Fig. 4-22 Tipe Throttle valve operation
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
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.
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.
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-lineK-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 masing-masing 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.