yang keluar dari kendaraan yang disebut dengan 'LA smoke' pada tahun 1960an berdampak terhadap kesehatan penduduknya. Karena itulah mereka mendiskusikan pengaturan emsisi buang dan mendirikan EPA (Environmental Protection Agency) dan CAA (Clean Air Act: juga disebut dengan Muskey Act) untuk menentukan pengaturan sistem emisi buang. Dan hasilnya adalah para pembuat mobil di dunia harus bisa membuat mesin yang emisi buangnya dapat dikontrol atau yang ramah terhadap lingkungan. Mesin konvensional yang menggunakan karburator yang sudah lama beredar tidak bisa memenuhi standar emisi yang telah ditentukan, oleh karena itu diperkenalkanlah teknologi kontrol secara elektronik pada mesin.

2) Hemat bahan bakar Kilometer per liter digunakan untuk menentukan jarak tempuh kendaraan per liter bahan bakar, dan biasanya dihitung dalam km/jam. Jarak tempuh per liternya akan beragam tergantung dari ukuran kendaraan, bentuk, berat dan pola orang yang membawa kendaraan. Jarak termpuh per liter sudah menjadi isu sejak awal tahun 1970an dikarenakan adanya krisis minyak, yang memerlukan pengurangan konsumsi bahan bakar pada kendaraan. Dan perlu diketahui bahwa akhir-akhir ini pemanasan cahaya global oleh C02 meningkat, sehingga kontrol zat C02 yang terdapat di dalam gas buang semakin diperketat. Selama bahan bakar jenis HC dipakai pada mesin kendaraan, meskipun pembakarannya sempurna, namun tidak bisa mencegah pembentukan C02. oleh karena itulah untuk mengurangi peredaran C02, maka mobil mobil mutlak harus yang hemat bahan bakar. Salah satu lembaga yang mengatur pemakaian bahan bakar adalah CAFE (Corporate Average Fuel Economy) yang mengatur rata-rata pemakaian bahan bakar pada kendaraan per tahun yang diproduksi oleh para pembuat kendaraan, kemudian membuat tipe mobil yang hemat bahan bakar.

3) Performa mesin yang lebih handal Kecepatan mesinnya meningkat dibanding sebelumnya, karena setiap automaker tetap berusaha , melakukan pengembangan untuk meningkatkan performa kendaraannya. Agar tujuan diatas dapat terkaksana, maka dibutuhkan performa mesin yang maksimal dengan kapasitas CC yang tepat, dan pengaturan kontrol untuk campuran udara/bahan bakar dan waktu pengapian secara tepat untuk segala kondisi kerja. Sistem suplai bahan bakar dan sistem kontrol pengapian secara konvensional dengan mekanis tidak bisa akurat, karena itulah penggunaan sistem kontrol secara elektronik.tidak dapat dihindari lagi.

4. Keunggulan Kontrol Mesin Secara Elektronik Dibandingkan dengan mesin konvensional yang menggunakan karburator, maka ada beberapa keuntungan pada mesin yang sudah memakai sistem kontrol injeksi pada sistem bahan bakarnya.

1) Pemakaian bahan bakar lebih hemat Pada mesin karburator, bahan bakar disuplai melalui intake manifold ke setiap cylinder, sehingga susah untuk mendapatkan suplai bahan bakar dalam jumlah yang genap. Khususnya pada saat menghidupkan mesin dalam keadaan dingin, banyak bahan bakar yang Training Support & Development

4

EMS & Troubleshooting melekat pada dinding bagian dalam manifold sehingga mengakibatkan banyak kehilangan bahan bakar. Pada sistem injector yang dikontrol secara elektronik, suplai bahan bakar ke setiap cylinder diberikan hanya dalam jumlah yang diperlukan saja sehingga penyalurannya lebih baik, dan bahan bakar yang disemprotkan ke ruang bakar akan terbakar semua sehingga bahan bakar yang hilang akan berkurang.

Fig. 1-2 Carburetor type

Fig. 1-3 MPI type

Untuk mesin yang bebannya beragam, sistem ini juga dapat mengatur rasio bahan bakar dan udara secara optimal tidak berlebihan, dan performa mesin lebih optimal dengan pemakaian bahan bakar yang lebih hemat. Sebagai tambahan, sistem ini juga dapat memberikan pembakaran yang lebih tipis untuk lebih menghemat bahan bakar.

2) Gas buang lebih sedikit Gas buang dipengaruhi oleh rasio campuran udara/bahan bakar. Bila campurannya lebih sedikit maka menghasilkan CO dan HC yang lebih banyak, dan apabila campurannya lebih banyak maka menghasilkan NOx yang lebih banyak. Ada tiga elemen catalysis yang dapat memurnikan gas buang, oleh karena itulah ketiganya harus dikontrol agar bisa memenuhi rasio bahan bakar yang optimal. Kontrol rasio udara/bahan bakar ini sangat jauh lebih baik dibanding dengan karburator. Dimana pengontrolan secara elektronik dilakukan berdasarkan umpan balik dan learning control menggunakan oxygen sensor, sehingga pengaturan rasio udara/bahan bakar bisa menjadi mudah, dan gas buang beracun akan berkurang.

3) Respon mesin lebih baik Mesin karburator responnya lebih rendah dikarenakan adanya pelambatan waktu saat campuran gas masuk ke dalam cylinder disebabkan beban yang berbeda. Dengan sistem elektronik perubahan beban lebih cepat terdeteksi, kemudian segera menyemprotkan


5

EMS & Troubleshooting campuran gas ke dalam ruang bakar agar bisa merespon perubahan beban dengan lebih cepat.

4) Performanya lebih balk pada saat start dingin Untuk memberikan performa yang lebih baik saat start dingin dan mengurangi emisi gas beracun, maka digunakan komputer yang dapat menyimpan memori rata-rata injeksi bahan bakar berdasarkan temperatur udara luar dan temperatur coolant.

Fig. 1-4 Perbandingan output dan pemakaian bahan bakar antara sistem karburator dan injeksi

5) Output meningkat Karburator mengandalkan ventury untuk menghasilkan campuran gas., yang pada akhirnya mengurangi area di jalur intake, sehingga tahanan hisap meningkat dan efisiensi berkurang. Sistem kontrol secara elektronik adalah lebih baik dibandingkan dengan sistem karburator dimana injektor tidak memerlukan ventury, sebagai gantinya adalah saluran intake yang rancangannya tergantung dari efek semptoran di dalam intake agar dapat menaikkan output mesin.


6


5. Sejarah pengembangan sistem injeksi bahan bakar 1) Sekilas Awal pengembangan sitem injeksi bahan bakar pada tahun 1930an sebenarnya dimaksudkan untuk mesin pesawat terbang, dan sudah dipakai pada pesawat terbang militer selama perang dunia ke II berlangsung. Mesin karburator pada pesawat terbang militer mempunyai kelemahan seperti mudah membeku dan penguapannya kurang saat berada di atas ketinggian, ada oli mampet pada float chamber karena perubahan ketinggian pesawat, karena itulah dilakungan penelitian dan pengembangan untuk sistem bahan bakar secara injeksi. Sistem ini sebenarnya mempunyai beberapa keunggulan, namun tidak secara luas diterapkan pada industri otomotif dikarenakan biayanya yang tidak murah. Namun demikian sistem ini secara terbatas sudah dipakai pada kendaraan mewah untuk menaikkan output, respon dan performa, dan sudah dipakai secara luas oleh mobil balap sejak tahun 1950an. Pada tahun 1957 Daimler Benz menggunakan sistem mechanical direct injection merek BOSCH pada Benz 300SL series, dan di tahun 1958 memakai sistem mechanical fuel injection untuk intake manifold pada seri Benz 200SE. Dengan sistem mechanical fuel injection yang dipakai tahun 1950an, maka ada beberapa keuntungan dibandingkan dengan sistem karburator konvensional, sistem yang dipakai ini masih tergolong mahal harganya dan pemasangannya di dalam mesin, sehingga sulit untuk mengenalkan sistem injeksi bahan bakar ini secara luas.

Fig. 1-5 Fuel injection system, Benz 300SL


7

EMS & Troubleshooting 2) Sejarah Perkembangan sistem injeksi bahan bakar elektronik Sistem injeksi bahan bakar elektronik yang pertama dibuat pada tahun 1956 adalah buatan Bendix asal USA. Teknoloi elektronik pada tahun tersebut belum cukup handal dan harganya pun cukup mahal sehingga belum bisa diproduksi secara intensif. Setelah perusahaan Bosch membeli hak patennya dan dikembangkan menjadi "D-Jetronic" pada tahun 1967, dan dipakai pada mobil Volkswagen. "D-Jetronic" mengandalkan putaran mesin dan tekanan intake manifold untuk mengatur rasio udara/bahan bakar, dan bahan bakar disemprotkan ke dalam intake manifold bukan langsung ke dalam cylinder. Dikarenakan regulasi mengenai pengaturan standar emisi tingkatannya terus dinaikkan, maka sistem injeksi bensin ini produksinya berkembang dengan sangat pesat. Dengan basis "DJetronic" Bosch mengembangkan sistem injeksi indirect mekanis yaitu "K-Jetronic" untuk menggantikan "D-Jectronic"(1973). "D-Jetronic" adalah model yang pertama kali menggunakan sistem injeksi bensin secara elektronik. Alasan Bosch mengembangkan sistem injeksi indirect mekanis "K-Jetronic" adalah karena mahalnya komponen elektronik pada saat itu. Pada saat yang sama, Bosch mengembangkan model "L-Jetronic" (1973) yang menggunakan AFM (Air Flow Meter) untuk pengukuran udara masuk (intake air) secara langung, dan tingkat keakuratannya dalam pengaturan rasio campuran udara/bahan bakar lebih baik dibandingkan dengan sitem "D-Jetronic". Sistem "L-Jetronic" terdiri dari vane type AFM, yang tidak cepat mengalami keausan saat sensornya ditempatkan pada komponen bergerak, mempunyai pulsation error dan lebih tahan terhadap intake air flow.


8

EMS & Troubleshooting Pada tahun 1980 Mitsubishi Electric Corp mengumumkan produksi Karman Vortex (KN) tipe AFM yang diikuti oleh Bosch's "LH-Jetronic", suatu sistem yang menggunakan hot wire type AFM. "LH-Jetronic" tipe injeksinya adalah langsung (direct) dan pengukuran rata-rata udara masuknya juga lebih akurat, responnya juga lebih baik. Dibandingkan dengan tipe vane yang konvensional, tipe ini tahanannya lebih rendah terhadap intake air. Karena tidak ada moving part-nya maka sistem tingkat ketahanannya bisa lebih lama. Pada tahun 1987 Bosch mengembangkan AFM tipe hot film yang lebih baik dibandingkan dengan tipe hot wire (kekurangan pada tipe hot wire dapat ditanggulangi). Tipe ini sekarang banyak dipakai karena tahan lama dan harganya lebih murah.


9


6. Prospek Mesin yang dikontrol secara elektronik Sistem kontrol mesin secara elektronik sudah berkembang untuk memenuhi standar sosial seperti polusi udara, hemat bahan bakar, dan beragam permintaan komsumen lainnya. Karena itulah untuk pengembangan mesin ke depan, harus lebih hemat bahan bakar, beratnya berkurang, komponen yang dapat di daur ulang, pengembangan energi alternatif, dll yang berhubungan dengan perlindungan terhadap lingkungan. Dan juga permintaan konsumen lainnya akan mesin yang lebih bertenaga, lebih responsif, ruang penumpang yang lebih lebar, lebih aerodinamis, lebih beragam dan canggih, karena itulah dibutuhkan sistem kontrol yang lebih akurat dan handal untuk memenuhi tuntutan tersebut. Target pengembangan mesin ke depan adalah mengikuti aturan OBD (on Board Diagnosis) yang lebih tinggi, berkurangnya peredaran gas beracun dari C02 melalui penghematan bahan bakar, komponen yang dapat didaur ulang, energi pengganti yang lebih bersih, dst. OBDI merupakan aturan yang sudah diterapkan oleh CARB (California Air Resources Board) pada tahun 1988 yang mengatur kontrol emisi dan peringatan terhadap pengendara. Setiap kendaraan yang dibuat setelah tahun 1996 harus dilengkapi dengan OBDII yang mempunyai keunggulan lebih baik. OBDII adalah pembaharuan dari OBDI untuk meningkatkan sistem bahan bakar, oxygen sensor, dan diagnosa EGR. OBDII mewajibkan item diagnostik catalytic secara efektif, mesin dan standarisasi proses diagnosa. Pengembangan mesin yang hemat bahan bakar merupakan syarat mutlak, namun sekarang ini yang lebih diutamakan adalah emsisi C02 yang lebih rendah. Teknologi pengurangan bahan bakar termasuk di dalamnya adalah pengurangan bobot komponen, dan pengembangan ruang bakar mesin yang lebih tipis. Karena itulah dilakukan pengembangan terhadap teknologi kontrol rasio udara/bahan per cylinder, ketebalan ruang bakar, GDI (gasoline direct injection) engine, dst yang terus berkembang seiring dengan kebutuhan. Pengembangan energi yang lebih bersih seperti mobil hybrid, mobil listrik, mesin CNG, bahan bakar hydrogen, dst Namun persyaratan emisi dan penghematan bahan bakar harus juga bisa memuaskan performa mesin dan kepuasan pengemudi, sehingga teknologi kontrol elektronik adalah hal yang sangat penting, pada masa yang akan datang teknologi kontrol mesin akan lebih terintegrasi dan menggunakan sistem intelegensia. Karenanya teknologi komputer digital akan dipakai pada sistem kontrol mesin agar lebil akurat, handal dan fleksibel.


10


Bab2. Control Logic 1. Garis besar "Kontrol" dapat didefinisikan sebagai sesuatu yang dilakukan terhadap suatu target agar bisa berjalan dengan benar sesuai dengan tujuannya. Target biasanya disebut dengan "rencana" dan hal yang harus dilakukan agar sesuai dengan rencana disebut dengan "controller". Kelompok yang terdiri dari bagian dan komponen yang dipakai agar target bisa terlaksana disebut dengan "system". Sistem kontrol adalah sesuau yang menghubungkan atara komponen atau sistem dengan sistem lainnya agar bisa saling berhubungan. Sistem artinya kombinasi secara sistematik, dan dipakai untuk menjalankan sistem lainnya. Misalnya untuk mengendarai mobil, reaksi berkendara mengikuti kontrol, mobil ke perakitannya, dan pengemudi ke controller. Kombinasi elemen-elemen tersebut bisa disebut dengan sistem kontrol. Sama seperti yang mengelilingi kita setiap harinya, yang mungkin dikontrol oleh rencana kita sendiri dengan melakukan pengontrolan. Bila seseorang melakukan peran dalam pengontrolan, maka disebut dengan kontrol manual dan apabila pengontrolannya secara otomatis, maka disebut dengan kontrol otomatis. . Sistem kontrol ini biasanya masing-masing mempunyai tujuan dan input/output tersendiri. Mobil adalah sesuatu yang bergerak sesuai dengan arahan si pengemudi, air-conditioning adalah suatu sistem yang berfungsi untuk menjaga suhu dan kelembaban di dalam mobil agar bisa nyaman. Untuk mencapai tujuan tersebut, maka diperlukan kontrol sistem, suatu sistem harus mempunyai satu input atau lebih yang dijalankan oleh suatu alat yang disebut dengan controller. Input adalah suatu elemen yang berfungsi memberikan efek pada sistem, input sistem bisa juga disebut dengan actuating signal. Output mencerminkan status sistem dan jumlahnya bisa dihitung yang biasanya disebut dengan variabe12 kontrol. Pada contoh sistem mobil diatas, elemen input yang mempengaruhi mobil akan melakukan pekerjaan seperti kerja rem atau pedal gas, perpindahan transmisi. Kemudian kecepepatan dan posisi kendaraan adalah output yang mempengaruhi status sistem. Kalau pada sistem tubuh manusia, informasi-informasi didapat melalui mata, hidung, telinga atau organ perasa lainnya yang berfungsi sebagai input, dan reaksi dari badan merupakan output yang dihasilkannya. Karena itulah kontrol sistem biasanya terdiri dari input, kontrol dan output seperti tampak pada gambar ini

Fig. 2-1 Komponen dasar sistem kontro


11


2. Klasifikasi sistem kontrol Pada dasarnya sistem kontrol dibagi menjadi dua jenis berdasarkan status buka/tutup rute sinyal kontrolnya yaitu sistem kontrol open-loop dan closed-loop. Berkat pengembangan yang cukup luas, teori pengonkontrol sekarang ini ada bermacam-macam. Namun yang akan kita pelajari sekarang ini adalah kontrol aplikasi dan mempelajari kontrol yang dipakai pada mesin.

1) Kontrol sistem Open-loop Kontrol sistem open-loop artinya adalah output sistem tidak berpengaruh pada aktivitas kontrol. Setiap langkah kontrol dilakukan tanpa perintah yang telah ditentukan sebelumnya, karena itulah disebut dengan kontrol sequential. Pada kontrol sistem open-loop, output tidak diukur atau diperbandingkan dengan input. Karena itulah kemungkinan bisa muncul error dan error yang terjadi tidak dapat dibetulkan. Ke akuratan sistem di sini tidak mempertimbangkan kestabilan kalibrasinya. kontrol open-loop ini, konfigurasi sistemnya sederhana dan perawatannya mudah. Harganya juga tidak begitu mahal, dan sebenarnya sudah banyak dipakai dalam beberapa kasus, contohnya seperti hubungan input dan output yang sudah diketahui dan pengaruh luarnya tidak ada. Contohnya sinyal lampu lalu lintas. Sinyal lampu lalu lintas bekerja berulang-ulang dengan selang waktu yang telah ditentukan sebelumnya tanpa memperhatikan tingkat kepadatan lalu lintas (output). komponen kontrol sistem jenis open-loop dapat digambarkan seperti tampak pada fig. 2-2. Pada saat input diterima oleh controller, controller akan memproses outputnya dalam bentuk sinyal untuk mencapai target, kemudian menjalankan beberapa kontrol sesuai target yang telah ditentukan.

2) Kontrol sistem Closed-loop Jenis kontrol sistem closed-loop adalah selalu membandingkan output dengan targetnya (input masukan), kemudian mengirimkan perbedaan nilai terhadap kontrol sistem melalui jalur umpan balik untuk dilakukan pembetulan error. Seperti tampak pada Fig. 2-3, sistem membentuk pengulangan tertutup terhadap input dengan output, sehingga disebut dengan kontrol closedloop atau kontrol sistem feedback.

Fig. 2-3 Komponen sistem Closed-loop control system Kontrol sistem jenis open-loop control dipakai apabila pengaruh luar tidak di perhitungkan, dan karakter sistem input/output sudah diketahui. Namun demikian sebenarnya hampir semua sistem yang kita jumpai di sekeliling kita, tidak kita ketahui keakuratan karakternya, sehingga dalam banyak kasus timbul efek luar yang yang tidak dikehendaki. Dikarenakan banyak kekuarangan pada kontrol sistem jenis open-loop sehingga susah untuk mencapai tujuannya, Training Support & Development

12

EMS & Troubleshooting maka kebanyakan sistem yang digunakan sekarang adalah kontrol sistem jenis closed-loop control.

Sebagai contoh sistem untuk menjaga agat kecepatan motor bisa tetap konstan. Maka suplai tegangan ke motor akan menjadi output dan target sistemnya adalah menjaga agar kecepatan motornya tetap konstan. Menjaga kecepatan agar bisa tetap konstan dapat diperoleh melalui suplai tegangan secara konstan pada motor. Pada kontrol sistem open-loop, jika beban yang diberikan pada motor shaft tidak sesuai, maka kecepatan motor tersebut tidak akan tetap lagi. Namun apabila sistem melakukan pengukuran pada kecepatan motor dan mengirimkan hasil hitungannya sebagai suatu input maka saat tegangannya berubah sehingga mempengaruhi kecepatan, kecepatan motor akan tetap konstan meskipun ada pengaruh dari luar. Karena itulah kontrol sistem closed-loop mempunyai satu keuntungan dimana sistem akan melalukan respon untuk memberikan keakuratan, dapat dipercaya dan kontrol dapat beradaptasi terhadap pengaruh luar dan perubahan dengan menggunakan sinyal feedback. Stabilitas adalah elemen kunci pada kontrol sistem closed-loop. Umumnya kontrol sistem jenis closed-loop pemakaian part-nya lebih banyak dibandingkan dengan sistem open-loop, dan juga lebih mahal, serta power yang dibutuhkan lebih tinggi.

2) Kontrol sistem Adaptive (dapat menyesuaikan diri) Adaptive artinya kemampuan suatu sistem untuk menyesuaikan dan melakukan pembetulan pada dirinya terhadap perubahan yang tidak diinginkan. Suatu kontrol sistem yang mempunyai kemampuan melakukan adaptasi, yaitu sistem yang dapat menemukan perubahan dan melakukan pembetulan sesuai dengan parameter yang telah ditentukan agar performanya tetap optimal, disebut dengan 'adaptive control system'. Istilah tersebut sudah dipakai pada tahun 1950an berkenaan dengan pembuatan rumah tempat tinggal yang bisa beradaptasi terhadap perubahan lingkungan. Kontrol sistem jenis closed-loop ini memberikan output kembali ke input untuk menghindari efek dari perubahan luar agar selalu bisa mencapai target. Namun demikian, pada kontrol sistem closed-loop ini bisa juga target yang dimaksud tidak bisa tercapai dikarenakan besarnya perubahan lingkungan yang tidak bisa diatasi oleh controller. Bisa disebabkan karena komponen yang sudah aus atau sudah terlalu lama sehingga karakter sistemnya sudah tidak konstan lagi. Dan dapat dikatakan penggunaan kontrol sistem feedback dapat meredam perubahan yang cukup dinamis, namun kemampuan adaptasi terhadap pamareter sistem dan perubahan lingkungan sangat diperlukan agar sistem bisa berjalan dengan baik. Training Support & Development

13


Umumnya adaptive controller terdiri dari tiga elemen: Rencana yang dinamis, keputusan berdasarkan perkiraan rencana, dan koreksi atau reaksi berdasarkan keputusan. Fig. 2-4 menggambarkan suatu sistem kontrol adaptive. Pada sistem ini, perencanaan diestimasi secara berlanjut dan performa index(PI) dihitung. Hasil ukuran PI kemudian dibandingkan dengan angka optimalnya selanjutnya sistem akan koreksi pada sinyal operasionalnya. Estimasi rencana di lakukan di dalam sistem, sehingga parameter kontrol penyesuaiannya akan menjadi closed-loop. Begitu juga terhadap perubahan lingkungan, jenis kontrol sistem adaptive ini dapat mengurangi kelemahan desain engineering dan ketidak pastian akibat rusaknya beberapa komponen.

3) Kontrol sistem Learning Kontrol sistem ini mempunyai kemampuan untuk learning (belajar). Dasar konsep sistem ini adalah mememperkenalkan kemampuan belajar manusia untuk mengontrol sistem; selanjutnya kontrol sistem diberikan dengan kemampuan bereaksi berdasarkan pengalaman seperti yang terjadi pada manusia. Manusia dapat mengingat suatu pengalaman atau belajar fakta dari luar untuk dirinya sendiri, dan ketika menghadapi situasi yang sama, maka dia akan memutuskan atau bereaksi berdasarkan pengalaman terdahulu. Salah satu contoh adalah belajar mengemudikan mobil. Jika keunggulan learning ini dipadukan ke kontrol sistem, maka sistem akan dapat memperoleh informasi yang dibutuhkan untuk aktivitas kontrol, bahkan untuk situasi dimana karakter dinamis kontrol sistem dan pengaruh alami luar yang tidak dikenal sepenunnya. Untuk kontrol sistem learning, agar efek belajar meningkat, maka diperlukan pembelajaran. Pembelajaran melibatkan suatu mode pembelajaran dan mode koreksi, dan pada akhirnya penyaringan dan penyimpanan terhadap pengalaman terdahulu. Salah satu contoh kontrol sistem learing dapat anda lihat pada Fig. 2-5. Kontrol sistem melakukan perbaikan terhadap parameter model seperti perbedaan antara target dan output. Kapanpun terjadi perubahan efek luar, mode akan melalukan perbaikan dan menyimpan pengalaman barunya sehingga tingkat kontrolnya akan lebih baik lagi.


14


3. Jenis Controller Controller melakukan perbandingan antara rencana output dengan input (target value) kemudian melakukan koreksi dengan tujuan untuk menghasilkan sinyal kontrol yang bisa menghilangkan atau menurunkan penyimpangan ke tingkat yang lebih kecil. Cara untuk menghasilkan sinyal kontrol disebut dengan control action. Adapun jenis-jenis controller adalah ; on-off control system, proportional control action, integral control action, proportional integral control action, proportional differential control action, proportional integral differential control action, dll.


15


Bab 3. Konfigurasi Sistem Sistem EMS terdiri dari intake line, fuel line, ignition line dan control line.

1. Intake line Proses pembakaran memerlukan Intake line dan pengaturan udara, yang terdiri dari air flow rate sensor (direct detection type) atau intake manifold pressure sensor (indirect detection type), intake air temperature sensor, ambient pressure sensor, throttle position sensor, throttle body, air cleaner dan ISC (idle speed control) tergantung dari tipe EMS, alat-alat dan sensor yang terpasang di dalamnya juga bisa sedikit membedakan. Saat mesin mulai hidup, tekanan hampa yang dibangkitkan dari dalam ruang pembakaran akan tertarik ke udara luar, kumudian disaring oleh air cleaner agar benda asing tidak ikut terbawa, selanjutnya lewat malalui air hose, lalu diukur oleh AFM sensor, dan selanjutnya disalurkan ke throttle body. Pedal gas yang diinjak oleh pengemudi menggerakkan throttle valve yang kemudian mengatur besar udara masuk ke dalam throttle body. Setelah dari throttle body, udara kemudian lewat melalui surge tank diteruskan ke intake manifold dari masing-masing cylinder, dan pada akhirnya masuk ke combustion chamber (ruang pembakaran). Selama idling throttle valve hampir menutup, kontrol sistem idle speed mengatur rata-rata udara yang diperlukan untuk proses pembakaran.

Fig. 3-1 Intake Line

2. Fuel line Fuel line atau jalur bahan bakar fungsinya adalah mengsuplai bahan bakar dari fuel tank ke injector terdiri dari fuel tank, fuel pump, fuel filter, fuel pressure regulator, distribution pipe dan injector.


16

EMS & Troubleshooting Bahan bakar di dalam fuel tank ditekan oleh fuel pump dan mengalir melalui fuel filter ke distribution pipe, dan selanjutnya tekanan bahan bakar akan dipertahankan pada level khusus agar tidak terpengaruh terhadap tekanan hampa intake manifold yang disuplai ke setiap injector. Setiap injector menyemprotkan bahan bakar ke dalam intake manifold berdasarkan sinyal injeksi dari ECU. Bahan bakar yang berlebihan akan kembali ke fuel tank melalui return line. Terakhir ini sudah dikenalkan ke beberapa kendaraan sistem Recently Returnless Fuel System (RLFS), yang tidak mempunyai return line untuk mengembalikan bahan bakar ke fuel tank. Sistem ini dirancang untuk menghilangkan jalur dari distribution pipe ke fuel tank untuk mengurangi gas uap bahan bakar yang kemungkinan bisa meningkat meskipun sudah melakukan pemanasan bahan bakar yang kembali dari ruang mesin. Modulasi Fuel pump terletak di dalam fuel tank gunanya untuk menyalurkan bahan bakar ke injector dengan tekanan yang tetap. Tekanan injeksi bervariasi mengikuti tekanan intake manifold dan setelan rata-rata injeksi bahan bakarnya berdasarkan sinyal intake manifold pressure sensor atau hasil perhitungan ECU dari modulasi tekanan intake manifold. Sistem ini dikembangkan menghadapi tuntutan peraturan mengenai standarisasi emisi.

Fig. 3-2 Fuel line

3. Ignition line Mesin bensin merubah energi panas yang dihasilkan dari campuran gas yang terbakar yang dibangkitkan oleh tekanan piston menjadi energi mekanis. Untuk membakar campuran udara/bahan bakar tersebut diperlukan adanya energi pengapian secara tepat. Mesin diesel mengandalkan ledakan natural melalui kompresi yang dapat menyala pada temperatur dan tekanan tinggi tertentu tanpa sumber pencetus api. Pencetus api pads mesin besin memerlukan


17

EMS & Troubleshooting suatu alat yang dapat memberikan energi pengapian dari luar yaitu yang disebut dengan ignition system (sistem pengapian). Sistem pengapian terdiri dari komponen yang dapat menghasilkan tegangan tinggi, komponen pendistribusian yang menyalurkan tegangan tinggi tersebut ke setiap cylinder, komponen pengatur waktu pengapian (ignition timing control) yang fungsinya mengatur waktu pengapian secara tepat, dan spark plug atau busi untuk mencetuskan api. Pengaturan sistem pengapian pada kendaraan sekarang dilakukan oleh ECU yang dapat menentukan waktu pengapian secara tepat dan akurat untuk membakar campuran gas campuran dalam segala kondisi, sehingga mesin bisa bekerja secara optimal.

Fig. 3-3 Ignition line 4. Control line Control line terdiri dari bermacam sensor yang dapat mendeteksi kondisi mesin pada saat itu, kemudian merubahnya menjadi sinyal listrik untuk dikirim ke microcomputer, input interface adalah suatu alat yang memproses sinyal masukan dari sensor-sensor termasuk boosting, konversi A/D, penghilangan noise, pengaturan tegangan, dsb. micro-computer adalah suatu alat yang menentukan output melalui proses hitungan dan logika berdasarkan data masukan dan perintah yang tersimpan di dalam memori. Output interface adalah suatu alat yang fungsinya adalah menguatkan output sinyal. Dan actuator yang melakukan reaksi secara mekanis berdasarkan sinyal output yang diperbesar.


18


Fig. 3-4 Control line


19


Bab 4. Control system 1. Fuel injection control Rata-rata injeksi bahan bakar ditentukan berdasarkan rata-rata udara yang masuk, rata-rata injeksi yang ditentukan oleh putaran mesin, dan rata-rata penyesuaian injeksi yang ditentukan oleh kondisi kerja mobil pada saat itu. Kondisi kerja mesin yang mempengaruhi pengaturan injeksi bahan bakar biasanya ditentukan oleh putaran mesin dan beban, termasuk engine stop, engine start, engine warm-up, idling, partial-load operation, full-load operation, acceleration dan deceleration, dan fuel interruption. Rata-rata injeksi bahan bakar dikontrol dengan periode waktu kerja injector, dan dihitung oleh microcomputer berdasarkan data masukan yang diperoleh dari sensorsensor termasuk informasi gas buang dari intake air rate sensor, engine rpm detecting sensor, dan oxygen sensor.

1) Dasar rata-rata injeksi Rata-rata injeksi bahan bakar diperlukan untuk menentukan campuran rasio udara/bahan dan dapat diperoleh dari berat muatan udara di dalam dalam satu siklus hisap. Karena itulah jika target rasio udara/bahan bakar ditentukan berdasarkan performa mesin, respon, kebersihan emisi gas, kehematan bahan bakar, dst, maka dasar rata-rata injeksi bahan bakar yang diperlukan untuk satu proses pembakaran dapat diperoleh melalui target rasio udara/bahan bakar. ma : air mass charged into cylinder by one suction cycle mf : fuel mass required for one combustion process. A = Air (udara) F = Fuel (bahan bakar)

Target A/F ratio =

ma mf

2) Rasio Udara/Bahan bakar Rasio udara/bahan bakar yang dimaksud di sini adalah rasio perbandingan antara udara dan bahan yang masuk ke dalam cylinder. Bahan bakar terdiri dari beragam hydrocarbon. Konsentrasinya berbeda dari aslinya. Rumus dibawah adalah formula yang ideal untuk melakukan pembakaran:

CnHm + (n +

m m ) O2 = nCO2 + ( ) H2O 4 2

N2 adalah konsentrasi udara: 79% dan 02: 21 % berdasarkan ukuran dan N2: 76.7% dan 02:23.3% berdasarkan berat: kernudian oxygen: rasio berat udaranya adalah:

Mair 100 = = 4.29 Moxygen 23.3 Maka, R untuk pembakaran sempurna pada bahan bakar adalah a=


20


R=

Mair (n + m / 4)O2 =a Mfuel CnHm

Rasio berat bensin adalah C: 86% dan H: 12%, dengan rumus molekul C7.17H14. dalam bentuk rumus (3):

R=

4.29(7.17 + 14 / 4)32 = 14.65 ( = 14.7) (O2 molecular weight:32) 100

R disebut dengan rasio udara/bahan bakar. stoichiometric. Rasio rata-rata udara yang sebenarnya terhadap rata-rata udara stoichiometric disebut dengan rata-rata udara atau rasio excessive air ratio, ditentukan sebagai berikut: λ = 1 rata-rata udara sebenarnya sebanding dengan rata-rata udara stoichiometic λ < 1 campuran lebih tipis (rata-rata udara sebenarnya <. rata-rata udara stoichiometic) λ > 1 campuran lebih tipis (rata-rata udara sebenarnya < rata-rata udara stoichiometic) Fig. 4-1. Pengaruh udara yang berlebihan terhadap output, konsumsi bahan bakar, dan emisi

Fig. 4-1. Menggambarkan rasio udara/bahan akar, rasio udara diperlukan untuk permbakaran ideal, sebagai rasio ukur. Fig. 4-2 menunjukkan pengaruh udara yang berlebihan terhadap output, konsumsi bahan bakar dan emisi gas.


21


Fig. 4-2 Pengaruh udara yang berlebihan terhadap output, konsumsi bahan bakar, dan emisi

3) Rata-rata injeksi pada saat mesin dihidupkan Sesaat dan setelah mesin mulai dihidupkan, ECU akan menjaga rasio udara/bahan bakar sedikit lebih tipis agar pada saat start-nya menjadi lebih lebih lancar dan kerjanya stabil. Terutama untuk kasus cold start (menghidupkan mesin dalam keadaan dingin), campuran dan atomisasi udara/bahan bakar tidak begitu baik sehingga rasio bahan bakar tidak bisa maksimal dikarenakan sebagian melekat pada dinding bagian dalam intake manifold dan bagian dalam cylinder, sehingga ECU mengatur tebal tipis semprotan bahan bakar berdasarkan temperatur coolant, dan temperatur intake air, kemudian mengurangi rata-rata semprotan setelah mesin panas.

Fig. 4-2 Pengaruh udara yang berlebihan terhadap output, konsumsi bahan bakar, dan emisi


22

EMS & Troubleshooting 3) Rata-rata injeksi pada saat mesin dihidupkan Sesaat dan setelah mesin mulai dihidupkan, ECU akan menjaga rasio udara/bahan bakar sedikit lebih tipis agar pada saat start-nya menjadi lebih lebih lancar dan kerjanya stabil. Terutama untuk kasus cold start (menghidupkan mesin dalam keadaan dingin), campuran dan atomisasi udara/bahan bakar tidak begitu baik sehingga rasio bahan bakar tidak bisa maksimal dikarenakan sebagian melekat pada dinding bagian dalam intake manifold dan bagian dalam cylinder, sehingga ECU mengatur tebal tipis semprotan bahan bakar berdasarkan temperatur coolant, dan temperatur intake air, kemudian mengurangi rata-rata semprotan setelah mesin panas.

Fig.4-5 Besar kompensasi injeksi ketika akselerasi dan deselerasi.

5) Kompensasi Deselerasi Selama deselerasi berlangsung throttle valve menutup sehingga tekanan intake manifold berkurang, karena itu penguapan bahan bakar yang melekat dan yang berada disekitar intake valve akan terdorong sehingga rasio udara/bahan bakar akan menjadi lebih tipis, merupakan kebalikan dari dari akselerasi sementara, yang memerlukan pengurangan bahan bakar. Sama seperti kompensasi akselerasi, koefisien kompensasi deselerasi dapat diperoleh melalui pengalian nilai kompensasi untuk muatan beban oleh koefisien temperatur coolant dan putaran.

6) Kompensasi Output Dengan sebagian beban, rasio udara/bahan Dakar mengandalkan rasio udara/bahan bakar stoichiometric A/F untuk mengurangi konsumsi bahan bakar dan kadar bahan beracun yang ada di dalam gas buang. Untuk beban penuh, diperlukan output yang lebih tinggi, selanjutnya diperlukan dasar rata-rata injeksi untuk menjaga rata-rata udara yang berlebihan h=sekitar 0.9 dimana untuk menghasilkan momen maksimal dengan manambah bahan bakar. Saat rasio udara/bahan bakar lebih tipis, maka efisiensi pembakaran akan berkurang dikarenakan pendinginan oleh energi penguapan bensin, luck oxygen, temperatur pembakaran dan temperatur gas buang akan turun. Karena itulah rasio bahan bakar bisa dinaikkan untuk mencegah agar komponen mesin dan catalys tidak mengalami overheat.


23


7) Fuel cut-off Fuel cut-off bisa merupakan deceleration fuel cut-off atau overrun fuel cut-off. Deceleration fuel cut-off akan terjadi pada saat throttle valve menutup secara penuh dan putaran mesin berada di kisaran yang telah ditentukan dan juga pada saat engine braking berlangsung bahan perlu disuplai. Pada saat tersebut konsumsi bahan bakar dan emisi akan berkurang. Putaran mesin untuk fuel cut off akan diset melalui pendeteksian posisi gear transmisi otomatis, status A/C, dan kondisi coolant. Pada saat kondisi fuel cut-off, inertial running terus berlanjut, penginjeksian bahan bakar akan terjadi lagi segera setelah putaran mesin atau kecepatan mobil turun dibawah level yang telah diset.


24

EMS & Troubleshooting Engine overrun fuel cut-off akan menginterupsi suplai bahan bakar saat putaran mesin diatas putaran maksimal yang telah ditentukan, dengan tujuan mencegah agar mesin tidak rusak. Tingkat penyetelannya (pre-set) berbeda tergantung dari mesinnya.

8) Kompensasi kontrol feedback rasio udaralbahan bakar Kontrol feedback rasio udara/bahan bakar melibatkan pemasangan oxygen sensor pada exhaust pipe yang fungsinya untuk mendeteksi apakah gas buang lebih tipis atau tebal, kemudian menaikkan atau menurunkan rata-rata injeksi bahan bakarnya, dengan tujuan untuk menaikkan 3 elemen pembersih catalysis dengan memastikan pembakaran pada rasio udara/bahan bakar stoichiometric. Umumnya pembakaran rasio udara/bahan bakar stoichiometric yang lebih tipis akan menghasilkan emisi NOx yang lebih tinggi. Dan sebaliknya bila rasionya lebih lebih tebal maka akan menaikkan emisi CO dan HC. Karena itulah rasio udara/bahan bakar harus dikontrol pada rasio stoichiometric A/F agar ketiga elemen catalysis bisa mengeluarkan emisi yang lebih bersih. Namun demikian jendela lambda terlalu sempit sehingga open-loop control tidak cukup memenuhi persyaratan, oleh karena itulah diperlukan kontrol umpan balik menggunakan oxygen sensor. Seperti dikatakan diatas, Oxygen sensor perubahannya sangat cepat terhadap rasio udara bahan bakar, sehingga keunggulan ini digunakan sebagai pengontrol. ECU membandingkan tegangan output oxygen dengan tegangan referensi untuk menentukan kondisi ketebalan/ketipisan gas buang. Apabila lebih tebal, ECU akan menurunkan bahan bakar dan apabila lebih tipis maka bahan bakar akan dinaikkan. Apabila rasio udara/bahan bakar perubahannya begitu cepat, maka momen mesin akan mengalami kejutan. Karena itulah Microcomputer menyediakan PI-control untuk memastikan rasio udara bahan bakar perubahannya setiap saat akan dilakukan secara perlahan tidak mendadak. Kontrol feedback rasio udara bahan bakar bisa tidak bekerja tergantung dari kondisi kerja mesin, status kerja oxygen sensor (normal atau abnormal) adalah ; • Temperatur coolant saat starting • Beban berat dan fuel cut-off • Oxygen sensor tidak aktif atau dtemukan kesalahan

Fig. 4-8 A/F ratio feedback control Training Support & Development

25

EMS & Troubleshooting 9) Kontrol penyesuaian campuran udara/bahan bakar (mixture adaptation) Pada saat mesin dipakai dalam jangka waktu yang lama, maka fungsi komponen pada jalur intake dan bahan bakar kemungknan bisa berubah sehingga diperlukan penggantian atau perbaikan pada komponen yang mengalami penurunan kinerja, dan pengesetan inisial dasar waktu injeksi terhadap rasio udara bahan bakar stoichiometric yang lama karena kemungkinan sudah tidak cocok lagi.

Fig. 4-9 Mixture adaptation control AFM (air fuel mixture) jenis hot film pada saat mengambang, material yang terdapat di dalam intake air bisa menempel ke bagian sensing ceramic dan injector nozzle dan mampet sehingga kemampuannya bisa berkurang. Dan hal ini dapat mempengaruhi ketepatan campuran udara bahan bakarnya. Apabila penyimpangan rasio udara/bahan bakarnya terlalu tinggi atau sedang maka dampaknya adalah penyimpangan nilai ketebalan atau ketipisan campuran udara bahan bakar. Dalam kondisi kerja nomal, ECU secara tetap memproses nilai umpan balik secara seimbang, kemudian menyesuaikan dasar waktu injeksi bahan bakar agar selalu sesuai dengan rasio kecukupan campuran udara bahan bakar secara stoichiometric. Penyetelan rasio udara bahan bakar oleh adaptation control dapat meningkatkan keakuratan kontrol campuran udara bahan bakar stoichiometric. Program komputer adaptasinya disimpan di dalam memori non-volatile. Selama mesin bekerja angka adaptasinya akan bervariasi dan selalu diperbaharui.


26


2. Ignition control (kontrol pengapian) Mesin bensin mendapatkan output dari ledakan campuran gas yang tertekan piston dengan cetusan api dari busi. Jadi untuk memaksimalkan momen melalui penekanan piston, maka akan menjadi lebih efektif menggunakan tekanan yang didapat dari hasil pembakaran, dan perlu diketahui bahwa kurangnya energi pengapian akan berdampak pada posisi crank. Signal processing in the ignition ECU(block diagram)

Fig. 4-10 Ignition control related factors Sistem pengapian terdiri dari ignition coil yang menghasilkan tegangan sebesar 1035kV menggunakan teganngan induksi di dalam sirkuit listrik, kemudian distributor yang menyalurkan tegangan tinggi tersebut ke masing-masing cylinders mesin; kabel tegangan tinggi, dan spark plug (busi) untuk mencetuskan api. Selanjutnya tergantung dari jenis mesinnya, ada dwell time control yang mengatur dwell time pengapian arus primary coil, dan ignition timing control (spark advance control) yang memutus arus primary coil, membangkitkan tegangan tinggi, dan mengatur waktu cetusan pengapian dari busi.

1) Kontrol Dwell time Ketika arus mulai mengalir melalui primary coil, maka arus akan naik. Karena tegangan tinggi dihasilkan dari pemutusan arus, maka akan di dapat energi pengapian yang cukup dari dwell time yang waktunya lebih lama, namun perluasan arus yang mengalir dapat mengakibatkan sebagian energi hilang karena panas dan kerusakan pada thermal. Karena itulah dwell time Training Support & Development

27

EMS & Troubleshooting harus mempertimbangkan dua hal diatas agar diperoleh hasil optimal. Perlu diketahui bahwa arus coil primer rata-rata naik dari tegangan battery, karena itu penyeimbang dwell time terhadap tegangan battery harus diperhitungkan.

Fig. 4-11 Hubungan antara primary current dan tegangan battery

Fig. 4-12 pembangkitan arus dan tegangan oleh ignition spark discharge


28


2) Kontrol waktu pengapian

Fig. 4-14 Variasi tekanan di dalam ruang pembakan terhadap waktu pengapian Untuk memaksimalkan output mesin menggunakan energi panas, maka hal terbaik adalah menerapkan tekanan pembakaran secara maksimal yaitu pada titik setelah TDC. Fig. 4-14 adalah ilustrasi hubungan antara waktu pengapian pada mesin dan tekanan cylinder. a, b dan c menunjukan pola gelombang tekanan secara berurutan. Pada titik 'a' tekanan maksimal dihasilkan setelah TDC untuk mengasilkan output maksimal. Pada titik 'c', tekanan pembakarannya rendah untuk menurunkan output. Karena itulah ECU mendeteksi kondisi kerja mesin (rpm, beban, warm-up, dst) dengan membandingkan waktu pengapian yang ada di dalam program ECU berdasarkan data input dari sensornya, kemudian micro-computer melakukan hitungan untuk menentukan waktu pengapian secara tepat,


29

EMS & Troubleshooting kemudian mengirimkan sinyal cut-off pertama ke igniter (power transistor) untuk menjalankan ignition coil kemudian mengontrol waktu pengapiannya.

Kontrol secara elektronik terhadap dwell time dan ignition time dapat meningkatkan sedikit output mesin jika dibandingkan dengan sistem pengapian konvensional secara mekanis yang karakternya hanya mengontrol waktu pengapiannya saja.

3) Knock control

Fig. 4-16 Knock sensor yang dipasang di dalam engine block

Fig. 4-17 Piston yang meleleh dan rudak karena knocking Proses pembakaran mesin bensin dilakukan oleh busi, dan sebaran api dari campuran gas. Apabila dalam sebaran api tekanannya tidak normal, maka campuran gas itu dapat terbakar sendiri. Selanjutnya gelombang tekanan yang dibangkitkan dari pembakaran drastis akan menggetarkan gas yang ada di dalam ruang pembakaran dan menimbulkan suara berisik pada blok mesin. Inilah yang disebut dengan knocking.


30


Knocking menimbulkan getaran gas pembakaran, yang dapat merusak zona padam (quenching) yang mengelilingi dinding bagian dalam ruang pembakaran, sehingga panas bisa menyebar dengan mudah. Bila hal ini dibiarkan dalam waktu yang lama maka elektroda busi, dan piston bagian atas akan cepat aus dan dapat menimbulkan kerusakan mesin yang cukup serius. Karena itulah diperlukan suatu pengaturan untuk mencegah terjadinya knocking. Kecenderungan mesin mengalami knocking bermacam tergantung dari bentuk ruang pembakarannya, endapan di dalam chamber, rasio campuran, kualitas bahan bakar, temperatur intake air dan mesin . Dikarenakan knocking sangat dekat hubungannya dengan waktu pengapian, pengapian yang lebih awal dapat menaikkan tekanan pembakaran sehingga menyebabkan knocking. MBT (meminimalkan cetusan api yang timbul lebih awal untuk mendapatkan momen terbaik) adalah waktu pengapian untuk menghasilkan momen secara maksimal, dan letaknya berdekatan dengan waktu pengapian dengan tujuan menghasilkan knocking. Jadi waktu pengapiannya akan diset sedikit menjauh dari batas timbulnya knocking.

Fig. 4-18 with/without knock ignition timing control Tanpa knock control, waktu titik pengapian akan diset di titik lambat dari titik momen maksimal, gunanya adalah agar bisa menghasilkan momen di putaran rendah. Apabila batas knocking dideteksi menggunakan knock sensor ignition, maka titiknya bisa diset lebih mendekati range efektif sehingga dapat menaikkan output mesin. tekanan yang cukup tinggi yaitu sebesar 510khz di dalam cylinder, sehingga dapat menggetarkan knock sensor yang terletak di atas dinding bagian luar cylinder block dengan frequency yang sama. Dikarenakan sinyal ouput dari knock sensor terdiri dari frekwensi yang beragam, maka ada band pass filter yang melakukan penyaringan sinyal tersebut, yang pada gilirannya akan dipakai untuk menentukan knocking.

Fig. 4-19 Proses pengaturan Knocking Knocking bisa menghasilkan getaran


31

EMS & Troubleshooting Knocking terjadi hanya pada masa pembakaran pada cylinder tertentu, oleh karena itulah penentuan waktunya hanya dilakukan pada saat knocking untuk menghindari kesalahan deteksi karena noise. ECU memperlambat waktu pengapian pada saat knocking terdeteksi dan secara perlahan memajukan waktu pengapiannya setelah tidak ada lagi knocking, dalam bentuk kontrol feedback.

Fig. 4-20 Exemplary knock sensor signal and ignition timing by cylinder

3. Idle speed control 1) Garis besar pengaturan kecepatan idle Untuk mesin bensin, pengemudi mengatur bukaan throttle valve menggunakan accelerator pedal untuk mengatur besar hisapan udara yang masuk ke dalam mesin dan kemudian mengatur output-nyaso. Namun demikian selama proses idle, throttle valve hampir menutup. Karena itulah kecepatan idle diatur oleh udara yang disuplai melalui celah antara throttle body dan throttle valve dan melalui rute jalan throttle valve. Kecepatan Idle ditentukan oleh keseimbangan antara output yang dihasilkan oleh udara terbakar yang disuplai melalui celah antara throttle body dan throttle valve dan melalui rute jalannya, dan dari gaya gesek mesin itu sendiri. Keausan mesin biasanya dikarenakan adanya perubahan gaya gesek yang terusmenerus terjadi, dan adanya benda asing yang menumpuk di dalam celah throttle valve dan rute bypass yang mana dapat merubah besar intake air, sehingga dapat menyebabkan kecepatan idle menjadi beragam, karena perubahan beban mesin seperti pemakaian air-conditioning, power steering, dst, besar torque converter beragam disebabkan oleh transmisi otomatis, dan bisa juga bertambahnya beban generator karena menggunakan sistem kelistrikan mobil.


32


Kecepatan idle sebisa munggkin ditekan serendah rendahnya agar mobil bisa hemat bahan bakar, serta noise dan getaran berkurang. Namun kecepatan idle yang rendah konsekwensinya adalah output mesinnya juga rendah. Karena itulah pada saat beban mesin meningkat, maka dapat dikatakan putaran mesin menjadi tidak stabil dan timbul getaran, dan kadang kala berhenti sendiri setelah mobil. dihidupkan. Dan sebaliknya apabila kecepatan idle lebih tinggi maka pada putaran idle akan boros bahan bakar dan emisi gas buangnya juga lebih banyak. Dan akan terasa sekali apabila jalan yang dilalui selalu ramai atau macet karena putaran mesinnya tinggi maka terasa sekali bahan bakarnya lebih boros. Oleh karena itulah pengaturan kecepatan idle diatur dengan batasan tertentu agar bisa memenuhi perubahan kondisi jalan, agar pemekaian bahan bakar bisa lebih optimal, lebih stabil dan nyaman. idle terhadap starting yang mengatur besar udara masuk (intake air) berdasarkan temperatur air pendingin. Pada saat starting; pengaturan idle akan cepat gunanya untuk mengurangi waktu pemasanan pada mesin; idle-up control yang menaikkan kecepatan idle ke target rpm berdasarkan beban elekstrik termasuk A/C, dan kondisi beban auto transmission; dashpot control untuk pengurangan kecepatan. Dashpot berfungsi untuk mencegah agar throttle valve tidak menurup secara cepat agar tidak timbul kejutan pada mesin dan untuk mengurangi gas buang yang berbahaya. Apabila throttle valve menutup secara cepat, maka besar udara yang masuk juga akan menurun secara drastis, sehingga akan menimbulkan pembakaran yang lebih tebal dan menghasilkan HC dan CD yang lebih tinggi.

2) Jenis jenis Idle speed control Jenis idle speed control meliputi throttle valve directly driving lainnya atau controlling by-pass air. Keduanya mengatur besar aliran udara melalui pengaturan area rute udara.

(1) Tipe Throttle valve operating Tipe throttle valve operating meliputi DC motor untuk membangkitkan gaya putar atau putaran, worm gear/worm wheel dan mekanisme feed screw untuk menaikkan putaran dan merubah putaran tersebut menjadi gerakan lurus bolak-balik, oscillation switch untuk mendeteksi goyangan, dan MPS (motor position sensor)


33


Fig. 4-22 Tipe Throttle valve operation Tergantung dari sinyal microcomputer-nya, motor bisa berputar ke arah depan atau belakang, dan plunger bergerak bolak balik oleh -putaran motor untuk mengatur tingkat bukaan throttle valve kemudian mengontrol rute are udara yang masuk. Untuk mengontrol motor, microcomputer menggunakan sinyal-sinyal dari MPS, idle switch, coolant temperatur, various load, dan sinyak kecepatan k'endaraan. MPS menggunakan potentiometer yang tahanannya dapat disesuaikan, dan mempunyai sliding pin diatasnya. Idle switch fungsinya adalah untuk mendeteksi idling mesin, letaknya ada dibawah plunger, pada saat throttle valve berada di posisi idling, lever akan menekan pin untuk menutup kontak. Tipe ini baik digunakan untuk power kerja yang tinggi dan kestabilan posisi kontrolnya, namun rata-rata perubahan posisinya berkurang karena reaksi mekanis sehingga respons-nya kurang. Sekarang ini sudah dikembangkan electronic throttle control (ETC) yang bisa secara langsung memakai motor untuk mengatur throttle valve untuk semua kondisi kerja mesin. Sistem ini memungkinkan pengaturan kecepatan idle sama seperti kontrol output torque yang mengandalkan kontrol kerja mesin, dan sudah dipakai pada beberapa kendaraan model terbaru. Jenis ini mengandalkan output sinyal microcomputer untuk throttle valve terhdap rute by-pass udara menggunakan rotary solenoid, step motor, linear solenoid.


34


Fig. 1-23 ETC module Idle switch mendeteksi idling mesin, dan letaknya dibawah plunger, ketika throttle valve dalam posisi idling, position lever menekan pushpin untuk menutup kontak. Jenis ini mempunyai power kerja yang tinggi dan kestabilan posisi kontrolnya baik, namun rata-rata perubahan posisinya berkurang karena mekanisme deselerasi yang mengakibatkan respons-nya berkurang. Terakhir ini sudah dikembangkan Electronic Throttle Control (ETC) yang secara langsung memakai motor untuk mengatur throttle valve untuk semua range kerja mesin. Sistem bisa me0njalankan idle speed control begitu juga dengan output torque control dengan mengandalkan kontrol kerja mesin, dan sudah dipakai pada beberapa model kendaraan baru. (2) By-pass type to engine

Rotary idle actuator Air-flow sensor

Rotary idle actuator Motronic control unit

Engine speed Engine temperature Idle contact from throttlevalve switch

Fig. 1-24 By-pass type

1. Electrical connection 2. Housing 3. Permanent magnet 4. Armature 5. Air passage as bypass to throttle valve 6. Rotating slide

Jenis ini mengandalkan sinyal output microcomputer untuk mengatur jalur udara throttle valve by-pass menggunakan rotary solenoid, step motor, linear solenoid.


35


4. Turbocharger Sejumlah bahan bakar di dalam mesin terbakar selama dalam satu siklus kerja mesin mengandalkan sejumlah intake air. Untuk membakar bahan bakar lebih banyak lagi dan untuk menaikkan output, diperlukan penekanan udara yang lebih tinggi dari biasanya dengan menggunakan piston. Turbocharger menggunakan tekanan gas buang yang tinggi untuk memutar turbine kemudian menjalankan kompresor udara untuk menekan udara kompresi melalui intake manifold ke dalam cylinder. Boost pressure mengandalkan putaran turbine dan dikontrol oleh bukaan waste gate, yang mengatur besarnya gas buang yang menggerakkan turbin tersebut. Waste gate dijalankan oleh solenoid valve yang dikontrol berdasarkan program yang ada di dalam microcomputer. ECU mengukur intake manifold pressure menggunakan pressure sensor dan kemudian membandingkannya dengan angka yang ada di dalam program komputer. Jika ditemukan penyimpangan, solenoid valve akan mengontrol waste gate untuk mengatur tekanan boost agar kontrol tekanan intake manifold menjadi optimal. Ketika terjadi knock maka sistem akan memperlambat waktu pengapian pada cylinder yang mengalami knocking. Waktu pengapian dan boost pressure control tergantung dari frekwensi knocking, dinamika aktivitas mesin, waste gate, turbocharger, temperatur gas buang , pengendaraan dan kestabilan kemudi. Knock control through combination of semiconductor ignition and boost-pressure control 1 Intake air, 2 Turbocharger, 3 Turbine, 4 Exhaust, 5 Waste gate, 6 Knock sensor, 7 Timing valve, 8 ECU, 9 Ignition coil with attached ignition final stage. Signal: a Throttle-valve position, b Intake-manifold pressure, c Knock signals, d Ignition pulses, e Engine temperature, f Timing-valve position, g Ignition point.

Fig. 4-25 Integrated control system for boost pressure and knocking Dibandingkan dengan ignition timing dan boost pressure, control system mempunyai keuntungan yaitu dapat menambah efisiensi pada mesin, temperatur lebih rendah pada engine dan turbocharger, temperatur lebih rendah pada perubahan udara. Kenaikan perubahan densitas udara di dalam cylinder diperlukan untuk menurunkan perubahan temperatur udara. Untuk maksud tersebut, maka perlu dipasang intercooler antara komponen udara kompresi turbocharger dan surge tank.


36


5. Diagnosis 1) Regulasi OBD (on board diagnosis) Mekanisme pada kendaraan berkembang dengan cepat sekali untuk merespon tuntutan dan keinginan pelanggan. Tidak dapat dipungkiri lagi bahwa gas buang yang keluar dari kendaraan merupakan penyebab timbulnya polusi udara disamping asap rokok, gas beracun dari asap pabrik. Lembaga EPA dari Pemerintahan Amerika Serikat yang bertanggung jawab untuk mencegah timbulnya polusi udara, dan CARB (California air resources board) sudah membuat undang-undang yang membantasi emisi kendaraan dan hanya memperbolehkan menjual kendaraan yang sudah mengikuti aturan tersebut. Untuk emisi kendaraan, uap bahan bakar yang dikeluarkan dari fuel line antara fuel tank dan engine, dan gas buang yang tidak terbakar dari crank case adalah subject yang masuk dalam regulasi begitu juga dengan yang keluar dari muffler. Untuk mencegah keluarnya gas buang, dibuat bermacam alat dan konsep elektronik yang terintegrasi. Sehingga jika ada kerusakan, akan sulit bagi teknisi untuk melakukan troubleshooting-nya. Beberapa dari alat kontrol emisi hanya menurunkan konsumsi bahan bakar tanpa mempertimbangkan kenyamanan si pengemudi. Dan dapat dikatakan, meskipun ada kerusakan pada komponen emisi, si pengemudi bisa tidak mengetahuinya sehingga tujuan dari penurunan polusi udara itu sendiri kurang terlaksana. Karena itulah beberapa agensi membuat peraturan agar sistem emsisi yang dibuat dapat memberitahukan kepada si pengemudi melalui penggunaan lampu peringatan apabila ada kerusakan pada sistem emsisinya, sehingga si pengemudi bisa segera memperbaikinya dibangkel. Kemudian sistem membuat kode DTC (diagnostic trouble code) berdasarkan jenis kerusakannya, dan memakai indikator yang terletak di dashboard mobil agar bisa terlihat oleh pengemudi. Kemudian kendaraan tersebut dibawa ke bengel untuk diperbaiki sebagaimana mestinya agar emisi yang keluar tidak terlalu mencemarkan udara.

2) OBD-II Seperti yang sudah dikatakan sebelumnya bahwa OBD dikembangkan di USA untuk mencegah polusi udara, yang disebut dengan sistem pengukuran emisi gas buang. CVS( constant volume sampler) digunakan untuk memeriksa secara aktual berapa besar emisi gas yang keluar pada suatu kendaraan. Namun kesulitannya adalah perlu waktu yang lama untuk memeriksanya, karena itulah pemerintah Federal USA dan pemerintah California meminta untuk dapat dibuat alat yang dapat mengukur kadar emisi gas dengan lebih cepat. Sistem OBD-II sudah diwajibkan penerapannya untuk kendaraan produksi sejak tahun 1996, yang dipakai untuk memonitor emisi kendaraan tersebut. OBD ditemukan oleh SAE dengan melibatkan penyeragaman protokol kumunikasi komputer untuk kendraan yang dibuat oleh pabrik pembuat mobil, penyeragaman nama komponen, diagnostic testers, prosedur diagnostic, penyeragaman diagnostic connector, dan fungsi standardisasi diagnostic tester. OBD-II mewajiban setiap kendaraan sudah mengadopsi fungsi-fungsi sebagai berikut: : Standarisasi konektor diagnostic (16pins) Perluasan MIL (mal-function indicator lamp) indikator peringatan Penyeragaman istilah kode kerusakan DTC


37


Parameter pada saat itu (data list) di lengkapi dengan indikasi sistem kontrol emisi gas Kendala protokol komunikasi tidak lebih dari tiga Dilengkapi dengan freeze frame (menyimpan data di ECU jika ada kode DTC yang timbul) Ready test feature (monitoring secara berluanjut atau berkala terhadap ssitem kontrol emisi) Yang secara kontinyu dapat memonitor suplai bahan bakar, oxygen sensor, dan kontrol sistem lainnya.

3) Prosedur Diagnosa (1) Prosedur Diagnosa terhadap sensor Kebanyakan sensor digunakan untuk sistem kontrol secara elektronik yang menghasilkan output secara proporsional (temperatur, tekanan, berat, dsttc) untuk dipakai sebagai ukuran, dan dibandingkan dengan kondisi kerja mesin normalnya. Maka itu jika input yang masuk dari sensor berada diluar dari batas yang ditentukan, maka microcomputer akan menganggap itu sebagai suatu kesalahan. Misalnya sensor untuk temperatur pendingin mesin di set untuk normalnya adalah -30 ~ 120 derajat celcius. Jika ECU menemukan angkanya diluar batas (misalnya, dibawah -30 C atau diatas 130 C) ECU akan memutuskan short circuit ke battery, atau circuit-break, atau short circuit ke ground pada sensors atau wiring harness, dan membuat kode kerusakan DTC sesuai kondisi tersebut. Pada saat yang sama dengan pembuatan DTC, Micro-computer menggunakan nilai dari program komputer sebagai pengganti untuk kontrol mesinnya, agar mobil tetap jalan meskipun nilai outputnya tidak normal. Seperti dikatakan diatas terhadap sensor yang nilainya salah, Microcomputer akan mengabaikan output dari sensor tersebut dan menggunakan nilai dari program yang telah diset oleh komputer. Sehingga mobil masih bisa dijalankan untuk dibawa ke bengkel agar dapat dilakukan perbaikan seperlunya. Fungsi ini lah yang disebut dengan 'back-up' atau 'fail-safe mode' atau 'limp-in mode'. Namun ada sensor tertentu yang tidak dapat menggunakan nilai pengganti dikarenakan mekanisme targetnya, dan oleh karena itulah mesin akan mati bila sensor tersebut mengalami kesalahan. Misalnya adalah engine speed sensor.


38


Fig. 4-26 Example of sensor self-diagnosis Pada beberapa sensor, dengan nilai output dalam batasan normal (bukan karena short circuit ke battery atau ke ground), ECU dapat melakukan analisa pemahaman kondisi kerja mesin, dan apabila nilainya diluar batasan, maka komputer mengangapnya suatu kesalahan. Kejadian ini disebut dengan plausibility check (pemeriksaan masuk akal). Dalam hal ini contohnya adalah air flow rate sensor (atau intake manifold pressure sensor), dan coolant temperatur sensor.

Fig. 4-27 Contoh AFS plausibility check


39

EMS & Troubleshooting (2) Microcomputer troubleshooting Apabila microcomputer mengalami kegagalan, program kontrol tidak bekerja secara normal dan mesin akan mengalami malfungsi. Jika kunci dari sistem kontrol mesin ini yaitu microcomputer mengalami malfungsi pada saat mobil melaju, maka akan dapat membahayakan si pengemudi. Karena itulah sistem ini juga dirancang untuk dapat mencegah hal tersebut atau mengambil tindakan lain apabila ditemukan kesalahan pada komputer pada saat kendaraan melaju. Setiap kali mesin dihidupkan, Microcomputer akan menghitung kode check-sum di dalam flash memory yang berisi kode program dan kemudian membandingkannya dengan check-sum aslinya. Jika nilainya berbeda satu sama lainnya, ECU akan menampilkan kode kerusakan DTC terkait untuk mendeteksi kode program kerusakan berkat adanya faulty flash memory untuk mencegah agar mesin tidak bekerja dalam kondisi yang salah. Microcomputer menggunakan RTOS (real time operating system) untuk mengatur seluruh program berdasarkan perangkat lunaknya. Apabila microcomputer mendeteksi adanya sinyal yang tidak normal pada alur program selama mesin bekerja, sistem operasi yang dipasang di dalam microcomputer akan melakukan re-boot ulang. Dengan kata lain watchdog circuit memonitor urutan program untuk menjalankan microcomputer dengan pengaturan sistem ganda. (3) Actuator diagnosis Dengan menggunakan informasi yang beragam dari berbagai sensor, Microcomputer menghitung tingkat pengaturan secara tepat dan menjalankan actuators untuk injector, ISA, purge valve, dstc, untuk menjalankan mesin. Ketika actuator mengalami ke gagalan atau sirkuit penggerak actuator rusak, maka mesin tidak akan bekerja secara normal. Karena itulah sirkuit penggerak actuator berisi siskuit yang dapat mendeteksi adanya kerusakan sirkuit, kerusakan wiring di dalam drive circuit, electrical short circuit dan circuit terputus karena kerusakan actuator, begitu juga pada circuit untuk menggerakkan actuator. Dengan menggunakan detecting circuit, Microcomputer mengetahui bahwa actuator mengalami kesalahan dan menyimpannya pada DTC. Misalnya jika sirkuit penggerak #2 cylinder injector rusak atau sirkuti putus pada #2 cylinder injector, sehingga bahan bakar tidak bisa disemprotkan, error detecting circuit akan mengirimkan temuan kerusakan sirkuit di #2 cylinder injector ke Micro-computer, kemudian menyimpan kode kerusakannya ke dalam memori. Teknisi dapat membaca data kerusakan yang disimpan di dalam memori dengan menggunakan alat diagnostic, dan secara langsung dapat menemukan kerusakan ada pada bagian #2 cylinder injector. Sebagai catatan, setelah menemukan problem pada drive line, sirkuit pendeteksi akan memonitor kembali apakah kerusakan tersebut sudah dibetulkan dan mengirimkan hasil temuannya ke micro-computer, untuk mendeteksi kesalahan yang kadangkala muncul dikarenakan kontak wiring yang lemah.


40


Fig. 4-28 Contoh actuator dan drive circuit self-diagnosis


41


Bab 5. Komponen System 1. Engine control module 1) Fungsi Sistem kontrol secara elektronik yang diterapkan pada kendaraan adalah dirancang untuk memberikan suatu kontrol untuk berbagai kepentingan yang lebih efektif dibandingkan dengan sistem kontrol secara mekanis. Sistem kontrol secara elektronik umumnya terdiri dari actuator yang merubah hasil deteksi dari sistem mekanis ke sinyal listrik dengan menggunakan bermacam sensor, kemudian menentukan dan memproses sinyal tersebut untuk kemudian kembali dirubah ke ukurang phisik. Sensor merubah elemen input ke dalam sinyal elektrik kemudian ECU (engine control unit) memutuskan dan memproses sinyal tersebut. Actuator yang malakukan proses dan menjalankannya berdasarkan sinyal output dari ECU. Sebenarnya sensor dan actuator lah yang berperan melakukan proses terhadap sinyal karena itulah merupakan elemen penting yang sangat memempengaruhi performa ECU dalam merubah input yang di dalam dari sensors ke sinyal elektrik untuk proses perhitungan, dan kemudian menggunakan hasil hitungannya untuk menjalankan actuator. Sensor memberikan masukan ke ECU untuk mengetahui kondisi kendaraan dengan sistem kontrol secara elektronik, setelah mendeteksi, ECU membetulkan nilai hitungan seperti temperatur, tekanan, dsb.. Actuator menerima sinyal elektrikal dari ECU kemudian menjalankan sistem kontrol.

2) Konfigurasi (1) Komponen power supply A. Voltage regulator: Voltage regulator memberikan arus tegangan secara stabil sebesar 5V yang diperlukan untuk menjalankan Microcomputer dari tegangan normal battery (12-14V) B. Battery back-up: memberikan tenaga cadangan ke RAM (random access memory) untuk menyimpan bermacam nilai pembelajaran dan kode kerusakan yang dihasilkan selama mobil berjalan setelah kunci kontak dimatikan. RAM adalah sejenis memori volatile diamana seluruh data yang tersimpan akan terhapus bila power-off. C. Reset circuit and Watchdog timer part: Apabila Microcomputer mengalami kesalahan, alat ini akan langsung me-reset ulang CPU ke kondisi kerja normal. (2) Input circuit A. Analogue input processing. Sinyal input analog tidak dapat diproses oleh Microcomputer karena itu diperlukan analogue/digital converter untuk merubah ke sinyal digital. Misalnya bila mobil mempunyai 10 bit 32 channel A/D converter, converter dapat merubah 32 sinyal analog ke sinyal digital, dan mengekpresikan sinyal analog sebagai sinyal digital 210=1024. B. Digital input processing: Microcomputer mempunyai circuit untuk memperoses sinyal input dari switch on/off untuk menghasilkan sinyal digital high/low. (3) Micro-computer Microcomputer menerima bermacam sinyal sensor kemudian memproses sinyal tersebut dengan menggunakan program dan data yang telah disimpan, kemudian mengirimkan hasilnya (misalnya periode waktu penginjeksian bahan bakar) ke output circuit. Seperti tampak pada Fig.I-40 Micro-computer terdiri dari CPU (central processing unit) yang membaca perintah dan Training Support & Development

42

EMS & Troubleshooting data yang diproses, memory yang menyimpan program dan data, dan I/O (input/output). Disekitar CPU, memory dan I/O dihubungkan melalui jalur transmisi sinyal yang disebut dengan 'bus'. "Bus" digolongkan dalam tiga jenis : data bus untuk mengirim dan menerima data; address bus untuk memory dan alamat I/O; dan control bus untuk mengatur sistem kerja. Sebagai tambahan, ada signal generator (clock) yang memberikan waktu kontrol menggunakan crystal oscillator, dan Microcomputer mengandalkan sinyal tersebut untuk mengatur waktu seluruh sistem.

Fig. 5-1 Microcomputer configuration Microcomputer hanya mengenal dua kode yaitu "O" dan "1". Kode-kode tersebut dikombinasikan menjadi bentuk perintah, dan baris perintah tersebut disusun berdasarkan aturan menjadi sebuah program yang disimpan di dalam memory. Selanjutnya perintah tersebut yang disimpan di dalam memory disinkronkan dengan pulsa yang dibangkitkan secara teratur, kemudian untuk selanjutnya perintah tersebut diuraikan dan dibaca secara berurutan, dan kemudian kontrol dilakukan berdasarkan perintah tersebut. A. CPU CPU adalah kunci dari Micro-computer, seperti tampak pada Fig. 5-2 terdiri dari ALU (arithmetic and logic unit) yang melakukan perhitungan aritmatika dan data logika, mendaftarkan data sementara yang disimpan di dalam memori atau data yang diletakkan di dalam CPU, dan control part yang mengatur sistem secara keseluruhan, termasuk pengiriman sinyal diantara alat-alat berdasarkan perintah programnya.

Fig.

5-2

CPU


configuration

43

EMS & Troubleshooting B. Memory Memory gunanya adalah untuk menyimpan program dan data, umumnya terdiri dari ROM (read only memory) dan RAM (random access memory) . ROM hanya membaca data yang disimpan di dalam memory, dan tidak dapat diisi dengan data baru . ROM umumnya dipakai untuk menyimpan program yang diperlukan untuk kontrol mesin. ROM dipakai untuk mobil ECM karena tidak memerlukan perubahan pada data yang disimpan. Karena itulah ROM digunakan untuk produksi massal menggunakan M-ROM. Belakangan ini ada juga yang memakai EPROM (erasable & programmable ROM) atau EEPROM (electrical EPROM). EPROM adalah memory yang tidak hanya dapat membaca data, namun bisa juga dipakai untuk menghapus dan mengisi data di dalam ROM menggunakan sinar ultraviolet dengan alat khusus (ROM writer dan ROM writer dan ROM eraser). EPROM umumnya pakai untuk program kontrol yang masih perlu pengembangan sehingga akan sangat bermamfaat karena programnya sering diganti. EEPROM sejenis dengan EPROM, namun data bisa dihapus secara elektrik dengan menggunakan tegangan instan. Dibandingkan dengan yang menggunakan sinar ultraviolet cara ini lebih cepat untuk menghapus data ROM. Namun demikian EPROM lebih mahal dan sedikit rentang. Flash memory mempunyai keuntungan untuk ROM (data yang disimpan tetap ada meskipun power dimatikan) dan RAM (bebas membaca dan menulis data). Flash memory dapat membaca dan menulis data tanpa kehilangan data ketika powernya diputus. Flash memory adalah tipe EPROM khusus yang menggunakan pulsa elektrikal untuk menghapus seluruh data dalam sekejab. Jumlah transistor yang dipakai pada memori jenis ini lebih sedikit dibanding dengan memori tipe EEPROM karena itulah harganya lebih murah. Dan sekrang ini memori yang digunakan sudah dalam kapasitas penyimpanan yang besar. RAM adalah tipe memori yang bisa diakses secara acak (random) memungkinan untuk bisa menghapus dan menulis data baru. Pada saat powernya diputus RAM akan kehilangan data yang disimpannya. Pada industri otomotif, RAM digunakan untuk menyimpan data yang diperlukan untuk mengontrol data dan menyimpan kode DTC. (4) Output circuit Output circuit terdiri dari komponen penggerak injector, ignition, ISA , control relays dan komponen solenoid control. A. Komponen penggerak injector Microcomputer mengeluarkan sinyal digital untuk waktu penyinjeksian secara tepat berdasarkan kondisi mesin. Injector adalah meruakan tipe current-driven, dan power transistor digunakan untuk memberikan arus yang cukup ke coil, dan transistor boost current untuk menggerakkan injector. Dasar besar injeksi bahan bakar adalah mempercayakan kepada nilai mapping udara dan putaran mesin, dan kompensasi bahan bakar. B. Komponen penggerak ignition Ignition system is an electrical system to generate spark in compressed mixture gas within cylinders using spark plugs, and relies on mutual induction between ignition first and second coil. The system consists of ignition coil that boosts low voltage from battery to high voltage, and spark plugs that generates ignition spark. ECU controls dwell time and powering point of time of ignition first coil, and boost driving current using power transistor in order to provide sufficient current at first coil.


44

EMS & Troubleshooting C. Komponen penggerak ISA Fungsi dari komponen penggerak ISA adalah mengontrol kecukupan rata-rata intake air untuk kondisi idling atau kick-down. Untuk tujuan ini maka dipasang double untuk menentukan waktu bukaan dan penutupan ISA. ECU mengontrolnya dalam batasan antara 100Hz atau 250Hz. - Basic idle duty rate decision: dipakai untuk besar kompensasi idle duty rate dan idle control berdasarkan kondisi kerja mesin (kompensasi temperatur intake air , high-altitude temp , beban, temperatur pendingin). D. Control relay dan solenoid valves Microcomputer's high/low signal output is enough to provide on/off control of control relay and solenoid. Refer to Actuators and Troubleshooting section for details about each item.

(5) Komponen pengirim sinyal A. Komunikasi K-line K-line menyediakan komunikasi antara ECU dan bermacam alat diagnosa(misalnya Hi-Scan Pro). Kita dapat mengecek kode kesalahan dan kondisi kendaraan berdasarkan data yang disimpan di dalam ECU melalui komunikasi K-line dengan menggunakan alat diagnostik (umumnya alat scan, GST). B. Komunikasi CAN (controller area network) Komunikasi CAN digunakan untuk komunikasi dan diagnosa secara cepat antara ECU. Antara ECM, TCM dan sistem kontrol traksi diberikan multikomunikasi data melalui can bus line (artinya adalah can tinggi dan can rendah). Tipe ini bisa memberikan komunikasi untuk masingmasing keperluan diantara control system, dan memungkinkan untuk memberikan informasi tambahan yang diperlukan menggunakan perangkat lunak yang sudah di-upgrade tanpa menambah perangkat keras. Untuk lebih rincinya mengenai komunikasi, lihat buku referensi.


45


Fig. 5-3 Each controller connection diagram


46


Bab 6 Troubleshooting 1. Troubleshooting melalui elemen I/O Kelengkapan diagnostik ECM adalah merupakan salah satu ukuran yang paling jitu yang dapat memberikan data kondisi kerusakan kendaraan secara langsung ke pengemudi dan teknisi . seluruh data kerusakan disimpan di dalam ECU-RAM. Dua kejadian kesalahan dapat disimpan secara sekaligus (misalnya Engine Coolant Temp. Sensor, putaran mesin). Untuk keperluan GST (General Scan Tool), tampilannya dinamakan dengan freeze frame. Data kesalahan yang tersimpan dapat dihapus melalui perintah dari GST atau dengan melepas buttery back-up (cadangan). Apabila suatu kesalahan terjadi secara terus-menerus dalam waktu yang lama , maka data itu disimpan dalam bentuk "static". Jika kesalahannya hilang, maka datanya akan disimpan sebagai "sporadic/not present". Jika kesalahan tersebut dideteksi kembali, maka data tersebut disimpan dalam bentuk "sporadic/present". Kesalahan yang diset sebagai "not present" akan dihapus dari memory setelah set driving cycle (umumnya 42 kali). Untuk item kesalahan yang berdampak luas pada kerja mesin dan emisi, ECU akan menghidupkan lamu peringatan check engine lamp atau MIL untuk memperingatkannya kepada si pengemudi. Berdasarkan keterangan diatas, kita akan secara singkat membicarakan masalah elemen I/O yang ada di dalam ECM, emergency feature terhadap failure-limp home, pada mesin sistem engine management system delta 2.5 sebagai contohnya.

1) Airflow Rate Sensor (AFS atau MAF) (1) Fungsi Elemen hot film di dalam sensor adalah untuk mengukur besar aliran udara intake dengan menggunakan karakter panas sensor yang mempunyai kecenderungan untuk tetap menjaga temperatur konstan. Air intake rate (voltage output) = f (proporsional mengalikan besar air intake). Adalah untuk menentukan besarnya bahan bakar dan waktu pengapian, berdasarkan hasil deteksi dan kemudian menggunakannya untk kompensasi bahan bakar, , air-conditioning system dan pembelajaran idle speed actuator. (2) Penentuan Kesalahan 1. Jika besar udara melebihi batas (output terminal mengalami short ke battery) atau berada dibawah batas (short circuit ke ground): maka nilai batas atas dan bawa akan diset berdasarkan putaran mesin. 2. Jika rata-rata udara berada dibawah batas, maka set angkanya dengan bukaan throttle diatas certain level (mengandalkan putaran mesin).


47

EMS & Troubleshooting (3) Prosedur yang dijalankan bila sensor mengalami kesalahan 1. Throttle position sensor, normal→Air rate substitute = f (engine rpm, throttle opening position, ISA duty, intake air temperature) 2. Throttle position sensor, failure→Air rate substitute = f (engine rpm, ISA duty, intake air temperature): Putaran maksimal mesin akan dibatasi sampai 3000rpm 3. Engine drive sensor, failure→ mengambil angka udara efektif terakhir, oleh karenanya jika kesalahan final sudah ditentukan, maka nila rata-rata udara normal atau gagal untuk throttle position sensor akan diterapkan. 4. Pembelajaran pemakaian bahan bakar Idling akan dihentikan. (4) Electric circuit

Output signal (V)

Ground

Output Voltage U[V]

(5) Output characteristics

Mass Airflow Q[kg/h]


48


2) Intake air temperature sensor (IAT) (1) Fungsi Sensor ini menggunakan elemen NTC (negative temperature coefficient) untuk mengukur temperatur udara yang masuk ke mesin. Elemen NTC adalah sebuah thermistor resistor yang nilai tahanannya akan berkurang bila temperaturnya naik. Bacaan sensor ini digunakan penggunaan penyesuaian bahan bakar dan waktu pengapian , kompensasi temperatur udara pada idle-control (duty-control), dan penyesuaian memperlambat waktu pengapian pada knocking control. (2) Penentuan Kesalahan Jika nilai output pada intake sensor di luar batas atas dan bawah; misalnya sekitar 140°(short circuit ke ground) atau dibawah sekitar . -45°(short circuit ke battery) (3) Prosedua yang harus dilakukan jika sensor mengalami kesalahan 1. Coolant temperature sensor, normal-if coolant temp. < 69.75 derajat celcius, pengganti temperatur intake air adalah =0 derajat celcius. Jika temperatur coolant ≥69 derajat celcius, maka pengganti temperatur intake air adalah =60 derajat celcius. 2. Coolant temp. sensor, failure→ pengganti intake air temp. = 60 derajat celcius. 3. Kontrol pembelajaran pemakaian bahanb bakar Idling akan dihentikan. (4) Electric circuit

Intake air temp. Output

Temp.(•)


49


3) Engine Coolant temp. sensor (ECT ) (1) Fungsi Sensornya menggunakan elemen NTC (negative temperature coefficient) untuk mengukur temperatur coolant. Elemen pada NTC adalah sebuah thermistor resistor yang nilai tahanannya akan turun bila temperatur naik. Sensor ini memberikan informasi yang diperlukan untuk menentukan dasar besar bahan bakar dan waktu pengapian untuk starting, menentukan besar idle control duty pada saat starting, dan modulasi exhaust gas yang digunakan untuk penyetelan bahan bakar , cooling fan control dan traction control untuk dash port. (2) Penentuan kesalahan Jika nilai output coolant temp. sensor berada diluar batas atas dan bawah ; misalnya diatas sekitar 140°(short circuit ke ground) atau dibawah sekitar -45°(short circuit ke battery) (3) Prosedur yang dilakukan pada saat sensor mengalami kesalahan 1. Intake air temp. sensor, normal → Pengganti Coolant temp. = mengambil inisial intake air temp., dan secara bertahap menaikkan coolant temp. setiap 0.5 detik sebagaimana nilai rata-rata udara sampai mencapai 110 derajat celcius. 2. Intake air temp. sensor, failed → Pengganti Coolant temp. = mengambil 20 derajat celcius, dan secara bertahap menaikkan coolant temp. setiap 0.5 detik sebagaimana nilai rata-rata udara sampai mencapai 110 derajat celcius. 3. Coolant temp. sensor, mengalami kegagalan pada saat mesin hidp → mengambil temperatur coolant efektif terakhir, dan setalah kesalahan final dapat ditentukan, maka secara bertahap tempratur coolant akan dinaikan setiap 0.5 detik sebagaimana nilai ratarata udara sampai mencapai 110 derajat celcius. 4. Kontrol pembelajaran pemakaian bahan bakar Idling akan dihentikan. 5. Kontrol kecepatan cooling fan adalah high-speed. (4) Electric circuit

Intake air temp. Output

Temp.


50


4) Crank position sensor (CKP) (1) Fungsi Sinyal CMP sensor dan sinyal crank position sensor dibandingkan untuk mengukur posisi crankshaft (piston) pada kompresi titik mata tengah atas, yang mana siyal tersebut dipakai untuk menentukan putaran mesin, waktu injeksi bahan bakar, dan waktu pengapian. Sinyal tersebut digunakan untuk menentukan kondisi kerja mesin(idle, beban sebagian, beban penuh, dst) bersama dengan sinyal throttle. Ada dua jenis sensor. Pertama adalah tipe induktif dan yang kedua adalah tipe hall sensor. Untuk jenis sensor induktif yang memakainya adalah Bosch EMS dengan sinyal analog. Dan untuk jenis hall sensor CKP, yang memakainya adalah Siemens dan Melco EMS. Sinyal yang keluar dari sensor jenis hall adalah digital dari 0 sampai 5 Volt. Untuk mendapatkan pola gelombang yang benar, maka perlu dipertahankan celah antara target wheel dan sensor yang pas. Untuk spesifikiasi rincinya, lihat buka panduan perbaikan. (2) Penentuan kesalahan 1. Titik acuan dideteksi dua kali atau lebih setelah kunci kontak diputar ke ON. 2. Titik acuan berada diluar batas dengan putaran mesin yang telah ditentukan. (3) Prosedur yang dilakukan bila ditemukan kesalahan 1. Menganalisa sinyal TDC sensor untuk menghitung posisi crank, dan putaran untuk mengontrol besar bahan bakar dan waktu pengapian (memungkinkan untuk menjalankan kendaraan) 2. Knocking control dihentikan 3. Kecepatan mesin dibasi sampai 3000rpm. (4) Diagram pemasangan sensor


51

EMS & Troubleshooting (5) Karakter sinyal sensor (Hubungan antara target wheel dan sinyal sensor output )

(6) Electric circuit


52


5) CMP sensor (1) Fungsi Sinyal TDC sensor dan sinyal crank position sensor dibandingkan untuk mengukur kompresi titik mati tengah atas pada masing-masing cylinder. Pada saat kunci kontak ON, maka sensor ini akan mendeteksi posisi cam. Terdiri dari satu elemen hall yang menghasilkan output sinyal digital. (2) Penentuan kesalahan 1. tidak ada sinyal output setelah 100 putaran camshaft. 2. Input pada CMP signal 2 dua kali atau lebih dalam satu siklus mesin. (3) Prosedur yang dilakukan pada saat terjadi kesalahan 1. Sinyal crank position sensor digunakan untuk menghitung putaran mesin di saat TDC (kemungkinan TDC akan terdeteksi 50% ) untuk mengatur jumlah bahan bakar dan waktu pengapiannya (memungkinkan untuk menjalankan kendaraan) 2. Knocking control dihentikan /idle mileage learning dihentikan (4) Electric circuit

(5) Output signal

CMP signal

CKP signal

Cam angle 180° Crank angle 360°

Sensing wheel 98th t th


Cam angle 180° Crank angle 360°

Sensing wheel 38th t th

53


6) Throttle position sensor (TPS) (1) Fungsi Ketika sensor wiper (slide) yang berputar dengan throttle body valve shaft, berputar dengan pelat tahanan di dalam sensor, lalu sensor tersebut menghasilkan sinyal secara proporsional dengan nilai tahanannya. Sensor ini digunakan dengan crank position sensor untuk menentukan kondisi kerja mesin (idle, partial-load, dan full load) untuk mengatur dasar jumlah bahan bakar, waktu pengapian, kerja air conditioning (tidak bekerja sekitar 3 detik setelah akselerasi), mencegah sentakan, dst. (2) Penentuan kesalahan

Jika tingkat bukaan throttle diluar batas atas dan bawah (misalnya short circuit ke battery atau ke ground) (3) Prosedur yang dilakukan ketika ditemukan kesalahane 1. Air rate sensor, normal→ nilai pengganti TPS = f (engine rpm, air rate, idle duty rate) 2. Air rate sensor, failed→ nilai pengganti TPS =25.3: putara maksimal mesin dibatasi sampai 3000rpm 3. ISA failure (open coil ground short)-Maksimal putaran mesin dibatasi sampai 3000rpm 4. A/F ratio learning dihentikan (3) Electric circuit

(4) Output characteristics

Output(v)

Throttle opening( *)

7) Knock sensor (1) Fungsi Knock sensor menggunakan piezo-ceramic yang dipasang pada bagian tengah cylinder block


54

EMS & Troubleshooting masing-masing bank #1/#2, untuk mendeteksi getaran mesin (Knocking setiap cylinder). Piezoceramic output (v) = Q/C = 2dF/C (d = Piezo constant dari piezo ceramic, C=static capacity) . MTB mesin (minimum pemajuan pengapian untuk momen terbaik) letaknya setelah dan sebelum titik batas knocking. ECU mengatur waktu pengapian untuk memberikan kerja mesin secara optimal sebelum batas knocking. (2) Failure decision 1. 2. 3. 4.

Electrical finding on knock related circuit inside ECU Integrated value at measurement start point is outside set range. If inside circuit noise level is above set value. Knock sensor output is less than set value.

(3) Prosedur yang diperlukan ketika ada kesalahan 1. Knocking sehubungan dengan kompensasi waktu pengapian = f (engine rpm, air rate coolant temp.). 2. Kontrol waktu pengapian dihentikan (4) Electric circuit

Knock sensor Shield ground

Signal ground

7) Vehicle speed sensor (1) Fungsi Car speed sensor dipasang di dalam transmission housing (outputs 4 pulses per putaran) mendeteksi sinya tooth di dalam, dan mengirimkannya ke ECU. Sinyal ini digunakan oleh ECU untuk menghitung kecepatan kendaraan, dan juga untuk menampilkan kecepatan kendaraan pada tachometer.


55

EMS & Troubleshooting (2) Prosedur yang dilakukan pada saat ada kesalahan 1. Kecepatan kendaraan tetapdi angka 0 Kilometer per jam 2. Maksimal kecepatan mesin dibatasi sampai 5,120rpm (untuk menghindari mesin overheating).

8) Idle speed actuator (1) Fungsi Mengatur besar intake air secara benar yang diperlukan untuk mesin idling atau kondisi kerja lainnya. Terdiri dari dual coils (buka/tutup), dan dikontrol dalam (100 Hz) oleh ECU. Tergantung dari penentuan dasar idle duty, dan setiap kondisi kerja mesin (kompensasi intake air temp. , kompensasi high altitude, kompensasi beban dan kompensasi coolant temp. ), sensor ini memberikan sinyal yang digunakan untuk kompensasi duty rate, dan kontrol idling. Secara penuh (100%) membuka ISA dan menutup lagi ketika kunci kontak diputar ke Off untuk menghilangkan benda asing yang ada. (2) Prosedur yang dilakukan pada saat ada kesalahan 1. Open coil ground short→ISA duty=5.1% Open coil Vb short atau circuit-break→ISA duty=95.3% 2. Closing coil Vb short atau circuit-break→ISA duty=5.1% Open coil ground short→ISA duty=95.3% 3. ISA learning control dihentikan 4. ISA open coil ground short atau mechanical error→Max. putaran mesin dibatasi: Nomad.=f (TPS) TPS = 1.4 deg –celcius 504 rpm TPS =5.2deg – celcius 3488 rpm TPS = 30deg –celcius 6066 rpm 5. ISA (open coil ground short) dan beberapa kali kesalahan TPS →Putaran maksimal mesin tetap di putaran 3000 rpm (3) Electric circuit


56


9) Injector (1) Fungsi Menyemprotkan bahan bakar berdasarkan sinyal input injeksi yang diberikan oleh ECU berdasarkan kondisi mesin. ECU menggerakkan injector melalui arus. Besarnya injeksi ditentukan oleh nilai pemetaan berdasarkan besar udara, putaran mesin dan kompensasi bahan bakar yang tergantung dari parameter kompensasi bahan bakar (sinyal idling mileage control, fuel vapor control, fuel rate learning, warm-up control, catalysis heating control, deselerasi air rate control, idling control, fuel increase under full load, fuel increase, pada saat akselerasi, dan starting ulang). Untuk keamanannya, ada pencegahan injeksi bahan bakar pada kecepatan kendaraan diatas 200 kilometer per jam atau kecepatan mesin 6800 rpm. (2) Prosedur yang diperlukan pada saat ada kesalahan 1. Idle mileage learning control dan feedback control dihentikan. 2. Traction control dihentikan (3) Electric circuit Injector

10) PCSV (purge control solenoid valve) (1) Fungi Uap bahan bakar yang dihasilkan di dalam tangki bahan bakar akan menumpuk di dalam canister dan dikirimkan ke cylinder. Kerja valve dikontrol oleh ECU (20Hz) ketika idling atau ketika beban penuh. Katup ini mengontrol besar uap bahan bakar setelah sinyal oxygen sensor ditentukan. Drive output duty=f (engine rpm, air rate, kompensasi high altitude ) (2) Electric circuit


57

EMS & Troubleshooting (3) Output signal

Flow rate

2.00•/h at 100% duty.(•p=200mbar) 2.60•/h at 100% duty.(•p=200mbar)

•p(pressure gap)

11) Main relay (1) Fungsi Ketika kunci kontak diputar ke "ON", pump relay akan "ON" untuk menjalankan fuel pump pada . jika pada saat tersebut didak ada engine cranking (mesin berputar) setelah pump relay dihidupkan "on", relay ini akan tetap "on" selama kurang lebih 4 detik kemudian kembali mati (off). Jika mesin diputar dalam jangka waktu 4 detik setelah relay dihidupkan (on), pump relay akan bekerja kembali dan tetap “on” sampai kembali "off". (2) Output signal

OFF after 8 seconds

12) Fuel pump relay (1) Fungsi Pada saat kunci kontak on, pump relay akan hidup untuk menjalankan fuel pump. Jika mesin tidak ikut berputar pada saat pump relay hidup, pump relay akan tetap hidup selama kurang lebih 4 detik kemudian kembali off. Jika mesin ikut berputar dalam waktu 4 detik setelah pump relay hidup, maka pump relay akan tetap on sampai kunci kontak diputar ke off.


58

EMS & Troubleshooting (2) Output signal

When engine is operating (when cps signal is detected), it

When engine is not

13) Ignition coil (1) Fungsi Bekerja dengan urutan (#1/#4), (#2, #5), (#3, #6), dan dikontrol oleh TR yang ada di dalam ECU. Dwell time bervariasi tergantung dari nilai tegangan battery , dan putaran mesin. Ignition coil Spark plug #4

Spark plug #1 Spark plug #5

Spark plug #2 Spark plug #6

Spark plug #3

(2) Output signal Measured at

High voltage is induced at second coil and supplied to spark plug

Dwell time


59

EMS & Troubleshooting (3) Prosedur yang diperlukan pada saat terjadi kesalahan Feedback control dan idle mileage learning dihentikan.

14) Cooling fan relay (1) Fungsi ECU membandingkan kecepatan kendaraan, beban A/C, dan nilai sinyal input coolant temp. untuk mengatur kecepatan cooling fan (low/medium/high). Cooling fan

Condenser

Air-conditioning compressor switch signal

(2) Jenis kontrol operasional ECU pin F40/18 F40 F18 measured voltage value(V) F40 F18 Vb Vb Vb 0 0 Vb 0 0 () adalah untuk kondisi sinyal compressor


Status kerja fan (off/low speed/mid speed/high speed) Cooling fan Condenser fan OFF OFF Low speed Low speed (OFF) Med speed Mid speed High-speed High speed

60


2. Fungsi terminal ECM Nama dan fungsi untuk setiap pin yang dipakai oleh Bosch M7(121 pin connection) adalah sebagai berikut : [Table] Tegangan terminal ECM

Tegangan Terminal ECM Termi nal

1 2 3 (2)

4 5 6 7

Signal

Dihubungkan ke

Kondisi Test

Tegangan

HO2S heater control

HO2S up

Ignition coil control

Ignition coil (cylinder no 2 &3) Ground HO2S down

Key ON/ENG OFF Idle Key ON/ENG OFF Idle Constant Key ON/ENG OFF Idle Key ON/ENG OFF Idle Key ON/ENG OFF Idle Key ON/ENG OFF Idle Key ON/ENG OFF

B+ 68V(duty 48~52%) B+ B+(pulse) <0.5V B+ 0~B+ B+ B+ (pulse) B+ B+ B+ B+ <0.5V 6-7V(duty 45~50%)

Ground HO2S down heater Ignition coil control Fuel injection valve control

Ignition coil (cylinder no.1 & 4) Fuel injector No.2

Fuel injection valve control

Fuel injector No.3

Engine RPM signal output

Instrument cluster

8

Idle TPS signal output

Transaxle control module

9

Key ON(throttle close)

valve

Idle Constant Key ON Key ON Key OFF

9-12V(duty 88~90%) 1-2V(duty 8~12%) B+ B+ <1V B+

Constant

<1V

Key ON(throttle valve open) 10 12 13 14 15

Troque signal output Power Ignition input Main relay control Crankshaft position ground TPS signal input

Transaxle control module Battery Ignition switch Main relay sensor

Crankshaft sensor TPS

position

16 17 18 19 20 22 26

TPS ground HO2S ground Knock sensor input Knock sensor ground TCU MIL signal input IAC valve output (opening)

control

TPS HO2S up Knock sensor Knock sensor Transaxle control module ISC valve

Key ON(throttle valve close) Key ON(throttle valve open) Constant Constant Key ON Constant TCU fault code Key ON/ENG OFF Idle

27

29

Fuel injection valve control

Fuel injector No.1

IAC valve (closing)

ISC valve

output

control

Key ON/ENG OFF Idle Key ON//ENG OFF Idle

31

MIL control


MIL (instrument cluster)

1-2V(duty 8~12%)

Key ON/ENG OFF

0.2~0.8V 4.0~4.8V <1V <1V 2-3V <0.5V B+ (duty) 7-8V(duty 50~60%) 4-6V(duty 30~40%) B+ B+ 6-7V(duty 42~52%) 9-10V(duty 60~70%) <1V

61


Termi nal

32 33(1)

Signal

34

TPS voltage MAP voltage Crankshaft position signal input

35(2)

HO2SDD down ground

Dihubungkan ke

sensor


TGPS MAP sensor Crankshaft sensor HO2S down

position

Kondisi Test

Tegangan

Idle (DTC non-present) Idle (DTC present) Key ON Key ON Key ON/ENG OFF

B+ <1V 5V 5V <0.5V 2-3V(duty 40~50%) B+

Idle Constant

62


Termi nal

Signal

Dihubungkan ke

Kondisi Test

Tegangan

HO2S input

HO2S up

37(1)

MAP sensor input

MAP sensor

37(2)

MAF sensor input

MAF sensor

Key ON/ENG OFF Idle Key ON Idle Key ON Idle

0.4V 0~1V 0.5V 0.5~1.5V 0.5V 0.6~0.8V

Engine coolant temperature signal input Air temperature signal input Intake air temperature sensor input Power input Power input EVAP purge solenoid valve control Fuel injection valve control

Engine temperature MAP sensor MAF sensor

Key ON/ENG OFF (at 80)

1~2V


1~4V


1~4V

HO2S down input

HO2S down

DPS signal input

DPS

Vehicle speed input Ground Cooling fan relay control

EC-AT module Ground Cooling fan relay

Key ON Key ON Key ON/ENG OFF Idle Key ON/ENG OFF Idle Key ON/ENG OFF Idle A/C non-operation A/C operation Constant Key ON/cooling fan nonoperation Key ON/Cooling fan operation A/C non-operation A/C operation Key ON/ENG OFF Idle Key ON (P/N range) Key ON (other range A/C switch ON A/C switch OFF Key ON/switch HEAD Key ON Key ON/switch operation Key ON/switch nonoperation Key ON/ENG OFF

B+ B+ B+ 10-12V (duty) B+ B+ 0.4V 0~1V B+ <1V <0.5V

36

39 (1)

42

(2)

42

44 45 46 47 55(2) 57 59 61

coolant

Ignition switch Ignition switch EVAP purge solenoid valve Fuel injector No.4

68

69 70 71 72 74 75 76

A/C relay control

A/C cut relay

Fuel pump relay control

Fuel pump

Diagnosis K-line Torque reduction control Park/Neutral signal input

Data link connector Transaxle control module Transaxle control module

A/C switch signal input

A/C switch

Headlight switch signal input

Headlight switch

Power steering switch input

Power steering switch

77

79

Camshaft position signal input

80

Ground

sensor

Camshaft position sensor

Idle Ground

Constant

B+ <1V B+ <1V B+ <1V 9-10V B+ B+ B+ <1V B+ <1V <1V B+ 5V 2-3V(duty 40~50%) <0.5V

(1) Kecuali Eropa (2) Hanya untuk Eropa


63


1. HO2S heater control (upstream), 4. HO2S heater control (downstream) Menaikkan temperatur agar oxygen sensor dapat diaktifkan setelah mesin di- starting. Duty control mengandalkan kerja ECM (400-800derajat celcius). Tahanan heater adalah sekitar 8Ω untuk tipe Bosch, dan sekitar 3.7Ω untuk lainnya.

2. Ignition coil control (2 & 3), 5. Ignition coil control (1 & 4) mempunyai pengapian tanpa distributor dan disebut dengan DLI (distributor less ignition). Waktu pengapian dihitung oleh ECU. Power untuk TR dibentuk di dalam ECU dan terdiri dari 2 coil. Untuk item pemeriksaan, first coil mempunyai tahanan sekitar 0.5-0.6Ω dan coil ke dua sekitar 12KΩ.

3 & 80 Power ground Memberikan untuk bermacam ground actuator pada ECU ke blok mesin. Kemungkinan bisa memperngaruhi seluruh pola gelombang, operasional, dan sinyal referensi pada ECU, oleh karena itulah ukuran kabel yang digunakan harus cukup memadai. Bila kontaknya lemah, dapat menyebabkan deteksi yang menyimpang.

61: Logic ground Memberikan ground untuk sirkuit logic di dalam ECU (microprocessor dan IC), dan dihubungkan ke engine block sama seperti umumnya power ground. Bila kontaknya lemah, dapat menyebabkan deteksi yang menyimpang.

6. Fuel injection No 2. , 7. Fuel injection No 3. , 27. Fuel injection No 1, 47. Fuel injection No 4 ECU menghitung jumlah bahan bakar (lamanya periode bukaan) dan waktu penginjeksian berdasarkan kondisi mesin dan injeksi bahan bakar yang diperlukan untuk setiap cylinder (namun demikian ECU menentukan lamanya bukaan berdasarkan temperatur coolant temp. dan melakukan injeksi sekaligus pada saat mesin dihidupkan). Untuk pemeriksaan, tahanan harus 13-17Ω.

8. Engine rpm signal output Mengirimkan putaran mesin yang dihitung oleh CKP sensor, ke cluster.

9. TPS signal output Mengirimkan tingkat bukaan TPS pada ECM ke TCM untuk digunakan sebagai kontrol status perpindahan.

10. Torque signal output Mengirimkan sinyal torque ke TCM untuk menurunkan gejala shift shock untuk memberikan kanyamanan berkendara.

12. Back-up power Dihubungkan langsung ke battery untuk menyimpan nilai pembelajaran, DTS, dst pada ECU. Jika power diputus dan dihubungkan kembali, maka nilai pembelajaran dan DTS yang


64

EMS & Troubleshooting tersimpan akan dihapus.

13. Ignition S/W Menentukan power input dan key on/off.

14. Main relay control Pada saat kunci kontak diputar ke ON, ECU akan menjalankan main relay ini (bekerja sekitar 102 detik sebelum starting dan bekerja kembali setelah menerima sinyal sudut crank). Pada saat yang bersamaan ECU menjalankan masing-masing actuator dalam waktu yang singkat untuk melakukan self-diagnosis. Seperti terlihat pada wiring diagram, pada saat main relay bekerja ECU mengirimkan power melalui kontak ini ke fuel pump, actuator dan sensor. Karena itulah jika muncul problem pada satu komponen, mesin tidak mau di-start.

15 Crankshaft position sensor (Low), 34 Crankshaft position sensor (High) Sensor jenisnya adalah magnetic. Menghasilkan sinyal AC dari ke 60 gerigi crankwheel kemudian mengirimkan sinyal tersebut ke ECU, which convert it again to spherical wave for use. Ketika ada 60 detaka (lamanya detak =3) satu detak sekitar 6°. ECU menggunakan sinyal ini untuk menentukan waktu pengapian dan waktu penginjeksian. Untuk item pemeriksaan, tahanannya adalah sekitar 600Ω

16. TPS signal input Merupakan tahanan yang dapat disesuaikan, dan mendeteksi tingkat bukaan throttle valve sebagai bentuk tegangan dan mengirimkannya ke ECU untuk penentuan idle, penentuan akselerasi mesin, dst. Untuk item pemeriksaan, total tahanan (terminal 1 & 2) harus 1.6-2.4KΩ. jika tidak, berarti tidak normal.

17 TPS ground Sensornya tidak di-grounded di luar (di dalam ECU yang dihubungkan ke ground lainnya. Tujuan dari penempatan ground secara terpisah adalah untuk menghindari titik aliran arus tinggi (menyebabkan noise))

18. HO2S Ground D Sensor ini tidak di-grounded di luar (di dalam ECU yang dihubungkan ke ground lainnya. Tujuan dari penempatan ground secara terpisah adalah untuk menghindari titik aliran arus tinggi (menyebabkan noise))

19. Knock sensor input Elemennya terbuat dari piezo-electric dan dipasang di dinding tengah cylinder. Bilamamana pembakarannya tidak normal(knocking), sensor ini akan mendeteksinya dan digunakan untuk memperlambat waktu pengapian.


65

EMS & Troubleshooting 20. Knock sensor ground Sensor ini tidak di-ground ke luar (di dalam ECU dihubungkan dengan ground lainnya. Dimaksudkan untuk menempakan ground secara terpisah untuk menghindari aliran arus tinggi (menyebabkan noise))

22 TCU MIL signal input, 26. ISA opening., 29. ISA closing Tipe duty control dengan dua coil. Tempatnya adalah ditengah throttle body dan bypasses air langsung ke surge tank, untuk mengatur kecepatan idle (800rpm). Pembukaannya sekitar 30% dengan benar kosong dan setelah mesin dipanaskan. Untuk item pemeriksaan, total tahanan antara terminal 1 & 3 harus sekitar 34Ω.

31. MIL control Akan menyala jika ada kerusakan pada engine sensors atau actuators (hubungkan hi-scan dan lihatlah hasilnya)

32. TPS 5V reference, MAP 5V reference Memberikan tegangan referensi sebesar 5V ke throttle position sensor dan MAP sensor. 5V diberikan untuk intake temp. sensor dan coolant temp. sensor melalui ECU di dalam resistance.

35. HO2S (Downstream) ground Sensor ini tidak di-ground di luar (di dalam ECU yang dihubungkan ke ground lainnya. Tujuan dari penempatan ground secara terpisah adalah untuk menghindari titik aliran arus tinggi (menyebabkan noise))

36. HO2S signal Untuk menentukan konsentrasi oxygen di dalam gas buangnya, dan mengirimkan umpan balik hasilnya ke ECU, yang digunakan untuk mengatur jumlah bahan bakar berdasarkan stoichiometric air/fuel ratio. Ini adalah sensor zirconium yang mempunyai range sekitar 100mV900mV.

37 MAP sensor MAP sensor secara tidak langsung mendeteksi jumlah intake air berdasarkan tekanan yang ada di dalam surge tank, dan digunakan untuk menentukan jumlah dasar injeksi dan waktu pengapian berdasarkan beban mesin (bila kerjanya tidak normal, mesin dapat mati. Pada cranking berikutnya, ECU akan menerapkan nilai dasar TPS untuk menghidupkan mesin. Selanjutnya mesin bisa menunjukkan gejala malfungsi dan akselerasi berkurang pada saat melaju)

37. Saat penggunaan MAF Secara langsung mengukur air rate sensor menggunakan jenis hot film, menunjukkan tahanan yang beragam terhadap aliran udara dan tegangan. Selama idling besarnya adalah 0.6-0.8V.

39 ECT(engine coolant temperature) sensor Menggunakan thermistor mengukur coolant temp. untuk mengontrol jumlah injeksi bahan bakar oleh engine temp., dan digunakan sebagai referensi untuk pemeriksaan kondisi mesin.


66

EMS & Troubleshooting 42. IAT sensor Jenisnya adalah NTC thermistor fungsinya adalah untuk memeriksa temperatur intake air temp. untuk konpensasi jumlah injeksi bahan bakar.

44,. 45 Power input Memberikan tenaga battery ke ECM.

45 PCSV control uap bahan bakar terjadi karena temperatur di dalam fuel tank yang naik, dan uap bahan bakar ini tidak dibuang langsung ke udara bebas namun disimpan di dalam. Tergantung dari kondisi mesin, ECU menjalankan solenoid valve untuk menggiring uap bahan bakar ke dalam intake manifold dan membakarnya.

55 HO2S (downstream) input Untuk input downstream oxygen sensor dan digunakan untuk memonitor catalysis aturan OBDII atau EOBD.

56. DPS signal dengan pin sensor It detects air-conditioning temp. and pressure and sends them to ECU, which controls compressor relay on/off using them

59 VSS Jenisnya adalah lead switch dan letaknya ada di dalam speedometer. Pada sat magnet speedometer berputar melalui kabel yang dihubungkan ke output transmisi, lead switch akan menghidupkan dan mematikan switch. ECU akan menggunakan sinyal ini untuk menentukan dan menghitung kondisi kendraan apakah dalam keadaan melaju, berhenti dan berapa besar kecepatan kendaraan, kemudian mengunakan hasil hitungan tersebut untuk status dan kondisi terkait.

68 Cooling fan relay control Secara langsung mengontrol cooling fan berdasarkan temperatur coolant temp.

69 A/C relay control Dihubungkan dengan blower fan switch secara serie, dan menjalankan condenser fan ketika kedua switch dihidupkan (ON).

70 Fuel pump relay control Digunakan untuk menggerakkan fuel pump. ECU menjalankan fuel pump relay hanya untuk kecepatan minimum (umumnya 50 rpm) dan juga untuk mencegah bahan bakar bocor pada saat keadaan darurat. Untuk meningkatkan inisialisasi start, bisa menghidupkan relay selama 3-5 detik, untuk menaikkan tekanan di dalam sistem bahan bakar berdasarkan temperatur pendingin ketika kunci kontak diputar ON.


67

EMS & Troubleshooting 71 K-line Dihubungkan dengan diagnostic connector, dan digunakan diantara ECU dan scanner untuk komunikasi data. (diagnostic code, sensor value, dst)

72. Torque reduction control TCM mengirimkan sinyal untuk perpintaan reduksi momen ke ECM agar perpindahan giginya lembut.

74 Park/Neutral signal Dipakai pada mobil A/T juga disebut dengan inhibitor switch. Switch ini memungkinkan untuk menghidupkan mesin dengan posisi shifting lever di range P atau N.

75 A/C switch signal input Sinyalnya digunakan untuk menentukan status on/off pada A/C.

76. Headling switch signal input merupakan sinyal masukan untuk kompensasi penurunan tegangan.

77. Power steering switch input Merupakan sinyal masukan untuk kompensasi menaikkan beban pada saat power steering bekerja.

79. CMP sensor CMP sensor berisi elemen Hall , dan disingkronkan dengan sinyal sudut crank, dan dipakai oleh ECU untuk mengenali #1 cylinder. Melalui ECU, TDC menggunakan sinyal sudut crank, ECU memerlukan sinyal CMP sensor untuk menentukan cylinder mana yang berada di posisi TDC.


68

Step 2 Engine EMS & Troblesooting (bhs indo)

Recommend Documents