OPTIMALISASI WAKTU PADA SAAT AKSELERASI MESIN TOYOTA 4 AFE DENGAN MEMANIPULASI MANIFOLD ABSOLUTE PRESSURE (MAP)

Transkripsi

1 OPTIMALISASI WAKTU PADA SAAT AKSELERASI MESIN TOYOTA 4 AFE DENGAN MEMANIPULASI MANIFOLD ABSOLUTE PRESSURE (MAP) Nova R. Ismail Adalah Dosen Fakultas Teknik Universitas Widyagama Malang ABSTRAK Pada sistem injeksi bensin ada tiga hal penting yang harus diperhatikan yaitu : Sensor, Procesor (Control Unit ), Aktuator. Adapun sensor MAP (Manifold Absolute Pressure) adalah sensor utama yang ada pada sistem injeksi dimana sensor tersebut yang memberi informasi penting pada control unit, supaya control unit juga bisa menginformasikan data yang telah diolahnya pada masing-masing aktuator, karena dalam sistem injeksi apabila terjadi perubahan tekanan, tahanan maupun tegangan maka akan mempengaruhi kerja daripada aktuator tentunya atas dasar perintah dari kontrol unit adapun informasi yang diperoleh MAP berupa tekanan dari Intake Manifold yang kemudian dirubah menjadi informasi tegangan yang dikirim ke control unit. Memanipulasi Sensor MAP adalah untuk menentukan tegangan,input control unit, sehingga kontrol unit dapat menginformasikan / perintah pada masing-masing aktuator, supaya didapatkan hasil yang kompromis, perubahan-perubahan tersebut agar didapatkan waktu akselerasi yang cepat. Dari hasil uji pada laboratorium, nampak bahwa dengan memanipulasi sensor MAP pada Toyota 4 AFE 600cc dapat dan mampu digunakan pada saat balap mobil,mendahului kendaraan lain dll, karena pada perubahan tegangan 3. Volt dan waktu paling cepat mencapai 469, milli detik pada Rpm 500 menuju 4000 dari perubahan tegangan yang telah ditentukan maka akan mempengaruhi perubahan terhadap bahan bakar, tekanan regulator, intake air temperatur, intake air pressur, karena pada penelitian ini tidak membutuhkan hasil yang ideal akan tetapi yang kompromis,kemudian dari analisa uji statistik membuktikan bahwa Hipótesis Nihil (Ho) ditolak Hi diterima ini berarti bahwa terdapat pengaruh dari optimalisasi waktu pada saat akselerasi dengan memanipulasi sensor MAP. Kata Kunci : Tegangan input kontrol unit Y (Volt), waktu (milli detik), Putaran rpm. PENDAHULUAN Pada saat ini perkembangan dunia otomotif sudah sangatlah maju. Banyak sekali inovasi-inovasi yang telah dikembangkan, misalnya sistem komputerisasi mobil yang merupakan hasil penggabungan dunia komputer dengan dunia otomotif Para ahli konstruksi otomotif didunia telah lama mengembangkan sistem komputerisasi mobil. Sistem komputerisasi mobil dikembangkan untuk menyempurnakan kerja daripada mesin itu sendiri. Salah satu contoh dari penggunaan sistem komputer sebagai kontrol dari mesin mobil adalah mengontrol pasokan bahan bakar pada mesin, yaitu dengan mendeteksi tekanan atau hisapan udara pada intake manifold mesin, hasil dari pengukuran tekanan atau hisapan udara tersebut digunakan untuk menghitung banyaknya bahan bakar yang diperlukan untuk tiap-tiap cylinder mesin. Untuk mengukur besarnya tekanan udara pada manifold dapat dipergunakanlah sensor tekanan seperti sensor MAP (Manifold Absolute Pressure). Sensor MAP ini adalah sensor utama dalam system injeksi bensin yang menggunakan Agritek Volume Nomor Maret 00 OPTIMALISASI WAKTU.. 37

2 system EVI, terutama untuk mendeteksi tekanan udara pada intake manifold. Motor Bakar Bensin. Motor bensin merupakan motor yang menggunakan bahan bakar bensin untuk menghasilkan tenaga pengerak, bensin tersebut terbakar (setelah dicampur dengan udara) untuk memperoleh tenaga panas dan tenaga panas tersebut diubah kedalam bentuk tenaga pengerak sebagaimana gambar berikut ini. silinder. Titik tertinggi yang dicapai disebut titik mati atas (TMA) dan titik terendah disebut titik mati bawah (TMB). Pada Motor 4 tak terdapat 4 langkah yaitu langkah hisap, kompresi, kerja dan buang. Gambar. Mekanisme Piston dan Crankshaft Campuran udara dan bensin dihisap kedalam silinder, dimampatkan dengan torak dibakar untuk memperoleh tenaga panas. Terbakarnya gas akan menaikkan suhu dan tekanan. Torak bergerak naik turun didalam silinder menerima tekanan yang tinggi, yang memungkinkan torak terdorong kebawah. Mesin ini juga dilengkapi dengan pembuangan gas sisa pembakaran dan menyediaan campuran udara bensin pada saat yang tepat agar torak dapat bekerja secara periodik. Kerja periodik yang dimulai dari pemasukkan campuran udara dan bensin, kompresi, pembakaran dan pembuangan sisa pembakaran dalam silinder itu disebut siklus mesin. Pada motor bensin terdapat macam penggolongan untuk mendapatkan siklus mesin yaitu: a. Motor bensin 4 langkah (4 tak), dimana satu siklus diperlukan 4 langkah torak dan kali putaran poros engkol. b. Motor bensin langkah ( tak), dimana satu siklus diperlukan langkah torak dan kali putan poros engkol. Cara Kerja Motor Bensin adalah sebagai berikuttorak bergerak naik turun didalam Gambar. Cara Kerja Four Stroke Engine. Komposisi Campuran Bahan Bakar dan Udara [Tom Denton, 995] Pada kondisi operasi, spark-ignition engine membutuhkan campuran antara bahan bakar dan udara (AFR) yang spesifik. Bahan bakar yang digunakan oleh spark-ignition engine adalah fungsi dari AFR. Dalam teori banyaknya udara yang diberikan pada peristiwa pencampuran akan berakibat pada minimnya bahan bakar yang dikonsumsi oleh engine dalam satu siklus pembakaran. Akan tetapi dalam praktek bukanlah demikian, kehomogenan dari campuran dan terbatasnya waktu pembakaran dalam ruang bakar menjadi faktor gangguan untuk siklus pembakaran. Perbandingan ideal dari udara dan bahan bakar untuk satu proses pembakaran adalah 4,7 :. Kondisi seperti ini dikatakan bahwa lamda (λ) mempunyai harga. Bensin pada umumnya terdiri dari berbagai komponen penyusun, dimana terdapat tiga komponen penyusun utamanya yaitu :. Parrafin, misalnya Octana C 8 H 8. Napthenes, misalnya Cyclohexane C 6 H 3. Aromatic, misalnya Benzena C 6 H 6 Campuran ideal antara udara dan masingmasing senyawa penyusun bensin untuk pembakaran dapat dihitung dari kesetimbangan reaksi kimia dan massa relatif dari masing-masing atom. Massa relatif atom-atom penyusun bensin adalah : Agritek Volume Nomor Maret 00 OPTIMALISASI WAKTU.. 38

3 Carbon, C Massa atom relatif : Hidrogen, H Massa atom relatif : Oxygen, O Massa atom relatif : 6 Sistem Bahan Bakar Motor Bensin Sistem Karburator [Tom Denton, 995] Gambar 3. menunjukkan karburator dengan choke tetap dan prinsip kerjanya. Katup bahan bakar dirancang menghasilkan aliran bahan bakar konstan menuju ruang pembakaran. Pipa venturi pada saluran masuk menjadikan bertambahnya kecepatan udara yang masuk dan turun pada saluran keluaran tabung. Akibat adanya perbedaan kecepatan udara pada tabung venturi akan terjadi penurunan tekanan udara pada tabung venturi, saluran bahan bakar akan mengeluarkan bahan bakar pada saluran masuk akibat adanya perbedaan tekanan pada pipa venturi. Prinsip dasar dari sistem karburator adalah mencampurkan udara dan bensin yang akan diberikan pada ruang bakar. Gambar 3. Karburator dengan Choke Tetap dan Kurva Linieritasnya Sistem Injeksi [Bosch, 994] Sejak Robert Bosch berhasil membuat pompa injeksi Diesel putaran tinggi (9-97), maka dimulailah percobaanpercobaan untuk memakai pompa injeksi tersebut pada motor bensin. Pada mulanya pompa injeksi motor bensin dicoba, bensin langsung disemprotkan ke ruang bakar (seperti motor Diesel). Kesulitan akan terjadi waktu motor masih dingin, karena bensin akan sukar menguap karena temperatur rendah, akibatnya bensin akan mengalir ke ruang poros engkol dan bercampur dengan oli, bila motor sudah panas masalah ini tidak ada lagi. Sistem-sistem injeksi ini merupakan pilihan lain dari sistem karburator, terutama pada negara-negara yang mempunyai aturan yang ketat terhadap kondisi gas buang. Tipetipe tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :. Mekanis ( Injeksi K) : injektor membuka terus menerus pada tekanan tertentu / secara mekanis.. Mekanis Elektronis (Injeksi EF) : injeksi K yang memakai unit pengontrol elektronika. 3. Elektronis Injeksi / EFI (L jetronik) : injector membuka secara elektromagnetis yang diatur oleh unit pengontrol elektronika. EFI (Electronic Fuel Injection) EFI adalah sebuah kata singkatan dari Electronic Fuel Injection. Adapun pengertian dari EFI adalah sebuah sistem penyemprotan bahan bakar yang dalam kerjanya dikontrol secara elektronik agar didapatkan nilai campuran udara dan bahan bakar selalu sesuai dengan kebutuhan motor bakar, sehingga didapatkan daya motor yang optimal dengan pemakaian bahan bakar yang minimal serta mempunyai gas buang yang ramah lingkungan. A. Konstruksi dasar EFI [Toyota-Astra Motor, 99] EFI dapat dibagi ke dalam tiga system yaitu system control elektronik (electronic control system), system bahan bakar (fuel system), dan system induksi udara (air induction system) seperti terlihat pada diagram di bawah. Suatu sistem EFI tersusun oleh komponen-komponen sebagai berikut :. Tangki Bensin Agritek Volume Nomor Maret 00 OPTIMALISASI WAKTU.. 39

4 . Pompa Bensin 3. Filter 4. Pipa pembagi bahan bakar 5. Regulator tekanan bahan bakar 6. Injektor 7. Injektor Saat dingin METODE PENELITIAN Alat Pengujian Type mesin : Toyota Corolla 4A-FE 600 cc Gambar 6. Engine 4 A-FE Gambar 4. Skema Electronic Fuel Injection Sensor Tekanan Udara ( MAP Sensor ) Sensor tekanan udara External dipasang di ruang mesin Sensor tekanan udara External dipasang di dalam Kontrol Unit Gambar 5. Sensor Tekanan Udara (MAP Sensor) Peralatan Penelitian. Alat uji berupa mesin (engine stand) jenis EFI Toyota Corolla 4 AFE.. Tachometer digital dan Stopwatch Otomatis Digital 3. Gas Analizer 4. Peralatan Pendukung ( Tool Kit ) 5. Rangkaian Analog Untuk Memanipulasi MAP ANALISA DAN PEMBAHASAN Data hasil pengujian Dengan menggunakan alat ukur pada pengambilan data seperti diatas, maka data pengamatan ditabulasikan pada tabel. Tabel. Data hasil pengamatan dan pengukuran Y t Konsumsi BB Regulator T oksigen (Volt) (mili detik) (ml/s) Pressure (Kg/Cm ) Intake (Kg/Cm ) Intake manifold Pressure (Kg/Cm ) , , , , Agritek Volume Nomor Maret 00 OPTIMALISASI WAKTU.. 40

5 Analisa Grafik Hubungan tegangan MAP terhadap Waktu akselerasi Grafik hubungan tegangan MAP terhadap Waktu akselerasi Waktu akselerasi (mili detik) y = 7.967x x + 8.8x R = Waktu akselerasi (mili detik) Tegangan MAP (Volt) Poly. (Waktu akselerasi (mili detik)) Gambar 7. Grafik Hubungan tegangan MAP terhadap Waktu akselerasi. Hubungan tegangan MAP terhadap Intake manifold pressure. Grafik hubungan Tegangan MAP terhadap Intake manifold pressure Intake manifold pressure (Kg/Cm) y = -0.03x x +.66x R = Intake manifold pressure (Kg/Cm) Tegangan MAP (Volt) Poly. (Intake manifold pressure (Kg/Cm)) Gambar 8. Grafik Hubungan tegangan MAP terhadap Intake manifold pressure. Hubungan waktu MAP terhadap Konsumsi Bahan bakar. Grafik hubungan Waktu MAP terhadap Konsumsi BB Konsumsi BB (ml/detik) y = 0.006x x x R = Waktu MAP (mili detik) Konsumsi Bahan Bakar (ml/dt) Poly. (Konsumsi Bahan Bakar (ml/dt)) Gambar 9. Grafik Hubungan waktu MAP terhadap konsumsi BB. Agritek Volume Nomor Maret 00 OPTIMALISASI WAKTU.. 4

6 Hubungan waktu MAP terhadap regulator pressure. Grafik hubungan Waktu MAP terhadap Regulator Pressure Regulator Pressure (Kg/Cm) y = x x +.537x R = Waktu MAP ( mili detik) Regulator Pressure (Kg/Cm) Poly. (Regulator Pressure (Kg/Cm)) Gambar 0. Grafik Hubungan waktu MAP terhadap regulator pressure. Hubungan waktu MAP terhadap temperatur oksigen intake. Grafik hubungan Waktu MAP terhadap Temperatur oksigen Intake Temperatur oksigen Intake y = x x x R = Temperatur oksigen Intake Waktu MAP ( mili detik) Poly. (Temperatur oksigen Intake) Gambar. Grafik Hubungan waktu MAP terhadap temperatur oksigen intake. Pembahasan. Hubungan tegangan MAP terhadap Waktu akselerasi. Dari analisa grafik menunjukkan adanya kenaikan waktu akselerasi seiring dengan perubahan tegangan MAP. Dalam kondisi ini waktu akselerasi tercepat pada tegangan 3, Volt pada akselerasi 769,4 yang ditempuh dalam waktu 469, mili detik. Hubungan tegangan MAP terhadap Intake manifold pressure. Dari analisa grafik diatas hubungan tegangan MAP terhadap intake manifold pressure seiring dengan penambahan tegangan MAP sampai 4 Volt dampak yang dihasilkan mencapai tekanan intake manifold 8,97 Kg/cm. Hubungan waktu MAP terhadap konsumsi BB. Dari analisa grafik hubungan waktu MAP terhadap konsumsi bahan bakar menunjukkan waktu tempuh akselerasi mengalami perubahan yang signifikan cenderung naik keatas dengan catatan waktu tercepat 469, mili detik untuk membakar bahan bakar sebanyak 0,0634 ml/detik. Hubungan waktu MAP terhadap regulator pressure. Agritek Volume Nomor Maret 00 OPTIMALISASI WAKTU.. 4

7 Pada analisa grafik menunjukkan tekanan regulator yang signifikan terhadap waktu akselerasi yang memicu regulator pressure mengatur tekanan bahan bakar ke injektor dapat mencapai 78,88 Kg/cm. Perubahan tegangan MAP mampu meningkatkan daya dan efisiensi yang dihasilkan, sehingga mampu mengontrol kebutuhan akan konsumsi bahan bakar sebesar 0,7 ml/s. Hanya dengan sekali menginjak pedal gas dengan spontan pada akselerasi 3558,5 rpm. Hubungan waktu MAP terhadap temperatur oksigen intake. Dari analisa grafik hubungan waktu MAP terhadap temperatur oksigen intake manifold menunjukkan perubahan temp. yang signifikan cenderung naik keatas pada temperatur yang dihasilkan 45 0 C. Data Hasil Pengujian Manifold Absolute Pressure (MAP) dengan waktu rata-rata. NO x ( x x) ( x x) 473, , , , Rata-rata 553, Rata-rata ( X ) 553,67 = X X = = 9.7 n 6. Standar Deviasi (δ ) ( )² = X X δ = n 4956,3 = 99, Standar Deviasi rata-rata (δ ) δ δ = = =.07 n 6 4. Kesalahan Relatif (KR).07 KR = δ 00 % = = 3% X Ketelitian Pengukuran KP= 00 % KR% = 00% 3% = 87% 6. Interval Grafit Dengan: α = 5%; db = n = 6 = 5 Maka: t α ; db = t(0,05;5) = ±. 447 Sehingga interval : α α Χ { t ( ; db) δ} < µ < x + { t( ; db) δ} 9,7 -{,447 x,07}< + {,447 x,07} 895,69 < Analisa Uji Statistik. Perhitungan untuk mengetahui rata-rata pengambilan data : Hipotesa awal: H 0: µ = µ H : µ µ H 0 : kedua rata-rata populasi adalah identik atau sama H : kedua rata-rata populasi adalah tidak identik atau tidak sama H 0 ditolak; H diterima jika t tabel > t hitung H 0 diterima; H ditolak jika t tabel t hitung Agritek Volume Nomor Maret 00 OPTIMALISASI WAKTU.. 43

8 t hitung = t hitung ( n ) δ [ n = x (6 [ ][ ] n (9.7) )(.07) 6 t hitung =.47 H H 0 H 0 -,47 -,447,447,47 ][ ] 4 Oleh karena t hitung.47 > t tabel,447 maka H 0 ditolak, ini berarti bahwa terdapat pengaruh dari optimalisasi waktu pada saat akselerasi dengan memanipulasi Manifold Absolute Pressure (MAP). KESIMPULAN. Peningkatan waktu akselerasi terjadi pada semua perubahan tegangan MAP waktu yang tercepat 469, mili detik pada tegangan MAP 3, Volt.. Intake manifold pressure pada tegangan MAP 4 Volt mencapai 8,97 Kg/cm. 3. Waktu tempuh akselerasi tercepat 469, mili detik untuk menghabiskan bahan bakar 0,0634 ml/detik. 4. Perubahan waktu MAP mampu meningkat regulator pressure mencapai 78,88 Kg/cm. 5. Temperatur oksigen intake manifold mencapai suhu kerja yaitu 45 0 C. DAFTAR PUSTAKA Arismunandar. W, 973, Motor Bakar Torak, ITB Bandung Bosch, 00, Automotive Sensor. Bosch, Automotive Handbook, Halaman 480. Junisra, 987, Modul Pelatihan sistem Injeksi Bensin VEDC Malang. Moch Husni, 005, Perancangan dan Implementasi Pengaturan Saat Penyalaan Spark Ignition Engine Menggunakan Kontroler Knowledge Based, Tesis Jurusan Teknik Ototronik, ITS Surabaya, M. Muclas, Pengaturan Duty Cycle Injeksi Sekuensial Mesin Bensin Menggunakan Kontroler Knowledge- Base Berbasis FLC. N. Petrovsky, Marine Internal Combustion Engines, Mir Publisher, Moscow. Trigas Badmianto, 005, Sistem Pengaturan Kecepatan Engine dengan Squentil Fuel Injection Menggunakan Look Up Table Berbasis Fuzzy, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektronik ITS Surabaya, Training Manual, TCCS (Toyota Computer- Controlled System), Step 3. EFI-Installation.htm " ustion_engine akar bility/article.php?article_id= Agritek Volume Nomor Maret 00 OPTIMALISASI WAKTU.. 44