SISTEM ACU

1. Electronic Control Unit (ECU)

ECU merupakan microcomputer yang berfungsi untuk mengontrol system kelistrikan pada kendaraan. ECU sering juga disebut Electronic Control Module (ECM) dan Electronic Management System (EMS) karena bagian tersebut yang mengatur system secara elektronok.

Gambar : Sistem Pada Komputer

Input ECU dari sensor-sensor yang telah dibahas diatas, sensor tersebut dikelompokkan menjadi 2 (dua) yaitu:

a.      Sensor Dengan Signal Analog

Signal dengan perubahan kontinyu, Misal :

·         Intake Air Temperature Sensor.

·         Air Flow Meter.

·         Throttle Position Sensor.

·         MAP Sensor.

·         Water Temperature Sensor.

·         Knock Sensor Maupun NE Signal.

Signal dari sensor tersebut dirubah menjadi rangkaian A/D converter menjadi signal digital.

Gambar : Mengubah Signal Analog Menjadi Digital

b.     Sensor Dengan Signal Digital

          Signal digital yaitu signal dengan 2 kondisi, Yaitu : 0 atau 1, ON–OFF, atau Tinggi-Rendah. Misal : Starter signal, ECU akan mendapat signal “1” saat mesin distarter dan mendapat signal “0” saat mesin mati atau sudah hidup demikian pula bila AC hidup. Distributor signal tipe photo diode menghasilkan signal digital karena membangkitkan signal gelombang kotak.

Gambar : Kontruksi ECU

          Sensor-sensor member masukan ke microcomputer. Berdasarkan masukan tersebut microcomputer melakukan proses penghitungan dan penyesuaian sesuai dengan program-program yang ada, guna menentukan signal keluar ke actuator.

Pada bagian microcomputer terdapat bagian :

1.  CPU (Central Processing Unit)

Melakukan proses penghitungan data masukan dan menyimpan data tersebut sesuai dengan program yang tersimpan pada ROM.

2.   ROM (Read Only Memory)

Menyimpan program dan data yang diperlukan untuk proses penghitungan. Meskipun power OFF isi program tetap tersimpan, tetapi isi program tidak dapat ditulis kembali.

3.   RAM (Random Access Memory)

Menyimpan data sementara saat kendaraan beroperasi, ketika power OFF maka data akan terhapus.

Output Circuit pada ECU merupakan rangkaian untuk proses penguatan signal sehingga actuactor dapat difungsikan. Rangkaian tersebut biasanya sebuah transistor  yang difungsikan sebagai saklar (switching).

Gambar : Rangkaian Penguat Pada ECU

2. ACTUACTOR

            Actuactor merupakan bagian yang dikontrol oleh ECU guna melakukan aksi sesuai signal dari ECU. Igniter dikontrol oleh ECU untuk menentukan sudut dwell dan saat pengapian, injector dikontrol oleh ECU untuk saat injeksi, menentukan durasi dan pola injeksi bahan bakar, vacuum switch valve (VSV) dikontrol oleh ECU sebagai idle up control (ISC). Pompa bahan hanya berfungsi atau ON saat mesin distarter dan saat mesin sudah hidup, saat kontak OFF atau kontak ON namun mesin mati maka relay akan OFF. Pompa akan berfungsi bila relay berfungsi. Fungsi relay pompa dikontrol olek kunci kontak saatstarter, switch pada air flow meter dan ECU. Engine check indicator dikontrol oleh ECU untuk memberikan kode dengan jumlah kedipan (lampu ON/OFF) sesuai dengan gangguan yang terjadi.

a. Igniter

            Igniter merupakan komponen pokok pada system pengapian. Fungsi igniter ini untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik pada primer koil sehingga koil pengapian menghasilkan induksi tegangan tinggi pada sekunder koil, induksi tegangan tinggi selanjutnya dialirkan ke busi sehingga busi menghasilkan percikan api untuk membakar campuran bahan bakar di ruang bakar.

            Prinsip kerja igniter dapat dilihat pada gambar dibawah. Reluctor G1 menghasilkan signal yang dialirkan ke input circuit ECU, kemudian menjadi masukan microprosesor ECU. Sedangkan reluctor Ne sebagai masukan sudut engkol. Microprosesor mengaktifkan Tr1 sehingga Tr1 menjadi ON. Kerja Tr1 pada ECU (1Gt) menjadi masukan dwell angle control circuit dan mengaktifkan Tr2. Saat Tr2 aktif (ON) maka primer coil dialiri listrik, setelah sudut dwell sesuai dengan perencanaan maka aliran terhenti, saat aliran primer koil terhenti maka terjadi induksi tegangan tinggi.

Gambar : Igniter

            Induksi primer koil dideteksi oleh IGf signal generator yang menjadi masukan bagi ECU sebagai referensi putaran mesin. Berdasarkan informasi putaran mesin dan kondisi mesin yang lain seperti beban maupun detonasi maka ECU akan mengatur sudut dwell dan saat pengapian.

b. Injektor

            Injektor merupakan salah satu actuactor yang pokok pada system EFI. Injeksi berfungsi untuk menginjeksikan bahan bakarkearah katup hisap, bahan bakar keluar dari injector alam bentuk kabut. Jumlah bahan bakar yang diinjeksikan tergantung dari tekanan bahan bakar, besar lubang injector dan lama injector membuka.

            Pembukaan injector dilakukan secara electromacnetic, yaitu dengan mengalirkan listrik pada kumparan injector. Saat listrik mengalir ke kumparan injector maka inti kumparan menjadi magnet, dan magnet menarik katup injector melawan pegas. Saat jarum injector tertarik maka lubang injector terbuka dan injector meninjeksikan bahan bakar, bila aliran listrik terhenti maka kemagnetan yang dihasilkan kumparan hilang, akibat gaya pegas jarum injector terdorong menutup lubang.

Gambar : Konstruksi Injektor

            Injeksi bahan bakar ke intake manifold terjadi saat injector mendapat signal dari ECU. Kapan signal dialirka oleh ECU tergantung dari pola injeksi (injection pattern) yang diterapkan pada mesin bersangkutan.

Terdapat 5 pola injeksi yaitu :

1. Pola Simultan

            Pola injeksi simultan yaitu semua injector dirangkai parallel dengan satu signal kontrol, sehingga waktu dan lama injeksi sama untuk semua silinder. Saat transistor pada ECU “ON” maka terjadi aliran listrik pada injector sehingga injector terbuka, dan terjadi injeksi bahan bakar

Gambar : Pola injeksi Simultan

            Saat injeksi terjadi pada akhir langkah kompresi dan akhir langkah buang silinder 1. Saat injeksi pada akhir kompresi silinder 1 maka kabutan bahan bakar pada silinder 1 akan menunggu dikatup masuk, saat katup masuk terbuka maka kabutan bahan bakar akan masuk ke silinder, hal ini terjadi pula untuk silinder 2 dan 4, karena saat ahir kompresi silinder 1 maka silinder 2 pada posisi akhir usaha dan selinder 4 pada akhir buang.

            Saat silinder 1 akhir kompresi maka silinder 3 pada posisi akhir langkah hisap sehingga kabutan bahan bakar dari injector langsung msuk ke silinder (perhatikan gambar diatas).

2. Pola 2 Group (2 Groups)

            Pada pola 2 group maka injector dirangkai parallel menjadi 2 group, yaitu injector selinder 1 dan 3, duhubungkan dengan Tr1 dan injector silinder 2 dan 4 dihubungkan dengan Tr2. Dengan demikian saat Tr1 “ON” maka terjadi injeksi pada silinder 1 dan 3, dan saat Tr2 “ON” akan terjadi injeksi pada silinder 2 dan 4.

Gambar : Pola Injeksi 2 Group

            Saat injeksi silinder 1 dan 3 terjadi pada akhir langkah buang silinder 1 atau akhir langkah usaha silinder 3. Saat injeksi silinder 2 dan 4 terjadi pada saat akhirlangkah buang silnder 4 atau akhir langkah usaha silinder 2.

Gambar : Saat Injeksi Pada Pola Injeksi 2 Group

3. Pola 3 group (3 groups)

            Pada dasarnya pola 3 group sama dengan 3 group, namun digunakan pada mesin 6 silinder. Pola 3 group injector silinder 1 dan 5 diparalel ke Tr1, injector silinder 2 dan 4 diparalel ke Tr2, dan injector 3 dan 6 diparalel ke Tr3.

Gambar : Pola Injeksi 3 Group

            Saat injeksi silinder 1 dan 5 terjadi pada akhir langkah buang silinder 1 atau awal langkah buang silinder 5. Saat injeksi silinder 2 dan 4 terjadi pada saat langkah buang silinder 2 atau awal langkah buang silinder 4. Saat injeksi silinder 3 dan 6 pada saat akhir langkah buang silinder 3 dan awal langkah buang silinder 6.

4. Pola Independent

            Pola injeksi independent merupakan pola yang paling ideal karena setiap injector dikontrol oleh ECU secara individual dengan cara meng “on” – “off” kan transistor pada ECU. Tiap injector berhubungan dengan 1 transistor yang di kontrol secara mandiri.

Gambar : Pola dan saat Injeksi Independent

            Saat injeksi tiap selinder dapat tepat pada langkah akhir buang sampai awal langkah hisap, dengan demikian waktu menunggu pada katup masuk terbuka tidak terlalu lama, sehingga homogenitas campuran lebih baik dan katup masuk lebih bersih.

5. Pola Injeksi 2 Tahap (two stage mixing injection timing)

            Pola injeksi tipe ini digunakan pada system injeksi langsung (direct injection), dimana injector dikontrol secara independent, saat injeksi keruang bakar dilakukan 2 kali, yaitu sat langkah hisap dan langkah kompresi. Pada injeksi pertama terjadi campuran miskin yaitu 1:60 sedangkan injeksi kedua akan terjadi campuran kaya yaitu 1:12. Dengan pola injeksi tersebut diperoleh konsumsi bahan bakar yang ekonomis dengan performa mesin yang lebih optimal.

Gambar : Sistem Injeksi Langsung

c. Kontrol Durasi Injeksi (Injection Duration Control)

            Jumlah injeksi bahan bakar dipengaruhi oleh tekanan bahan bakar, besar lubang injector dan lama injector terbuka. Tekanan bahan bakar diatur tetap oleh regulator tekanan, besar lubang injector dibuat tetap, dengan demikian untuk menentukan jumlah injeksi bahan bakar diatur dengan menentukan lama injector “ON”. Lama injector “ON” disebut durasi injeksi. Semakin besar durasi injeksi semakin banyak jumlah bahan bakar yang di injeksikan.

            Durasi injeksi dikontrol oleh ECU berdasarkan masukan dari sensor jumlah udara (air flow meter/MAP sensor), Putaran mesin (ignition coil/NE signal), temperatur mesin (Coolant temperature sensor), posisi katup gas (throttle position sensor), emisi gas buang (oxygen sensor).

Gambar : Komponen sistem control injeksi

            Durasi injeksi dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu saat starter mesin dan setelah starter mesin. Sistem control yang bekerja adalah sebagai berikut :

1. Durasi injeksi saat starter

            Durasi injeksi saat starter mesin terdiri dari durasi injeksi dasar dan koreksi durasi saat starter. Koreksi durasi saat starter adalah koreksi temperatur udara masuk dan koreksi tegangan baterai.

a. Durasi injeksi dasar (Basic Injection Duration)

Durasi injeksi dasar ditentukan berdasarkan 2 faktor utama, yaitu :

·         Jumlah udara yang masuk kedalam silinder dari sensor air flow meter untuk EFI-L atau MAP sensor untuk EFI-D.

·         Putaran mesin dari NE signal.

b. Koreksi temperature udara masuk (intake Air Temperature Correction)

Koreksi temperature udara masuk merupakan penambahan lama injeksi sebagai koreksi temperatur udara yang masuk. Saat dingin pada volume yang sama udara lebih berat dibandingkan saat panas, oleh karena itu perlu koreksi agar perbandingan udara bahan bakar (AFR) tepat. Temperatur udara yang masuk dideteksi oleh sensor AirTemperature Sensor. Standar AFT pada temperatur 20 C.

c. Koreksi Baterai (Battery Correction)

Koreksi baterai merupakan penambahan lama injeksi sebagai koreksi perubahan tegangan baterai. Pada saat starter tegangan baterai menurun (voltage drop), sehingga injector tidak segera membuka walaupun signal ECU sudah “ON”, kondisi tersebut dapat menyebabkan kesalahan jumlah injeksi.

Durasi injeksi saat starter dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar : Durasi injeksi saat starter

2. Durasi Injeksi Setelah Starter

Durasi injeksi setelah starter mesin terdiri dari :

Ø  Durasi injeksi dasar (Basic Injection Duration Control)

Ø  Koreksi durasi injeksi (Injection Correction)

Ø  Koreksi tegangan baterai (Voltage Cprrection)

Durasi injeksi setelah starter dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar : Durasi injeksi setelah starter

Koreksi durasi injeksi setelah starter dipengaruhi leh beberapa faktor, diantaranya :

ü  Koreksi temperatur udara masuk (Intake air temperature correction)

ü  Afterction)

ü  (Intake air temperatur  leh beberapa faktor,rikut :rai. Pada saat starter tegangan baterai menurunda temperatur a ba-start Enrichment

ü  Warm-up Enrichment

ü  Air-fuel Ration During Transition

ü  Power Enrichment

ü  Air Fuel Ration Feedback Correction

ü  Idling Stability Correction

ü  High Attitude Compesation Correction

ü  Fuel Cut

a. Koreksi temperatur udara masuk (Intake Air Temperature Correction)

Koreksi temperatur udara masuk merupakan penambahan lama injeksi sebagai koreksi temperatur udara yang masuk dideteksi oleh sensor Air temperature sensor. Standar AFR pada temperatur 20 C.

b. Penambahan setelah start (After-start Enrichment)

Penambahan setelah starter merupakan penambahan jumlah injeksi sehingga campuran lebih kaya (enrichment) untuk menjaga mesin stabil setelah mesin hidup. Fungsi koreksi ini berdasarkan sensor emperatur mesin.

Gambar : Hubungan temperatur mesin dengan durasi injeksi

c. Penambahan durasi untuk pemanasan (Watm-up Enrichment)

Penambahan jumlah injeksi selama mesin masih dingin agar perbandingan campuran udara bahan bakar tetap optimal.

d. Koreksi perbandingan udara-bahan bakar (Air-fuel Ratio Correction)

Koreksi ini dibagi menjadi 2, yaitu:

·         Saat Percepatan (Accleration Mode)

Saat pedal gas tiba-tiba diinjak maka throttle valve membuka lebar, kevakuman pada intake manifold lemah (tekanan naik) karena putaran mesin masih rendah. ECU mendeteksi kondisi tersebutmelalui MAP sensor dan throttle position sensor (TPS) untuk menambah jumlah injeksi atau kompensasi >0 (Compensation rate >0).

·         Saat Perlambatan (Decelaration Mode)

Saat pedal gas dilepas maka throttle valve menutup, kevakuman didalam manifold tinggi (tekanan rendah) karena putaran mesin masih tinggi bukaan throttle kecil. ECU mendeteksi kondisi tersebut melalui MAP sensor dan throttle position sensor untuk mengurangi jumlah injeksi atau kompensasi <0 (Compensation Rate <0).

e. Koreksi Tenaga (Power Enrichment Correction)

Saat mesin beban penuh atau menanjak perlu penambahan jumlah injeksi bahan bakar agar tenaga mesin naik. Indikasi mesin beban penuh adalah throttle valve membuka maksimal namun putaran mesin maupun kecepatan kendaraan rendah. Penambahan jumlah injeksi dikontrol ECU berdasarkan masukan dari MAP sensor, Throttle position sensor (TPS), NE signal dan speed sensor.