Sistem Pengaturan Injection Timing Secar

Sistem Pengaturan Injection Timing Secara Serentak

Menggunakan Fuzzy Controller pada Mesin Mitsubishi 4G63

Berbasis MikrokontrolerATMega 8535

Rifqi Firmansyah

2207.100.099

Jurusan Teknik Elektro FTI ITS, Surabaya 60111, email: rifqifirmansyah99@yahoo.co.id

Abstrak – Sistem Pengaturan Injection Timing yang dibahas dalam paper ini mempertimbangkan posisi dari pergerakan piston. Pergerakkan piston tersebut mengindikasikan siklus kerja dari masing-masing silinder yang akan diberi bahan bakar. Selain itu perubahan pembebanan dan percepatan putaran mesin juga diperhitungkan dalam pengaturan Injection Timing ini. Sistem pengaturan ini meliputi durasi atau lebar pulsa untuk mengaktifkan injector guna memberikan bahan bakar pada masing-masing silinder. Metode fuzzy controller adalah salah satu dari sekian metode yang diterapkan untuk mengatasi masalah pengaturan injection timing tersebut. Tahapan awal dalam perancangan controller ini nantinya digunakan untuk mengaktifkan actuator berupa injector. Hasil yang didapat menunjukkan bahwa dengan menggunakan controller fuzzy penggunaan bahan bakar lebih irit namun tenaga yang dihasilkan masih sama dengan sebelum menggunakan controller. Selain itu gas buang hasil pembakaran lebih bersih dan ramah lingkungan. Kata Kunci: Injection Timing, Serentak, Fuzzy kapasitas 1600cc. tahapan dalam mendesain controller ini meliputi pembacaan input yang akan ditentukan derajat keanggotaan dari tiap-tiap input tersebut. Selanjutnya memberikan sebuah kondisi output dengan melihat kondisi tiap-tiap input tersebut. Defuzzifikasi adalah sebuah tahapan untuk mendapatkan sebuah nilai output. Penelitian mengenai hal ini dapat ditinjau pada [1], [2], dan [3].

Fokus permasalahan yang akan diselesaikan dalam paper ini adalah mendesain sebuah fuzzy controller yang digunakan untuk mengatur injection timing secara serentak berdasarkan kondisi dari

sebuah mesin. Saat mesin tersebut dalam kondisi dingin maka dibutuhkan lebih banyak bahan bakar untuk menghidupkan mesin. Demikian pula saat kondisi percepatan maka dibutuhkan lebih banyak bahan bakar agar mesin tersebut tidak mati.

Engine control unit yang terapkan dalam sistem pengaturan ini adalah dengan menggunakan mikrokontroler sebagai pusat pengolahan data. Mikrokontroler ini memperoleh input dari sensor TDC dan sensor crankshaft position. Kedua sensor tersebut akan diolah sedemikian rupa menggunakan metode fuzzy controller yang akan menghasilkan sebuah output berupa sinyal pulsa yang berfungsi untuk mengaktifkan dan menonaktifkan transistor. Akibat dari hal tersebut maka injector dapat kita atur sesuai dengan yang diinginkan.

Sensor RPM dan MAP digunakan untuk mengetahui putaran mesin. Ketika tekanan dalam manifold meningkat maka putaran mesin tinggi. Demikian juga sebaliknya apabila tekanan dalam manifold menurun maka putaran mesin rendah.

TDC sensor adalah sebuah sensor untuk mengetahui posisi dari piston pada tiap-tiap silinder. Hal ini diperlukan untuk mengetahui kapan injector pada tiap-tiap silinder tersebut menyemprotkan bahan bakar. Selain itu crankshaft position sensor juga diperlukan untuk pengaturan injection tersebut. Sensor ini untuk mengetahui posisi sudut dari crankshaft. Sudut 0º mengartikan bahwa posisi piston pertama dan keempat berada di BDC(bottom dead center) dan piston kedua dan ketiga berada di TDC(top dead center) sedangkan sudut 180º mengartikan bahwa piston pertama dan keempat berada di TDC(top dead center) dan piston kedua dan ketiga berada di BDC(bottom dead center). Penelitian mengenai hal ini ditinjau dari [4] dan [5].

2. PERMASALAHAN

a. Injection Timing During Cold Start Secara Serentak

Secara umum, injection timing secara serentak adalah sistem pengaturan pewaktuan injeksi yang menentukan banyaknya bahan bakar untuk proses pembakaran. Banyaknya bahan bakar yang diberikan injector untuk proses pembakaran menentukan kinerja dari sebuah mesin .

dead center) maka injector akan menyemprotkan bahan bakar secara bersamaan. Kemudian injector akan menyemprotkan kembali secara berturut-turut ketika silinder ketiga, keempat, dan kedua pada posisi 5º BTDC(before top dead center) hal ini seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 1 yaitu injeksi bahan bakar secara serentak berdasarkan atas posisi piston pada tiap-tipa silinder saat mesin dalam kondisi dingin.. Penelelitian hal ini dapat ditinjau pada [4] dan [5].

Gambar 1 : Sistem pengaturan injeksi bahan bakar secara serentak [4]

Gambar 2 : sinyal dari sensor TDC dan sensor crankshaft position [4]

b. Penambahan Bahan Bakar Selama Proses Percepatan

Gambar 2 : Sistem pengaturan injeksi bahan bakar saat

mesin mengalami percepatan [4]

Pada saat mesin mengalami percepatan maka mesin terdsebut membutuhkan lebih banyak lagi bahan bakar untuk proses pembakaran. Penambahan bahan bakar tersebut adalah setiap 10ms secara serentak untuk tiap-tiap silinder. Penelitian untuk hal ini ditinjau dari[4].

3. METODE

a. Fuzzy Controller

Fuzzy logic adalah sebuah teknik soft computing yang meniru kemampuan manusia dalam hal berfikir, akal dan ingatan untuk belajar dan membuat keputusan secara rasional atau masuk akal didalam keragu-raguan dan ketidakpastian lingkungan [3]. Kontroler fuzzy mempunyai kemampuan untuk mengurangi waktu dan usaha yang dibutuhkan dalam sistem control mesin dengan mudah dan dapat ditampilkan dalam bentuk 3 dimensi.

b. Mikrokontroler ATMega 8535

Dalam pembahasan paper ini digunakan sebuah hardware berupa mikrokontroler ATMega 8535 yang terdiri dari 40 pin, 4 port input/output, reset, Vcc, ground, seperti Gambar 3.

Gambar 3 : pin out ATMega 8535

Mikrokontroler tersebut digunakan sebagai kontroler yang didalamnya ditanam sebuah logika fuzzy untuk mengontrol injector. Algoritma yang ditanam berdasarkan bahasa c yang nanti dikonversi ke dalam bahasa hexadecimal dan didownload ke dalam mikrokontroler tersebut.

4. HASIL EKSPERIMEN

Berdasarkan beberapa permasalahan tersebut, dilakukan suatu eksperimen pada sebuah mesin Mitsubishi 4G63 dengan spesifikasi sebagai berikut:

Table 1 : General specification [6]

Cylinder bore(mm) 85

Compression ratio 7.8

Number of cylinder 4

Injector type Electromagneti

c

Oil pump type Involute gear

type

EGR system Sigle Type

Dengan menggunakan metode fuzzy maka dibuat sebuah membership fuction dari data sensor RPM dan sensor MAP. variable linguistic yang digunakan adalah low, medium, high. Vhigh seperti Gambar 4 dan Gambar 5.

Gambar 4 : fuzzy input set-engine speed [7]

Gambar 5 : fuzzy input set-vacuum pressure[7]

Aturan if then rule dibuat untuk menentukan output dari sebuah fuzzy controller yaitu dengan menggunakan logika and ataupun logika or sehingga nanti akan mendapatkan nilai output.

Gambar 6 : the fuzzy rule base

Gambar 7 menunjukkan membership function output dari logika fuzzy dengan variable linguistic vsmall, small, median, large, vlarge.

Gambar 7 : fuzzy output set-pulse applied fuel injector [7]

Gambar 8 dan Gambar 9 menunjukkan perbandingan ouput berupa power dari putaran mesin. Dengan menggunakan fuzzy controller maka power yang dihasilkan lebih besa dibandingan tanpa menggunakan fuzzy controller. Rata-rata power yang dihasilkan dengan menggunakan fuzzy controller adalah sebesar 8kW sedangkan yang tidak menggunakan fuzzy controller adalah sebesar 0.6 Kw.

Gambar 8 : hasil output berupa power sebelum menggunakan fuzzy controler

Gambar 9 : hasil output berupa power setelah menggunakan fuzzy controler

5. KESIMPULAN

Metode fuzzy logic yang diterapkan pada sebuah mikrokontroller ATMega 8535 untuk mengontrol injection timing menghasilkan output berupa power yang lebih besar dibandingkan dengan tanpa men ggunakan fuzzy controller tersebut.

DAFTAR REFERENSI

[1] Chin L., Mital D. P. (1998). Fuzzy Logic And Neural Networks, IEEE Region 10th Annual International Conference, Proceedings/TENCON, pp. 195-199. [2] Riegel J., Neumann H., Wiedenmann H. M.

(2002). Exhaust gas sensors for automotive emission control.Solid State Ionics 152-153. pp. 783-800.

[3] Holzmann H., Halfmann Ch., Isermann R. (1997). Representation of 3-D Mappings for Automotive Control Applications using Neural Networks and Fuzzy Logic. IEEE Conference on Control Applications Proceedings, pp. 229-234.

[4] ____________, technical information manual, 1990, halaman 14-37.

[5] ____________, fuel delivery and injection control, Toyota motor series, halaman 15. [6] _____________, general information

engine 4g63, Mitsubishi motor, halaman 11C-6