ECS (Engine Control System) TROOT024 B3 Ragkaian Sistem Pengapian Tujuan Umum : Peserta dapat mengidentifikasi fungsi, konstruksi, cara kerja sistem control ngine Peserta dapat mendiagnosa dan memperbaiki kerusakan elektris pada sistem kontrol engine Tujuan Khusus : Peserta dapat ; Mengenal rangkaian-rangkaia sistem pengapian mobil Memahami cara kerja sistem-sistem pengapian Waktu : 5 Jam Deskripsi (Gambaran) 12 V 5000 25000 V Sistem pengapian merubah tegangan 12 V menjadi 5 KV sd 25 KV Apakah perbedaan sistem pengapian konvensional dengan sistem pengapian elektronik? (TCI-k, TCI-i, TCI-h dan Pengapian Komputer) 1-18
Perkembangan sistem pengapian menurut pengendali percikan apinya dapat digolongkan sebagai berikut: 1. Sistem pengapian konvensional 2. Sistem pengapian elektronik TCI-k (Transistorized Control Ignition kontak) 3. Sistem pengapian elektronik TCI-i (Transistorized Control Ignition induktif) 4. Sistem pengapian elektronik TCI-h (Transistorized Control Ignition hall) 5. Sistem pengapian komputer. Sistem Pengapian Konvensional Keterangan : 1. Baterai 2. Kunci kontak 3. Koil pengapian 4. Kontak pemutus dan kam 5. Kondensator 6. Pengurut pengapian/distributor 7. Busi Sistem Pengapian Konvensional Ciri-ciri: Pengendali saat pengapian menggunakan kontak pemutus Pengaturan maju/mundurnya saat pengapian menggunakan centrifugal advancer dan vacuum advancer Pengurutan saat pengapian menggunakan distributor Tidak dilengkapi sensor-sensor listrik 2-18
Kelemahan sistem konvensional : 1. Frekuensi pemutusan kontak pemutus tinggi Perbandingan motor 4 langkah 3 silinder dengan 6 silinder pada putaran 5000 rpm. N 5000 Jumlahpengapian= xζ = x3 = 7500/ menit 2 2 60 Waktupengapian = = 0,008det ik 7500 Waktupenutupan= 50% x 0,008= 0,004det ik Jumlah pengapian = 15.000 / menit Waktu pengapian 60 = = 0,004 det ik 15000 Waktu penutupan = 50% x 0,004 = 0,002 det ik Daya pengapian sangat rendah saat putaran tinggi pada mesin 6 silinder 2. Masalah kontak pemutus Keausan dapat terjadi pada : 1. tumit ebonit dan/atau nok 2. permukaan kontak 3. bushing poros penggerak Tumit ebonit dan/atau nok aus berakibat Sudut dwell menjadi bertambah besar, Saat pengapian jadi terlambat bahkan kontak pemutus tidak dapat membuka lagi 3-18
Kontak terjadi erosi api Arus yang mengalir besar (8 Amper) kemampuan besar erosi bunga api pada kontak pemutus besar Arus kecil (2 Amper) erosi akibat loncatan bunga api kecil daya pengapian kurang. Batas arus primer pengapian konvensioanal tidak boleh lebih dari 4 amper. Kekuatan pegas Pegas yang kuat Tuas ebonit cepat aus, timbul pantulan (prellung) pada kontak pemutus, mempercepat bantalan poros distribusi aus, saat pengapian silinder satu dengan lainnya berubah-ubah Pegas yang lemah Pada putaran tinggi kontak pemutus melayang, sehingga akan selalu membuka 4-18
Perbaikan dengan mengganti kontak pemutus dengan transistor/elektronik Dengan pengapian elektronik diharapkan Saat pengapian stabil Sudut dwell bisa diatur sampai 80 % Transistor mampu dialiri arus yang besar (± 8 ampere) kemampuan tinggi Tidak terdapat pentalan Interval perawatan cukup lama Sistem Pengapian Elektronik Pada sistem pengapian elektronik pengendalian saat pegapian dilakukan dengan transistor, sehingga arus pada rangkaian primer bisa lebih tinggi dan daya pengapian jadi lebih besar. 5-18
Pada pengapian elektronik TCI-I dan TCI-H, ECU memiliki fungsi-fungsi tambahan : Regulasi sudut dwell minimum dan maksimum, pada putaran rendah agar koil tidak panas (arus primer diregulasi mengalir tidak terlalu lama), sebaliknya pada putaran mesin tinggi agar daya percikan busi tetap tinggi sehingga pembakaran sempurna (± 18% s/d 80%). Pembatas arus primer, sehingga arus primer maksimal selalu tetap (± 8A). Pemutus arus primer, atas dasar jumlah pulsa yang dikirim pengirim sinyal, apabila kurang dari 10 pulsa/menit maka pemutus arus akan memberi informasi kepada penguat sehingga darlington akan memutus arus primer. Pembatas putaran maksimal, pada saat motor berputar sudah mencapai maksimum (6200 rpm) maka pembatas putaran memberitahu kepada penguat supaya darlington tidak memutus arus primer lagi sehingga tidak terjadi induksi tegangan tinggi pada koil. Pengapian elektronik TCI-k Sistem Pengapian TCI-k 6-18
Pada sistem ini rangkaian primernya dikendalikan transistor, sinyal pengendali transistor dengan kontak pemutus yang daliri arus kecil (kontaknya lebih awet), arus primer koil bisa lebih tinggi sehingga daya pengapian juga lebih tinggi. Kelemahan yang masih ada : Keausan ebonit dan cam Dwell tetap Pengaturan saat pengapian masih konvensional dengan Centrifugal Advancer dan Vacuum Advancer Pengapian elektronik TCI-i Sistem Pengapian TCI-i 7-18
Pengapian TCI-i pengendali primernya menggunakan transistor daya lebih besar karena arus lebih besar, sinyal pengendali berupa induksi dari sebuah pulser berupa sinyal sinus. Karena sudah tidak ada pegas penekan poros, maka bushing poros distributor akan lebih awet. Sudut dwell sudah dapat diatur secara elektronis. Kelemahan yang masih ada : Pengaturan saat pengapian masih konvensional dengan Centrifugal Advancer dan Vacuum Advancer Pengapian elektronik TCI-h Sistem Pengapian TCI-h 8-18
Pengapian TCI-h hampir sama dengan TCI-i, perbedaannya pada sinyal pengendali yang berupa sinyal dari hall generator yang berupa sinyal kotak. Kelemahan yang masih ada : Pengaturan saat pengapian masih konvensional dengan Centrifugal Advancer dan Vacuum Advancer Sistem Pengapian komputer Ada 3 macam sistem pengapian komputer, yaitu: Sistem pengapian komputer dengan distributor Sistem pengapian komputer tanpa distributor / DLI (Distributorless Ignition System). Sistem pengapian komputer langsung / DIS (Direct Ignition System) Pada pengapian komputer, DLI dan DIS pemajuan saat pengapian berdasarkan putaran engine dengan sensor rpm (Ne/CKP) dan penyesuaian terhadap beban kendaraan dengan TPS (Trotle Position Sensor) atau MAP/PIM (Manifold Absolute Pressure) Blok diagram dari pengapian elektronik sebagai berikut: 9-18
Pengapian komputer dengan dua sinyal induktif Gambar dua buah sensor induktif Sinyal Ne (gigi-gigi yang banyak) digunakan sebagai sensor putaran mesin. Ketika muncul sinyal G1 digunakan untuk menentukan saat pengapian, ECU akan mengeluarkan sinyal IGT sebagai pemicu igniter. Dari kombinasi Ne sinyal dan G sinyal ECU mengetahui silinder mana yang sedang langkah kompresi sehingga IGT dikeluarkan ke igniter yang silindernya sedang akhir langkah kompresi. Ada pula sistem yang menggunakan satu buah sensor untuk menentukan kompresi silinder 1 sebagai berikut: 10-18
Keterangan : 1. magnet permanen 2. bodi sensor 3. inti besi sensor 4. kumparan 5. roda gigi dengan dibuang satu gigi sebagai referensi Gambar sensor induktif dengan gigi referensi Penentuan top silindernya dengan referensi setelah sinyal yang panjang adalah posisi top silinder 1. Selanjutnya dengan menghitung jumlah gigi akan dapat digunakan untuk menentukan pengapian silinder lainnya sesuai urutan pengapian / firing order (FO). Kondisi lain yang dipertimbangkan sebagai koreksi dari saat pengapian, seperti : kondisi start, kondisi temperatur engine dingin, kondisi temperatur engine panas dan ketika ada detonasi Pengoptimalan derajat pengapian sudah dilakukan secara presisi dengan elektronis/pemrograman sehingga lebih optimal dan memperoleh banyak keuntungan. 11-18
Keterangan : 1. koil dengan igniter 2. distributor tegangan tinggi 3. busi 4. ECU 5. sensor temperatur 6. knok sensor 7. sensor rpm dan sensor top silinder 1 8. gigi-gigi untuk sensor 9. throtle position sensor (TPS) 10. Baterai 11. kunci kontak Gambar sistem pengapian komputer dengan distributor (DIS) 12-18
Keterangan : 1. busi 2. koil individual 3. throtle position sensor (TPS) 4. ECU 5. sensor temperatur 6. knok sensor 7. sensor rpm dan sensor top silinder 1 8. gigi-gigi untuk sensor 9. baterai 10. kunci kontak Gambar sistem pengapian komputer tanpa distributor 13-18
Ditinjau dari pelayanan pengapian oleh koil dapat dibedakan sistem pengapian individual dan sistem pengapian grup Gambar sistem pengapian individual (DIS) Gambar sistem pengapian group (DLI) Beban mesin dibaca dengan menggunakan TPS(Trotle Position Sensor) atau MAP (Manifold Absolute Pressure) yang sinyalnya berupa tegangan analog. MAP sensor terbuat dari Piezo Resistive, berfungsi untuk mengetahui tekanan udara masuk yang akan menerjemahkan beban kendaraan. 14-18
TPS (Throtle Position Sensor) Gambar MAP sensor Keterangan: 1,3 = Konektor 5 = Gelas Isolator 2 = Vacum referensi 6 = Rumah Vacum 4 = Silicon Chip Ukur 7 = Input Vacum Gambar bagian-bagian MAP sensor Kondisi-kondisi kerja tertentu digunakan untuk mengoreksi saat pengapian yang tepat selama mesin beroperasi, diantaranya : Kondisi start, kondisi temperatur engine dingin, kondisi temperatur engine panas dan ketika ada detonasi. 15-18
Kondisi start Pada kondisi ini putaran engine rendah ±300 rpm, maka temperatur hasil kompresi masih rendah. Untuk mengatasi hal tersebut maka saat pengapian dibuat pada Titik Mati Atas (0 PE), Tujuan dari penentuan saat pengapian tersebut adalah supaya temperatur akhir kompresi tinggi, putaran lebih ringan dan tidak timbul detonasi. Sensor start memanfaatkan sinyal dari kunci kontak terminal 50/ST yang dimasukkan kedalam ECU. Besar tegangan yang dimasukkan ke ECU dirubah menjadi 5 volt oleh sebuah DC-DC converter Kondisi temperatur mesin dingin (t < 30 C) Pada kondisi temperatur mesin yang masih dingin pembakaran campuran bahan bakar dan udara memerlukan waktu lebih lama. Pada kondisi ini bahan bakar dikondisikan lebih banyak karena untuk mengimbangi terjadinya pengembunan kembali bahan bakar yang sudah dikabutkan dan agar campuran yang terbentuk dalam keadaan mudah terbakar. Saat ini pengapian dimajukan ±5 PE sebelum TMA dari kondisi normal (tabel dasar). Kondisi temperatur engine panas (t > 90 C) Pada kondisi ini waktu pemkaran relatif lebih pendek dari kondisi normal, karena temperatur sudah panas, maka pengapian dimundurkan ±5 PE sebelum TMA dari kondisi normal (tabel dasar). Sensor temperatur menggunakan bahan thermistor, merupakan bahan solid-state variable resistor terbuat dari semiconductor. NTC (Negative Temperature Coefficient). Sensor ini nilai tahanannya akan berkurang bila temperatur naik (nilai tahanan berbanding terbalik terhadap temperatur). ECT terletak pada blok engine dekat dengan selang menuju radiator, sensor ini membaca temperatur air pendingin pada engine. 16-18
NTC ECT (Engine Coolant Temperature) Hubungan temperatur dengan tahanan pada NTC Pada temperatur 0ºC NTC mempunyai tahanan ± 5 KΩ, dan pada temperatur 80ºC tahanan ± 250 Ω. Kondisi saat terjadi knocking/ detonasi Ketika terjadi detonasi saat sensor kockingakan memberi informasi menuju ECU dan saat pengapian akan dimundurkan beberapa derajat sampai tidak terdapat detonasi lagi dan dijeda sebelum kembali ke saat pengapian yang semestinya. 17-18
Sensor knocking terbuat dari bahan Piezoceramic, terletak sensor knocking pada blok engine. Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi terjadinya detonasi pada engine dan informasi ini dimanfaatkan untuk merubah saat pengapian. Keterangan 1 = Piezoceramic element 2 = Seismic mass 3 = Rumah sensor 4 = Baut pengencang 5 = Permukaan kontak 6 = Konektor 7 = Blok Silinder V = Getaran Gambar sensor knocking Sinyal knocking Referensi : 1. Modul diklat mesin mobil BOE Malang 2. Toyota Material Training 3. BOSCH Automotive Hand Book 18-18