Analisis Sistem Kelistrikan dan Ototronik
ANALISIS SISTEM KELISTRIKAN DAN OTOTRONIK
Era globalisasi saat ini perkembangan teknologi maju pesat. Teknologi yang diciptakan semuanya hampir otomatis, tidak ada yang manual. Teknologi yang semula prinsip kerjanya mekanik menjadi elektronik. Oleh sebab itu konsumen cenderung memilih teknologi yang secara otomatis dioperasikan dengan bantuan elektronik.
Mobil merupakan perkembangan teknologi dibidang otomotif yang banyak dikembangkan. Para produsen pun semakin berlomba-lomba bahkan berkompetisi untuk menampilkan produk mobil yang berteknologi tinggi. Salah satu teknologi tersebut adalah sistem EFI (Electronic Fuel Injection) yang dikembangkan oleh produsen Toyota.Sistem EFI (Electronic Fuel Injection) mengatur jumlah bahan bakar diatur lebih akurat oleh komputer dengan mengirimkan bahan bakar kesilinder melalui injector. Sistem EFI (Electronic Fuel Injection) menentukan jumlah bahan bakar yang optimal disesuaikan dengan jumlah dan temperature udara yang masuk, kecepatan mesin, temperatur air pendingin, posisi katup throttle, pengembunan oxygen di dalam exhaust pipe dan kondisi penting lainnya. Komputer EFI (Electronic Fuel Injection) mengatur jumlah bahan bakar untuk dikirim ke mesin saat penginjeksian dengan perbandingan udara dan bahan bakar yang optimal berdasarkan karakteristik kerja mesin.
Sistem EFI (Electronic Fuel Injection) menjamin perbandingan udara dan bahan bakar yang ideal dan efisiensi bahan bakar yang tinggi pada setiap saat. (New Step 1, 2003:3-68).
Menurut Saraswo (2010), evolusi sistem pengapian dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Sistem Pengapian Konvensional (1934 sampai 1986)
Mekanikal (platina atau kontak point) menghubungkan dan memutus titik kontrol aliran arus melalui kumparan pengapian (penyimpangan energi dan memicu pengapian), unit mekanik sentrifugal digunakan untuk menyesuaikan waktu pengapian dalam merespon variasi dalam kecepatan mesin dan factor lain. Distribusi tegangan-tegangan tingi ke masing-masing busi dikendalikan oleh suatu rotor dalam distributor pengapian (tegangan tinggi distribusikan).
2. Sistem Pengapian Transistorized (1965 sampai 1993)
Pada tahap ini kontak pemutus mekanis (platina atau kontak point) digantikan oleh transistorized, pada awalnya percikan dipicu oleh kontak mekanik (platina) beralih menggunakan sensor induktif atau unit Hall-Efeksebagai pemicu, konsep ini menghindari dampak negatif dari putus dan sambung tipe kontak (platina) yang sering bermasalah (mudah rusak).
3. Sistem Pengapian Electronik (1982 sampai 1998)
Pada sistem pengapian ini, distribusi energi tegangan tinggi masih didasarkan pada mekanisme yang berputar, kontrol mekanik pengapian telah dihilangkan. Sebaliknya, komponen elektronik memonitor kecepatan mesin dan beban mesin, yang kemudian digunakan sebagai parameter untuk memilih sudut pengapian dan disimpan dalam
komponen semikonduktor berbasis program. Jenis pengapian ini bisa kita sebut sebagai pengapian yang di control ECU.
4. Sistem Pengapian Distributorless (1983 sampai 1998)
Distributor mekanis telah digantikan oleh sebuah unit kontrol 100% pengapian elektronik (distribusi tegangan stasioner). Sistem pengapian elektronik sekarang ini sepenuhnya beroperasi tanpa bagian yang bergerak.
5. Sistem Pengapian Direct (1999 ….)
Sistem distributorless yang telah dikembangkan, kontrol pengapian tetap dipegang oleh engine control module (ECU), sistem ini igniter atau driver telah ditanamkan kedalam casing yang menjadi satu dengann ignition coil, banyak yang menyebut sistem ini COP (Coil On Plug).Sistem EFI (Electronic Fuel Injection) mesin tipe 1NZ-FE Toyota Vios secara garis besar terbagi dalam tiga sistem yaitu; sistem bahan bakar (fuelsystem),
sistem induksi udara (air induction system) dan sistem control elektronik (electronic control system).
Sistem Pengapian pada EFI (Electronic Fuel Injection) sangat berperan penting dalam mendeteksi kondisi kerja mesin yang diatur dalam rangkaian elektronik. Tujuan pengontrolan mesin pada sistem pengapiannya adalah untuk dapat memberikan sistem pengapian yang maksimal hingga dapat tercapai torsi yang optimal, emisi gas yang rendah, bahan bakar yang irit, dan meminimalkan engine knock. Komponen utama sistem pengapian adalah :
- Switch Pengapian
- Baterai
- Busi
- Ignition Coil dengan Igniter
- Engine Control Unit
- Camshaft Position Sensor
- Crankshaft Position Sensor
Sensor-sensor yang ada pada sistem pengapian mesin 1NZ-FE Toyota Vios antara lain ; Camshaft Position Sensor, Crankshaft Position Sensor,Mass Air Flow Meter dan Intake Air Temperature Sensor, Engine Coolant Temperature Sensor, Knocking Sensor, dan Throttle Position Sensor.
Sedangkan actuator yang ada pada sistem pengapian mesin 1NZ-FE Toyota Vios antara lain ; injector, fuel pump relay, check engine lamp, oxygen sensor monitor, ignition timing, idling rpm, idle up VSV (BP DIKJUR 2012).
Toyota Vios memiliki karakteristik yang hampir mirip dengan Toyota Limo, pada prinsipnya mesin Toyota Vios sama dengan mesin Toyota Limo,hanya saja terdapat beberapa perbedaan pada bagian aksesoris/feature dan kelengkapan mobil. Misalnya pada Toyota Vios terdapat instrument digital, power window, central door lock, ABS, sedangkan pada Toyota Limo tidak, dan material kabin pada Vios kualitasnya lebih baik dibandingkan dengan Limo, serta Toyota Vios menggunakan velg aluminium, bukan velg kaleng seperti pada Toyota Limo. Dan yang perlu diketahui, Toyota Limo tidak dijual bebas karena langsung diberikan pada perusahaan taxi.
Permasalahan
Adapun masalah yang angkat diangkat oleh penulis adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana cara melakukan pemeriksaan dan mengidentifikasi sensorsensor pada Sistem Pengapian Mesin 1NZ-FE Toyota Vios yang baik danbenar?
2. Apakah kelebihan dan kelemahan dari jenis-jenis sistem pengapian?
3. Bagaimana dampak dan gejala kerusakan yang terjadi pada Sistem Pengapian Mesin 1NZ-FE Toyota Vios?
Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai penulis dalam tugas ini adalah sebagai berikut:
- Melakukan pemeriksaan dan pengidentifikasian sensor-sensor pada Sistem
- Pengapian Mesin 1NZ-FE Toyota Vios dengan baik dan benar.
- Dapat mengerti perbedaan dari masing-masing jenis sistem pengapian.
- Menganalisis dampak dan gejala kerusakan yang terjadi pada Sistem Pengapian Mesin 1NZ-FE Toyota Vios.
Manfaat
Adapun manfaat yang diperoleh dalam penyusunan tugas ini adalah sebagai berikut:
- Menambah pengetahuan dan wawasan bagi para pembaca, sehingga pembaca dapat melakukan pemeriksaan Sistem Pengapian Mesin 1NZ-FE Toyota Vios dengan baik dan benar.
- Berguna sebagai bahan wacana dalam perawatan dan perbaikan pada Sistem Pengapian Mesin 1NZ-FE Toyota Vios.
- Berguna sebagai bahan pembelajaran atau referensi dalam menganalisis gangguan atau troubleshooting, khususnya pada Sistem Pengapian Mesin s1NZ-FE Toyota Vios.
EFI (Elektronic Fuel Injection)
#1. Pengertian EFI
Mesin EFI adalah mesin yang dilengkapi piranti EFI atau Elecronic Fuel Injection, menggantikan sistem karburator. Pada karburator, bensin dari tangki disalurkan ke ruang pelampung dalam karburator melalui pompa bensin (mekanis/elektrik) dan saringan bensin. Selanjutnya bensin masuk ke mesin melalui lubang jet dalam ruang venturi (ruang untuk menambah kecepatan aliran udara masuk ke mesin). Sehingga jumlah bensin yang masuk
tergantung pada kecepatan aliran udara yang masuk dan besar lubang jet. Pada EFI, bensin diinjeksikan ke dalam mesin menggunakan injektor dengan waktu penginjeksian (injection duration and frequency) yang dikontrol secara elektronik. Injeksi bensin disesuaikan dengan jumlah udara yang masuk, sehingga campuran ideal antara bensin dan udara akan terpenuhi sesuai dengan kondisi beban dan putaran mesin. Generasi terbaru EFI dikenal dangan sebutan Engine Management System (EMS), yang mengontrol sistem bahan bakar sekaligus juga mengatur sistem pengapian (duration, timing, and frequency of ignition).
EFI dipakai oleh merk Toyota, sedangkan merk lain mempunyai nama yang berbeda, yakni : PGMFI/ Honda (Programed Fuel Injection), EPI/ Suzuki (Electronic Petrol Injection), EGI/ Mazda (Electronic Gasoline Injection), Jetronik (Bosch), Multec/ General Motor (Multi Technology) dan lain-lain akan tetapi prinsip dari semua sistem tersebut adalah sama. Keuntungan dalam pemakaian dan kerugian sistem EFI. Adapun yang termasuk keuntungan mesin yang menggunakan Electronic Fuel Injection, antara lain :
- Menyempurnakan atomisasi (bahan bakar memaksa masuk ke intake manifold yang membantu mencegah bahan bakar saat disemprotkan sehingga bisa menyempurnakan campuran).
- Distribusi bahan bakar yang lebih baik (campuran bahan bakar dan udara disuplai dalam jumlah yang sama ke masing-masing silinder).
- Putaran stasioner lebih lembut karena ketika campuran bahan bakar dan udara kurus tidak menjadikan putaran mesin kasar oleh karena distribusi bahan bakar lebih baik dan kecepatan atomisasi yang rendah.
- Konsumsi bahan bakar irit. Efisiensi yang didapatkan lebih tinggi oleh karena takaran campuran udara dan bahan bakar yang lebih tepat, atomisasi,distribusi dan adanya pemutus bahan bakar.
- Emisi gas buang rendah. Kecepatan takaran campuran udara dan bahan bakar menjadikan sempurnanya pembakaran sehingga dapat mengurangi emisi gas buang.
- Lebih baik saat dioperasikan pada semua kondis temperatur. Adanya sensor yang mendeteksi temperatur menjadikan pengontrolan penginjeksian lebih baik.
- eningkatkan tenaga mesin. Ketepatan takaran campuran pada masingmasing silinder dan aliran udara yang ditingkatkan dapat menghasilkan tenaga yang lebih besar.
#2. Rawan terhadap konsleting apalagi jika terkena air maka biasanya kendaraan mesin EFI yang terkena air cukup banyak, mesin tidak dapat dihidupkan.
#3. Hanya bengkel-bengkel dan mekanik tertentu saja yang memiliki kemampuan dalam perawatan kendaraan yang bermesin EFI ini terutama alat Tech-2 yang digunakan untuk mendiagnosa sistem secara elektronik.
#4. Penggunaan bahan bakar yang harus berkualitas baik terutama terhindar dari kotoran karena injector dalam delivery pipe harus terhindar dari kotoran yang bisa mengghambat aliran bahan bakar.
SISTEM PENGAPIAN
Sistem Penggapian merupakan salah satu sistem dimana pembakaran campuran bahan bakar-udara yang dikompresikan, terjadi didalam silinder. Daya diperoleh dari pemuaian gas pembakaran tersebut. Sistem pengapian merupakan sumber bunga api yang menyebabkan ledakan campuran bahan bakar-udara tersebut. Tutup distributor dibuat dari injection-molded epoxy resin yang memiliki daya tahan panas yang tinggi dengan kemampuan isolasi yang kuat. Pada tutup distributor, terdapat carbon center contact piece yang berhubungan dengan elektroda pusat yang terbuat dari alumunium ditempatkan pada sisi sekeliling tutup distributor dan menerima arus tegangan tinggi dari elektroda pusat melalui rotor.
Adapun jenis-jenis dari sistem pengapian antara lain :
- Konvensional,
- Semi Transistor,
- Full Transistor,
- Pengapian IIA,
- DLI (Distributor Less Ignition),
- DIS (Direct Ignition System).
Pada mesin INZ-FE Toyota Vios menggunakan jenis pengapian DIS (Direct Ignition System).
Sistem Pengapian EFI-VIOS 1NZ-FE
Sistem pengapian membangkitkan loncatan bunga api pada tegangan tinggi, dan menyalakan percampuran udara-bahan bakar yang dimampatkan di dalam silinder, pada waktu yang optimal. Berdasarkan pada sinyal-sinyal yang diterima dari sensor-sensor ECU (Electronic Control Unit) mempengaruhi kontrol untuk mendapatkan waktu pengapian yang optimal.
1. Switch Pengapian
2. Baterai
- Terminal negative yaitu Bagian baterai dimana kabel negatip dihubungkan.
- Sumbat ventilasi yaitu Mengeluarkan uap gas selama pengisian. Isi untuk menyuplai elektrolit.
- Indikator Digunakan untuk memeriksa kondisi pengisian atau permukaan elektrolit.
- Terminal positif Bagian baterai tempat dimana kabel positip dihubungkan.
- Elektrolit Bereaksi secara kimia dengan plat-plat kutub untuk mengisi dan mengosongkan listrik.
- Sel Setiap sel membangkitkan listrik sebesar kira-kira 2.1V .
- Plat kutub Terdiri dari plat negatif dan positif.
3. Ignition coil dengan igniter
Komponen ini menambahkan tegangan baterai (12V) untuk membangkitkan tegangan tinggi lebih dari 10kV, yang diperlukan untuk pengapian. Primary dan secondary coil diletakkan saling berdekatan satu sama lain. Saat arus diberikan secara intermittent ke primary coil, saling berdekatan satu sama lain. Saat arus diberikan secara intermittent ke primary coil, induktansi yang menguntungkan tercipta. Mekanisme ini digunakan untuk membangkitkan tegangan tinggi pada secondary coil. Ignition coil dapat membangkitkan tegangan tinggi, yang berbeda-beda sesuai dengan jumlah dan ukuran gulungan oil.
4. Busi
Komponen ini menerima tegangan tinggi yang dihasilkan di ignition coil, dan membangkitkan loncatan bunga api untuk menyalakan percampuran udara-bahan bakar di silinder. Tegangan tinggi membangkitkan loncatan bunga api listrik di celah antara elektroda tengah dan elektroda massa.
A. Busi dengan banyak elektroda
Busi tipe ini mengandung banyak elektroda massa dan menawarkan keandalan yang sempurna . Tersedia tipe-tipe berikut: 2-elektroda, 3- elektroda, dan 4-elektroda
B. Busi Beralur
Busi tipe ini mengandung elektroda massa dan elektroda tengah yang berbentuk alur U atau alur V. Alur-alur ini memungkinkan loncatan bunga api untuk dibangkitkan di luar elektroda, sehingga memudahkan penyebaran inti api. Akibatnya, performa pengapian meningkat saat kondisi idle, kecepatan rendah, dan beban rendah.
C. Busi berelektroda menonjol
Busi tipe ini mengandung elektroda yang menonjol ke dalam ruang pembakaran untuk meningkatkan pembakaran. Busi ini harus digunakan hanya pada mesin yang khusus untuk busi tipe ini.
5. Engine ECU (Electronic Control Unit)
Pusat pengolah data kondisi penggunaan mesin, dan mendapat masukkan/input dari sensorsensor mengolahnya kemudian memberi keluaran/output untuk saat dan jumlah injeksi, saat pengapian.
6. Camshaft Position Sensor
Camshaft Position sensor berfungsi untuk medeteksi posisi camshaft untuk menentukan timing penginjeksian bahan bakar. Terdiri dari sebuah element magnet.
7. Crankshaft Position Sensor
