EMS &
Troubleshooting
Hak Cipta oleh Hyundai Motor Company. Alih Bahasa oleh Training Support &
Development. Buku ini tidak boleh perbanyak tanpa persetujuan dari Hyundai Motor Company.
http://training.hmc.co.kr [email protected]
Bab 1. Ikhtisar
1. Definisi
Tingkat keselamatan, kenyamanan, eknomis dan produk ramah lingkungan secara bertahap menjadi suatu syarat bagi pengemudi dan masyarakat yang harus dipenuhi. Hal tersebut nyatanya adalah masalah sosial yang makin meningkat, termasuk tingginya tingkat polusi lingkungan, pemakaian konsumsi bahan bakar yang meningkat, kecelakaan lalulintas, dst. yang diakibatkan 'oleh kendaraan. Tuntutan-tuntutan tersebut memacu para pembuat mobil untuk mengembangkan teknologi canggih dan menggunakan teknologi elektronik yang memang maju secara pesat belakangan ini pada komponen kendaraannya agar bisa memenuhi tuntutan tesebut. Mesin kendaraan harus sudah bisa memenuhi kriteria sebagai berikut ;
a. Performa mesin meningkat (meningkakan tenaga dan akselerasi) b. Irit bahan bakar (meningkatkan pemakaian bahan bakar) c. Tingkat emisi (mengurangi racun gas buang)
d. Nyaman-Kuat (mengurangi noise dan getaran dari mesin) e. Handal (mengurangi kesalahan dan persyaratan A/S)
EMS system (engine management system) mengatur secara luas agar operasional mesin bisa tetap bekerja secara optimal setiap saat melalui pengaturan elemen mesin seperti sensor, actuator, controller, dst.
Fig. 1-1 Persyaratan pada mesin kendaraan
2. Tujuan Kontrol Pada Mesin
Sistem pengaturan mesin melibatkan pengaturan bahan bakar, air intake dan juga waktu pengapian, agar diperoleh momen dan tenaga sesuai spesifikasi. Pengemudi dapat mengatur bukaan throttle valve secara manual dengan sistem koneksi mekanis, yang kemudian mengatur rasio udara/bahan bakar ke dalam mesin, selanjutnya campuran udara/bahan bakar yang masuk itu akan menentukan tenaga dan momen yang dihasilkah oleh mesin.
Pengaturan momen mesin biasanya menggunakan sistem kontrol secara mekanis dan tekanan hampa, misalnya evaporator yang menghasilkan campuran bahan bakar/udara untuk pembakaran, pemakaian peralatan yang sudah sesuai dengan aturan international untuk memperoleh energi pengapian yang tepat, distributor, centrifugal dan sistem oscilation vacuum.
Sistem konfigurasi kontrol secara mekanis dapat dikatakan sangat rumit, susah dalam pembuatan, dan sulit untuk mendapatkan hasil yang optimal dan efisiens, sehingga mengakibatkan emisi buangnya tidak bisa mengikuti aturan yang telah ditetapkan.
Sistem pengontrolan secara elektroni untuk sistem injeksi bahan bakar (Bosch's DJetronic dan L-Jetronic) sudah diperkenalkan untuk menggantikan sistem konvesional karburator atau injeksi mekanis, dan selanjutnya teknologi pengaturan secara elektronic untuk aplikasi mesin dan keseluruhan sistem pada kendaraan berkembang dengan pesat. Penggunaan teknologi pengaturan secara elektronik akan memungkinkan sistem pengontrolan berjalan secara akurat dan tahan lama, serta dapat mengurangi polusi lingkungan karena emisinya lebih baik, hemat bahan bakar, stabilitas dan kontrol sistem juga lebih baik. Perkembangan teknologi elektronika yang sangat pesat, termasuk di dalamnya semiconductor dan komputer sejak tahun 1970 juga berperan dalam meningkatkan tingkat kestabilan kendaraan dan harganya juga sudah semakin terjangkau.
3. Latar belakang kontrol mesin elektronik
Ada tiga alasan dasar penggunaan kontrol mesin secara elektrik yaitu:
1. Kontrol emisi yang ramah lingkungan sesuai dengan peraturan pemerintahan.
2. Hemat bahan bakar
3. Performa mesin yang lebih baik
1) Kontrol emisi
Emisi buang adalah hasil dari proses pembakaran antara campuran bahan bakar dan udara.
Bensin mengandung HC yang bisa mengeluarkan carbon dan hydrogen. Pembakaran di dalam mesin merupakan reaksi oksidasi antara oksigen dan bensin yang membangkitkan energi panas dalam bentuk majemuk. Untuk pembakaran yang sempurna gas buangnya adalah C02 dan H2O.
Namun kenyataannya pembakaran sempura tidak sepenuhnya bisa diwujudkan, karena sebenarnya reaksi pembakaran itu menghasilkan zat N2, 02, CO, HC yang tidak terbakar, bermacam NOx, dsb, begitu juga C02 dan H2O. diantara gas buang zat CO, HC, dan NOx dikethui dapat membahayakan manusia, dan sudah menjadi standar baku peraturan pembatasan gas, buang disetiap negara. Emisi C02 merupakan hal pokok
yang harus
dikurangi pengeluarannya untuk mencegah terjadinya reaksi pemanasan global.
Di negara bagian California pada awal tahun 1960an emisi gas dari kendaraan menjadi isu sosial. Di LA sudah terdapat banyak sekali mobil, dan karena letaknya dikelilingi oleh gunung- gunung, maka asap yang keluar dari kendaraan yang disebut dengan 'LA smoke' pada tahun 1960an berdampak terhadap kesehatan penduduknya. Karena itulah mereka mendiskusikan pengaturan emsisi buang dan mendirikan EPA (Environmental Protection Agency) dan CAA (Clean Air Act: juga disebut dengan Muskey Act) untuk menentukan pengaturan sistem emisi buang. Dan hasilnya adalah para pembuat mobil di dunia harus bisa membuat mesin yang emisi buangnya dapat dikontrol atau yang ramah terhadap lingkungan.
Mesin konvensional yang menggunakan karburator yang sudah lama beredar tidak bisa memenuhi standar emisi yang telah ditentukan, oleh karena itu diperkenalkanlah teknologi kontrol secara elektronik pada mesin.
2) Hemat bahan bakar
Kilometer per liter digunakan untuk menentukan jarak tempuh kendaraan per liter bahan bakar, dan biasanya dihitung dalam km/jam. Jarak tempuh per liternya akan beragam tergantung dari ukuran kendaraan, bentuk, berat dan pola orang yang membawa kendaraan. Jarak termpuh per liter sudah menjadi isu sejak awal tahun 1970an dikarenakan adanya krisis minyak, yang memerlukan pengurangan konsumsi bahan bakar pada kendaraan. Dan perlu diketahui bahwa akhir-akhir ini pemanasan cahaya global oleh C02 meningkat, sehingga kontrol zat C02 yang terdapat di dalam gas buang semakin diperketat.
Selama bahan bakar jenis HC dipakai pada mesin kendaraan, meskipun pembakarannya sempurna, namun tidak bisa mencegah pembentukan C02. oleh karena itulah untuk mengurangi peredaran C02, maka mobil mobil mutlak harus yang hemat bahan bakar. Salah satu lembaga yang mengatur pemakaian bahan bakar adalah CAFE (Corporate Average Fuel Economy) yang mengatur rata-rata pemakaian bahan bakar pada kendaraan per tahun yang diproduksi oleh para pembuat kendaraan, kemudian membuat tipe mobil yang hemat bahan bakar.
3) Performa mesin yang lebih handal
Kecepatan mesinnya meningkat dibanding sebelumnya, karena setiap automaker tetap berusaha , melakukan pengembangan untuk meningkatkan performa kendaraannya. Agar tujuan diatas dapat terkaksana, maka dibutuhkan performa mesin yang maksimal dengan kapasitas CC yang tepat, dan pengaturan kontrol untuk campuran udara/bahan bakar dan waktu pengapian secara tepat untuk segala kondisi kerja. Sistem suplai bahan bakar dan sistem kontrol pengapian secara konvensional dengan mekanis tidak bisa akurat, karena itulah penggunaan sistem kontrol secara elektronik.tidak dapat dihindari lagi.
4. Keunggulan Kontrol Mesin Secara Elektronik
Dibandingkan dengan mesin konvensional yang menggunakan karburator, maka ada beberapa keuntungan pada mesin yang sudah memakai sistem kontrol injeksi pada sistem bahan bakarnya.
1) Pemakaian bahan bakar lebih hemat
Pada mesin karburator, bahan bakar disuplai melalui intake manifold ke setiap cylinder, sehingga susah untuk mendapatkan suplai bahan bakar dalam jumlah yang genap.
Khususnya pada saat menghidupkan mesin dalam keadaan dingin, banyak bahan bakar yang
melekat pada dinding bagian dalam manifold sehingga mengakibatkan banyak kehilangan bahan bakar. Pada sistem injector yang dikontrol secara elektronik, suplai bahan bakar ke setiap cylinder diberikan hanya dalam jumlah yang diperlukan saja sehingga penyalurannya lebih baik, dan bahan bakar yang disemprotkan ke ruang bakar akan terbakar semua sehingga bahan bakar yang hilang akan berkurang.
Fig. 1-2 Carburetor type Fig. 1-3 MPI type
Untuk mesin yang bebannya beragam, sistem ini juga dapat mengatur rasio bahan bakar dan udara secara optimal tidak berlebihan, dan performa mesin lebih optimal dengan pemakaian bahan bakar yang lebih hemat. Sebagai tambahan, sistem ini juga dapat memberikan pembakaran yang lebih tipis untuk lebih menghemat bahan bakar.
2) Gas buang lebih sedikit
Gas buang dipengaruhi oleh rasio campuran udara/bahan bakar. Bila campurannya lebih sedikit maka menghasilkan CO dan HC yang lebih banyak, dan apabila campurannya lebih banyak maka menghasilkan NOx yang lebih banyak. Ada tiga elemen catalysis yang dapat memurnikan gas buang, oleh karena itulah ketiganya harus dikontrol agar bisa memenuhi rasio bahan bakar yang optimal. Kontrol rasio udara/bahan bakar ini sangat jauh lebih baik dibanding dengan karburator. Dimana pengontrolan secara elektronik dilakukan berdasarkan umpan balik dan learning control menggunakan oxygen sensor, sehingga pengaturan rasio udara/bahan bakar bisa menjadi mudah, dan gas buang beracun akan berkurang.
3) Respon mesin lebih baik
Mesin karburator responnya lebih rendah dikarenakan adanya pelambatan waktu saat campuran gas masuk ke dalam cylinder disebabkan beban yang berbeda. Dengan sistem elektronik perubahan beban lebih cepat terdeteksi, kemudian segera menyemprotkan
campuran gas ke dalam ruang bakar agar bisa merespon perubahan beban dengan lebih cepat.
4) Performanya lebih balk pada saat start dingin
Untuk memberikan performa yang lebih baik saat start dingin dan mengurangi emisi gas beracun, maka digunakan komputer yang dapat menyimpan memori rata-rata injeksi bahan bakar berdasarkan temperatur udara luar dan temperatur coolant.
Fig. 1-4 Perbandingan output dan pemakaian bahan bakar antara sistem karburator dan injeksi
5) Output meningkat
Karburator mengandalkan ventury untuk menghasilkan campuran gas., yang pada akhirnya mengurangi area di jalur intake, sehingga tahanan hisap meningkat dan efisiensi berkurang.
Sistem kontrol secara elektronik adalah lebih baik dibandingkan dengan sistem karburator dimana injektor tidak memerlukan ventury, sebagai gantinya adalah saluran intake yang rancangannya tergantung dari efek semptoran di dalam intake agar dapat menaikkan output mesin.
5. Sejarah pengembangan sistem injeksi bahan bakar 1) Sekilas
Awal pengembangan sitem injeksi bahan bakar pada tahun 1930an sebenarnya dimaksudkan untuk mesin pesawat terbang, dan sudah dipakai pada pesawat terbang militer selama perang dunia ke II berlangsung. Mesin karburator pada pesawat terbang militer mempunyai kelemahan seperti mudah membeku dan penguapannya kurang saat berada di atas ketinggian, ada oli mampet pada float chamber karena perubahan ketinggian pesawat, karena itulah dilakungan penelitian dan pengembangan untuk sistem bahan bakar secara injeksi.
Sistem ini sebenarnya mempunyai beberapa keunggulan, namun tidak secara luas diterapkan pada industri otomotif dikarenakan biayanya yang tidak murah. Namun demikian sistem ini secara terbatas sudah dipakai pada kendaraan mewah untuk menaikkan output, respon dan performa, dan sudah dipakai secara luas oleh mobil balap sejak tahun 1950an.
Pada tahun 1957 Daimler Benz menggunakan sistem mechanical direct injection merek BOSCH pada Benz 300SL series, dan di tahun 1958 memakai sistem mechanical fuel injection untuk intake manifold pada seri Benz 200SE. Dengan sistem mechanical fuel injection yang dipakai tahun 1950an, maka ada beberapa keuntungan dibandingkan dengan sistem karburator konvensional, sistem yang dipakai ini masih tergolong mahal harganya dan pemasangannya di dalam mesin, sehingga sulit untuk mengenalkan sistem injeksi bahan bakar ini secara luas.
Fig. 1-5 Fuel injection system, Benz 300SL
2) Sejarah Perkembangan sistem injeksi bahan bakar elektronik
Sistem injeksi bahan bakar elektronik yang pertama dibuat pada tahun 1956 adalah buatan Bendix asal USA. Teknoloi elektronik pada tahun tersebut belum cukup handal dan harganya pun cukup mahal sehingga belum bisa diproduksi secara intensif. Setelah perusahaan Bosch membeli hak patennya dan dikembangkan menjadi "D-Jetronic" pada tahun 1967, dan dipakai pada mobil Volkswagen. "D-Jetronic" mengandalkan putaran mesin dan tekanan intake manifold untuk mengatur rasio udara/bahan bakar, dan bahan bakar disemprotkan ke dalam intake manifold bukan langsung ke dalam cylinder.
Dikarenakan regulasi mengenai pengaturan standar emisi tingkatannya terus dinaikkan, maka sistem injeksi bensin ini produksinya berkembang dengan sangat pesat. Dengan basis "D- Jetronic" Bosch mengembangkan sistem injeksi indirect mekanis yaitu "K-Jetronic" untuk menggantikan "D-Jectronic"(1973). "D-Jetronic" adalah model yang pertama kali menggunakan sistem injeksi bensin secara elektronik. Alasan Bosch mengembangkan sistem injeksi indirect mekanis "K-Jetronic" adalah karena mahalnya komponen elektronik pada saat itu.
Pada saat yang sama, Bosch mengembangkan model "L-Jetronic" (1973) yang menggunakan AFM (Air Flow Meter) untuk pengukuran udara masuk (intake air) secara langung, dan tingkat keakuratannya dalam pengaturan rasio campuran udara/bahan bakar lebih baik dibandingkan dengan sitem "D-Jetronic". Sistem "L-Jetronic" terdiri dari vane type AFM, yang tidak cepat mengalami keausan saat sensornya ditempatkan pada komponen bergerak, mempunyai pulsation error dan lebih tahan terhadap intake air flow.
Pada tahun 1980 Mitsubishi Electric Corp mengumumkan produksi Karman Vortex (KN) tipe AFM yang diikuti oleh Bosch's "LH-Jetronic", suatu sistem yang menggunakan hot wire type AFM. "LH-Jetronic" tipe injeksinya adalah langsung (direct) dan pengukuran rata-rata udara masuknya juga lebih akurat, responnya juga lebih baik. Dibandingkan dengan tipe vane yang konvensional, tipe ini tahanannya lebih rendah terhadap intake air. Karena tidak ada moving part-nya maka sistem tingkat ketahanannya bisa lebih lama.
Pada tahun 1987 Bosch mengembangkan AFM tipe hot film yang lebih baik dibandingkan dengan tipe hot wire (kekurangan pada tipe hot wire dapat ditanggulangi). Tipe ini sekarang banyak dipakai karena tahan lama dan harganya lebih murah.
6. Prospek Mesin yang dikontrol secara elektronik
Sistem kontrol mesin secara elektronik sudah berkembang untuk memenuhi standar sosial seperti polusi udara, hemat bahan bakar, dan beragam permintaan komsumen lainnya. Karena itulah untuk pengembangan mesin ke depan, harus lebih hemat bahan bakar, beratnya berkurang, komponen yang dapat di daur ulang, pengembangan energi alternatif, dll yang berhubungan dengan perlindungan terhadap lingkungan. Dan juga permintaan konsumen lainnya akan mesin yang lebih bertenaga, lebih responsif, ruang penumpang yang lebih lebar, lebih aerodinamis, lebih beragam dan canggih, karena itulah dibutuhkan sistem kontrol yang lebih akurat dan handal untuk memenuhi tuntutan tersebut.
Target pengembangan mesin ke depan adalah mengikuti aturan OBD (on Board Diagnosis) yang lebih tinggi, berkurangnya peredaran gas beracun dari C02 melalui penghematan bahan bakar, komponen yang dapat didaur ulang, energi pengganti yang lebih bersih, dst. OBDI merupakan aturan yang sudah diterapkan oleh CARB (California Air Resources Board) pada tahun 1988 yang mengatur kontrol emisi dan peringatan terhadap pengendara. Setiap kendaraan yang dibuat setelah tahun 1996 harus dilengkapi dengan OBDII yang mempunyai keunggulan lebih baik. OBDII adalah pembaharuan dari OBDI untuk meningkatkan sistem bahan bakar, oxygen sensor, dan diagnosa EGR. OBDII mewajibkan item diagnostik catalytic secara efektif, mesin dan standarisasi proses diagnosa.
Pengembangan mesin yang hemat bahan bakar merupakan syarat mutlak, namun sekarang ini yang lebih diutamakan adalah emsisi C02 yang lebih rendah. Teknologi pengurangan bahan bakar termasuk di dalamnya adalah pengurangan bobot komponen, dan pengembangan ruang bakar mesin yang lebih tipis. Karena itulah dilakukan pengembangan terhadap teknologi kontrol rasio udara/bahan per cylinder, ketebalan ruang bakar, GDI (gasoline direct injection) engine, dst yang terus berkembang seiring dengan kebutuhan.
Pengembangan energi yang lebih bersih seperti mobil hybrid, mobil listrik, mesin CNG, bahan bakar hydrogen, dst Namun persyaratan emisi dan penghematan bahan bakar harus juga bisa memuaskan performa mesin dan kepuasan pengemudi, sehingga teknologi kontrol elektronik adalah hal yang sangat penting, pada masa yang akan datang teknologi kontrol mesin akan lebih terintegrasi dan menggunakan sistem intelegensia. Karenanya teknologi komputer digital akan dipakai pada sistem kontrol mesin agar lebil akurat, handal dan fleksibel.
Bab2. Control Logic
1. Garis besar
"Kontrol" dapat didefinisikan sebagai sesuatu yang dilakukan terhadap suatu target agar bisa berjalan dengan benar sesuai dengan tujuannya. Target biasanya disebut dengan "rencana"
dan hal yang harus dilakukan agar sesuai dengan rencana disebut dengan "controller".
Kelompok yang terdiri dari bagian dan komponen yang dipakai agar target bisa terlaksana disebut dengan "system". Sistem kontrol adalah sesuau yang menghubungkan atara komponen atau sistem dengan sistem lainnya agar bisa saling berhubungan. Sistem artinya kombinasi secara sistematik, dan dipakai untuk menjalankan sistem lainnya. Misalnya untuk mengendarai mobil, reaksi berkendara mengikuti kontrol, mobil ke perakitannya, dan pengemudi ke controller.
Kombinasi elemen-elemen tersebut bisa disebut dengan sistem kontrol. Sama seperti yang mengelilingi kita setiap harinya, yang mungkin dikontrol oleh rencana kita sendiri dengan melakukan pengontrolan. Bila seseorang melakukan peran dalam pengontrolan, maka disebut dengan kontrol manual dan apabila pengontrolannya secara otomatis, maka disebut dengan kontrol otomatis. .
Sistem kontrol ini biasanya masing-masing mempunyai tujuan dan input/output tersendiri. Mobil adalah sesuatu yang bergerak sesuai dengan arahan si pengemudi, air-conditioning adalah suatu sistem yang berfungsi untuk menjaga suhu dan kelembaban di dalam mobil agar bisa nyaman. Untuk mencapai tujuan tersebut, maka diperlukan kontrol sistem, suatu sistem harus mempunyai satu input atau lebih yang dijalankan oleh suatu alat yang disebut dengan controller. Input adalah suatu elemen yang berfungsi memberikan efek pada sistem, input sistem bisa juga disebut dengan actuating signal. Output mencerminkan status sistem dan jumlahnya bisa dihitung yang biasanya disebut dengan variabe12 kontrol.
Pada contoh sistem mobil diatas, elemen input yang mempengaruhi mobil akan melakukan pekerjaan seperti kerja rem atau pedal gas, perpindahan transmisi. Kemudian kecepepatan dan posisi kendaraan adalah output yang mempengaruhi status sistem. Kalau pada sistem tubuh manusia, informasi-informasi didapat melalui mata, hidung, telinga atau organ perasa lainnya yang berfungsi sebagai input, dan reaksi dari badan merupakan output yang dihasilkannya.
Karena itulah kontrol sistem biasanya terdiri dari input, kontrol dan output seperti tampak pada gambar ini
Fig. 2-1 Komponen dasar sistem kontro
2. Klasifikasi sistem kontrol
Pada dasarnya sistem kontrol dibagi menjadi dua jenis berdasarkan status buka/tutup rute sinyal kontrolnya yaitu sistem kontrol open-loop dan closed-loop. Berkat pengembangan yang cukup luas, teori pengonkontrol sekarang ini ada bermacam-macam. Namun yang akan kita pelajari sekarang ini adalah kontrol aplikasi dan mempelajari kontrol yang dipakai pada mesin.
1) Kontrol sistem Open-loop
Kontrol sistem open-loop artinya adalah output sistem tidak berpengaruh pada aktivitas kontrol.
Setiap langkah kontrol dilakukan tanpa perintah yang telah ditentukan sebelumnya, karena itulah disebut dengan kontrol sequential. Pada kontrol sistem open-loop, output tidak diukur atau diperbandingkan dengan input. Karena itulah kemungkinan bisa muncul error dan error yang terjadi tidak dapat dibetulkan. Ke akuratan sistem di sini tidak mempertimbangkan kestabilan kalibrasinya. kontrol open-loop ini, konfigurasi sistemnya sederhana dan perawatannya mudah. Harganya juga tidak begitu mahal, dan sebenarnya sudah banyak dipakai dalam beberapa kasus, contohnya seperti hubungan input dan output yang sudah diketahui dan pengaruh luarnya tidak ada. Contohnya sinyal lampu lalu lintas. Sinyal lampu lalu lintas bekerja berulang-ulang dengan selang waktu yang telah ditentukan sebelumnya tanpa memperhatikan tingkat kepadatan lalu lintas (output). komponen kontrol sistem jenis open-loop dapat digambarkan seperti tampak pada fig. 2-2. Pada saat input diterima oleh controller, controller akan memproses outputnya dalam bentuk sinyal untuk mencapai target, kemudian menjalankan beberapa kontrol sesuai target yang telah
ditentukan.
2) Kontrol sistem Closed-loop
Jenis kontrol sistem closed-loop adalah selalu membandingkan output dengan targetnya (input masukan), kemudian mengirimkan perbedaan nilai terhadap kontrol sistem melalui jalur umpan balik untuk dilakukan pembetulan error. Seperti tampak pada Fig. 2-3, sistem membentuk pengulangan tertutup terhadap input dengan output, sehingga disebut dengan kontrol closed- loop atau kontrol sistem feedback
.
Fig. 2-3 Komponen sistem Closed-loop control system
Kontrol sistem jenis open-loop control dipakai apabila pengaruh luar tidak di perhitungkan, dan karakter sistem input/output sudah diketahui. Namun demikian sebenarnya hampir semua sistem yang kita jumpai di sekeliling kita, tidak kita ketahui keakuratan karakternya, sehingga dalam banyak kasus timbul efek luar yang yang tidak dikehendaki. Dikarenakan banyak kekuarangan pada kontrol sistem jenis open-loop sehingga susah untuk mencapai tujuannya,
maka kebanyakan sistem yang digunakan sekarang adalah kontrol sistem jenis closed-loop control.
Sebagai contoh sistem untuk menjaga agat kecepatan motor bisa tetap konstan. Maka suplai tegangan ke motor akan menjadi output dan target sistemnya adalah menjaga agar kecepatan motornya tetap konstan. Menjaga kecepatan agar bisa tetap konstan dapat diperoleh melalui suplai tegangan secara konstan pada motor. Pada kontrol sistem open-loop, jika beban yang diberikan pada motor shaft tidak sesuai, maka kecepatan motor tersebut tidak akan tetap lagi.
Namun apabila sistem melakukan pengukuran pada kecepatan motor dan mengirimkan hasil hitungannya sebagai suatu input maka saat tegangannya berubah sehingga mempengaruhi kecepatan, kecepatan motor akan tetap konstan meskipun ada pengaruh dari luar. Karena itulah kontrol sistem closed-loop mempunyai satu keuntungan dimana sistem akan melalukan respon untuk memberikan keakuratan, dapat dipercaya dan kontrol dapat beradaptasi terhadap pengaruh luar dan perubahan dengan menggunakan sinyal feedback. Stabilitas adalah elemen kunci pada kontrol sistem closed-loop. Umumnya kontrol sistem jenis closed-loop pemakaian part-nya lebih banyak dibandingkan dengan sistem open-loop, dan juga lebih mahal, serta power yang dibutuhkan lebih tinggi.
2) Kontrol sistem Adaptive (dapat menyesuaikan diri)
Adaptive artinya kemampuan suatu sistem untuk menyesuaikan dan melakukan pembetulan pada dirinya terhadap perubahan yang tidak diinginkan. Suatu kontrol sistem yang mempunyai kemampuan melakukan adaptasi, yaitu sistem yang dapat menemukan perubahan dan melakukan pembetulan sesuai dengan parameter yang telah ditentukan agar performanya tetap optimal, disebut dengan 'adaptive control system'. Istilah tersebut sudah dipakai pada tahun 1950an berkenaan dengan pembuatan rumah tempat tinggal yang bisa beradaptasi terhadap perubahan lingkungan.
Kontrol sistem jenis closed-loop ini memberikan output kembali ke input untuk menghindari efek dari perubahan luar agar selalu bisa mencapai target. Namun demikian, pada kontrol sistem closed-loop ini bisa juga target yang dimaksud tidak bisa tercapai dikarenakan besarnya perubahan lingkungan yang tidak bisa diatasi oleh controller. Bisa disebabkan karena komponen yang sudah aus atau sudah terlalu lama sehingga karakter sistemnya sudah tidak konstan lagi. Dan dapat dikatakan penggunaan kontrol sistem feedback dapat meredam perubahan yang cukup dinamis, namun kemampuan adaptasi terhadap pamareter sistem dan
Umumnya adaptive controller terdiri dari tiga elemen: Rencana yang dinamis, keputusan berdasarkan perkiraan rencana, dan koreksi atau reaksi berdasarkan keputusan. Fig. 2-4 menggambarkan suatu sistem kontrol adaptive.
Pada sistem ini, perencanaan diestimasi secara berlanjut dan performa index(PI) dihitung. Hasil ukuran PI kemudian dibandingkan dengan angka optimalnya selanjutnya sistem akan koreksi pada sinyal operasionalnya. Estimasi rencana di lakukan di dalam sistem, sehingga parameter kontrol penyesuaiannya akan menjadi closed-loop. Begitu juga terhadap perubahan lingkungan, jenis kontrol sistem adaptive ini dapat mengurangi kelemahan desain engineering dan ketidak pastian akibat rusaknya beberapa komponen.
3) Kontrol sistem Learning
Kontrol sistem ini mempunyai kemampuan untuk learning (belajar). Dasar konsep sistem ini adalah mememperkenalkan kemampuan belajar manusia untuk mengontrol sistem; selanjutnya kontrol sistem diberikan dengan kemampuan bereaksi berdasarkan pengalaman seperti yang terjadi pada manusia. Manusia dapat mengingat suatu pengalaman atau belajar fakta dari luar untuk dirinya sendiri, dan ketika menghadapi situasi yang sama, maka dia akan memutuskan atau bereaksi berdasarkan pengalaman terdahulu. Salah satu contoh adalah belajar mengemudikan mobil. Jika keunggulan learning ini dipadukan ke kontrol sistem, maka sistem akan dapat memperoleh informasi yang dibutuhkan untuk aktivitas kontrol, bahkan untuk situasi dimana karakter dinamis kontrol sistem dan pengaruh alami luar yang tidak dikenal sepenunnya. Untuk kontrol sistem learning, agar efek belajar meningkat, maka diperlukan pembelajaran. Pembelajaran melibatkan suatu mode pembelajaran dan mode koreksi, dan pada akhirnya penyaringan dan penyimpanan terhadap pengalaman terdahulu. Salah satu contoh kontrol sistem learing dapat anda lihat pada Fig. 2-5. Kontrol sistem melakukan perbaikan terhadap parameter model seperti perbedaan antara target dan output. Kapanpun terjadi perubahan efek luar, mode akan melalukan perbaikan dan menyimpan pengalaman barunya sehingga tingkat kontrolnya akan lebih baik lagi.
3. Jenis Controller
Controller melakukan perbandingan antara rencana output dengan input (target value) kemudian melakukan koreksi dengan tujuan untuk menghasilkan sinyal kontrol yang bisa menghilangkan atau menurunkan penyimpangan ke tingkat yang lebih kecil. Cara untuk menghasilkan sinyal kontrol disebut dengan control action. Adapun jenis-jenis controller adalah
; on-off control system, proportional control action, integral control action, proportional integral control action, proportional differential control action, proportional integral differential control action, dll.
Bab 3. Konfigurasi Sistem
Sistem EMS terdiri dari intake line, fuel line, ignition line dan control line.
1. Intake line
Proses pembakaran memerlukan Intake line dan pengaturan udara, yang terdiri dari air flow rate sensor (direct detection type) atau intake manifold pressure sensor (indirect detection type), intake air temperature sensor, ambient pressure sensor, throttle position sensor, throttle body, air cleaner dan ISC (idle speed control) tergantung dari tipe EMS, alat-alat dan sensor yang terpasang di dalamnya juga bisa sedikit membedakan.
Saat mesin mulai hidup, tekanan hampa yang dibangkitkan dari dalam ruang pembakaran akan tertarik ke udara luar, kumudian disaring oleh air cleaner agar benda asing tidak ikut terbawa, selanjutnya lewat malalui air hose, lalu diukur oleh AFM sensor, dan selanjutnya disalurkan ke throttle body. Pedal gas yang diinjak oleh pengemudi menggerakkan throttle valve yang kemudian mengatur besar udara masuk ke dalam throttle body. Setelah dari throttle body, udara kemudian lewat melalui surge tank diteruskan ke intake manifold dari masing-masing cylinder, dan pada akhirnya masuk ke combustion chamber (ruang pembakaran). Selama idling throttle valve hampir menutup, kontrol sistem idle speed mengatur rata-rata udara yang diperlukan untuk proses pembakaran.
Fig. 3-1 Intake Line
2. Fuel line
Fuel line atau jalur bahan bakar fungsinya adalah mengsuplai bahan bakar dari fuel tank ke injector terdiri dari fuel tank, fuel pump, fuel filter, fuel pressure regulator, distribution pipe dan injector.
Bahan bakar di dalam fuel tank ditekan oleh fuel pump dan mengalir melalui fuel filter ke distribution pipe, dan selanjutnya tekanan bahan bakar akan dipertahankan pada level khusus agar tidak terpengaruh terhadap tekanan hampa intake manifold yang disuplai ke setiap injector. Setiap injector menyemprotkan bahan bakar ke dalam intake manifold berdasarkan sinyal injeksi dari ECU. Bahan bakar yang berlebihan akan kembali ke fuel tank melalui return line.
Terakhir ini sudah dikenalkan ke beberapa kendaraan sistem Recently Returnless Fuel System (RLFS), yang tidak mempunyai return line untuk mengembalikan bahan bakar ke fuel tank.
Sistem ini dirancang untuk menghilangkan jalur dari distribution pipe ke fuel tank untuk mengurangi gas uap bahan bakar yang kemungkinan bisa meningkat meskipun sudah melakukan pemanasan bahan bakar yang kembali dari ruang mesin. Modulasi Fuel pump terletak di dalam fuel tank gunanya untuk menyalurkan bahan bakar ke injector dengan tekanan yang tetap. Tekanan injeksi bervariasi mengikuti tekanan intake manifold dan setelan rata-rata injeksi bahan bakarnya berdasarkan sinyal intake manifold pressure sensor atau hasil perhitungan ECU dari modulasi tekanan intake manifold. Sistem ini dikembangkan menghadapi tuntutan peraturan mengenai standarisasi emisi.
Fig. 3-2 Fuel line
3. Ignition line
Mesin bensin merubah energi panas yang dihasilkan dari campuran gas yang terbakar yang dibangkitkan oleh tekanan piston menjadi energi mekanis. Untuk membakar campuran udara/bahan bakar tersebut diperlukan adanya energi pengapian secara tepat. Mesin diesel mengandalkan ledakan natural melalui kompresi yang dapat menyala pada temperatur dan tekanan tinggi tertentu tanpa sumber pencetus api. Pencetus api pads mesin besin memerlukan
suatu alat yang dapat memberikan energi pengapian dari luar yaitu yang disebut dengan ignition system (sistem pengapian). Sistem pengapian terdiri dari komponen yang dapat menghasilkan tegangan tinggi, komponen pendistribusian yang menyalurkan tegangan tinggi tersebut ke setiap cylinder, komponen pengatur waktu pengapian (ignition timing control) yang fungsinya mengatur waktu pengapian secara tepat, dan spark plug atau busi untuk mencetuskan api. Pengaturan sistem pengapian pada kendaraan sekarang dilakukan oleh ECU yang dapat menentukan waktu pengapian secara tepat dan akurat untuk membakar campuran gas campuran dalam segala kondisi, sehingga mesin bisa bekerja secara optimal.
Fig. 3-3 Ignition line 4. Control line
Control line terdiri dari bermacam sensor yang dapat mendeteksi kondisi mesin pada saat itu, kemudian merubahnya menjadi sinyal listrik untuk dikirim ke microcomputer, input interface adalah suatu alat yang memproses sinyal masukan dari sensor-sensor termasuk boosting, konversi A/D, penghilangan noise, pengaturan tegangan, dsb. micro-computer adalah suatu alat yang menentukan output melalui proses hitungan dan logika berdasarkan data masukan dan perintah yang tersimpan di dalam memori. Output interface adalah suatu alat yang fungsinya adalah menguatkan output sinyal. Dan actuator yang melakukan reaksi secara mekanis berdasarkan sinyal output yang diperbesar.
