TUGAS AKHIR
Perbandingan Kerja Sistem Multi Point Injection Dengan
Sistem Karburator
Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh :
Nama : Abdul Ghapur
NIM : 4140411-119
Jurusan : Teknik Elektro
Peminatan : Teknik Elektronika
Pembimbing : Ir. Jaja Kustija, M.Sc.
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCU BUANA
JAKARTA
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Abdul Ghapur
NIM : 4140411-119
Jurusan : Teknik Elektro
Fakultas : Teknologi Industri
Judul Skripsi : Perbandingan Kerja Sistem Multi Point Injection Dengan Sistem Karburator
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana.
Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis,
LEMBAR PENGESAHAN
Perbandingan Kerja Sistem Multi Point Injection Dengan
Sistem Karburator
Disusun Oleh :
Nama : Abdul Ghapur
NIM : 4140411-119
Program Studi : Teknik Elektro
Peminatan : Teknik Elektronika
Menyetujui,
Pembimbing Koordinator TA
(Ir. Jaja Kustija, M.Sc.) (Ir. Yudhi Gunardi, MT.)
Mengetahui,
Ketua Program Studi Teknik Elektro
ABSTRAKS
Perbandingan Kerja Sistem Multi Point Injection Dengan
Sistem Karburator
Kemajuan teknologi pada bidang elektronik pada saat sekarang membuat orang berusaha untuk membuat kinerja sistem yang lama akan menjadi lebih baik dengan memanfaatkan teknologi elektronik tersebut, salah satu penerapan bidang elektonik tersebut adalah sistem Multi Point Injection pada bidang otomotive yang menggantikan sistem konvensional yaitu karburator, dimana sistem Multi Point Injection akan menghasilkan kinerja engine lebih baik dari pada sistem Karburator. Multi Point Injection adalah sistem penginjeksian bahan bakar (supply bahan bakar) kedalam ruang bakar engine yang dikontrol secara elektronik berdasarkan sinyal-sinyal sensor-sensor sehingga engine akan mendapatkan supply campuran udara dan bahan bakar yang sesuai dengan kondisi engine pada saat itu, dimana sistem ini pada saat sekarang sudah banyak dipergunakan oleh produsen kendaraan khususnya mobil untuk menggantikan sistem yang konvensional yaitu karburator, pada sistem karburator (konvensional) supply campuran udara dan bahan bakar kedalam engine dilakukan secara mekanikal yaitu hanya berdasarkan tingkat kevakuman engine sehingga keakuratan dalam supply campuran udara dan bahan bakar pada tiap kondisi kendaraan kurang akurat.
Dengan adanya sistem Multi Point Injection (MPI) yang menerapkan bidang elektronik pada bidang otomotive maka akan dihasilkan pembakaran yang sempurna pada engine karena engine akan di berikan campuran udara dan bahan bakar yang tepat sesuai dengan kondisi engine pada saat itu sehingga dengan sistem Multi point Injection akan didapatkan engine performa yang tinggi, emisi gas buang yang lebih baik serta pemakaian bahan bakar yang ekonomis dari pada sistem Karburator (konvensional).
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, dengan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini yang ditulis dengan tujuan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan strata 1 di Universitas Mercu Buana, Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Elektro. Adapun judul laporan tugas akhir ini adalah “ Perbandingan Kerja Sistem Multi Point Injection Dengan Sistem Karburator ”.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas peran serta dari berbagai pihak sehingga laporan tugas akhir ini dapat terwujud, yaitu :
1. Ir. Yenon Orsa, MT., Direktur PKSM.
2. Ir. Jaja kustija, M.Sc., sebagai dosen pembimbing.
3. Ir. Yudhi Gunardi, MT., sebagai Koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro.
4. Ir. Budi Yanto Husodo, M.Sc., sebagai Ketua Program Studi Teknik Elektro.
5. Kedua Orang tua yang telah mendoakan.
6. Anggota Training Center Department PT. Krama Yudha Tiga Berlian Motors
7. Lenny Nurwidiana my soul mate. 8. Seluruh pihak yang telah membantu.
Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun untuk perbaikan dimasa yang akan datang. Selain itu penulis juga berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembacanya.
Jakarta, 10 Maret 2007
PERSEMBAHAN DAN MOTO
Persembahan :
” Ku persembahkan sesuatu yang tertunda ini untuk kedua orang tua ku yang ku cintai yang menjdikan ku hingga aku menjadi seperti ini, dan orang-orang yang
mencintai dan menyayangi ku terimakasih atas doanya ....”
Moto :
“……… Allah meninggikan orang yang beriman di antara kamu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan, beberapa derajat ………” (Al - Mujaadilah : 11).
……… Katakanlah : “Adakah sama orang yang mengetahui dengan orang-orang yang tidak mengetahui ? sesungguhnya orang-orang yang berakallah yang dapat
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... i
LEMBAR PERNYATAAN ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . iii
ABSTRAKS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... iv
KATA PENGANTAR ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... v
LEMBAR PERSEMBAHAN DAN MOTO ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... vi
DAFTAR ISI ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . vii
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 1
1.3 Batasan Masalah ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 2
1.4 Tujuan Penelitian ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3
1.5 Metodologi Penelitian ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3
1.6 Sistematika Penulisan ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
BAB II. DASAR TEORI 2.1 Karburator ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
2.1.1 Prinsip Kerja ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
2.1.2 Konstruksi Karburator ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
2.2 Multi Point Injection (MPI) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 9
2.2.1 Fuel Supply System … … … .. 10
2.2.2 Ignition System ... … … … …. 11
2.2.3 Idle Speed Control System … … … .. 11
2.2.4 Emission Control System … … … 12
2.2.5 Prinsip Kerja … ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 13
2.2.6 Waktu Injeksi Dan Kompensasi ... ... ... ... ... ... ... . 17
2.2.6.1 Starting ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17
2.2.6.3 Idling … … … 18 2.2.6.4 Traveling … ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … 18 2.2.6.5 Acceleration ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 18 2.2.6.6 Decceleration ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 19 2.2.6.7 Engine Off ... … … … . 19 2.2.7 Sensor … … … 19
2.2.7.1 Air Flow Sensor … … … .. 19
2.2.7.2 Intake Air Temperature Sensor … … … … 25
2.2.7.3 Barometric Pressure Sensor … … … 26
2.2.7.4 Engine Coolant Temperature Sensor … …. 27 2.2.7.5 Vacuum Sensor / Manifold Absolute Pressure 29
2.2.7.6 Throttle Position Sensor dengan Idle Switch Position Sensor … … … 30
2.2.7.7 Oxygen Sensor … … … 32
2.2.7.8 Vehicle Speed Sensor … … … 35
2.2.7.9 Crank Angle Sensor … … … . 36
2.2.7.10 Camshaft Position Sensor … … … … …. 37
2.2.7.11 Detonation Sensor / Knock Sensor … … . 42
2.2.7.12 Variable Resistor … ... ... ... ... ... ... ... ... . 43
2.2.7.13 AC Switch ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 44
2.2.7.14 Ignition Switch & Inhibitor Switch ... … . 45
2.2.7.15 Power Steering Fluid Pressure Switch … . 46 2.2.7.16 Electrical Load Switch … … … …. 47
2.2.7.17 Alternator FR Signal … … … ... 48
2.2.8 Cara Kerja Karburator … … … 49
2.2.8.1 Mekanisme Suction piston … ... ... ... ... .... 49
2.2.8.2 Cold Start-up And Cranking ... … … … … 50
2.2.8.3 Hot Start-up (re-starting after warm up) …. 51 2.2.8.4 Sesaat Setelah Cold Starting (Ledakan) …. 52 2.2.8.5 Selama Warm-Up … … … 53
2.2.8.7 Under Partial Load (Medium Speed) … … 55
2.2.8.8 Under Total Load (Throttle Full Open) … . 56 2.2.8.9 Engine Stopped … … … .. 57
2.2.8.10 Acceleration … … … . 57
2.2.8.11 Decceleration … … … 58
2.2.9 Cara Kerja Multi Point Injection … … … ... 59
2.2.9.1 Fuel Injection System … ... ... ... ... ... ... .... 59
2.2.9.1.1 Fuel Pump ... ... ... ... ... ... ... ... .... 60
2.2.9.1.2 Fuel Filter ... ... ... ... ... ... ... ... .... 62
2.2.9.1.3 Delivery Pipe ... … … … .. 62
2.2.9.1.4 Fuel Pressure Regulator … … …. 63
2.2.9.1.5 Fuel Pump Power Supply … … .. 64
2.2.9.1.6 Fuel Injector … … … .. 65
2.2.9.1.7 Pengaturan Jumlah Penyemprotan 69
2.2.9.1.8 Basic Injector Drive Time … … .. 70
2.2.9.2 Ignition System ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 79
2.2.9.2.1 Distributor Type Ignition ... ... ... . 79
2.2.9.2.2 Ignition Tanpa Distributor ... … .. 80
2.2.9.2.3 Distribution Control … … … …. 81
2.2.9.2.4 Ignition Timing Control … … … 83
2.2.9.2.5 Kontrol Knock … … … 85
2.2.9.2.6 Ignition Coil … … … ... 87
2.2.9.2.7 Power Transistor ... ... ... ... ... ... .. 87
2.2.9.3 Idle Speed Control System … … … … ... . 88
2.2.9.3.1 Flow Kontrol Kecepatan Idle ... .. 89
2.2.9.3.2 Kontrol Aliran Udara Intake ... .... 90
2.2.9.3.3 Fast Idle Air Valve ... ... ... ... ... .. 90
2.2.9.3.4 Fixed SAS ... ... ... ... ... ... ... ... .... 92 2.2.9.3.5 Stepper Motor (ISC Servo) … …. 92 2.2.9.3.6 Feedback Control Kecepatan E/G 96 2.2.9.3.7 Kontrol Posisi Stepper Motor … . 98
2.2.9.3.8 Kontrol Target Posisi Idling … ... 99
2.2.9.3.9 Kontrol Kompensasi Drop Abnormal Kecepatan ... ... ... ... ... 99
2.2.9.3.10 Kontrol Dashpot ... ... ... ... ... .... 100
2.2.9.3.11 Kontrol Waktu Saat Start ... ... ... 100
2.2.9.3.12 Kontrol Stabilitas Idle Saat Temperatur Engine Coolant Tinggi 101 2.2.9.3.13 Kontrol Inisialisasi ... ... ... ... ... . 101
2.2.9.3.14 Mode SAS ... ... ... ... ... ... ... ... .. 102
2.2.9.4 Emission Control System ... ... ... ... ... ... ... 102
2.2.9.4.1 Crankcase Emission Control System … … … ... 107
2.2.9.4.2 Evaporative Emission Control System … … … 108
2.2.9.4.3 Exhaust Gas Reciculating System 111 BAB III. METODE PENELITIAN 3.1 Troubleshooting ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … … . 117
3.2 Fail Safe ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 118
3.3 Engine Warning Lamp ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 119
3.4 Troubleshooting menggunakan MUT II ... ... ... ... ... ... . 120
3.4.1 Hirarki MUT II … … … …. 120
3.4.2 Tampilan MUT II … … … ... ... ... … … … 121
3.4.3 Self Diagnosis Dan Data List … … … 122
3.4.4 Drive Recorder … … … …. 122
3.4.5 Actuator Test … … … 123
3.5 Troubleshooting Menggunakan MUT III … … … … .... 124
3.5.1 Urutan Pemasangan MUT III ... ... ... ... ... ... ... ... . 125
3.5.2 Menu MUT III ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 125
3.5.2.1 Self Diagnosis ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... …. 127
3.5.2.3 Data List … … … 128 3.5.2.4 Drive Recorder … … … 128 3.6 Troubleshooting Menggunakan Kabel
(Kendaraan Tanpa CAN System) … … … . 135 3.6.1 Diagnosis Conector 16 Pin … … … .. 135 3.6.2 Diagnosis Conector 12 Pin (Old Type) … … … … 136 3.6.2.1 Dengan Menggunakan LED … … … 136 3.6.2.2 Dengan Menggunakan Multimeter Analogue 136 3.6.3 Pembacaan Diagnosis Code ... ... ... ... ... ... ... ... .... 137 3.6.4 Tabel Diagnosa Yang Dideteksi … … … …. 138 3.7 Pengambilan Data Mitsubishi KUDA
Dan Mitsubishi T120ss ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 139 3.7.1 Spesifikasi Kendaraan ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 139 3.7.2 Pengukuran Engine Performa ... ... ... ... ... ... ... ... 142 3.7.3 Pengukuran Emisi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 144 3.7.4 Pengukuran Fuel Consumption ... … … … . 145 3.7.4.1 Full To Full … … … 145 3.7.4.2 Fuel Pad Tester … … … 146
BAB IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Engine Performa ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … ... . 149 4.2 Fuel Consumption ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 150 4.3 Supply Bahan Bakar Dan Emisi ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 151 4.3.1 Standar Ambang Batas Khusus DKI Jakarta 2006 .. 152 4.3.2 Perbandingan Standard Emissi Gasoline Untuk
Kendaraan Passenger (EURO) ... ... ... ... ... ... ... ... 153
BAB V. KESIMPULAN
5.1 Engine Performa ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 154 5.2 Supply Bahan Bakar Dan Emisi ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 155 5.3 Saat Accelerasi Dan Deccelerasi ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 155
5.4 Menghidupkan Engine Dalam Kondisi Dingin ... ... ... ... 156 5.5 Fuel Cut Saat Deccelerasi Dan Maximum Speed ... ... .... 156 5.6 Dipakai Untuk Jalan Yang Kasar Dan Menanjak ... ... .... 157 5.7 Penentuan Trouble ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 157 5.8 Harga Kendaraan Dan Perawatan ... ... ... ... ... ... ... ... .... 157
DAFTAR PUSTAKA ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … 158
LAMPIRAN ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … … … .. RIWAYAT HIDUP PENULIS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … … ..
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi elektronik yang semakin canggihnya pada dewasa ini membuat banyak kemudahan-kemudahan maupun peningkatan kinerja dari suatu sistem yang kini banyak kita temui di sekitar kita, dalam dunia automotive perkembangan teknologi elektronik tersebut juga dimanfaatkan untuk diterapkan kedalam kendaraan untuk menghasilkan kendaraan yang lebih cangih dan berteknologi.
Salah satu penerapan bidang elektronik dalam dunia automotive adalah sistem pengontrolan injeksi bahan bakar (gasoline) kedalam silinder engine, dimana sistem ini mengantikan sistem karburator yang bekerja secara mekanikal (kovensional) dimana sistem supply bahan bakar secara elektronik lebih baik dibandingkan dengan sistem karburator (mekanikal) dalam segi engine performa, emisi gas buang dan konsumsi bahan bakar serta pengecekan kesalahan (trouble shooting) juga mudah dalam sistem injeksi dengan menggunakan scan tool (MUT / Multi Use Tester), dalam kendaran Mitsubishi sistem pengontrolan injeksi bahan bakar secara elektronik dikenal dengan Multi Point Injection (MPI), pada merk Toyota dikenal dengan Electronic Fuel Injection (EFI) dll. yang mana sistem injeksi bahan bakar ini pada dasarnya adalah sama.
1.2 Rumusan Masalah
Setelah mengamati dan menganalisa bahwa pada saat sekarang sistem karburator mulai ditinggalkan oleh para produsen mobil dimana kelemahan sistem ini tidak bisa menghasilkan kinerja engine yang optimal, pemakaian bahan bakar yang kurang effisien serta menghasilkan emisi gas buang yang kurang baik. Pada saat sekarang orang lebih cenderung senang mengunakan mobil dengan tenaga yang besar dan lebih responsif untuk kenyamanan berkendara, ditambah berlangsungnya krisis sumber daya energi khususnya minyak dunia yang semakin
mahal sehingga diperlukan pemakaian bahan bakar yang ekonomis, serta polusi dunia yang makin membuat lapisan ozone menjadi rusak yang berakibat adanya efek rumah kaca dimana salah satu penyumbang utama dari rusaknya lapisan ozone tersebut adalah dari emisi kendaraan, sehingga pada saat sekarang dibuat suatu standar regulasi untuk emisi gas buang kendaraan agar tidak terlalu menghasilkan emisi yang dapat membuat kerusakan pada lapisan ozone, salah satunya standar EURO, dimana standar untuk Indonesia pada saat sekarang baru EURO 2 dan untuk negara-negara Eropa sudah mencapai EURO 4, untuk kendaraan dengan Multi Point Injection sudah masuk standar emisi EURO 2. Oleh karena itu dalam makalah ini akan dipelajari tentang sistem karburator dan sistem MPI sehingga kita dapat mengetahui dengan pasti bahwa sistem MPI lebih baik dari pada karburator.
1.3 Batasan Masalah
Masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah : 9 Teori dasar karburator dan MPI.
9 Cara kerja sensor-sensor dan actuator sistem MPI.
9 Cara kerja sistem karburator dan MPI dalam supply bahan bakar.
9 Record data list kerja dari actuator dan sensor-sensor sistem MPI dengan menggunakan MUT III.
9 Pemecahan trouble shooting pada sistem Multi Point Injection dengan scan tool (Multi Use Tester) dan satu buah kabel.
9 Perbandingan antara MPI dan karburator dalam engine performa, pemakaian bahan bakar (fuel consumption) dan hasil emisi.
9 Pada tugas akhir ini tidak dibahas mengenai rangkaian ECU (Engine Control Unit) dan cara kerja rangkaian ECU.
1.4 Tujuan Penelitian
Menganalisa antara sistem Multi Point Injection (MPI) dan sistem karburator dalam supply bahan bakar dengan membandingkan tenaga engine yang dihasilkan (engine performa), pemakaian bahan bakar (fuel consumption) dan hasil emisi gas buangnya.
1.5 Metode Penelitian
Dalam melaksanakan penulisan laporan tugas akhir ini, penulis menggunakan beberapa metode penulisan yaitu :
9 Studi Kepustakaan
Untuk menunjang penulisan laporan ini, maka diperlukan data-data yang bersifat teori. Data-data tersebut diperoleh penulis dengan cara mengumpulkan berbagai literatur yang berkaitan dengan masalah yang diangkat, baik dari buku-buku, makalah, majalah, internet maupun dari sumber bacaan yang lain.
Adapun teori-teori yang berkaitan dengan metoda ini adalah tentang cara kerja sensor dan actuator serta cara kerja sistem MPI dan karburator .
9 Metode Diskusi
Metode diskusi dilakukan dengan mengadakan tanya jawab secara langsung dengan dosen pembimbing maupun dengan sumber-sumber lain yang berkompeten pada bidang Multi Point Injection dan karburator tersebut.
9 Penelitian dikendaraan
Pada metode ini, penulis melakukan percobaan-percobaan pada sistem yang akan di analisa agar memperoleh data-data pengukuran atau parameter-parameter yang akurat sesuai dengan kondisi kendaraan, dalam melakukan pengambilan data dan percobaan penulis mengunakan alat bantu scan tool yaitu Multi Use Tester II / III (MUT II atau MUT III) yang digunakan untuk mendapatkan data-data kerja dari sensor-sensor dan aktuator, aktuator test, kondisi kendaraan serta menginformasikan jika terdapat ke abnormalan (trouble) pada sistem MPI tersebut (memudahkan dalam pencarian trouble) sehingga penulis dapat membuat kesimpuan dari hasil percobaan ini.
1.6. SISTEMATIKA PENULISAN
Penulisan laporan tugas akhir ini dibagi kedalam beberapa bab dengan urutan sebagai berikut :
BAB I. PENDAHULUAN
Pada bab ini penulis memaparkan latar belakang masalah dan rumusan masalah yang mendasari ide penulisan perbandingan kerja sistem multi point injection dengan karburator tersebut, serta memberikan batasan-batasan masalah apa saja yang akan dibahas agar tidak meluas.
Selain itu pada bab ini juga tercakup tujuan penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II. DASAR TEORI
Pembahasan teori ini berkaitan dengan teori-teori dasar tentang prinsip kerja sensor-sensor serta aktuator dan cara kerja sistem MPI serta dasar teori dan cara kerja dari karburator.
BAB III. METODE PENELITIAN
Pada bab ini akan dijelasakan cara pengambilan data untuk sistem MPI dan karburator tentang engine performa, fuel consumption dan emisi, serta pemecahan trouble shooting-nya untuk sistem MPI dengan MUT dan satu buah kabel.
BAB IV. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Membahas data-data yang telah di peroleh berdasarkan percobaan-percobaan yang telah dilakukan pada sistem MPI dan karburator tentang engine performa, fuel consumption dan emisi serta menganalisanya.
BAB V. KESIMPULAN
Bab ini hanya memuat kesimpulan yang diperoleh dari hasil pengujian sistem.
BAB II
TEORI DASAR
2.1 Karburator
Karburator adalah komponen pensupply campuran udara bahan bakar yang dikabutkan pada gasoline engine yang bekerja secara mekanikal, dimana prinsip kerjanya adalah adanya negative pressure (vacuum) yang dihasilkan oleh hisapan piston pada engine saat langkah intake dan dorongan aliran udara dari luar (positive pressure) yang membuat aliran udara pada venturi karburator menghisap bahan bakar dari float chamber masuk ke dalam intake manifold, lalu campuran udara dan bahan bakar diteruskan masuk keruang bakar silinder yang digunakan untuk menghasilkan expansion (pembakaran) dengan dipercikannya bunga api melalui busi maka dihasilkanlah putaran engine diteruskan ke transmisi ke differential lalu ke roda.
2.1.1 Prinsip kerja
Venturi
Venturi adalah saluran aliran udara yang dipersempit dimana pada daerah venturi tersebut dihasilkan kevakuman yang tinggi dan aliran udara yang masuk (posistive dan negative pressure) tercepat berada pada bagian venturi tersebut sehingga fuel dapat terhisap dari float chamber.
Aliran Udara
Gerakan kebawah piston menciptakan negative pressure atau kevakuman didalam silinder dan tekanan atmosfir yang lebih tinggi mendorong udara melalui karburator (positive pressure) ke intake manifold kemudian ke dalam silinder.
Kecepatan udara yang lebih besar menghasilkan negative pressure yang lebih rendah, sehingga fluida pada kecepatan udara yang lebih besar (venturi) akan terhisap lebih banyak
Prinsip kerja karburator menggunakan venturi yaitu semacam saluran yang dipersempit untuk meningkatkan kecepatan aliran udara, sebuah pipa kapiler yang menghubungkan bahan bakar cair dipasang pada venturi untuk menarik bahan bakar tersebut dari float chamber.
Aliran dari udara yang lewat melalui venturi bervariasi sesuai dengan derajat pembukaan throttle valve.
Vacuum pressure yang dibangkitkan di venturi bervariasi sesuai dengan kecepatan aliran udara.
Pada saat throttle belum terbuka maka fuel dihisap melalui idle port dan slow port.
Pada saat throttle terbuka maka fuel dihisap melalui main nozzle.
Pada kondisi tertentu fuel yang terhisap melalui main nozzle tidak cukup untuk mensupply engine, maka ditambah melalui idle port, slow port dan acceleration port.
2.1.2 Konstruksi karburator
- Venturi
Venturi adalah saluran aliran udara yang dipersempit dimana pada daerah venturi tersebut dihasilkan kevakuman yang tinggi dan aliran udara yang masuk (tekanan posistif dan negative) tercepat berada pada bagian venturi tersebut sehingga fuel dapat terhisap dari float chamber.
- Main nozzle
Saluran bahan bakar utama yang bekerja pada saat kevakuman yang terjadi di daerah main nozzle tinggi, bahan bakar dari main nozzle dapat terhisap pada saat throttle valve terbuka.
- Throttle valve
Valve yang terdapat pada aliran udara masuk untuk mengontrol jumlah udara yang masuk kedalam intake manifold yang dikontrol oleh acceleration pedal, dimana makin besar throttle valve terbuka maka semakin banyak aliran udara yang masuk, dimana semakin banyak udara yang masuk maka semakin banyak pula bahan bakar yang masuk sehingga campuran udara dan bahan bakar yang masuk kedalam intake manifold lalu masuk kedalam silinder ruang bakar juga banyak, sehingga makin besar pula tenaga yang dihasilkan oleh engine dan kecepatan putaran engine makin meningkat.
- Float chamber
Tempat atau ruangan pada karburator yang berisi bahan bakar yang stand by untuk mensupply bahan bakar, bahan bakar pada float chamber berasal dari fuel tank yang dipompakan oleh fuel pump ke karburator (float
chamber), jumlah bahan bakar yang stand by pada float chamber ini dikontrol oleh pelampung (float) dan needle valve untuk membuka dan menutup aliran bahan bakar yang di supply dari fuel pump ke float chamber.
2.2 Multi Point Injection (MPI)
Multi point injection adalah sistem penyemprotan bahan bakar yang cara kerjanya dikontrol secara electronic (komputer) agar didapatkan nilai campuran udara dan bahan bakar selalu sesuai dengan kebutuhan engine, sehingga didapatkan daya engine yang optimal dengan pemakaian bahan bakar yang minimal serta menghasilkan emisi gas buang yang ramah lingkungan.
Dalam kehidupan sehari hari nama MPI telah dipakai oleh merek Mitsubishi, sedangkan merk lain mempunyai nama-nama yang berbeda akan tetapi prinsip dari semua sistem tersebut adalah sama.
Sistem injeksi gasoline yang dikontrol secara elektronik digunakan pada kendaraan Mitsubishi Motors yang terdiri dari fuel supply system, ignition system, air control system dan emission system.
2.2.1 Fuel Supply System
Fuel Supplay System Diagram
Fuel Supply digunakan kendaraan Mitsubishi Motor di design untuk mengirimkan jumlah fuel secara presisi yang diperlukan untuk menghasilkan keseimbangan paling baik antara power, fuel economy dan emisi exhaust yang rendah (pembakaran yang sempurna). Di fuel supply system, engine ECU (electronic control unit) menerima signal dari sensor-sensor yang berhubungan dan mengontrol fuel injector memberikan ratio air-fuel yang terbaik dari kondisi operasi engine yang berubah-ubah, ketika kondisi berubah, fuel supply diatur sesuai keperluannya.
2.2.2 Ignition System
Ignition System Diagram
Untuk mendapatkan pembakaran yang optimal, ignition system harus membakar campuran udara dan bahan bakar pada saat yang tepat berdasarkan signal sensor-sensor untuk mengontrol ignition timing. Ignition timing yang tepat menghasilkan pembakaran dan tekanan hasil pembakaran yang baik berdasarkan sinyal posisi piston (Crank Angle Sensor).
2.2.3 Idle Speed Control System
Sistem kontrol udara terdiri dari sistem kontrol udara masuk (intake air control system) dan idle speed control system. Intake air control system mengatur jumlah udara secara optimal oleh pengontrolan pergerakan throttle valve.
Idle speed control system mengatur banyaknya kecepatan aliran yang mengalir melalui intake ketika throttle valve tertutup penuh (kecepatan idling). System ini memonitor rpm engine pada saat idling.
Komponen yang bekerja pada idle speed control adalah : - Celah throttle valve (penyetelan fix SAS).
- Fast idle air valve (FIAV), bekerja berdasarkan engine coolant temperature, jika engine coolant temperature kurang dari 500C maka FIAV akan membuka dan akan menutup penuh saat engine coolant temperature lebih dari 500C.
- Speed Adjusting Screw (SAS)
- ISC stepper motor, yang bekerja berdasarkan perintah ECU.
2.2.4 Emission Control System
Emission Control System Diagram
Sistem kontrol emisi berfungsi mengontrol Hydrocarbon (HC), Carbon Monoxide (CO), dan Oxides Of Nitrogen (NOx) yang dihasilkan oleh exhaust gas hasil pembakaran.
Input SENSOR Processing ECU Output ACTUATOR 2.2.5 Prinsip kerja - Sensor
Komponen yang mendeteksi nilai-nilai fisik menjadi nilai listrik sehingga ECU menerima nilai tersebut sebagai data masukan.
Sensor memonitor kondisi untuk menentukan permintaan untuk fuel supply, ignition timing, idle air flow dan kontrol emisi. Sebagai contoh adalah engine coolant temperature sensor yang mendeteksi temperature air radiator (engine), air flow sensor yang memonitor banyaknya aliran udara yang melalui intake manifold. Sensor-sensor tersebut mengukur kondisi operasi dan memberi input ke engine ECU.
- ECU (Engine Control Unit)
ECU mengontrol engine dengan respon secara cepat terhadap perubahan di segala kondisi operasi, khususnya tuntutan pengendali untuk tenaga (power). ECU mengontrol engine memonitor kondisi ambient yang carburator tidak dapat mengkompensasinya, hasilnya fuel supply lebih akurat.
Engine ECU memonitor kondisi operasi dan menggunakan program internal untuk menghitung fuel supply dan ignition timing dan membuat keputusan kontrol lain.
Setelah membuat kalkulasi signal engine ECU memerintahkan komponen actuator untuk mengirim jumlah yang benar dan membakar campuran air-fuel ketika waktu yang tepat untuk berbagai kondisi operasi.
Karena kondisi berubah engine ECU terus memperbaharui kalkulasinya untuk mengatur fuel supply, Ignition timing dan membuat keputusan kontrol yang lain yang diperlukan agar engine optimal, proses ini terus menerus sepanjang kendaraan berjalan.
Engine Control Unit
Tipe-tipe Memory
¾ Read Only Memory (ROM) 9 Preprogrammed information 9 Tidak berubah selama operasi
¾ Random Access Memory (RAM)
9 Engine ECU dapat di baca dan ditulis 9 Sifat datanya temporary (sementara)
9 Datanya akan hilang jika tidak ada catu dayanya Adaptive Memory
− Bagian dari RAM
− Menyimpan Informasi “learned”
− Jika battery dilepas, informasi learned hilang Flash Memory
− Re-write atau up date informasi program
- Aktuator
Actuator yaitu suatu komponen bekerja berdasarkan kontrol keputusan (perintah) dari Engine ECU. Kerja actuator menentukan fuel supply, ignition timing, idle speed dan hasil emisi.
Jika engine ECU ingin meningkatkan engine idle speed, Engine ECU memberikan signal ke actuator (Idle Speed control Servo) untuk meningkatkan jumlah aliran udara yang melewati trrottle valve dengan jumlah tertentu. Semua actuator tidak memberi input ke engine ECU, actuator melakukan operasi atas dasar signal yang diterima dari engine-ECU.
ECU mengontrol fuel injection system dengan memberikan kontrol yang sangat akurat pada fuel supply, ignition timing, idle speed dan emissi dengan melalui proses “Menyensor-Memutuskan-Mengaktifkan”. Engine ECU menyensor kondisi operasi tertentu dari input yang diterima dari berbagai macam sensor, engine-ECU menggunakan informasi yang bersamaan dari sensor untuk membuat keputusan kontrol menyesuaikan dengan program internalnya. Kemudian ECU mengaktifkan / menjalankan aktuator untuk memberi kontrol yang diinginkan.
- Kontrol Umpan Balik (Feedback Control)
Feedback Control
Oxygen Sensor, detonation sensor dan beberapa type dari sensor posisi memonitor hasil keputusan engine ECU dan memberikan feedback ke engine ECU tentang keputusan kontrol yang baru (actual). Feedback menjadikan engine ECU untuk memperbaiki fuel supply, ignition timing dan memonitor hasil idle air control.
INJECTOR ACTIVATION DURATION BASIC INJECT 2.5 ms IATS CTS IG ST TPS FUEL CUT TPS STARTING IDLING (WARM UP) DRIVING (WARM UP) ACCELERATION (WARM UP) IDLING ENRICHMENT DECCERELATION DRIVING AFTER ST
2.2.6 Waktu injeksi dan kompensasi
2.2.6.1 Starting (A/f ratio 1~5 :1)
Carburator MPI Choke system Basic injection (CAS, AFS)
Main nozzle IATS
Slow port Extra for warm up (IPS, CTS) Idle port Extra for starting (IG ST, CTS)
2.2.6.2 Warming up (A/F ratio 11 :1)
Carburator MPI Choke system Basic injection (CAS, AFS)
Main nozzle IATS
Slow port Extra for warm up (IPS, CTS) Idle port Extra for starting (IG ST, CTS)
2.2.6.3 Idling (A/F ratio 12~13 :1)
Carburator MPI Idle port Basic injection (CAS, AFS)
IATS
2.2.6.4 Traveling (A/F ratio 12~18 :1)
Carburator MPI Main nozzle Basic injection (CAS, AFS)
Slow port IATS
2.2.6.5 Acceleration (A/F ratio 7~9:1)
Carburator MPI Main nozzle Basic injection (CAS, AFS)
Power system IATS
Extra injection (TPS)
2.2.6.6 Decceleration (Fuel cut)
Carburator MPI Idle port Basic injection (CAS, AFS)
Dash pot Engine brake (IPS, TPS, CAS) ISC stepper motor (slowly to close)
2.2.6.7 Engine off (fuel cut)
Carburator MPI
Air cut Injector cut off
Initialisasion ISC stepper motor Fuel pressure (residual pressure)
2.2.7 Sensor
2.2.7.1 Air Flow Sensor (Diagnosis code : 12)
Air Flow Sensor (AFS) mengukur jumlah udara yang masuk. AFS menggunakan Karman Vortex untuk mendeteksi jumlah udara masuk yang telah melewati element air cleaner. ECU menggunakan sinyal ini dan sinyal engine speed (Crank Angle Sensor sinyal) untuk menghitung dan menentukan basic injector drive time. Intake air temperature sensor dan barometric pressure sensor diletakkan pada AFS
body assy. Makin banyak udara yang masuk maka makin lama basic injector
drive time-nya (waktu dasar lamanya injector bekerja).
Letak Air Flow Sensor Body Assy
Ultrasonic Tipe (Eterna, Dan-gan)
Ultrasonic Tipe
9 Amplifier berfungsi untuk membangkitkan gelombang ultrasonic dan memperkuatnya supaya bisa dikirimkan dari transmitter ke receiver.
9 Transmitter berfungsi untuk mengirimkan gelombang ultrasonik. 9 Receiver berfungsi menerima gelombang ultrasonic.
9 Modulator berfungsi untuk merubah gelombang ultrasonic menjadi pulsa listrik (digital).
9 Rectifier berfungsi membagi dan menyearahkan aliran udara yang masuk. 9 Vortecs Gen. Column berfungsi untuk membuat pusaran udara yang masuk
ECU Ultrasonic wave Amplifier Power supply Rectifier Air transmitter Receiver Vortecs gen. column Throttle body Modulator
- Saat belum ada udara yang masuk maka belum ada interferensi dari gelombang ultrasonic sehingga output yang dikirimkan ke ECU masih 0 Hz. - Saat engine hidup dan banyak udara yang masuk melalui air cleaner maka
udara yang masuk akan di searahkan oleh rectifier untuk diarahkan ke vortecs generating colomn dimana udara yang masuk akan dipecah menjadi dua pusaran udara yang saling berlawanan arah (ccw dan cw), dimana udara yang serah dengan jarum jam (cw) akan mempercepat aliran gelombang ultrasonic dan yang berlawanan (ccw) akan memperlambat.
- Gelombang ultrasonic yang telah terinterferensi akan dikirimkan ke receiver kemudian akan diubah oleh modulator menjadi gelombang pulsa dan hasilnya akan dikirimkan ke ECU berupa nilai frequensi, makin banyak udara yang masuk maka makin besar nilai frequensi yang dikirimkan ke ECU. T T1 T2 Pulse generated by modulator T = 1/f 0.6v 4.8v (Reference time)
Pressure Type (Pajero, Chariot, Galant V6)
Pressure type
Jika tekanan inlet vortex terjadi pada vortex generating column terdeteksi, tekanan ini akan bervariasi tiap vortex melewati inlet, makin banyak udara yang masuk maka jumlah variasi tekanan juga bertambah, besarnya frekuensi pada variasi tekanan sesuai dengan jumlah aliran udara. Tipe AFS pressure detection mendeteksi variasi tekanan disebabkan karman vortex menggunakan semi konduktor tipe pressure sensor (strain gate), perubahan variasi tekanan akan diolah oleh rangkaian wheatstone bride, dikuatkan dan dirubah menjadi gelombang persegi kemudian diberikan ke ECU sebagai sinyal input..
Tipe Hot Wire (MUKAS) (Lancer MG, Galant ST, Kuda)
Tipe Hot Wire (MUKAS)
Karman vortex frequency sensing system tipe Hot wire Mitsubishi Motors disebut dengan Mitsubishi Ultimate Karman Air Flow Sensor (MUKAS). Pada sistem ini bypass melewati cabang pada jalur intake air pada titik dimana Karman Vortex dihasilkan dan hot wire diletakkan pada tiap jalur bypass.
Hasil dari karman vortex menyebabkan tekanan berfluktuasi pada aliran udara melalui jalur intake air yang menyebabkan perubahan flow rate udara pada jalur bypass sehingga resistansi electrical Hot wire akan menyesuaikan. MUKAS mengirimkan ECU pulsa yang mengindikasikan perubahan frekuensi karena perubahan resistansi pada hot wire. Terbuat dari Pt-Rh ∅ 12μm.
Rangkaian AFS
AFS Output Wave dari (di Terminal No. 3/90)
Gambar diatas menunjukkan typical rangkaian AFS, rangkaian AFS dapat diperiksa dengan mengukur tegangan (menggunakan voltmeter) atau dengan menggunakan oscilloscope pada terminal No 3 pada AFS atau terminal No 90 pada engine ECU.
Nilai standar
9 Idling (850 rpm) : 30 - 46 Hz 9 2000 rpm : 62 - 82 Hz 9 Racing : Increase
2.2.7.2 Intake Air Temperature Sensor (Diagnosis code : 13)
Intake Air Temperature Sensor
Sensor ini mengirimkan informasi intake air temperature ke ECU. Engine ECU menggunakan signal ini untuk memperbaiki jumlah fuel injection sesuai dengan perubahan temperatur udara yang masuk. Intake air temperature sensor menggunakan thermistor jenis NTC dan terletak menjadi satu dengan AFS dan Barometic pressure sensor di AFS body assy. Semakin dingin temperatur udara
yang masuk maka semakin banyak kompensasi injeksinya.
Rangkaian dan Karakteristik Intake Air Temperature Sensor
Tegangan output sensor thermistor yang dikirimkan ke engine ECU akan berkurang seiring dengan meningkatnya temperatur udara yang masuk dan begitu pula sebaliknya.
Panaskan dengan menggunakan hair dryer atau dengan yang lainnya maka temperature akan naik:
Termometer MUT Resistance 20 0C 20 0C 2.3 – 3.0 KΩ
40 0C 40 0C 1.6 – 1.7 KΩ 80 0C 80 0C 0.30 – 0.42 KΩ
2.2.7.3 Barometric Pressure Sensor (Diagnosis code : 25)
Barometric Pressure Sensor
Barometric pressure sensor mengukur tekanan udara (ketinggian suatu tempat), tekanan barometric mempengaruhi perubahan jumlah injeksi bahan bakar, hal ini dibutuhkan karena perubahan pada intake air berubah sesuai tekanan barometric (ketinggian suatu tempat) sensor tekanan barometric yang digunakan pada kendaraan Mitsubishi seperti vacuum sensor (pressure sensor) menggunakan tipe semikonduktor yang menggunakan efek piezoresistance (strain gate), perubahan tekanan udara yang dideteksi oleh sensor diolah oleh rangkaian wheatstone bridge dan kemudian hasilnya di umpankan ke ECU sebagai data masukan. Semakin
tinggi suatu permukaan tempat kendaraan berada maka kompensasi injeksinya dikurangi karena makin tinggi suatu permukaan dari permukaan air laut udaranya semakin sedikit.
Gambar Rangkaian Altitude (M) Pressure (Kg/cm2) 0 103 600 96 1200 90 1800 83
Karakteristik Barometik Pressure Sensor
2.2.7.4 Engine Coolant Temperature Sensor (Diagnosis code : 21)
Engine coolant temperature sensor mendeteksi temperature air pendingin (air radiator) dipasang pada housing thermostat dengan menggunakan thermistor jenis NTC, resistansi thermistor akan bertambah saat coolant temperature menurun dan begitupun sebaliknya. Semakin dingin temperatur coolant maka extra injeksinya
di tambah.
Gambar Rangkaian
Termometer MUT Resistance 0 0C 0 0C 5.1 – 6.5 KΩ
20 0C 20 0C 2.1 –2.7 KΩ 40 0C 40 0C 0.9 – 1.3 KΩ 80 0C 80 0C 0.26 – 0.36 K Ω
Nilai standar Coolant Temperature Sensor
Temperature Temperature
2.2.7.5 Vacuum Sensor / Manifold Absolute Pressure (Diagnosis code : 32) (Lancer JT41, Maven, T120ss)
Vacuum Sensor (Manifold Absolute Pressure Sensor)
Vacuum sensor menerima perubahan tekanan pada intake manifold kedalam bentuk tegangan dan dihubungkan melalui hose karet ke surge tangki. Vacuum sensor terdiri atas element converter tekanan dan IC yang memperkuat sinyal output element converter, elemen converter tekanan adalah diaphragma silikon dengan efek piezoresistance semikonduktor. Vacuum sensor menggantikan air flow sensor dan barometric pressure sensor.
Altitude (M) Pressure (Kg/cm2)
0 101 600 95 1200 88
1800 81
Letak vacuum sensor dan nilai standar
Efek Piezoresistance.
Resistansi electrical logam berubah saat logam menjadi panjang dan penampang berubah sesuai tekanan. Demikian juga resistansi semikonduktor berubah menjadi besar saat simetri cristal pada semikonduktor berubah sesuai dengan tekanan, gejala ini disebut efek piezoelectric.
2.2.7.6 Throttle Position Sensor dengan Idle Switch Position Sensor (Diagnosis code : 14)
Throttle Position Sensor
Berfungsi untuk mengukur derajat terbukanya throttle valve dengan variable resistor. Konstruksi TPS dengan sebuah idle position switch terdapat dua kontak yang bergerak bersamaan dengan pergerakan throttle valve, salah satu dari kontak bergerak tersebut bergeser pada resistor yang terdapat pada print circuit board dan tegangan output terminal linear terhadap perubahan posisi angular throttle valve. Sudut membukanya throttle valve dapat dilihat pada tegangan output dan juga dapat dilihat meningkatnya kecepatan putaran engine sesuai dengan meningkatnya output tegangan TPS.
Gambar Rangkaian dan Karakteristik Throttle Position Sensor
0 10 20 30 40 50 60 70 80 85 Throttle Valve Opening
5 4 3 2 1 Idle Switch Positi on sensor Outp ut v o lta g e (v ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 85 Throttle Valve Opening
5 4 3 2 1 Thro ttle Po sitio n senso r Outp ut v o lta g e (v )
Kontak bergerak menutup rangkaian pada saat throttle valve tertutup (saat idling), kontak ini mengakibatkan ECU mengetahui engine sedang idling. TPS jenis ini tidak diperlukan pada model tertentu, seperti pada engine 4G93 model Pajero IO 1999 dan pada engine 4G64 model space wagon 1999 karena menggunakan Accle pedal Position Sensor (APS) dan TPS jenis DC motor dimana untuk pergerakan TPS jenis ini tidak menggunakan acceleration cable.
TPS dapat diperiksa dengan menggunakan voltmeter untuk mengukur tegangan output antara terminal No. 2 dan IPS terminal No. 3 dan ground.
Letak Throttle position Sensor dan Idle Switch Position Sensor
Nilai standar throttle position sensor : Idling : 400 - 1000 mV (Old Type) Idling : 600 - 1000 mV (New Type)
Variable resistor TPS Idle position sensor Fix SAS
2.2.7.7 Oxygen Sensor (Diagnosis code : 11)
Oxygen Sensor
Oxygen sensor memiliki pemanas platinum yang terdapat pada sensor elemen. Oxygen sensor dengan pemanas memiliki respon yang lebih baik walaupun saat temperature exhaust gas masih rendah (temperatur kerja oxygen sensor ±4000C), maka dari itu feed back control air fuel ratio dapat dilakukan dalam waktu yang singkat setelah engine di starter.
Konstruksi Dan Karakteristik Oxygen Sensor
Electrolit solid (zirconia element) menghasilkan electromotive force saat terdapat perbedaan antara konsentrasi oxygen pada bagian luar (permukaan yang berhubungan dengan exhaust gas) dan konsentrasi oxygen pada permukaan dalam (permukaan yang berhubungan dengan udara luar), saat konsentrasi oxygen pada exhaust gas relatif rendah, ion oxygen dengan kuantitas besar bergerak dari udara luar ke exhaust gas, pergerakkan ion oxygen ini menyebabkan electromotive force yang dihasilkan antara elektroda sisi udara luar dengan elektroda sisi exhaust gas.
Semakin tinggi nilai output oxygen sensor maka kompensasi extra injeksi di kurangi. Electromotive force Exhaust gas Atmosphere side platinum electrode Zirconia element Exhaust side platinum electrode
Feedback Control
Oxygen sensor mendeteksi konsentrasi oxygen pada emisi exhaust dan mengumpan balik ke engine ECU dalam bentuk tegangan. Tegangan menyebabkan engine ECU mengetahui apakah air fuel ratio kaya atau miskin dari stochiometric air fuel ratio.
Berdasarkan hasil pengolahan, engine ECU memberikan feedback kontrol yang cepat dan tepat untuk mendapatkan air fuel ratio sesuai dengan stochiometric air fuel ratio yang memungkinkan three way catalyst untuk menghasilkan purifikasi ratio yang terbaik. Range air fuel ratio pada purifikasi ratio saat CO, HC dan NOx tertinggi disebut “window“.
Gambar Rangkaian
Gambar rangkaian oxygen sensor untuk Pajero iO 1999 dengan mesin 4G93. Arus battery disuplai ke heater melalui terminal No. 1 oxygen sensor (A–67), saat oxygen sensor dipanasi dengan temperatur operasi output tegangan akan bervariasi sesuai perubahan air fuel ratio.
Oxygen sensor dapat diperiksa dengan memonitor tegangan output pada terminal No. 76 engine ECU.
Pemanas oxygen sensor dapat diperiksa dengan mengukur tegangan antara terminal No. 1 ( + ) dan No. 3 ( - ) pada konektor A-67 oxygen sensor.
Feedback control pada oxygen sensor tidak terjadi pada saat kondisi : 9 Saat cranking (start engine)
9 Saat warming up (coolant <450
C) 9 Acceleration dan deceleration 9 High load operation
2.2.7.8 Vehicle Speed Sensor (Diagnosis code : 24)
Vehicle Speed Sensor
Berfungsi untuk mengetahui kecepatan kendaraan. Shaft yang berotasi pada vehicle speed sensor langsung dipasang pada speedometer driven gear turns, rotasi shaft menyebabkan magnet juga berputar. Diatas magnet terdapat integrated circuit (IC) yang mengandung magnetic resistance element (MRE). IC mendeteksi perputaran magnet dan memberikan sinyal empat pulsa untuk tiap putaran pada speedometer driven gear.
Sinyal dari sensor ini digunakan untuk beberapa kegunaan, sebagai fuel cut kontrol saat kecepatan pengendaraan maximum (180 Km/h) dan salah satu sinyal berpengaruh pada idle speed control.
Gambar Rangkaian
Saat magnet berputar, hasil perubahan pada magnetic field sekitar MRE menyebabkan perubahan pada resistansi MRE, dan tegangan output IC juga berubah. Output dibentuk oleh comparator dan diperoses dengan pembagi
frekuensi untuk menghasilkan empat pulsa tiap rotasi sinyal, sinyal diberikan ke base transistor sehingga menyebabkan transistor ON dan OFF menghasilkan empat pulsa sinyal untuk tiap rotasi speedometer driven gear.
Output Vehicle Speed Sensor
Vehicle speed sensor dapat di cek dengan mengukur tegangan pada terminal No 86 engine ECU atau pada terminal No 3 vehicle speed sensor.
2.2.7.9 Crank Angle Sensor (Diagnosis code : 22)
Crank Angle Sensor
Crank angle sensor mendeteksi sudut putaran crank shaft sehingga engine ECU dapat mengontrol basic injection berdasarkan sinyal dari sensor ini bersama-sama dengan sinyal air flow sensor, serta sinyal crank angle sensor digunakan untuk sinyal drive ignition timing (waktu untuk memberikan pengapian ke engine).
2.2.7.10 Camshaft Position Sensor / Top Death Center (Diagnosis code : 23)
Cam Angle Sensor / Top Death Center
Camshaft position sensor mendeteksi TDC kompresi silinder no. 1.
Camshaft position sensor dan Crank angel sensor terdiri dari tiga tipe yaitu : 9 Led dan Photo dioda.
9 Hall element.
9 Magnetic resistance element (MRE).
Led dan Photo Dioda (Eterna)
750 50 750 50 750 50 750 50
850 550 850 150
NO.1 TDC NO.3 TDC NO.4 TDC NO.2 TDC
CAS TDC
Gambar Rangkaian
Tegangan yang masuk dari engine control relay di stabilkan oleh dioda zener menjadi 5V menjadikan led ON, saat slit pada piringan tepat diantara led dan photo dioda maka photo dioda akan ON sehingga tegangan akan drop di R1, dimana tegangan pada R2 dan R3 adalah sama 2,5V (voltage divided), tegangan di R1 dan R3 dibandingkan dengan komparator karena tegangan R1 lebih besar (tegangan di input positif comparator) dari pada R3 (tegnagn input negatif comparator) maka keluaran dari komparator dan masuk ke ECU adalah high (5V), dan saat slit tidak diantara led dan photo dioda maka tegangan keluaran dari komparator dan masuk ke ECU adalah low (0V).
Gelombang Crank Angle Sensor dan Cam Position Sensor 4 cylinder
5v 5v + -+ -5v R1 R2 R3 ECU RELAY (12V) 100Ω 100Ω
Hall Element (Galant V6, Kuda, Galant ST)
Terdiri atas sensing blade fitted dan sensor unit. Hall element merupakan elemen semikonduktor yang memberikan efek hall, dapat digunakan untuk mengindikasikan polaritas dan kerapatan fluks magnetic.
Cara Kerja Hall Element
Saat arus (IH) melewati hall element dan kerapatan fluks magnetic (B) dihasilkan
pada arah tegak lurus terhadap arah arus, electro motive force (VH) dihasilkan
pada terminal output c dan d. Output ini sesuai kerapatan fluks magnetic (B).
− Saat vane sensing silinder melewati bagian celah sensor, magnetic fluks pada magnet tidak melewati hall element sehingga hall element tidak menghasilkan tegangan.
− Saat vane sensing silinder tidak melewati bagian celah sensor, magnetic fluks pada magnet melewati hall element sehingga hall element menghasilkan tegangan.
Gambar Rangkaian CAS dan TDC
Fungsi dari rangkaian ini dapat diperiksa dengan menghubungkan voltmeter atau oscilloscope antara pada soket terminal (A-77) pin no. 1 untuk CAS dan untuk output TDC pada pin terminal no. 2 dari sensor TDC.
Hall Element pada Galant V6
Magnetic Resistance Element Sensor (Lancer MG, Lancer JT41, Maven, T120ss)
− Saat vane sensing silinder tepat melewati bagian depan dari magnetic resistance element, fluks magnetic dari magnet mengalir ke magnetic resistance element. Reluctance (magnetic resistance) dari magnetic resistance element bertambah sehingga hall elemen menghasilkan tegangan
− Saat baling–baling dari sensing silinder tidak sejajar dengan magnetic resistance element, fluks magnet dari magnet tidak mengalir ke magnetic resistance element. Maka reluctance (magnetic resistance) dari magnetic resistance element relatif rendah dan hall element tidak menghasilkan tegangan.
2.2.7.11 Detonation Sensor / Knock Sensor (Diagnosis code : 31)
Detonation Sensor / Knock Sensor
Berfungsi untuk mendeteksi getaran cylinder block untuk mencegah terjadinya knocking dengan menggunakan piezoelectric
Karakteristik dan Rangkaian Detonation Sensor
resonance voltage Frequency 5 mv ECU DETONATION SENSOR
Gambar rangkaian, Harnes Konektor dan Bentuk Gelombang
9 Jika knock sensor mendeteksi adanya knocking maka ignition timing akan di mundurkan maksimal 150 lalu dimajukan perlahan-lahan sampai tidak terjadi knocking ke timingnya.
9 Jika knock sensor rusak maka ignition timing akan dimundurkan 30
.
2.2.7.12 Variable Resistor
Karakteristik dan Rangkaian Variable Resistor
Variable resistor berfungsi untuk mengatur secara manual campuran udara dan bahan bakar saat idling dengan merubah tegangan yang masuk ke ECU dengan menggunakan variable resistor, untuk kendaaran terbaru (standart EURO2) variable resistor telah di gantikan oleh oxygen sensor yang menyensor hasil pembakaran campuran udara bahan bakar dan melakukan feedback ke ECU agar didapatkan campuran udara dan bahan bakar yang baik.
2.2.7.13 AC Switch
Rangkaian AC Switch
Ac switch berfungsi untuk mendeteksi bertambahnya beban engine dikarenakan bekerjanya AC, jika tanpa menggunakan AC detection switch ini maka saat AC dinyalakan maka engine akan terbebani, jika rpm nya tidak dinyalakan pada saat engine idling dapat mengakibatkan rpm engine akan turun dan engine dapat mati.
Lean Air-fuel mixture Rich 5 4 3 2 1 Thro ttle Po sitio n senso r Outp ut v o lta g e (v ) COMP. ECU THERMOSTATE COOLANT S AC S/W DUAL.P S/W
Saat AC On maka ECU akan mendeteksinya dan akan menaikan rpm engine untuk menghindari rpm engine turun dengan memerintahkan steper motor untuk membuka beberapa step sehingga udara yang masuk kedalam engine akan bertambah dan injeksi akan bertambah sehingga rpm engine akan naik, setelah rpm engine naik maka ECU akan memberikan sinyal untuk mengaktifkan magnetic clutch untuk memutarkan compressor AC.
Dual pressure switch menjaga agar tekanan freon di high pressure pipe tetap, jika tekanannya terlalu tinggi atau terlalu rendah AC akan off
2.2.7.14 Ignition Switch & Inhibitor Switch (A/T)
Letak dan Rangkaian Inhibitor Switch
Untuk mengetahui keadaan posisi change lever transmisi pada kendaraan automatic transmission, kendaraan A/T tidak dapat di start pada saat kondisi change lever pada posisi selain N (Neutral) dan P (parking) ini berguna untuk keamanan karena pada kendaan A/T terdapat fenomena creeping dimana kendaraan dapat berjalan merayap (pada posisi selain N dan P) pada saat rem tidak di fungsikan dan tanpa harus menginjak pedal accelerasi.
2.2.7.15 Power Steering Fluid Pressure Switch
Letak Power Steering Fluid Pressure Switch SOHC & DOHC E/G
Mendeteksi sedang bekerja atau tidaknya power steering. Saat kendaraan berbelok maka engine mendapatkan beban power steering dari power steering pump. Power steering pump adalah komponen yang memompakan power steering fluid (automatic trasmission fluid) kedalam komponen power steering sehingga steer saat berbelok menjadi ringan, tapi saat berbelok engine mendapat beban sehingga rpm engine menjadi turun terlebih lagi saat engine idling oleh karena itu dengan adanya power steering pressure switch saat kendaraan berbelok kerja dari power steering terdeteksi maka rpm engine akan dinaikan untuk mencegah rpm engine drop.
Rangkaian Power Steering Fluid Pressure Switch dan Karakteristiknya
Saat steer di belokan maka tekanan power steering fluid akan naik dan saat tekanannya mencapai 15~20 Kg/cm2 maka switch akan ON, saat steer telah berada pada posisi stabil maka tekanannya akan turun dan saat tekanannya mencapai 7~20 Kg/cm2 maka switchnya akan OFF
2.2.7.16 Electrical Load Switch (Galant V6)
Letak dan Rangkaian Electrical Load Switch
Mendeteksi adanya beban electrical seperti tail lamp, defogger relay dan stop lamp saat idling. Saat adanya beban electrical ketika engine dalam kondisi idling maka kerja alternator akan menjadi berat karena di butuhkan kemagnetan yang besar pada field coil alternator untuk menghasilkan arus output yang besar sehingga membuat engine terbebani (rpm engine turun), oleh karena itu saat adanya beban electrical ECU mendeteksinya melalui electrical load switch dan memerintahkan ISC steeper untuk membuka beberapa step sehingga rpm engine akan naik.
2.2.7.17 Alternator FR Signal (Diagnosis code : 64), (T120ss, Maven, Lancer MG, Galant ST)
Alternator dengan terminal FR dan G
Terminal FR mendeteksi waktu kerja (duty ratio) dari field coil, ECU membatasi arus output alternator dengan mengontrol (duty cycle control) kontinuitas antara terminal G alternator dengan ground.
Rangkaian Alternator dengan terminal FR dan G
Saat ada beban electrical maka kerja alternator yang terdetaksi oleh terminal FR menjadi berat (kerja dari field coil / duty ratio-nya besar) karena field coil membutuhkan kemagnetan yang besar untuk menghasilkan arus output yang besar juga, setelah kerja dari field coil terdeteksi oleh ECU maka ECU mengontrol kerja arus output alternator melalui terminal G.
2.2.8 Cara Kerja Karburator 2.2.8.1 Mekanisme Suction Piston
Suction Piston
Saat engine hidup maka terdapat tekanan negative (Ps) pada venturi dan masuk kedalam suction chamber melalui suction hole, bersama-sama dengan tekanan barometric (Pa) sehingga suction piston dapat bergerak ke belakang, suction spring melawan gaya dorong dari suction piston yang diakibatkan oleh tekanan negative (Ps) dan tekanan barometric (Pa).
Banyak / sedikitnya supply bahan bakar dari karburator ke engine berdasarkan perbedaan area antara main jet dengan metering needle dimana metering needle terpasang fix pada suction piston sehingga bergerak mengikuti pergerakan suction piston maju mundurnya berdasarkan kevakuman
2.2.8.2 Cold Start-up And Cranking
Cold Start-up and Cranking
Pada saat start dalam kondisi engine masih dingin termowax masih belum memanjang (berdasarkan suhu coolant) sehingga udara masuk dari bagian A ke B melalui breaker piston ke suction chamber, tekanan udara dalam suction piston bersama-sama dengan suction spring menjadikan suction piston tidak bergerak kearah suction chamber, breaker piston tidak bekerja karena kevakuman yang dihasilkan saat cranking kecil, bagian pada main jet dan metering needle pada tanda C dimana pada bagian itu jumlah bahan bakar paling banyak di supply ke engine sehingga campuran udara dan bahan bakarnya menjadi kaya.
2.2.8.3 Hot Start-up (re-starting after warm-up)
Hot Start-up (re-starting after warm-up)
Saat start pada kondisi engine telah panas maka thermo wax telah memanjang sehingga menutup saluran udara pada bagian A menjadikan udara pada suction chamber berkurang dan membuat suction piston bergerak karena kevakuman engine mengalahkan tekanan spring, karena suction piston bergerak maka metering needle tidak lagi pada tanda C sehingga supply bahan bakar ke engine tidak sebanyak pada saat cold start, jumlah udara yang masuk juga banyak menjadikan campuran udara dan bahan bakar yang tepat untuk engine yang telah panas, saat engine panas thermowax memanjang dan mendorong fast idle cam sehingga menjadikan throttle valve terbuka pada posisi idle.
2.2.8.4 Sesaat Setelah Cold Starting (Ledakan)
Sesaat Setelah Cold Starting (Ledakan)
Sesaat terjadi ledakan setelah start dingin maka akan terdapat negative pressure yang besar yang mengakibatkan breaker piston terangkat dan menutup saluran (B) sehingga suction piston bergerak kearah suction chamber dan metering needle akan bergerak dari notch (C), walaupun power valve membuka dikarenakan negative pressure intake manifold tapi thermo valve masih menutup dikarenakan suhu coolant masih dingin sehingga breaker valve masih menutup dan tidak ada udara tambahan dari air bleed.
2.2.8.5 Selama Warm-Up
Selama Warm-Up
Setelah engine panas maka termo wax akan memuai / memanjang dan mendorong fast idle cam sehingga throttle valve membuka mendekati pada idle stage, dengan memanjangnya thermo wax maka ada tambahan udara ke air bleed melalui cold enrichment rod, karena suhu engine telah panas maka thermo valve membuka dan negative pressure intake manifold akan membuka breaker valve sehingga ada tambahan udara lagi melalui breaker valve menjadikan campuran udara akan dibuat agak kurus seiring bertambahnya temperature.
2.2.8.6 Idling Setelah Warm-Up
Idling Setelah Warm-Up
Thermo wax semakin memanjang akibat suhu engine yang makin panas (suhu kerja engine) sehingga makin banyak udara tambahan yang melalui cold enrichment rod, selain itu cold enrichment rod akan mendorong fast idle cam sehingga throttle valve akan membuka pada idle stage, karena power valve dan breaker valve membuka maka ada tambahan udara untuk air bleed. Karena hampir tertutupnya throttle valve pada kondisi idling maka fuel trap tube menjadikan pengatomisasian bahan bakar menjadi baik dibawah throttle valve yang cocok untuk kondisi idling.
2.2.8.7 Under Partial Load (Medium Speed)
Under Partial Load (Medium Speed)
Saat throttle valve terbuka maka jumlah udara yang masuk akan bertambah banyak dan area main jet dengan needle valve juga akan bertambah besar seiring bergeraknya suction piston karena jumlah udara yang mengalir sehingga bahan bakar yang masuk ke combustion chamber juga banyak menjadikan kecepatan engine juga akan bertambah, power valve akan membuka dan menutup tergantung besarnya negative pressure di inrtake manifold.
2.2.8.8 Under Total Load (Throttle Full Open)
Under Total Load (Throttle Full Open)
Karena throttle valve terbuka penuh maka negative pressure di intake manifold akan berkurang menjadikan power valve dan breaker valve akan menutup jalannya udara sehingga mengurangi air bleed, sehingga air fuel ratio menjadi kaya yang cocok untuk engine pada saat beban berat.
2.2.8.9 Engine Stopped
Engine Stopped
Saat ignition switch di off maka solenoid valve akan terbuka sehingga udara luar akan masuk ke daerah main jet sehingga bahan bakar tidak bisa terhisap ke combustion chamber
2.2.8.10 Acceleration
Acceleration
Saat throttle valve di buka secara tiba-tiba maka akan ada keterlambatan fuel yang terhisap ke combustion chamber sehingga engine dapat mati, oleh karena itu terdapat mekanisme acceleration pump, dimana pada saat throttle di buka secara tiba-tiba maka connecting link akan menekan follow up spring dan follow up
spring akan menekan pump arm dan pump arm akan menekan pump plunger dan pump punger akan menekan bahan bakar dan bahan bakar akan keluar melalui pump nozzle ke combustion chamber, follow up spring menjadikan pemompaan bahan bakar menjadi halus.
2.2.8.11 Deceleration
Deceleration
Ketika throttle valve di tutup secara tiba-tiba maka akan terjadi hentakan pada engine yang di sebut engine brake ini menjadikan feeling pengendaraan menjadi tidak baik dan juga akan menghasilkan campuran sesaat yang kaya sehingga emisi gas buang akan menjadi jelek oleh karena itu di pasangkan mekanisme dash pot dimana akan memperlambat penutupan dari throttle valve.
2.2.9 Cara Kerja Multi Point Injection 2.2.9.1 Fuel Injection System
Component Fuel Supply System
Fuel line system dapat di lihat pada gambar diatas dari mulai fuel tank dimana tempat bahan bakar di tampung sampai injector yaitu komponen yang menyemprotkan bahan bakar kedalam intake manifold sesuai dengan perintah ECU (actuator).
Fuel Line System
Fuel dari tanki di hisap oleh fuel pump melalui filter (kasar) pada fuel pump lalu disalurkan oleh fuel pump ke filter (halus) pada fuel line kemudian disalurkan ke delivery pipe dimana tekanan fuel dalam delivery pipe dijaga sebesar 3,35 Kg/cm2 terhadap kevakuman intake manifold oleh fuel pressure regulator, dimana jika
tekanan melebihi 3,35 Kg/cm2 terhadap intake manifold maka fuel akan di kembalikan lagi ke fuel tank (sehingga jumlah injeksi yang di berikan ke masing-masing cylinder akan sama), fuel yang berada di delivery pipe dan telah di atur tekanannya akan di injeksikan oleh injector sesuai dengan perintah ECU sesuai dengan kondisi yang telah di terima oleh ECU dari sensor-sensor.
2.2.9.1.1 Fuel Pump
Fuel Pump
In-tank type fuel pump dipergunakan untuk menghilangkan vapor lock (gelembung-gelembung udara) dan menghasilkan suara yang halus serta pendinginan untuk motor fuel pumpnya baik dan juga untuk menghindari kebocoran fuel. Dalam fuel pump terdapat relief valve yang berguna untuk mengatur tekanan yang dibangkitkan oleh fuel pump, relief valve akan terbuka pada tekanan 4,5 – 6 Kg/cm2, dan pada discharge port terdapat check valve yang berguna untuk menghasilkan tekanan sisa fuel di fuel line pada saat fuel pump tidak bekerja dimana berguna untuk memudahkan engine untuk hidup saat start.
Torque yang disalurkan ke impeler akan menghasilkan perbedaan antara sebelum dan sesudah vane dan akan menghasilkan tekanan fuel, noise dan vibrasi yang dihasilkan rendah karena impeller dan casing yang tidak bersentuhan, type impeller (Low Torque High Speed Type) meggurangi ukuran dan berat dari motor itu dan juga karena impler terbuat dari plastic.
Fuel Pump
Jika fuel pump mengalami trouble maka pada trouble diagnosis code di MUT akan muncul angka 42. Cara untuk mengetahui fuel pump bekerja atau tidaknya dapat dilakukan hal-hal berikut :
1. Dengan memberikan tegangan +12 volt ke fuel pump drive terminal (soket warna hitam) yang terletak pada ruang engine.
2. Dengan actuator test, pada menu actuator test di MUT kita dapat menghidupkan fuel pump.
3. Dengan memberikan sinyal ST (start) pada ignition switch. 4. Merasakan getaran aliran fuel di fuel line.
5. Cek kemampuan fuel pump yaitu dengan mengukur jumlah fuel yang keluar (90 liter/jam).
2.2.9.1.2 Fuel Filter
Fuel Filter (In-Fuel Line Type)
Fuel filter selalu mendapat tekanan sebesar 200 – 300 KPa (2,04-3,57 Kg/cm2) dan filter sendiri mempunyai kekuatan 540 Kpa (5,5Kg/cm2) atau lebih.
2.2.9.1.3 Delivery Pipe
Delivery Pipe
Delivery pipe adalah pipa tempat penampungan bahan bakar yang siap di distribusikan ke tiap-tiap silinder melalui injector sesuai dengan perintah ECU, dimana tekanan bahan bakar didalam delivery pipe tersebut telah di jaga tetap sebesar 3,35 Kg/cm2 oleh fuel pressure regulator terhadap kevakuman intake manifold.
2.2.9.1.4 Fuel Pressure Regulator
Fuel Pressure Regulator
Fuel pressure regulator mengatur dan menjaga agar tekanan bahan bakar yang ada di dalam delivery pipe konstant sebesar 3,35 Kg/cm2 agar jumlah bahan bakar yang di injeksikan kedalam tiap-tiap silinder sesuai dengan jumlah yang di inginkan oleh ECU sehingga perhitungan air fuel rasio sesuai dengan segala kondisi kendaraan.
Grafik Fuel Pressure Regulator
Fuel pressure di delivery pipe dijaga constant berdasarkan tekanan intake manifold.
2.2.9.1.5 Fuel Pump Power Supply
Fuel Pump Power Supply
Arus dari battery melalui fusible link stand by di control relay kontaktor dan juga melalui coil control relay dan stand by di transistor power supply control ECU, selain itu dari fusible link arus mengalir ke back up power supply ECU dan arus juga stand by di ignition switch.
Saat ignition switch “ON” maka arus mengalir dari ignition switch ke ignition switch IG signal dimana untuk menginformasikan ke ECU kendaraan pada posisi IG-ON, setelah ECU mengetahui pada posisi IG-ON maka ECU mengaktifkan transistor power supply control sehingga control relay menjadi ON dan arus yang stand by di kontaktor akan mengalir ke injector, idle speed dan lain-lain (actuator stand by) dan juga ke power supply ECU kemudian ECU menyalakan E/G check lamp selama 7s menandakan proses scaning persiapan semua kerja actuator dan sensor-sensor, setelah proses scaning kerja semua actuator dan sensor-sensor selesai maka E/G check lamp akan mati dan apa bila ada terjadi kerusakan pada sensor atau actuator maka E/G check lamp akan kedap-kedip.
Saat engine di start maka ECU akan menerima sinyal bahwa E/G sedang start dan juga sinyal dari crank angle sensor dengan demikian ECU mengaktifkan transistor fuel pump control dan fuel pump relay ON dan fuel pump bekerja.
