BAB II TINJAUAN PUSTAKA
C. Sensor-Sensor Pada Sistem YMJET-FI
3. Sensor TP
5. Catalytic converter 14. O2 sensor
6. Sensor EOT
7. Sensor CP A. Sistem bahan bakar
8. Sensor IAP B. Sistem udara
9. Throttle body C. Kontrol sistem
Sistem kontrol elektronik merupakan salah satu hasil pengembangan ilmu elektronik yang mengontrol pemakaian bahan bakar lebih efektif sesuai dengan perbandingan jumlah campuran bahan bakar dan udara yang ideal, serta akselarasi yang lebih stabil berdasarkan kepada karakteristik kerja mesin, pemakaian bahan bakar yang lebih efisien, dan menghasilkan kandungan emisi gas buang yang lebih sedikit sehingga bisa lebih ramah terhadap lingkungan. Sistem kontrol elektronik merupakan sistem yang mengontrol kerja dan kondisi mesin untuk diproses agar kerja mesin optimal sesuai dengan kebutuhan. ECU adalah otak dari sistem kontrol elektronik, ECU menentukan jumlah campuran udara dan bahan bakar yang akan diijeksikan didalam ruang bakar. Idealnya untuk setiap 14,7 gram udara yang masuk, maka bahan bakar yang diinjeksikan adalah 1 gram yang disesuaikan dengan kecepatan mesin, posisi pembukaan throttle, pengembunan oksigen dan suhu mesin. Selain mengatur sistem bahan bakar, ECU juga
mengatur sistem pengapian (duration, timing, and frecuency of ignition), atau sering disebut dengan engine management system (EMS). untuk itu didalam sistem kontrol elektronik ini kondisi baterai harus dalam keadaan normal agar arus yang diterima oleh ECU normal (Wahyu, 2012).
F.Komponen Utama Sistem Kontrol Elektronik
Sistem kontrol elektronik bekerja dari penerimaan sinyal input oleh sensor-sensor yang terdiri dari beberapa sensor-sensor, seperti sensor-sensor IAT, sensor-sensor IAP, sensor-sensor
TP, sensor O2, sensor EOT, sensor CPyang akan mendeteksi kondisi mesin
kemudian menginformasikan kondisi tersebut untuk diproses oleh ECU, ECU memprosesnya berdasarkan sinyal dari sensor-sensor untuk memberikan sinyal output pada aktuator yang terdiri dari injektor,ISCdan ignition coil seperti pada bagan dibawah ini :
1. Sensor-sensor
a. Sensor IAT
Sensor IAT berfungsi untuk memberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tentang suhu udara yang masuk ke intake manifold. Tegangan referensi/suplai 5 Volt dari ECU selanjutnya akan berubah menjadi tegangan sinyal yang nilainya dipengaruhi oleh suhu udara masuk (Jalius, 2008:285).
Sensor temperature mengunakan bahan thermistor, merupakan bahan solid-state variable resistor terbuat dari semiconductor. NTC (Negative Temperature Coefficient). Sensor ini nilai tahanannya akan berkurang bila temperatur naik (nilai tahanan berbanding terbalik terhadap temperatur). Kisar temperatur yang dapat terdeteksi – 40°C s/d +120°C (Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, 2008:330).
Gambar 2.3 Macam-macam NTC (Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, 2008:330)
Volume dan kepadatan udara berubah sesuai dengan berubahnya temperatur udara. Oleh karena itu meskipun volume udara yang diukur sensor IAP kemungkinan sama, tetapi jumlah injeksi bahan bakar akan berubah-ubah sesuai dengan berubahnya temperatur. Pada temperatur di bawah 20° C bahan bakar
yang diinjeksikan bertambah, dan di atas 20° C berkurang. Dengan demikian perbandingan udara dan bahan bakar dijamin ketepatannya meskipun temperaturnya berubah (Tim Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta, 2004:82).
b. Sensor IAP
Sensor IAP bekerja untuk memberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tekanan udara yang masuk ke intake manifold.Semakin besar tekanan udara yang masuk ke intake manifold semakin besar pula sinyal tegangan yang diberikan ke ECU. Tegangan dari sensor IAP akan diproses ECU yang selanjutnya akan dikirim menuju injektor untuk menentukan jumlah bahan bakar yang akan disemprotkan oleh injektor.
Gambar 2.4 Bagian-bagian sensor IAP (Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, 2008:337)
Keterangan : 1,3 = konektor
4= silicon chip ukur 5= gelas isolator
6= rumah vacum
7= input vacum
Piezo Resistive adalah bahan yang nilai tahanannya tergantung dari perubahan bentuknya. Piezo resistive dibuat berbentuk diafragma/membran silicon chip antara ruangan referensi (kevakuman = 0,2 bar) dan ruangan yang berhubung dengan intake manifold. Perbedaan tekanan antara ruang referensi
dengan intake manifold berakibat perubahan lengkungan pada membran silicon
chip. Pengolah sinyal merubah menjadi tegangan sinyal. Tegangan paling tinggi sensorIAP terjadi ketika tekanan intake manifold paling tinggi yaitu saat kunci kontak ”ON” mesin ”MATI”, atau saat katup gas ditarik tiba-tiba/akselerasi. Sebaliknya tegangan paling rendah terjadi saat deselerasi/perlambatan yaitu ketika
katup gas menutup tetapi putaran engine tinggi (Direktorat Pembinaan Sekolah
Menengah Kejuruan, 2008:337).
Gambar 2.5 kerja sensor IAP (Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, 2008:338)
c. Sensor TP
Sensor TP akanmemberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tentang posisi sudut pembukaan throttle valve/katup gas. Semakin besar sudut
bukaan throttle valve/katup gasmaka jumlah udara yang masuk intake
manifoldakan semakin banyak. ECU akan memproses dan menentukan jumlah bahan bakar yang disemprotkan injektor lebih banyak dan waktu penginjeksian yang lebih cepat.
Gambar 2.6 Bagian-bagian sensor TP (Ruswid, 2008:11)
Sensor TP dipasangkan pada throttle body yang akan mendeteksi sudut pembukaan throttle valve. Saat throttle valve tertutup penuh maka tegangan 0,3 + 0,8 V akan diberikan ECU melalui terminal VTH/VTA. Saat throttle valve dibuka maka tegangan yang diberikan ECU ke VTH/VTA akan bertambah sesuai dengan sudut pembukaan throttle valve dan tegangan menjadi 3,2 – 4,9 V pada saat throttle valve terbuka penuh. ECU mempertimbangkan kondisi pengendaraan dari input signal tersebut dan menggunakannya untuk menentukan air fuel ratio yang benar, penambahan tenaga yang benar dan fuel cut control(Ruswid, 2008:12).
Gambar 2.7 Hubungan sensor TP dengan ECU (Ruswid, 2008:12)
d. Sensor O2
Sensor O2 bekerja dengan cara membandingkan jumlah oksigen yang ada
pada gas buang terhadap jumlah oksigen pada udara luar. “udara rujukan” ini memasuki sensor melalui sebuah lubang atau ventilasi pada sisi atas.apabila disini ditemukan jumlah oksigen yang berbeda, sensor oksigen akan menghsilkan tegangan kecil yang bervariasi sesuai dengan jumlah oksigen yang terdapat pada gas buang (M. Abdullah, 2007:122).
Gambar 2.8 Sensor O2(http://endra-3.blogspot.com
e. Sensor EOT
Sensor EOT berfungsi untuk memberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tentang suhu oli mesin Sensor ini merupakan tipe thermistor yaitu hambatan akan berubah menurut suhu yang dihasilkan oli mesin dan sensor ini akan memasukan sinyal ke ECU berupa nilai tegangan. Sinyal ini dipakai untuk memberikan kompensasi durasi waktu injeksi bahan bakar, waktu pengapian, jumlah semprotan bahan bakar pada injektor. Sensor ini juga dipakai untuk mendeteksi panas mesin yang berlebihan.
Gambar 2.9 Sensor EOT
f. Sensor CP
berfungsi untuk memberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tentang posisi dan kecepatan putaran mesin. Sinyal yang diterima ECU sebagai acuan untuk menentukan waktu pengapian yang tepat dan waktu penyemprotan bahan bakar oleh injektor agar tepat pada waktunya yaitu saat langkah hisap. Sensor CP adalah pengganti dari pulser pada sistem pengapian konvensional, yaitu menerima sinyal yang dihasilkan dari kemagnitan yang terjadi pada alternator.
Gambar 2.10 letak sensor CP ((Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, 2008:340)
Keterangan :
1. Magnet permanen
2. Bodi sensor
3. Inti besi sensor
4. Kumparan
5. Tonjolan sebagai refrensi
2. Prosesor / ECU
ECU akan menerima dan menghitung seluruh informasi yang diterima dari berbagai sensor dengan akumulasi jumlah tegangan dari sensor yang berbeda-beda. Sensor bekerja pada tegangan antara 0-5 volt, selanjutnya ECU akan memproses dari semua input tegangan yang merupakan informasi dari kondisi suhu udara, suhu oli mesin, kadar gas buang, tekanan atau jumlah udara masuk,
posisi throttle valve/katup gas, posisi poros engkol, dan informasi yang lainnya
untuk menghitung dan menentukan saat waktu pengapian yang tepat dan jumlah waktu injektor bekerja/menyemprotkan bahan bakar.
Gambar 2.11 ECU (Ruswid, 2008:9) Bagian-bagian ECU :
¾ Micro processor – mengatur jalannya perintah dan mengambil keputusan
data yang telah diolah berdasarkan informasi dari data yang tersimpan pada memori.
¾ Memori – Menyimpan data-data input yang siap diinformasikan ke micro
processor.
¾ Input – memberikan informasi berupa sinyal listrik ke memory untuk
diproses oleh micro processor.
¾ Akuisi Data – data data yang telah diproses oleh micro processor
dibedakan kemudian diinformasikan ke output.
¾ Output – Sinyal listrik yang dihasilkan oleh akuisi data kemudian
3. Aktuator
a. Injektor
Injektor adalah salah satu bagian dari system bahan bakar yang akan mengabutkan bahan bakar agar terjadi proses percampuran yang homogen antara udara dan bahan bakar. Injector dilengkapi dengan plunger yang akan membuka dan menutup saluran bahan bakar dan kerja plunger dikontrol oleh solenoid yang mendapat instruksi dari engine ECU. Bahan bakar akan keluar lebih gemuk manakala plunger waktu tertahan lebih panjang dan sebaliknya. Pengaturan campuran bahan bakar gemuk, kurus dan saat kapan mulai diinjeksikan tergantung dari sinyal yang dikirim oleh engine ECU (Ruswid, 2008:13).
Gambar 2.12 Kontruksi injektor (Jalius, 2008:281)
Apabila signal dari ECU diterima oleh coil solenoid, plunger tertarik
melawan tegangan pegas. Needle valve dan plunger merupakan satu unit, maka
valve jugatertarik dari dudukan dan bahan bakar akan diinjeksikan melalui ujung injektor. Pengaturan volume bahan bakaryang diinjeksikan sesuai dengan lamanya
signal, sedangkan langkah needle valve tetap ( Tim Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta, 2004:68).
Gambar 2.13 Letak injektor (Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, 2008:347)
b. Ignition coil
Ignition coil berfungsi untuk membentuk tegangan tinggi (guna disalurkan pada busi). Waktu pengapian yang tepat ditentukan oleh ECU sebagai pengganti dari CDI. Konstruksi dari Ignition coil itu adalah dibagian tengah koil pengapian terdapat inti besi lunak,dimana inti besi ini dililiti oleh gulungan kawat halus yang terisolasi, Jumlah dari lilitan sekitar 15.000 sampai dengan 20.000 lilitan. Salah satu ujung lilitan tersebut ke luar sebagai terminal tegangan tinggi yang dihubungkan dengan busi,sedangkan ujung yang lainnya disambungkan dengan kumparan primer. Jadi kumparan halus ini dinamakan kumparan sekunder yang dihubungkan dengan ECU.
c. ISC
ISC merupakan salah satu bagian dari sistem induksi udara yang berfungsi sebagai pengatur aliran udara yang masuk intake manifold pada saat putaran langsam. Plunger pada ISC akan membuka ketika mesin dihidupkan pada saat
putaran langsam, udara yang masuk akan dialirkan melalui lubang khusus dengan diameter tertentu pada saat plunger terbuka yang akan dialirkan langsung menuju ujung intake manifold, tepatnya sebelum katup masuk untuk dicampurkan dengan bahan bakar.
Gambar 2.14 Aliran udara saat putaran idle (Ruswid, 2008:13) G.Sensor-Sensor Pada Sistem YMJET-FI
Semakin besarnya tuntutan terhadap kemampuan mesin dan pengontrolan emisi gas buang yang ketat, maka diperlukan perangkat yang mampu mengontrol perbandinag udara dan bahan bakar yang lebih akurat. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, Yamaha yang menggunakan sistem YMJET-FI dilengkapi
kontrol fuel injection secara elektronik untuk menggantikan sistem karburator.
Pada sistem ini mampu menghasilkan perbandingan udara dan bahan bakar yang lebih optimum disetiap kondisi putaran mesin. Dengan menggunakan microprocessoryang mampu mengatur volume injeksi bahan bakar sesuai kondisi pengendaraan yang dideteksi oleh bermacam-macam sensor. Adapun sensor yang terdapat dalam sistem YMJET-FI adalah :
1. Sensor IAT
Sistem YMJET-FI pada Yamaha MIO J menggunakan sensor MAQS (modulated air quantity sensor) yang merupakan serangkaian dari beberapa sensor yang terdiri dari sensor IAT, sensor IAP, dan sensor TP yang terletak dalam satu komponen.
Sensor IAT berfungsi sebagai pendeteksi temperatur udara yang masuk
didalam intake manifold sebagai acuan dalam pencampuran bahan bakar dan
udara yeng tepat sesuai kondisi temperatur udara yang masuk. Sensor IAT dihubungkan seri dengan tahanan dan diberi tegangan 5 V. Sensor IAT akan memberikan sinyal berupa nilai tahanan yang berbeda pada setiap kondisi temperatur udara yang masuk didalam intake manifold.Bila tahanan pada IAT berubah (karena temperatur), tegangan sinyal akan mengalami perubahan. Perubahan tegangan identik dengan perubahan temperatur.Karena nilai tahanannya pada sensor bervariasi akibat perubahan temperatur maka tegangan yang mengalir dari ECU juga akan bervariasi. Variasi tegangan inilah yang menjadikan dasar ECU untuk menentukan temperatur udara masuk yang tepat sebagai input ECU untuk menentukan jumlah bahan bakar yang disemprotkan oleh injektor.
Gambar 2.15 MAQS (http://endra-3.blogspot.com /2013/02/perangkat-utama-YMJET-FI)
Sensor IAT memiliki 2 terminal yaitu terminal yang dihubungkan pada tahanan pada IAT kabel positif (+) dengan kabel berwarna Coklat putih dan satu terminal yang dihubungkan pada massa kabel negatif (-) dengan kabel hitam/biru.
Gambar 2.16 Connector pada sensor IAT (Service Manual Yamaha MIO J, 2012:6-16).
2. Sensor IAP
Sensor IAP berfungsi untuk memberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tekanan udara yang masuk ke intake manifold. Tegangan referensi/suplai 5 Volt dari ECU selanjutnya akan berubah menjadi tegangan sinyal yang nilainya dipengaruhi oleh tekanan udara masuk, semakin besar tekanan udara yang masuk
ke intake manifold semakin besar pula sinyal tegangan yang diberikan ke ECU. Tegangan dari sensor IAP akan diproses ECU yang selanjutnya akan dikirim menuju injektor untuk menentukan jumlah bahan bakar yang akan disemprotkan oleh injektor.
Gambar 2.17 Letak sensor IAP
Sensor IAP memiliki 3 terminal yaitu terminal yang dihubungkan pada kabel positif (+) dengan kabel berwarna biru, satu terminal yang dihubungkan tegangan yang dihasilkan IAP dengan kabel berwarna merah jambu/putih, dan satu terminal yang dihubungkan pada massa kabel negatif (-) dengan kabel hitam/biru.
Gambar 2.18 Connector pada sensor IAP (Service Manual Yamaha MIO J, 2012:6-13)
3. Sensor TP
Sensor TP berfungsi untuk memberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tentang posisi throttle valve/katup gas. Setiap perubahan posisi sudut throttle valve dari posisi tertutup (putaran langsam/idle) menuju throttle valve 1 sedikit terbuka dan throttle valve 2 kondisi tertutup (putaran rendah) dan kedua throttle valve terbuka penuh (putaran tinggi) akan menghasilkan sinyal tegangan yang semakin besar untuk segera dikirim ke ECU, oleh ECU sinyal tegangan ini juga akan digunakan untuk menentukan jumlah bahan bakar yang akan disemprotkan oleh injektor.Gerakan throttle valve akan menggerakan slider atau lengan gesek yang akan mempengaruhi besar kecilnya nilai tahanan yang dibentuk sebagai informasi ke ECU untuk menentukan banyak sedikitnya bahan bakar yang akan diinjeksikan.
Gambar 2.19 Connector pada sensor TP (Service Manual Yamaha MIO J, 2012:6-34)
Sensor TP memiliki 3 terminal yaitu terminal yang dihubungkan pada kabel positif (+) dengan kabel berwarna biru, satu terminal yang dihubungkan tegangan yang dihasilkan TP dengan kabel berwarna kuning, dan satu terminal yang dihubungkan pada massa kabel negatif (-) dengan kabel hitam/biru.