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 daniyusuf@gmail.com
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 (meningkakan tenaga dan akselerasi)
b. Irit bahan bakar (meningkatkan pemakaian bahan bakar)
c. Tingkat emisi (mengurangi racun gas buang)
d. Nyaman-Kuat (mengurangi noise dan getaran dari mesin)
e. Handal (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.
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
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 gunung-gunung, 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
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
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.
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.
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 "D-Jetronic" Bosch mengembangkan sistem injeksi indirect mekanis yaitu "K-"D-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.
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.
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.
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
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 closed-loop 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,
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
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.
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.
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.
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
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.
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)
f a
m
m
ratio
A/F
Target
=
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:
O
H
)
2
m
(
nCO
O
)
4
m
n
(
CnHm
+
+
2=
2+
2N2 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:
29
.
4
3
.
23
100
M
M
a
oxygen air=
=
=
CnHm
O
)
4
/
m
n
(
a
M
M
R
2 fuel air=
+
=
Rasio berat bensin adalah C: 86% dan H: 12%, dengan rumus molekul C7.17H14. dalam bentuk rumus (3):
)
7
.
14
(
65
.
14
100
32
)
4
/
14
17
.
7
(
29
.
4
R
=
+
=
=
(O
2molecular weight:32)
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.
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.
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.
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.
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
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.
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
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
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,
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.
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 5-10khz 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.
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.
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)
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.
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 Engine speed Engine temperature Idle contact from throttle- valve switch Motronic control unit 1. Electrical connection 2. Housing 3. Permanent magnet 4. Armature
5. Air passage as bypass to throttle valve 6. Rotating slide
Fig. 1-24 By-pass type
Jenis ini mengandalkan sinyal output microcomputer untuk mengatur jalur udara throttle valve by-pass menggunakan rotary solenoid, step motor, linear solenoid.
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.
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
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.
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.
(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.
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.
