commit to user
i
MODIFIKASI MESIN
SISTEM KONVENSIONAL MENJADI
SISTEM INJEKSI BAHAN BAKAR ELEKTRONIK PADA
TOYOTA KIJANG 5K (SISTEM UDARA)
PROYEK AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar
Ahli Madya
Oleh :
SHOPAN PANGESTU NIM. I 8609031
PROGRAM DIPLOMA TIGA TEKNIK MESIN OTOMOTIF
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Proyek Akhir dengan Judul ” Modifikasi Mesin Sistem Konvensional Menjadi Sistem Injeksi Bahan Bakar Elektronik Pada Toyota Kijang 5K (Sistem Udara) ” ini telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Tugas Akhir Program Studi DIII Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pada Hari :
Tanggal :
Pembimbing I Pembimbing II
Wibawa Endra Juana, S.T., M.T. NIP. 197009112000031001
commit to user
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Proyek Akhir ini telah dipertahankan dihadapan Tim penguji Proyek Akhir Program Studi DIII Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi persyaratan mendapat gelar Ahli Madya.
Ketua Program DIII Teknik Mesin Koordinator Proyek Akhir
Heru Sukanto, S.T., M.T. Jaka Sulistya Budi, S.T.
commit to user
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan hidayah-Nya, sehingga dalam penyusun laporan Proyek Akhir ini
dapat diselesaikan dengan baik. Sholawat dan salam senantiasa tercurah kepada
uswah dan pemimpin kita Nabi Muhammad SAW, keluarga, para sahabat dan
kepada semua pengikut sunnah beliau hingga akhir zaman.
Laporan Proyek Akhir dengan judul “MODIFIKASI MESIN SISTEM
KONVENSIONAL MENJADI SISTEM INJEKSI BAHAN BAKAR
ELEKTRONIK PADA TOYOTA KIJANG 5K (SISTEM UDARA)” disusun
sebagai syarat untuk mendapatkan gelar Ahli Madya (A.Md) dan menyelesaikan
Program Studi DIII Teknik Mesin Otomotif Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Berkat bantuan dari berbagai pihak, Proyek Akhir dan Laporan Proyek
Akhir ini dapat terselesaikan tepat waktu. Oleh karena itu, kami mengucapkan
terima kasih kepada :
1. Bapak dan Ibu penulis, yang selalu memberi motifasi dalam kehidupan
sehari-hari;
2. Bapak Wibawa Endra Juana, S.T., M.T., selaku pembimbing I Proyek Akhir;
3. Bapak Tri Istanto, S.T., M.T., selaku pembimbing II Proyek Akhir;
4. Bapak Heru Sukanto, S.T., M.T., selaku ketua Program Studi Diploma III
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta;
5. Bapak Jaka Sulistya Budi, S.T., selaku koordinator Proyek Akhir;
6. Anwar Nasyrudin dan Fama Aqiftiar Falah sebagai teman satu kelompok,
terima kasih atas kekompakkan dan kerja samanya dalam menyelesaikan
Proyek Akhir;
7. Bapak Cipto dan Bapak Bambang, selaku pengelola Bengkel Sendang 4x4
yang telah memberikan banyak bimbingan kepada penulis selama
mengerjakan Proyek Akhir;
8. Bapak Aryoto, S.T., selaku pengelola Bengkel Pro Mekanik Globalindo yang
telah memberikan banyak bimbingan kepada penulis selama mengerjakan
commit to user
v
9. Bapak Dimyadi, guru SMK Ma’arif Kudus yang menempuh jenjang S2 di
Universitas Sebelas Maret dan telah memberikan bimbingan kepada penulis
selama mengerjakan Proyek Akhir;
10. Bapak Solikhin, Bapak Rohmad, dan Bapak Sariyanto selaku laboran Motor
Bakar terima kasih atas bimbingan dan bantuannya;
11. Teman-teman Diploma III Teknik Mesin Otomotif angkatan 2009;
12. Teman-teman PMPA Ajusta Brata Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan keterbatasan ilmu dalam
penyusunan laporan ini. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat
membangun sangat diharapkan demi sempurnanya laporan ini. Akhir kata penulis
hanya bisa berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri
khususnya dan pembaca baik dari kalangan akademis maupun lainnya.
Surakarta, Juni 2012
Shopan Pangestu
commit to user
vi
MODIFIKASI MESIN SISTEM KONVENSIONAL MENJADI SISTEM INJEKSI BAHAN BAKAR ELEKTRONIK
PADA TOYOTA KIJANG 5K (SISTEM UDARA)
Oleh
SHOPAN PANGESTU
ABSTRAK
Proyek Akhir ini bertujuan untuk memodifikasi sistem konvensional (karburator) pada engine 5K TOYOTA KIJANG menjadi EFI (Electronic Fuel Injection)dengan mengadopsi sistem injeksi engine 7K-E, yang difokuskan pada sistem udara, serta mengetahui perbedaan konsumsi bahan bakar dan gas buang mesin setelah dimodifikasi.
Proses modifikasi tersebut dilaksanakan melalui beberapa tahapan yaitu pembuatan perencanaan proses modifikasi, pengujian awal, pelepasan komponen konvensional dan injeksi, membersihkan komponen, analisa perbedaan komponen, survei harga komponen, pemasangan komponen sistem injeksi dan modifikasi, finishing, trouble and shooting, pengujian hasil akhir.
commit to user
1.1 Latar Belakang Masalah ...1
1.2 Perumusan Masalah ...3
2.1 Sistem Udara Karburator ...5
2.1.1 Saringan Udara ...7
2.1.2 Sistem Pemasukan Udara Panas ...9
2.1.3 Karburator ...10
2.1.4 Intake Manifold ...12
2.2 Sistem Udara Pada EFI (Electronic Fuel Injection) ...12
2.2.1 Sistem Induksi Udara ...14
2.2.2 Silinder ...17
2.2.3 Exhaust Manifold ...19
2.2.4 Pipa Buang ...20
2.2.5 Catalytic Converter ...21
2.2.6 Muffler ...21
2.3 Sistem Kontrol Elektronik ...22
2.3.1 Prinsip Kerja Sistem Kontrol Elektronik ...22
2.3.2 Sensor ...23
2.3.3 ECU (Electronic Control Unit) ...31
2.3.4 Aktuator ...32
2.4 Emisi Gas Buang ...36
2.4.1 Ambang Batas Uji Emisi ...36
BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR ...38
3.1 Perencanaan Pelaksanaan Proyek Akhir ...38
3.2 Gambar Komponen Sistem Udara ...41
BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN ...44
commit to user
viii
4.2 Pengujian Awal ...45
4.2.1 Konsumsi Bahan Bakar ...45
4.2.2 Emisi Gas Buang ...47
4.3 Persiapan Sistem Injeksi Pada Engine 7K-E ...49
4.3.1 Memeriksa Kondisi Engine Stand ...49
4.3.2 Menghidupkan Engine Stand ...50
4.4 Pelepasan Komponen Sistem Udara Pada Engine 7K-E ...50
4.4.1 Penandaan Wiring Konektor ...50
4.4.2 Pelepasan Wiring ...50
4.4.3 Pelepasan Komponen Sistem Udara ...51
4.4.4 Membersihkan Komponen ...53
4.5 Pelepasan Komponen Sistem Udara Pada Engine 5K ...53
4.5.1 Pelepasan Komponen ...54
4.5.2 Analisa Persamaan dan Perbedaan Komponen ...55
4.6 Pengadaan Komponen (Sparepart) Pada Sistem Udara ...56
4.7 Pemasangan dan Modifikasi ...57
4.7.1 Membersihkan Komponen ...57
4.7.2 Modifikasi dan Pemasangan Komponen Sistem Udara ....57
4.7.3 Pemasangan Kontrol Elektronik ...63
4.8 Finishing ...69
4.9 Pengujian Akhir ...70
4.9.1 Konsumsi Bahan Bakar Akhir ...70
4.9.2 Emisi Gas Buang ...73
4.10 Pembahasan ...74
4.10.1 Konsumsi Bahan Bakar ...74
commit to user
ix
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2.1 Sistem Pemasukan dan Pembuangan ...5
2. Gambar 2.2 Perbandingan Kompresi ...6
3. Gambar 2.3 Saringan Udara Tipe Kertas ...7
4. Gambar 2.4 Saringan Udara Tipe Kertas Axial Flow ...8
5. Gambar 2.5 Pre Air Cleaner ...8
6. Gambar 2.6 Filter Udara Tipe Oil Tube ...9
7. Gambar 2.7 Filter Udara Tipe Cyclon ...9
8. Gambar 2.8 Sistem HAI ...10
9. Gambar 2.9 Venturi ...11
10. Gambar 2.10 Venturi Karburator ...11
11. Gambar 2.11 Intake Manifold ...12
12. Gambar 2.12 Sistem EFI ...13
13. Gambar 2.13 Sistem D-EFI dan L-EFI ...13
14. Gambar 2.14 Tipe Filter Udara ...14
15. Gambar 2.15 Saluran Bypass ...15
16. Gambar 2.16 Throttle Body ...15
17. Gambar 2.17 Air Intake Chamber ...16
18. Gambar 2.18 Intake Manifold ...16
19. Gambar 2.19 Langkah Hisap (Intake Stroke) ...17
20. Gambar 2.20 Langkah Kompresi (Compression Stroke) ...18
21. Gambar 2.21 Grafik Pembakaran...18
22. Gambar 2.22 Langkah Usaha (Power Stroke) ...19
23. Gambar 2.23 Langkah Buang (Exhaust Stroke) ...19
24. Gambar 2.24 Exhaust Manifold ...20
25. Gambar 2.25 Sensor Oksigen...20
26. Gambar 2.26 Pipa Buang ...20
27. Gambar 2.27 Catalitic Converter ...21
28. Gambar 2.28 Muffler ...21
29. Gambar 2.29 Sistem Kontrol Elektronik pada EFI ...22
30. Gambar 2.30 Prinsip Kerja Sistem control Elektronik ...23
31. Gambar 2.31 Intake Air Temperature Sensor ...23
32. Gambar 2.32 IAT Circuit ...24
33. Gambar 2.33 Air Flow Meter ...24
34. Gambar 2.34 Air Flow Meter Circuit ...25
35. Gambar 2.35 MAP sensor ...25
36. Gambar 2.36 MAP Sensor Circuit ...26
37. Gambar 2.37 Throttle Position Sensor ...26
38. Gambar 2.38 Throttle Position Sensor Circuit ...26
39. Gambar 2.39 Water Temperature Sensore Circuit ...27
40. Gambar 2.40 Sensor pendeteksi camshaft ...27
41. Gambar 2.41 Sensor pendeteksi crankshaft ...28
42. Gambar 2.42 Starter signal...28
43. Gambar 2.43 Sensor pendeteksi knocking ...29
44. Gambar 2.44 Oxigen sensor ...23
commit to user
x
46. Gambar 2.46 Vehicle Speed Sensor ...31
47. Gambar 2.47 ECU 7K-E ...31
48. Gambar 2.48 Injector ...32
49. Gambar 2.49 Fuel pump ...33
50. Gambar 2.50 Idle speed control ...33
51. Gambar 2.51 Exhaust gas recirculating (EGR) ...34
52. Gambar 2.52 Relay ...34
53. Gambar 2.53 Data Trouble Code ...35
54. Gambar 2.54 Check engine ...35
55. Gambar 2.55 Igniter ...36
56. Gambar 2.56 Check conector ...35
57. Gambar 3.1 Air Filter ...41
58. Gambar 3.2 Throttle Body ...41
59. Gambar 3.3 Air Intake Chamber ...42
60. Gambar 3.4 Air Intake Manifold...42
61. Gambar 3.5 Exhaust Manifold ...43
62. Gambar 3.6 Exhaust Pipe ...43
63. Gambar 4.1 Pemasangan selang bensin pada input filter...45
64. Gambar 4.2 Gelas ukur yang diisi bensin ...46
65. Gambar 4.3 Selang input dimasukkan pada gelas ukur ...46
66. Gambar 4.4 Pemasangan tachometer ...46
67. Gambar 4.5 Grafik Fuel Comsumtion ...47
68. Gambar 4.6 Gas Analizer ...48
69. Gambar 4.7 Sensor uji emisi dimasukkan dalam muffler ...48
70. Gambar 4.8 Perbaikan Pada Map Sensor ...49
71. Gambar 4.9 Melepaskan Throttle Body ...51
72. Gambar 4.10 Melepaskan Intake Chamber ...51
73. Gambar 4.11 Melepaskan Sistem Bahan Bakar ...51
74. Gambar 4.12 Melepaskan front pipe ...52
75. Gambar 4.13 Melepaskan Intake Manifold dan Exhaust Manifold ...52
76. Gambar 4.14 Melepaskan Wiring ...53
77. Gambar 4.15 Membersihkan Komponen ...53
78. Gambar 4.16 Melepaskan Filter Udara ...54
79. Gambar 4.17 Melepaskan karburator, intake dan exhaust manifold...54
80. Gambar 4.18 Persamaan permukaan intake dan exhaust manifold ...55
81. Gambar 4.19 Perbedaan Sambungan front pipe ...56
82. Gambar 4.20 Permukaan Dudukan Manifold ...57
83. Gambar 4.21 Dudukan oxygen sensor ...58
84. Gambar 4.22 Baut yang akan dipindah ...58
85. Gambar 4.23 Pemasangan Intake dan Exhaust Manifold ...59
86. Gambar 4.24 Pemasangan Intake Chamber ...59
87. Gambar 4.25 Pemasangan Throttle Body ...60
88. Gambar 4.26 Pemasangan Air conector pipe ...60
89. Gambar 4.27 Dudukan Filter House ...61
90. Gambar 4.28 Pemasangan dan Modifikasi Air Filter ...61
91. Gambar 4.29 Front pipe satu saluran ...62
92. Gambar 4.30 Front pipe dua saluran ...62
commit to user
xi
94. Gambar 4.32 Front pipe yang telah terpasang ...63
95. Gambar 4.33 ECU 7K-E dan ECU 5A-FE ...64
96. Gambar 4.34 Perakitan wiring baru ...64
97. Gambar 4.35 Letak Intake Air Temperature Sensor ...65
98. Gambar 4.36 Letak Sensor Throttle Position ...65
99. Gambar 4.37 Letak Sensor Mass Absolute Pressure ...66
100.Gambar 4.38 Letak Sensor Oxygen ...66
101.Gambar 4.39 Letak Sensor water temperature ...67
102.Gambar 4.40 Letak Sensor NE ...67
103.Gambar 4.41 Letak Idle Speed Control ...67
104.Gambar 4.42 Letak Injector ...68
105.Gambar 4.43 Letak Fuel Pump ...68
106.Gambar 4.44 Check Engine Lamp ...69
107.Gambar 4.45 OBD Conector ...69
108.Gambar 4.46 Wiring Finshing ...70
109.Gambar 4.47 Letak ECU ...70
110.Gambar 4.48 Pemasangan pompa bensin pada gelas ukur ...71
111.Gambar 4.49 Pemasangan Tachometer ...71
112.Gambar 4.50 Grafik Fuel Comsumtion ...72
113.Gambar 4.51 Gas Analizer ...73
114.Gambar 4.52 Sensor uji emisi dimasukkan dalam muffler ...73
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan teknologi di bidang industri otomotif sekarang ini semakin
maju dan berkembang pesat sesuai dengan perkembangan zaman. Seiring
berkembangnya teknologi tersebut, kebutuhan manusia akan sarana transportasi
juga semakin meningkat untuk memenuhi aktivitas kehidupan sehari-hari. Hal itu
dapat dilihat dengan semakin bertambahnya jumlah kendaraan pribadi, kendaraan
umum maupun kendaraan niaga yang beroperasi dan kadang menimbulkan
kemacetan di jalan raya. Selain menyebabkan kemacetan, gas buang yang
dihasilkan kendaraan menjadi penyumbang pencemaran udara terbesar pada saat
ini.
Kendaraan yang beroperasi tersebut tidak semuanya memiliki teknologi
yang secanggih kendaraan zaman sekarang. Awal mula kendaran memakai sistem
konvensional yang kurang efisien pada tenaga maupun gas buang yang dihasilkan.
Semakin canggih teknologi yang diterapkan pada kendaraan akan dapat
meningkatkan efisiensi pada tenaga dan gas buang sisa hasil pembakaran bahan
bakar. Terdapat beberapa kandungan gas pada gas sisa hasil pembakaran,
diantaranya adalah CO (karbon monoksida), HC (hidro karbon), NO (nitrogen
monoksida), SO2 (sulfur oksida), CO2 (karbon dioksida), O2 (oksigen), Pb (timbal).
Dari beberapa gas yang terkandung pada gas buang tersebut yang paling bersifat
perusak adalah karbon monoksida (CO). Kendaraan yang masih menggunakan
sistem konvensional (karburator) akan menghasilkan kandungan gas CO yang
lebih tinggi dibandingkan dengan kendaran dengan teknologi zaman sekarang atau
yang sering disebut dengan EFI (Electronic Fuel Injection).
Meningkatnya kandungan gas CO pada udara akan mengakibatkan
menurunnya sistem saraf sentral, perubahan fungsi jantung dan paru-paru,
mengantuk, koma, sesak nafas dan yang paling membahayakan dapat
menimbulkan kematian. Bahkan dapat menimbulkan kerusakan pada tanaman,
bangunan, dan bahan lainnya. Selain itu gas CO dapat menimbulkan terjadinya
commit to user
penyebab perubahan iklim yang tidak menentu, pencairan es dikutub, abrasi
pantai, dan masih banyak lagi kerusakan alam sebagai dampak pemanasan global.
Oleh karena itu perlu adanya tindakan untuk mengurangi pemanasan global,
karena dalam jangka waktu yang panjang dapat mengancam kelangsungan hidup
manusia.
Pemakaian kendaraan yang berteknologi EFI (Electronic Fuel injection)
merupakan salah satu upaya pengurangan terjadinya pemanasan global dengan
menggunakan teknologi yang ramah lingkungan. Dengan penerapan teknologi
tersebut pada kendaraan, kandungan gas CO pada gas hasil pembakaran akan
lebih sedikit dibanding dengan kendaraan sistem konvensional (karburator).
Selain itu, kendaraan yang berteknologi EFI mempunyai beberapa keuntungan di
antara lain :
a. Memungkinkan pembentukan campuran homogen pada tiap silinder.
b. Perbandingan campuran bahan bakar dan udara yang akurat pada setiap putaran
mesin menjadikan sempurnanya pembakaran, sehingga dapat mengurangi
emisi gas buang.
c. Meningkatkan tenaga mesin. Ketepatan takaran campuran pada masing-masing
silinder, dapat menghasilkan tenaga yang lebih besar.
d. Lebih baik ketika dioperasikan pada semua kondisi temperatur. Adanya sensor
yang mendeteksi temperatur, pengontrolan penginjeksian bahan bakar menjadi
lebih baik.
e. Perawatan yang lebih mudah.
Pada sistem EFI juga terdapat kekurangannya, seperti biaya perawatan dan suku
cadang yang lebih mahal.
Terdapat banyak keunggulan dengan penggunaan teknologi EFI, namun
masih ada pula kendaraan dengan sistem konvensional yang beroperasi. Hal
tersebut menjadi kajian pada proyek akhir ini, yaitu mengubah sistem
konvensional (karburator) pada TOYOTA KIJANG engine 5K menjadi sistem
EFI (Electronic Fuel Injection) dengan mengadopsi sistem EFI pada engine 7K.
Dengan harapkan di perolehnya performance yang bagus dengan gas buang yang
commit to user
1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah pada Proyek Akhir ini adalah memodifikasi sistem
konvensioal (karburator) pada mesin Toyota Kijang 5K menjadi sistem injeksi
dengan mensubtitusikan sistem injeksi bahan bakar elektronik engine 7K-E.
1.3 Batasan Masalah
Berdasarkan perumusan masalah diatas, maka dalam laporan Proyek Akhir
ini secara garis batasan-batasan masalah adalah sebagai berikut :
1. Sistem udara pada modifikasi sistem konvensional (karburator) pada engine
Toyota Kijang 5K menjadi sistem injeksi dengan mensubtitusikan sistem
injeksi bahan bakar elektronik engine 7K-E.
1.4 Tujuan Proyek Akhir
Tujuan dalam pelaksanaan Proyek Akhir ini adalah :
1. Memodifikasi kendaraan sistem konvensional (karburator) menjadi sistem EFI;
2. Membandingkan gas buang yang dihasilkan dan konsumsi bahan bakar pada
setiap sistem;
3. Mampu menggambar komponen-komponen sistem udara secara tiga dimensi
dengan menggunakan software Solid Work.
1.5 Manfaat Proyek Akhir
Manfaat dari pelaksanaan Proyek Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Menambah pengetahuan dan kemampuan dalam bidang memodifikasi
kendaraan yang memakai sistem konvensional (karburator) menjadi sistem
EFI;
2. Menambah referensi mengenai cara memodifikasi sistem konvensional
(karburator) menjadi sistem EFI.
1.6 Metode Penulisan
Metode yang digunakan pelaksanaan dan pengumpulan bahan dalam
pembuatan laporan Proyek Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Metode observasi
Metode ini dilakukan dengan cara mengadakan pengamatan langsung dan
mencatat secara langsung segala spesifikasi dan performance pada engine
commit to user
2. Metode wawancara
Metode ini dilakukan dengan mengajukan pertanyaan secara langsung kepada
narasumber atau kepada pihak-pihak lain yang dapat memberikan informasi
sehingga membantu dalam penulisan laporan ini.
3. Konsultasi
Penulis melakukan konsultasi untuk memperoleh bimbingan serta arahan dari
pembimbing Proyek Akhir.
4. Metode literatur
Metode ini dilakukan dengan mengumpulkan data-data yang berasal dari
buku-buku dan dari internet yang ada kaitannya dengan sistem udara pada kedua
sistem.
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang dipakai dalam penyusunan laporan Proyek
Akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini memaparkan tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah,
tujuan dan manfaat proyek akhir, metode penulisan, serta sistematika penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Pada bab ini memaparkan perbedaan sistem udara pada kedua sistem dan
penjelasan sistem injeksi.
BAB III PERENANAAN DAN GAMBAR
Pada bab ini berisi perencanaan yang akan dilakukan pada proses modifikasi
engine sistem konvensional menjadi engine sistem injeksi (EFI) dan hasil gambar
tiga dimensi komponen-komponen sistem udara dengan software Solid Work.
BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini berisi tentang proses pengerjaan modifikasi engine sistem
konvensional menjadi engine sistem injeksi (EFI) dan pembahasan hasil
pengujian engine sebelum dimodifikasi dengan engine setelah dimodifikasi.
BAB VI PENUTUP
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
commit to user
5
BAB II DASAR TEORI
2.1 Sistem Udara Pada Karburator
Sistem pemasukan (intake system) terdiri dari saringan udara (air cleaner),
karburator dan intake manifold. Saringan udara membersihkan kotoran udara
sebelum masuk ke silinder untuk bercampur dengan bensin. Karburator berfungsi
mencampur udara dan bahan bakar dengan perbandingan sesuai beban pada
mesin. Intake manifold menyalurkan campuran bahan bakar dan udara kedalam
silinder untuk proses kompresi. Udara tersebut dapat mengalir melewati sistem
pemasukan (intake sistem) karena kevakuman pada silinder yang disebabkan
gerakan piston ke TMB (Titik Mati Bawah) ketika kedua katub dalam posisi
menutup. Udara mengalir dari saringan udara masuk ke karburator, dan campuran
udara dan bahan bakar yang disiapkan dalam karburator dipanaskan didalam
intake manifold. Intake manifold dibuat sedemikian rupa sehingga dapat
membagikan campuran udara dan bahan bakar sama rata ke semua silinder.
commit to user
Campuran udara dan bahan bakar yang masuk kedalam silinder akan akan
dikompresi didalam silinder oleh piston dalam posisi kedua menutup, yang
disebut dengan langkah kompresi. Pada saat langkah kompresi terdapat
perbandingan kompresi yang merupakan perbandingan dari volume silinder
dengan volume ruang bakar. Volume silinder dengan torak pada posisi TMB (V2)
dan volume ruang bakar dengan torak pada posisi TMA (V1). Dengan nilainya
dapat dihitung sebagai berikut :
Gambar 2.2 Perbandingan Kompresi
V1 : Volume ruang bakar
V2 : Volume langkah piston
Jadi perbandingan kompresi : V1 + V2
V1
Contoh :
V1 + V2 32 cc + 315 cc 10,8
V1 32 cc
Selanjutnya perbandingan kompresi yang lebih tinggi menghasilkan tekanan gas
pembakaran lebih besar pula, menghasilkan output yang lebih besar. Pada
umumnya perbandingan kompresi ialah antara 8 : 1 sampai 11 : 1 dalam mesin
bensin.
Sistem pembuangan (exhause system) terdiri dari exhause manifold, exhause
pipe (knalpot) dan muffler. Exhause manifold menampung gas bekas pembakaran
dari silinder dan mengeluarkan ke udara melalui knalpot. Muffler menyerap bunyi
yang disebabkan oleh keluarnya gas bekas. Sistem exhause termasuk juga
commit to user
dikembalikan ke udara. Untuk penambahan ini ada beberapa perlengkapan
emission control lainnya.
2.1.1 Saringan Udara (Air filter)
Udara luar biasanya mengandung debu. Apabila debu masuk kedalam
silinder-silinder bersama udara yang dihisap, hal ini akan mempercepat keausan
dan mengotori oli pelumas. Akibatnya masa penggunaan mesin menjadi pendek.
Oleh karena itu, debu harus dibersihkan dari udara yang masuk sebelum sampai
ke silinder-silinder. Pada kendaraan, udara yang masuk dibersihkan oleh saringan
udara. Saringan udara juga dapat mengurangi kecepatan udara dan mengurangi
suara-suara berisik udara. Saringan udara harus diperiksa dan dibersihkan secara
rutin, sebab elemennya berangsur-angsur akan tersumbat dengan debu dan tidak
dapat memberikan udara yang cukup pada mesin. Hal itu akan menyebabkan
tenaga mesin menjadi turun.
Ada beberapa tipe saringan udara yang digunakan pada kendaraan, tipe
saringan udara yang dipakai pada kendaraan ini termasuk saringan udara tipe
kertas. Saringan udara lainnya ada yang elemennya terbuat dari baja wool yang
direndam minyak (oil bath type), tipe siklon dan sebagainya. Pada umumnya
banyak digunakan tipe elemen kertas. Sedangkan pre-air cleaner tipe siklon
direncanakan khusus untuk daerah yang berdebu, berpasir.
1. Saringan Udara Tipe Kertas
Saringan udara ini terdiri dari elemen yang dibuat dari kertas atau kain.
Elemen diletakkan didalam rumah saringan udara (air cleaner case), pada
beberapa saringan udara yang menggunakan elemen ini dapat dicuci dengan air.
commit to user
Belakangan ini beberapa saringan udara menggunakan elemen tipe axial
flow seperti diperlihatkan pada gambar 2.4 dibawah ini. Saringan udara tipe
axial flow elemen-elemennya dapat dibuat lebih kompak dan ringan.
Gambar 2.4 Saringan Udara Tipe Kertas Axial Flow
2. Pre-Air Cleaner
Pre-air cleaner adalah sejenis saringan udara pusaran. Dengan efesiensi
udara yang tinggi dan mempunyai bagian sirip yang memisahkan kotoran dari
udara dengan adanya gaya sentrifugal. Debu ditampung dalam penampung
khusus (dus trap). Tipe saringan udara ini sering kali tidak diperlukan
penggantian elemen yang terlalu sering dibanding dengan tipe saringan udara
lainnya.
Gambar 2.5 Pre Air Cleaner
3. Saringan Udara Tipe Oil Bath
Saringan udara tipe ini berisikan oli di bagian bawah rumah saringan,
seperti pada gambar. Elemen dibuat dari baja wool. Partikel-partikel debu yang
commit to user
(rendaman oli). Udara yang dihisap melalui elemen saringan telah dibersihkan
oleh elemen yang terbuat dari baja wool tadi sebelum mencapai mesin.
Gambar 2.6 Filter Udara Tipe Oil Tube
4. Saringan Udara Tipe Siklon
Saringan udara tipe siklon (cyclone type air cleaner) ini adalah salah satu
saringan udara tipe kertas yang menggunakan kertas sebagai elemen. Elemen
ini berbentuk sirip-sirip untuk menghasilkan pusaran udara. Sebagian
partikel-partikel, kotoran, pasir dan lain-lain ditampung dalam kotak saringan oleh gaya
sentrifugal dari pusaran udara. Partikel-partikel yang kecil diserap oleh elemen
kertas. Perencanaan ini tujuannya untuk mengurangi tersumbatnya elemen
saringan dan tidak dibutuhkannya perawatan yang terlalu sering seperti tipe
lainnya.
Gambar 2.7 Filter Udara Tipe Cyclon
2.1.2 Sistem Pemasukan Udara Panas (Hot Air Intake)
Campuran udara dan bahan bakar lebih dingin dibandingkan dengan udara
commit to user
penguapan pada bensin. Dengan alas an ini, campuran udara dan bahan bakar
tidak mudah menguap atau menjadi kristal dalam udara dingin, tidak seperti
apabila dalam udara panas. HAI (Hot AirIntake) suatu sistem yang dibuat untuk
memanaskan udara yang dihisap dengan memanfaatkan panas dari gas bekas.
Sejak adanya perlengkapan tambahan ini tidak ada masalah dalam pemanasan
yang dapat berlaku secara manual atau otomatis. Pada sistem otomatis terdiri
sistem otomatis terdiri dari wax atau elemen bimetal, yang mendeteksi temperatur
udara yang masuk dan menggerakkan sistem pada on atau off sesuai dengan
keadaan temperatur.
Sistem Automatic HAI tipe bimetal mempunyai katup termostat (elemen
bimetal) didalam rumah saringan udara dan vakum diafragma pada saluran
masuknya. Vakum diafragma bekerja dengan kevakuman dalam intake manifold
dan mengontrol switch udara panas atau dingin.
Belakangan ini sistem HAI juga termasuk sebuah katup wax (wax valve)
dan katub HIC (Hot Idle Compensation). Sebagai tambahan pada switch otomatis
udara panas atau dingin, digunakan untuk mengatur temperatur udara yang ke
intake manifold dalam tingkat yang sesuai dengan temperatur bagian dalam mesin.
Dengan kata lain, tipe sistem HAI baru ini memainkan peranan pada katup-katup
HIC dengan baik.
Gambar 2.8 Sistem HAI
2.1.3 Karburator
Karburator adalah sebuah alat yang mencampur udara dan bahan bakar
commit to user
udara melewati venturi pada karburator. Prinsip kerja pada venturi adalah
perbedaan tekanan yang terjadi. Udara yang mengalir dengan kecepatan tetap
kedalam ruang bakar yang ditunjukkan pada gambar 2.9 akan melewati venturi,
maka udara yang masuk dan keluar dari venturi kecepatannya sama. Udara yang
melalui venturi harus lebih besar kecepatannya dibanding dari tempat lainnya,
sebab venturi menyempit. Hal ini juga bertujuan agar tekanan udara dalam venturi
lebih rendah dibanding dengan bagian lainnya.
V1 < V2 V2 > V3
P1 > P2 P2 < P3
V1,P1 V2,P2 V3,P3
Gambar 2.9 Venturi
Pada karburator bahan bakar disalurkan oleh main nozzle ke venturi. Pada
saat udara terhisap melewati venturi, maka tekanan pada venturi menjadi rendah.
Dengan kecepatan udara yang bertambah maka bahan bakar akan terhisap melalui
main nozzle dan bercampur dengan udara yang kemudian mengalir menuju ruang
bakar. Banyaknya bahan bakar yang tercampur akan bertambah sesuai dengan
kecepatan udara yang dihisap. Besarnya kecepatan aliran udara diatur oleh katup
throttle, yang gerakannya diatur oleh pedal akselerator.
commit to user
2.1.4 Intake Manifold
Intake manifold mendistribusikan campuran udara bahan bakar yang
diproses oleh karburator ke silinder-silinder. Intake manifold dibuat dari paduan
aluminium, yang dapat memindahkan panas lebih efektif dibandingkan logam
lainnya. Intake manifold diletakkan sedekat mungkin dengan sumber panas yang
memungkinkan campuran udara dan bensin cepat menguap. Pada beberapa mesin,
intake manifold letakknya dekat dengan exhaust manifold. Ada juga mesin yang
water jacketnya ditempatkan didalam intake manifold untuk memanaskan
campuran udara bensin dengan adanya panas dari air radiator.
Gambar 2.11 Intake Manifold
2.2 Sistem Udara Pada EFI (Electronic Fuel Injection)
Sistem EFI menentukan jumlah bahan bakar yang optimal (tepat)
disesuaikan dengan jumlah dan temperatur udara yang masuk, kecepatan mesin,
temperatur air pendingin, posisi katup throttle, pengembunan oksigen didalam
exhaust pipe, dan kondisi penting lainnya. Electronic Control Unit (ECU)
mengatur jumlah bahan bakar untuk dikirim ke mesin pada saat penginjeksian
dengan perbandingan udara dan bahan bakar yang optimal berdasarkan kepada
karakteristik kerja mesin. Sistem EFI menjamin perbandingan udara dan bahan
bakar yang ideal dan efisiensi bahan bakar yang tinggi pada setiap saat.
Sistem EFI dirancang untuk mengukur jumlah udara yang dihisap. Udara
bersih dari saringan udara (air cleaner) melalui throttle body kemudian masuk ke
intake chamber. Besarnya jumlah udara yang masuk ke dalam intake chamber
ditentukan oleh lebarnya katup throttle yang terbuka oleh tarikan pedal gas. Aliran
udara akan masuk melalui intake manifold kemudian ke ruang bakar (combustion
commit to user
Gambar 2.12 Sistem EFI
Ada dua sistem untuk mendeteksi jumlah udara yang masuk, yaitu sistem
airflow meter (L-EFI) dan sistem manifold pressure sensor (D-EFI). Dengan
demikian sensor-sensor tersebut akan mengirim signal ke ECU untuk mengontrol
penginjeksian bahan bakar yang sesuai.
1. Sistem D-EFI (Manifold Pressure Control Type)
Sistem D-EFI Mengukur Tekanan udara dalam intake manifold dan
kemudian melakukan perhitungan jumlah udara yang masuk. Sistem D-EFI
tidak begitu akurat dibandingkan dengan sistem L-EFI dalam mendeteksi
jumlah udara yang masuk ke dalam intake manifold.
commit to user
2. Sistem L-EFI (Airflow Control Type)
Dalam sistem L-EFI, airflow meter langsung mengukur jumlah udara
yang mengalir ke dalam intake manifold. Airflow meter mengukur jumlah
udara dengan sangat akurat. Sistem L-EFI dapat mengontrol penginjeksian
bahan bakar lebih tepat dibandingkan dengan sistem D-EFI.
2.2.1 Sistem Induksi Udara (Air Induction System)
Sistem induksi udara (air induction system) menyalurkan sejumlah udara
yang diperlukan untuk pembakaran. Sistem ini terdiri atas : air cleaner, throttle
body, air valve, intake chamber dan intake manifold.
1. Saringan Udara (Air Cleaner)
Saringan udara adalah komponen yang berfungsi menyaring udara bebas
dari luar yang akan masuk ke ruang pembakaran agar selalu dalam keadaan
bersih. Fungsi ini sangat berperan penting terhadap umur dan keawetan dari
mesin. Udara yang masuk ke dalam silinder masih banyak mengandung
debu yang akan terhisap dan menempel pada dinding silinder dan akan
mengotori minyak pelumas, yang pada akhirnya dapat merusak mesin.
Selain berfungsi sebagai penyaring, saringan udara ini juga berfungsi
menghilangkan suara desis udara yang masuk dengan cara mengurangi
kecepatan masuknya udara. Ada dua jenis saringan udara yang beredar, yaitu
elemen kertas dan jenis saringan minyak.
Gambar 2.14 Tipe Filter Udara
Untuk menghubungkan air filter dengan throttle body diperlukan air
conector. Air conector biasanya terbuat dari karet yang fleksibel dengan tujuan
untuk meredam getaran mesin, karena sebagian besar air filter dipasang pada
commit to user
ini. Pada air conector juga terpasang sensor suhu udara (Intake Air
Temperature Sensore) yang akan mendeteksi suhu udara yang terhisap.
2. Throttle Body
Throttle body terdiri dari throttle valve yang mengontrol volume udara
masuk selama mesin bekerja normal, saluran bypass yang melewati udara saat
idling, dan throttle position sensor yang mendeteksi sudut pembukaan throttle.
Pada saat putaran lambat, katup throttle ditutup dan udara mengalir
melalui bypass ke ruang udara masuk. Menyetel sekrup putaran lambat searah
jarum jam akan mempengaruhi aliran udara pada bypass dan rpm akan turun,
sebaliknya apabila disetel berlawanan dengan arah jarum jam akan menambah
jumlah aliran udara yang melalui bypass, sehingga rpm naik.
Gambar 2.15 Saluran Bypass
Apabila bypass sirkuit tersumbat oleh kotoran dan sebagainya, maka
jumlah udara yang masuk akan berkurang, akibatnya rpm selalu di bawah
putaran lambat (idle) dan putaran lambat kasar.
Gambar 2.16 Throttle Body
Pada throtlle body terdapat dua komponen yaitu throtlle valve dan
commit to user
acceleration pedal gas yang berfungsi sebagai pengatur pemasukan udara.
Sedangka throtlle position sensor berfungsi mendeteksi sudut pembukaan
throtlle valve. Komponen ini dilengkapi dengan tahanan geser yang selanjutnya
akan dikirim ke ECU sebagai input untuk koreksi perbandingan udara dan
bensin.
3. Air Intake Chamber dan Intake Manifold
Air Intake Chamber (AIC) berfungsi sebagai ruang penampung udara
sebelum dialirkan ke masing-masing intake manifold. Pada sistem D-EFI
terdapat dudukan pressure sensor pada AIC untuk mendeteksi tekanan udara di
dalam AIC.
Gambar 2.17 Air Intake Chamber
Setelah dari air intake chamber udara masuk ke dalam intake manifold
sesuai dengan silinder yang sedang mengalami langkah hisap. Penginjeksian
bahan bakar (bensin) terjadi pada intake manifold oleh injektor yang terpasang
pada intake manifold.
commit to user
2.2.2 Silinder
Udara dan bahan bakar yang telah tercampur di dalam intake manifold
terhisap karena adanya piston yang bergerak didalam silinder. Gerakan piston
yang sesuai dengan mekanisme katup akan terjadi empat langkah gerakan piston
untuk menghasilkan satu tenaga atau dua putaran poros engkol. Langkah yang
terjadi adalah langkah hisap, langkah kompresi, langkah usaha, dan langkah buang.
Adapun penjelasan dari langkah-langkah tersebut sebagai berikut :
1. Langkah hisap
Disebut langkah hisap karena langkah pertama adalah menghisap uadara
dan bahan bakar ke dalam silinder. Pasokan bahan bakar tidak cukup hanya
dari semprotan injektor. Cara kerjanya adalah sebagai berikut :
Piston pertama kali berada pada posisi TMA (Titik Mati Atas).
Kemudian piston bergerak menuju TMB (Titik Mati Bawah) bersamaan
dengan membukanya katub masuk (intake valve). Karena gerakan piston
tersebut, maka didalam silinder mengalami kevakuman, sehingga udara akan
terhisap ke dalam silinder. Pada saat udara melewati intake manifold, injektor
akan menginjeksikan bahan bakar dengan jumlah dan waktu penginjeksian
yang tepat sesuai dengan jumlah udara yang masuk dan kondisi mesin.
Kemudian udara dan bahan bakar tercampur dan masuk ke dalam silinder
untuk dikompresi.
Gambar 2.19 Langkah Hisap (Intake Stroke)
2. Langkah kompresi
Langkah ini adalah lanjutan dari langkah di atas. Setelah piston mencapai
TMB di tahapan langkah hisap, kemudian intake valve tertutup dan dilakukan
commit to user
dalam silinder dimampatkan. Ruangan sudah tertutup rapat karena kedua valve
(intake dan exhaust) tertutup, sedangkan piston kembali bergerak menuju TMA.
Campuran udara dan bahan bakar yang terkompresi, suhu dan tekanannya naik,
sehingga akan mudah terbakar. Pada saat akhir langkah kompresi, busi
memercikkan bunga api untuk proses pembakaran campuran udara dan bahan
bakar yang telah terkompresi.
Gambar 2.20 Langkah Kompresi (Compression Stroke)
3. Langkah usaha
Pada saat akhir langkah kompresi (±8o sebelum TMA), busi
memercikkan bunga api. Penyalaan percikan bunga api dilakukan sebelum
TMA dikarenakan untuk mendapatkan tekanan pembakaran maksimum yaitu
pada saat piston telah mencapai TMA. Pembakaran campuran udara dan bahan
bakar memerlukan waktu, seperti yang terlihat pada gambar berikut :
commit to user
Tekanan tertinggi pembakaran pada titik 3 setelah TMA, sehingga
dorongan yang terjadi pada piston di titik tersebut sangat kuat. Piston bergerak
menuju ke TMB karena ledakan dari pembakaran, gerakan inilah sebagai
sumber awal gerakan motor. Pada saat itu juga kedua valve (intake dan
exhaust) tertutup. Exhaust valve terbuka ketika akhir langkah usaha (piston di
TMB).
Gambar 2.22 Langkah Usaha (Power Stroke)
4. Langkah buang
Langkah terakhir ini dilakukan setelah pembakaran. Piston akibat
pembakaran akan terdorong hingga ke TMB (Titik Mati Bawah). Setelah itu,
piston akan mendorong gas sisa hasil pembakaran ke TMA dan exhaust valve
membuka sementara intake valve tertutup. Oleh karena itu, gas buang akan
terdorong ke luar menuju lubang Exhaust Manifold. Setelah gas buang bersih,
kemudian mengulangi langkah ke 1 (langkah hisap) dan seterusnya.
Gambar 2.23 Langkah Buang (Exhaust Stroke)
2.2.3 Exhaust Manifold
Exhaust Manifold menampung gas bekas dari semua silinder dan
commit to user
pada kepala silinder, saluran manifold disambungkan langsung pada lubang gas
bekas (exhaust port) pada silinder.
Gambar 2.24 Exhaust Manifold
Terdapat oksigen sensor pada pipa buang, yang berfungsi untuk mendeteksi
kandungan oksigen pada gas sisa pembakaran.
Gambar 2.25 Sensor Oksigen
2.2.4 Pipa Buang
Pipa buang (exhaust pipe) adalah pipa baja yang mengalirkan gas bekas dari
exhaust manifold ke udara bebas. Pipa itu sendiri dibagi beberapa bagian, pipa
bagian depan (front pipe), pipa bagian tengah (center pipe), pipa bagian belakang
(tail pipe). Susunan dibuat sedemikian rupa untuk mempermudah saat
penggantian catalytic converter atau muffler tanpa melepas keseluruhan.
commit to user
2.2.5 Catalytic Converter
Catalytic converter merupakan komponen muffler dari emission control
system. Bertujuan untuk mengurangi jumlah CO (karbon monoksida), HC
(hidrokarbon) dan NOx (nitrogen oksida) yang terkandung dalam gas sisa hasil
pembakaran. Sebuah catalytic converter terdapat platinum, paladium dan rhodium
yang dapat mengurangi CO , HC, dan NOx.
Gambar 2.27 Catalitic Converter
2.2.6 Muffler
Gas sisa hasil pembakaran (exhaust gas) dikeluarkan dari mesin dengan
tekanan yang tinggi (kira-kira 3-5 kg/cm2) dan temperaturnya sekitar 600-800oC.
Besarnya panas ini kira-kira 34 % dari energi panas yang dihasilkan oleh mesin.
Apabila gas buang dengan panas dan tekanan yang tinggi seperti ini
langsung ditekan keudara luar, maka gas tersebut akan mengembang dengan cepat
sekali dan menyebabkan timbulnya suara ledakan yang keras. Muffler digunakan
untuk mencegah terjadinya hal tersebut. Gas buang dikurangi tekanannya dan
didingikan saat melalui muffler.
commit to user
2.3 Sistem Kontrol Elektronik
ECS (Elektronik Control System) berfungsi agar sistem injeksi bahan bakar
dapat bekerja dengan baik, tepat dan selalu sesuai dengan kondisi operasional
mesin, sehingga diperoleh engine dengan performansi yang tinggi, efisien
terhadap pemakaian bahan bakar dan gas buang yang dihasilkan ramah
lingkungan (tingkat polusinya rendah).
Gambar 2.29 Sistem Kontrol Elektronik pada EFI
Pada dasarnya ECS (Elektronik Control System) terdiri dari tiga bagian
utama, yaitu :
Sensor : berfungsi untuk mendeteksi kondisi dan kerja mesin. Sensor-sensor ini
mengukur jumlah udara yang dihisap, beban mesin, temperatur air pendingin,
temperatur udara, dan lain-lain. Sensor juga sebagai sistem koreksi air fuel
ratio dan juga sebagai ignition control system.
ECU : berfungsi sebagai processor atau pengolah data dari semua masukan
sensor, yang selanjutnya dikeluarkan dalam bentuk kesimpulan yang akan
dilaksanakan actuator.
Actuator : berfungsi melaksanakan semua kesimpulan atau perintah ECU
dalam bentuk kerja.
2.3.1 Prinsip Kerja Sistem Kontrol Elektronik
Pada sistem kontrol elektronik menggunakan sensor untuk mendeteksi
nilai-nilai fisik menjadi nilai-nilai listrik, sehingga ECU menerima nilai-nilai tersebut sebagai data
commit to user
mengolah data berdasarkan masukan dari sensor-sensor tersebut. Oleh karena itu
aktuator akan bekerja berdasarkan masukan yang telah diolah oleh ECU.
Gambar 2.30 Prinsip Kerja Sistem control Elektronik
2.3.2 Sensor
Sensor merupakan bentuk dari pendeteksi atau pengindra (berpresisi tinggi)
suatu keadaan. Hasil deteksi oleh sensor tersebut akan mengeluarkan bentuk
sinyal tertentu, dimana sensor tersebut bekerja dalam satu kesatuan sistem sensor
dan dapat mengontrol suatu kerja sistem yang lebih besar.
Dalam istilah mesin, kesatuan sistem sensor ini sering disebut ECU, dimana
di dalam ECU ini terdapat micro computer yang berfungsi untuk mengontrol
seluruh sistem kerja mesin berdasarkan sinyal-sinyal dari sensor yang mendeteksi
kondisi dan kerja mesin tersebut. Dengan menggunakan metode sensor ini
tentunya kerja mesin semakin efisien, karena mesin akan bekerja sesuai dengan
segala bentuk kondisi dan kerja yang terjadi.
Sensor-sensor yang terdapat pada sistem injeksi adalah sebagai berikut :
a) Intake Air Temperature Sensor (IAT)
commit to user
Sensor temperatur udara masuk (Intake air temperature) merupakan
sensor koreksi yang biasanya terletak pada air cleaner atau hose antara air
cleaner dengan throttle body. Sensor ini berupa thermistor dengan bahan
semikonduktor yang mempunyai sifat semakin panas temperatur maka nilai
tahanannya semakin kecil.
Sensor Intake air temperature memiliki 2 kabel yang keduanya dari
ECU. ECU akan mensuplai tegangan maksimal sebesar 5 volt dan memberi
ground untuk sensor. Karena nilai tahanan pada sensor bervariasi akibat
perubahan temperatur maka tegangan yang mengalir dari ECU juga bervariasi.
Variasi tegangan inilah yang dijadikan dasar bagi ECU untuk menentukan
temperatur udara masuk yang tepat sebagai input untuk menentukan koreksi
jumlah bahan bakar yang disemprotkan oleh injektor.
Gambar 2.32 IAT Circuit
b) Air Flow Meter Sensor (untuk sistem L-EFI)
MAF (Massa Air Flow Meter) salah satu jenis sensor dengan tipe
measuring plate, yang terdiri atas plat pengukur, pegas pengembali, dan
potensiometer.
Gambar 2.33 Air Flow Meter
Udara yang masuk ke intake air chamber akan dideteksi dengan gerakan
commit to user
pegas pengembali. Plat pengukur dan potensiometer bergerak pada poros yang
sama sehingga sudut membuka plat pengukur ini akan diubah nilai tahanan
potensiometer. Variasi nilai tahanan ini akan dirubah menjadi tegangan output
sensor ke ECU sebagai dasar untuk menentukan jumlah udara yang masuk ke
intake air chamber.
Gambar 2.34 Air Flow Meter Circuit
c) Manifold Absolute Pressure Sensor (untuk sistem D-EFI)
Manifold Absolute Pressure (MAP) adalah sensor yang mendeteksi
tekanan udara yang masuk ke intake air chamber sebagai dasar penghitungan
jumlah udara melalui IC (integrated circuit) yang terdapat di dalam sensor ini.
MAP sensor menghasilkan sinyal tegangan yang segera dikirim ke ECU. Oleh
ECU sinyal tegangan ini digunakan untuk menentukan koreksi penginjeksian
bahan bakar.
Gambar 2.35 MAP sensor
MAP sensor terdiri dari semi konduktor tipe pressure converting element
yang berfungsi merubah fluktuasi tekanan manifold menjadi perubahan
tegangan dan IC yang memperkuat perubahan tegangan. Pada MAP sensor
juga terdapat 3 jenis kabel yaitu input 5 volt (reverence voltase) dari ECU,
commit to user
Gambar 2.36 MAP Sensor Circuit
d) Throttle Position Sensor
Throttle Position Sensor (TPS) adalah sensor pada sistem EFI yang
berfungsi mendeteksi besarnya pembukaan throttle valve dengan menggunakan
potensiometer.
Gambar 2.37 Throttle Position Sensor
Throttle position sensor terletak menempel pada throttle body dan
wujudnya adalah potensiometer (variable resistor) yang dihubungkan dengan
poros throttle valve, untuk mendeteksi besarnya pembukaan katup gas (throttle
valve) tersebut secara akurat, dengan keluarannya adalah tegangan 0 – 5 volt
yang dikirim ke electronic control unit (ECU).
commit to user
e) Water Temperatur Sensor (THW)
Cairan pendingin pada radiator dideteksi oleh sensor ini, kemudian
sensor ini mengirim sinyal ke ECU dan ECU memerintahkan untuk mengatur
pembukaan katup by pass (ISC – Idle Speed Control) agar putaran idle tetap
terjaga. Selain itu, suhu cairan pendingin juga menentukan banyaknya bahan
bakar yang diinjeksikan.
Gambar 2.39 Water Temperature Sensore Circuit
f) Cam Position Sensor (Sensor G)
Gambar 2.40 Sensor pendeteksi camshaft
Cam Position Sensor disebut juga dengan sensor G, karena sinyal yang
dihasilkan adalah G signal. Pada beberapa sensor ini berfungsi untuk
mengontrol Variable Valve Timing System (VVT-I), ECU akan mengubah
kedudukan camshaft dengan cara mengrimkan sinyal ke OCV (oil control
valve) untuk mengatur tekanan oli yang akhirnya camshaft akan berubah
commit to user
g) Crankshaft Position Sensor (Sensor NE)
Gambar 2.41 Sensor pendeteksi crankshaft
Crankshaft Position Sensor disebut juga dengan Sensor NE, karena
sinyal yang dihasilkan adalah NE signal. Sensor ini berfungsi untuk
mendeteksi posisi crankshaft, dan kecepatan putaran (rpm) mesin. Sinyal NE
dikombinasikan dengan sinyal G akan menunjukkan silinder yang sedang
melakukan langkah kompresi dan dari itu ECU dapat memprogram engine
firing order (pengapian).
Beberapa tipe kendaraan konstruksi CKP (Crankshaft Position Sensor)
terdapat di dalam distributor.
h) Starter Signal (STA)
Gambar 2.42 Starter signal
Signal STA ini digunakan jika poros engkol mesin diputar oleh starter
motor. Pada saat awal mesin dinyalakan, aliran udara lambat dan suhu udara
rendah, sehingga penguapan bahan bakar tidak baik (campuran akan kurus).
commit to user
diperlukan campuran mesin yang kaya. Signal STA akan digunakan untuk
menambah volume injeksi selama start engine.
i) Knock Sensor
Gambar 2.43 Sensor pendeteksi knocking
Knock sensor dipasang pada cylinder block dan berfungsi mendeteksi
getaran pada cylinder block untuk mencegah terjadinya knocking. Knocking
terjadi ketika campuran udara dan bahan bakar yang terkompresi terbakar
dengan sendirinya karena panas yang tinggi didalam ruang bakar, dan biasanya
terjadi pada putaran tinggi. Bila terjadi knocking, ECU akan mengeluarkan
perintah untuk mengundurkan timing pengapian agar tidak terjadi knocking.
Bila knocking berhenti, ECU akan memajukan timing pengapian kembali pada
posisi semula. Pada koreksi ini saat pengapian dimundurkan maksimum ± 100,
Ketika terjadi knocking pembakaran yang terjadi tidak sempurna dan
menghasilkan kadar NOx yang tinggi pada gas buang. Sehingga ECU
memerintahkan EGR (Exhaust Gas Recirculation) untuk menyirkulasikan
kembali gas buang ke dalam intake manifold. Kandungan oksigen pada gas
buang tesebut adalah rendah, sehingga dapat mengurangi panas pada kompresi
dan pembakaran untuk menghindari terjadinya knocking.
j) Oxygen Sensor
Setiap mesin yang memiliki efisiensi tinggi harus mampu menghasilkan
asap pembuangan yang sebersih mungkin. Untuk menghasilkan asap
pembuangan tersebut perbandingan udara dan bahan bakar perlu dijaga agar
commit to user
oksigen mendeteksi apakah perbandingan udara dan bahan bakar terlalu gemuk
atau terlalu kurus. Sensor ini terletak pada exhaust manifold.
Gambar 2.44 Oxigen sensor
Cara Kerja :
Sifat titania tahanannya akan berubah sesuai dengan konsentrasi pada gas
buang. Tahanan ini berubah secara tiba-tiba pada batas antara perbandingan
teoritis gemuk dan kurus. Tahanan titania berubah apabila temperaturnya
berubah. Oleh karena itu, pemanas (heater) pada sensor berfungsi agar
temperatur pada tahanan titania konstan. Pemanas berhubungan dengan
terminal HT dan +B pada ECU.
ECU selalu mensuplai tegangan keterminal OX, karena perubahan
tahanan titanius, tegangan tersebut akan berubah dikisaran tegangan reverensif
±0,45 volt. ECU akan mengolah perubahan tegangan tersebut. Apabila hasilnya
menunjukan tegangan diatas 0,45 volt, yaitu bila tahanan sensor oksigen
rendah, ECU menyimpulkan bahwa perbandingan campuran adalah kaya. Bila
tegangan OX kurang dari 0,45 volt (tahanan sensor oksigen besar), ECU
menyimpulkan bahwa perbandingan campurannya kurus.
commit to user
k) Vehicle Speed Sensor (VSS)
Vehicle Speed Sensor dipasang pada output transmisi dan berfungsi
mendeteksi kecepatan putar poros output transmisi/transaxle atau kecepatan
roda. Sensor ini terdiri dari magnet permanen, koil, dan core. Sinyal yang
dihasilkan dalam bentuk tegangan AC yang kemudian dikirim ke ECU. Pada
beberapa tipe kendaraan hasil sinyal Vehicle Speed Sensor digunakan untuk
menggerakkan speedometer. Pada beberapa kendaraan lainnya yang dilengkapi
anti-lock brake system (ABS), sinyal yang dihasilkan akan dikirim ke ECU
untuk mengontrol kerja rem pada kendaraan tersebut.
Gambar 2.46 Vehicle Speed Sensor
2.3.3 ECU (Electronic Control Unit)
ECU menerima dan mengelola seluruh informasi atau data yang diterima
dari masing-masing sinyal sensor yang ada dalam mesin. Informasi yang
diperoleh dari sensor antara lain berupa informasi tentang suhu udara, suhu oli
mesin, suhu air pendingin, tekanan atau jumlah udara masuk, posisi katup throttle
atau katup gas, putaran mesin, posisi pengapian, dan informasi yang lainnya.
Gambar 2.47 ECU 7K-E
Pada umumnya sensor bekerja pada tegangan antara 0 volt sampai 5 volt.
commit to user
menentukan timing injektor menyemprotkan bahan bakar dengan mengirimkan
tegangan listrik ke solenoid injektor. Disamping mengontrol injektor, ECU juga
mengontrol sistem pengapian, dan aktuator lainnya.
2.3.4 Aktuator
Aktuator berfungsi melaksanakan atau mengaktualisasikan semua
kesimpulan atau perintah ECU dalam bentuk kerja. Signal-signal sensor yang
diterima oleh ECU akan diolah untuk memberikan perintah pada actuator,
sehingga actuator akan melaksanakan kerjanya sesuai dengan kondisi engine.
Berikut ini adalah beberapa actuator yang terdapat pada engine :
a) Injector
Injector adalah nosel elektro magnet yang akan menginjeksi bahan bakar
sesuai dengan sinyal dari Electronic Control Unit (ECU). Injektor-injektor
dipasang melalui insulator ke intake manifold atau cylinder head dekat lubang
pemasukan (intake port) dan dijamin oleh delivery pipe.
Gambar 2.48 Injector
Bila sinyal dari Electronic Control Unit (ECU) diterima, coil solenoid
bekerja membentuk medan magnet, sehingga plunger akan tertarik melawan
pegas. Karena needle valve dan plunger merupakan satu unit, needlevalve juga
tertarik dari kedudukan dan bahan bakar akan diinjeksikan. Volume bahan
bakar yang diinjeksikan sesuai dengan perintah dari Electronic Control Unit
(ECU).
b) Fuel Pump
Pompa bahan bakar elektronik (electronic fuel pump) digunakan untuk
commit to user
injeksi. Pompa bahan bakar dipasang dengan saringan bahan bakar, regulator
tekanan, fuel sender gauge, dan lain-lain. Pump impeller diputar oleh motor
untuk mengkompresi bahan bakar, agar dapat mengalir dengan tekanan yang
tinggi. Check valve tertutup saat pompa dihentikan untuk menjaga tekanan
dalam jalur bahan bakar dan memudahkan start ulang mesin. Relief valve
terbuka saat tekanan pada sisi outlet terlalu tinggi untuk mencegah tekanan
bahan bakar menjadi terlalu tinggi.
Gambar 2.49 Fuel pump
c) Idle Speed Control (ISC)
Idle Speed Control (ISC) mengontrol kecepatan idle dengan cara
mengubah volume udara yang masuk melalui saluran by pass throttle valve dan
menyetel putaran idle sesuai perintah dari ECU.
Gambar 2.50 Idle speed control
Apabila suhu cairan pendingin masih relatif dingin, maka katup ISC akan
membuka lebih besar, sehingga putaran idle tetap terjaga. Apabila suhu cairan
pendingin mulai mencapai panas yang standar minimum, maka putaran mesin
commit to user
katup ISC sehingga putaran idle tetap terjaga. Hal tersebut berlaku sama ketika
air conditioner (AC) dinyalakan, katup ISC akan membuka lebih besar,
sehingga putaran idle tetap terjaga.
d) Exhaust Gas Recirculation (EGR)
Exhaust Gas Recirculation (EGR) berfungsi membantu menekan
kandungan polutan pada gas buang, terutama kandungan NOx yang dihasilakan
selama beroperasi dalam temperatur pembakaran yang tinggi.
Exhaust Gas Recirculation (EGR) mengurangi NOx dengan menyirkulasi
gas buang kedalam intake manifold yang kemudian dicampur dengan udara dan
bahan bakar. Dengan kondisi campuran tersebut, tekanan dan temperatur
pembakaran yang tinggi akan turun, sehingga kandungan NOx pada gas buang
berkurang.
Gambar 2.51 Exhaust gas recirculating (EGR)
e) Main Relay
Main relay menjamin besar tegangan (agar tidak turun) pada sebuah
rangkaian kelistrikan. Pada sistem injeksi main relay digunakan untuk
mensuplai arus yang dibutuhkan oleh ECU dan ful pump.
commit to user
f) Malfunction Indicator Lamp (MIL)
Malfunction Indicator Lamp (MIL) akan mendeteksi kerusakan pada
sensor-sensor yang mengalami gangguan atau rusak. Kerusakan (malfungtion)
akan diperlihatkan oleh indicator lamp pada dash board dalam bentuk data
trouble code (DTC) dengan kedipan lampu.
Data trouble code pada kendaraan berbeda-beda. Contoh pembacaan
DTC pada sistem injeksi 7K-E :
Gambar 2.53 Data Trouble Code
Dalam manual service angka 2*4 menunjukkan trouble pada Circuit
Intake Air Temperature Sensor.
Gambar 2.54 Check engine
g) Igniter Unit
Memicu timbulnya letikan api pada busi.
Gambar 2.55 Igniter
h) Data Link Connector (DLC)
Sebagai interface ke Engine scanner tool.
commit to user
Gambar 2.56 Check conector
2.3 Emisi Gas Buang
Pada beberapa mesin mobil dapat diatur CO% nya, tetapi banyak mobil
keluaran baru yang tidak bisa lagi diatur CO% nya karena sudah secara otomatis
diatur oleh ECU (Engine Control Unit). Untuk itu kondisi komponen mesin
lainnya akan berpengaruh besar pada kualitas pembakaran pada mesin yang
berdampak pada emisi gas buang.
2.4.1 Ambang Batas Uji Emisi
Untuk mobil berbahan bakar bensin dapat diukur adalah unsur CO, HC, O2,
CO2 dan Lambda (beberapa jenis alat dapat mengukur kadar NOx).
Namun untuk syarat kelulusan uji emisi, yang dilihat hanya unsur CO (karbon
monoksida) dan HC (hidrokarbon) saja.
Mobil Sistem Karburator:
Tahun Produksi sebelum 1985
CO max: 4.0 %
HC max: 1000 ppm.
Tahun Produksi 1986-1995:
CO max: 3.5%
HC max: 800ppm
Tahun Produksi di setelah 1996:
CO max: 3.0%
commit to user
Mobil Sistem Injeksi (EFI –Electronic Fuel Injection):
Tahun Produksi 1986-1995:
CO max: 3.0%
HC max: 600ppm
Tahun Produksi di setelah 1996:
CO max: 2.5%
HC max: 500ppm
Untuk mobil bermesin diesel (bahan bakar solar), yang disyaratkan untuk
kelulusan uji emisi adalah nilai Opasitas (kepekatan) asap saja.
Tahun Produksi sebelum 1985:
Opasitas max: 50%
Tahun Produksi 1986-1996:
Opasitas max: 45%
Tahun Produksi di setelah 1996:
Opasitas max: 40%
commit to user
38
BAB III
PERENCANAAN DAN GAMBAR
3.1 Perencanaan Pelaksanaan Proyek Akhir
Perencanaan dalam Proyek Akhir adalah suatu rencana yang disusun untuk
proses pengerjaan Proyek Akhir dengan tujuan agar dalam pengerjaan sesuai
dengan rencana yang telah dibuat. Apabila menemui kesalahan, untuk perbaikan
tidak jauh dari proses yang telah direncanakan. Oleh karena itu sebelum
melaksanakan proyek akhir dibuat perencanaan pengerjaan modifikasi engine
Toyota Kijang 5K menjadi sistem injeksi sebagai berikut :
1. Pengujian awal engine 5K;
- Tes fuel consumption
- Uji emisi
2. Persiapan sistem injeksi pada engine 7K;
- Memeriksa kondisi engine stand injeksi (engine 7K)
- Repair dan replace komponen abnormal
- Menghidupkan engine stand injeksi (engine 7K)
- Standarisasi wiring
3. Pelepasan Komponen Injeksi dan pengapian engine 7K;
- Prepare pelepasan komponen
- Penandaan wiring dan konektor
4. Pelepasan komponen sistem bahan bakar dan pengapian engine 5K;
- Pelepasan komponen
- Analisa perbedaan dengan komponen engine 7K
- Modifikasi atau penyesuaian perbedaan komponen 7K dengan 5K
5. Pengadaan komponen yang dibutuhkan dalam modifikasi;
6. Pemasangan dan modifikasi komponen injeksi engine 7K pada engine 5K;
- Pembersihan pada engine 5K dan komponen yang akan dipasang
- Modifikasi dan pemasangan komponen engine 7K pada engine 5K
a. Sistem bahan bakar
b. Sistem udara masuk
commit to user
- Standarisasi pemasangan komponen sistem bahan bakar, udara masuk, dan
pengapian
7. Finishing pengerjaan pemasangan komponen injeksi engine 7K pada engine
5K;
- Pemeriksaan bagian atau komponen yang kurang sempurna
- Perbaikan atau improve pemasangan dan penyetelan
8. Pengetesan dan pengujian akhir engine modifikasi;
- Tes engine
- Tes fuel consumption
- Uji emisi
9. Penyelesaian Laporan Proyek Akhir;
Untuk lebih jelasnya program kerja atau perencanaan pengerjaan proyek
commit to user
injeksi engine 7K Pemeriksaan engine
commit to user
3.2 Gambar Komponen Sistem Udara
Gambar teknik merupakan media komunikasi dalam bidang otomotif,
sehingga seseorang akan dapat dengan mudah mengetahui dan memahami
komponen otomotif melalui gambar. Berikut ini adalah gambar komponen yang
menyangkut sistem udara dan digambar dalam bentuk tiga dimensi dengan
software Solid Work.
a) Air Filter
Gambar 3.1 Air Filter
b) Throttle Body
commit to user
c) Air Intake chamber
Gambar 3.3 Air Intake Chamber
d) Air Intake
commit to user
e) Exhaust Manifold
Gambar 3.5 Exhaust Manifold
f) Exhaust Pipe
commit to user
44
BAB IV
MODIFIKASI DAN PEMBAHASAN
4.1 Spesifikasi Engine
Pengerjaan modifikasi engine 5K Toyota Kijang Rover pada bagian sistem
bahan bakar karburator menjadi sistem bahan bakar injeksi beserta sistem
elektroniknya diperlukan data spesifikasi standar dari kedua jenis engine tersebut.
Engine yang akan di modifikasi adalah engine 5K Toyota Kijang Rover tahun
1989, sedangkan engine yang akan menjadi substitusi adalah Engine Stand Toyota
Kijang 7K-E sumbangan dari Nasmoco.
Terdapat beberapa kesamaan dan perbedaan yang begitu besar pada kedua
engine ini, baik yang akan di modifikasi maupun engine substitusi. Dengan
demikian untuk pengujian awal pelru diketahui spesifikasi dari kedua engine ini.
Berikut ini adalah data spesifikasi untuk engine Kijang Rover dengan engine
stand sumbangan dari Nasmoco :
Tabel 4.1 Spesifikasi Engine
Spesifikasi Engine Kijang Rover 89 Engine Substitusi
Jenis engine 5K 7K
Serial number EG 5K 03421 7K 0419608
Kapasitas engine 1500 cc 1800 cc
Diameter piston (STD) 80,450 – 80,460 mm 80,358 – 80,368 mm
Sistim bahan bakar Karburator EFI (Electronic Fuel
Injection)
Sumber : Pedoman Reparasi Mesin 5K,7K,7K-E (Toyota)
Dari data diatas terlihat jelas perbedaan antara engine yang akan di
