Bab IV-hasil pembahasan 4

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian sistem dilakukan bertujuan untuk mengetahui kinerja dan kemampuan

dari perangkat yang dibangun. Pengujian dilakukan pada masing-masing

subsistem dari perangkat, sehingga dapat dianalisa dan disimpulkan apakah

perangkat sesuai dengan yang diharapkan. Adapun pengujian yang dilakukan

antara lain :

1. Pengujian pengukuran periode dan frekuensi sinyal pada EPS (input

perangkat injeksi bahan bakar).

a. Pengujian rangkaian sensor.

b. Pengujian rangkaian komparator.

c. Pengujian rangkaian Engine Position Sensor (EPS).

2. Pengujian sub-sistem perangkat injeksi bahan bakar, diantaranya:

a. Pengujian Rangkaian Frequency to Voltage (F to V).

b. Pengujian LCD.

c. Pengujian output mikrokontroller untuk injeksi bahan bakar pada

perangkat injeksi bahan bakar.

d. Pengujian power transistor injeksi bahan bakar.

3. Pengujian sistem perangkat injeksi bahan bakar.

67

A. Pengujian pengukuran periode dan frekuensi sinyal pada EPS (input

perangkat injeksi bahan bakar)

Rangkaian EPS pada sistem pengapian mesin otomotif digunakan untuk

memberikan sinyal pemicu kepada CDI atau ECU. Sinyal tersebut memiliki

periode dan frekuensi bervariasi menyesuaikan dengan RPM mesin yang sedang

berlangsung. Idealnya, nilai periode akan menurun dan frekuensi akan meningkat

ketika RPM mesin meningkat. Begitu pula dengan keadaan sebaliknya.

a. Pengujian rangkaian sensor

Rangkaian sensor yang dirancang terdapat 2 buah. Sensor yang pertama

mendeteksi sinyal pengapian mesin kendaraan bermotor, sedangkan sensor

kedua mendeteksi sinyal pengapian pada silinder nomor 1. Pada pengujian

terdapat 2 kondisi yaitu terang dan gelap, dimana kondisi terang adalah pada

saat cahaya LED IR mengenai phototransisitor sedangkan kondisi gelap

adalah pada saat cahaya LED IR tidak mengenai phototransisitor. Pengujian

yang dilakukan merujuk pada gambar 26.

Pada Tabel 7. terlihat adanya perbedaan output tegangan keluaran antara

kondisi terang dan gelap. Saat terang tegangan keluaran kedua sensor

menghasilkan tegangan yang bernilai sekitar +11.4 Volt, lalu kondisi gelap

tegangan keluaran yang dihasilkan kedua sensor memiliki perbedaan dimana

sensor 1 bernilai sekitar +0.15 mVolt sedangkan sensor 2 bernilai sekitar +1.5

Volt. Hal ini disebabkan karena pada saat gelap sensor 2 masih terdapat

cahaya luar yang masuk dan mengenai phototransisitor sehingga walaupun

tidak terdapat lubang untuk meneruskan cahaya yang bersumber dari LED IR

68

phototransistor tetap terbias cahaya luar yang menyebabkan nilai tegangan

keluaran pada saat gelap lebih besar dari sensor 1. Akan tetapi hal ini tidak

berpengaruh terhadap rancangan EPS yang telah dibuat, karena keluaran dari

sensor akan masuk kerangkaian komparator telebih dahulu sebelum diproses

pada rangkaian mikrokontroller.

Tabel 7. Pengukuran output rangkaian sensor

Sensor 1 Sensor 2 KondisiVout 1 (Volt) Vout 2 (Volt)

11.47 11.45 Terang0.1518 1.559 Gelap11.47 11.44 Terang0.1516 1.557 Gelap11.47 11.43 Terang0.1516 1.555 Gelap11.46 11.43 Terang0.1505 1.545 Gelap11.45 11.42 Terang0.1505 1.554 Gelap

b. Pengujian rangkaian komparator

Output sinyal pengapian sensor EPS ternyata tidak selalu memiliki tingkatan

amplitudo sinyal yang selalu ideal berada pada 12 volt dan 0 volt. Tingkatan

amplitudo yang tidak ideal ini tidak dapat diukur dengan baik oleh instrumen

pada perangkat injeksi bahan bakar, terlebih lagi tidak dapat diproses secara

optimal oleh mikrokontroler. Rangkaian komparator sebagai sub-sistem

perangkat injeksi bahan bakar berfungsi memperbaiki tingkatan nilai

amplitudo sinyal, yakni amplitudo minimal 0 Volt dan maksimal 12 Volt.

Tujuannya ialah agar sinyal impuls pengapian dapat diproses oleh sub-sistem

lain pada perangkat injeksi bahan bakar. Komponen utama pada rangkaian

69

komparator ini berupa sebuah IC operational amplifier (op-amp), yakni IC

LM324.

Prinsip kerja rangkaian komparator pada perangkat injeksi bahan bakar ialah

membandingkan dua amplitudo sinyal input, yakni antara input positif (Vin)

dari sensor dengan input negatif (Vout) hasil dari pembagi tegangan variabel

pada potensiometer. Secara sederhana dapat dijelaskan, ketika nilai amplitudo

pada Vin lebih besar dibandingkan nilai amplitudo Vref maka Vout idealnya

akan memiliki nilai amplitudo sebesar tegangan batas atas (+12 Volt), dan

ketika nilai amplitudo pada Vin lebih kecil dibandingkan nilai amplitudo Vref

maka Vout idealnya akan memiliki nilai amplitudo sebesar tegangan batas

bawah (0 Volt).

Pada pengujian rangkaian komparator ini merujuk pada gambar 27. Pertama-

tama mengatur amplitudo Vref di antara 2 Volt – 9 Volt. Hal ini bertujuan

ketika Vin berada sedikit di bawah Vref maka Vout akan bernilai 0 Volt, dan

ketika Vin berada sedikit di atas Vref maka Vout akan bernilai +12 Volt. Hasil

pemrosesan rangkaian komparator diamati pada tampilan osiloskop. Gambar

37, merupakan hasil dari pemrosesan sinyal sensor 1 rangkaian komparator

yang diperoleh pada beberapa nilai rotasi mesin (RPM) tertentu, dimana tiap-

tiapnya memiliki dua buah sinyal, yakni sinyal input Vin1 sensor 1 (tampilan

sisi atas) dan sinyal output Vout1 komparator 1 (tampilan sisi bawah). Terlihat

bahwa output rangkaian komparator memiliki bentuk sinyal yang lebih baik

dimana sinyal berbentuk sinyal kotak yang dapat diproses pada sistem digital.

70

(a) (b)

(c) (d) Gambar 37. Sinyal keluaran pada sensor 1 rangkaian komparator 1

(a) 1530 RPM (c) 4470 RPM(b) 3150 RPM (d) 6280 RPM

Nilai amplitudo minimum Vout telah sesuai dengan nilai tegangan batas

bawah, yakni 0 Volt. Namun, nilai amplitudo maksimum Vout kurang sesuai

dengan nilai tegangan batas atas (+12 Volt). Pada tampilan nilai amplitudo

maksimum Vout hanya sekitar +9 Volt. Hal ini dikarenakan tipe op-amp yang

digunakan (IC LM324) bukan khusus untuk penggunaan sebagai komparator,

namun lebih aplikatif untuk penggunaan umum (general operational

amplifier). Walaupun op-amp LM324 ini dapat digunakan sebagai

komparator, tetapi hasil yang diperoleh pada pengujian menjadi kurang

maksimal. Hasil tersebut tidak terlalu menjadi masalah pada sub-sistem yang

71

lain, karena amplitudo maksimum Vout sebesar +9 Volt tersebut akan

diproses menjadi setengahnya pada rangkaian seri resistor sebelum menjadi

masukan sistem perangkat injeksi bahan bakar.

Tabel 8. Pengukuran output rangkaian komparator

Komparator 1 Komparator 2

KondisiVref 1 (Volt)

Vin 1 (Volt)

Vout 1 (Volt)

Vref 2 (Volt)

Vin 2 (Volt)

Vout 2 (Volt)

4.8 11.14 9.28 4.85 11.22 9.68 Terang4.8 0.1608 0.215 4.85 0.947 0.529 Gelap4.81 11.17 9.28 4.85 11.21 9.68 Terang4.8 0.1583 0.252 4.85 0.946 0.537 Gelap4.8 11.18 9.28 4.85 11.21 9.68 Terang4.8 0.1562 0.252 4.85 0.953 0.541 Gelap4.8 11.23 9.28 4.85 11.21 9.68 Terang4.8 0.1582 0.252 4.85 0.947 0.539 Gelap4.8 11.2 9.28 4.85 11.23 9.68 Terang4.8 0.1558 0.252 4.85 0.94 0.531 Gelap

c. Pengujian rangkaian EPS

Rangkaian EPS yang dirancang adalah gabungan antara rangkaian sensor dan

rangkaian komparator, rangkaian EPS memiliki 2 buah sinyal keluaran. Sinyal

pertama merupakan sinyal pengapian pada kendaraan bermotor. Sinyal

pertama ini digunakan untuk masukan mikrokontroller serta rangkaian F to V

yang berfungsi agar perangkat injeksi bahan bakar dapat mendeteksi sinyal

pengapian serta kecepatan putaran mesin, Sinyal kedua merupakan sinyal

pengapian pada silinder nomor 1. Sinyal kedua ini digunakan untuk masukan

mikrokontroller perangkat injeksi bahan bakar agar dapat mendeteksi sinyal

pengapian pertama. Seperti diketahui bahwa penelitian ini difokuskan pada

jenis mesin kendaraan bermotor 4 silinder, 4 langkah, dan koil pengapian

tunggal. Jadi diperlukan sinyal khusus untuk menentukan sinyal pengapian

72

pertama agar tidak terjadi kesalahan dalam pengapian yang dapat

menyebabkan kegagalan pengapian (missfiring). Melalui persamaan 1 dan

persamaan 2 dapat diketahui hubungan antara frekuensi sinyal, periode sinyal,

dan rotasi mesin (RPM) yang berlangsung. Pengujian rangkaian EPS ini

merujuk pada gambar 28. Hasil keluaran yang diperoleh dari rangkaian EPS

terdapat pada tabel 9.

Tabel 9. Pengukuran dan pengujian output rangkaian EPS

EPS sensor 1 EPS sensor 2

Fout1 (Hz)

Periode hitung (ms)

RPM hitung (RPM)

Fout 2 (Hz)

Periode hitung (ms)

RPM hitung (RPM)

16.2 0.061728395 486 2.02 0.495049505 60.634.32 0.029137529 1029.6 4.25 0.235294118 127.551.9 0.019267823 1557 6.44 0.155279503 193.268.4 0.014619883 2052 8.53 0.117233294 255.983.8 0.011933174 2514 10.55 0.09478673 316.5100.2 0.00998004 3006 12.51 0.079936051 375.3117.2 0.008532423 3516 14.76 0.067750678 442.8139.2 0.007183908 4176 17.14 0.058343057 514.2150.2 0.00665779 4506 18.75 0.053333333 562.5168.5 0.005934718 5055 21.08 0.04743833 632.4185.8 0.005382131 5574 23.21 0.043084877 696.3205.2 0.004873294 6156 25.6 0.0390625 768220.2 0.004541326 6606 27.5 0.036363636 825238.2 0.004198153 7146 29.62 0.033760972 888.6251.5 0.003976143 7545 31.38 0.031867431 941.4

Keterangan:frekuensi ukur = frekuensi terukur pada output EPS

periode hitung =

RPM hitung = ; N = frekunsi ukur; M = 4; B = 1; C = 4

73

(a) (b)Gambar 38. Sinyal output rangkaian EPS

(a) 3015 RPM (b) 4500 RPM

Gambar 38, menunjukkan keluaran dari rangkaian EPS yang diperoleh pada

beberapa nilai rotasi mesin (RPM) tertentu, dimana tiap-tiapnya memiliki dua

buah sinyal, yakni sinyal sensor 1 (tampilan sisi atas) dan sinyal sensor 2

(tampilan sisi bawah). Dapat terlihat bahwa sinyal keluaran dari EPS telah

sesuai dengan yang diinginkan.

B. Pengujian sub-sistem perangkat injeksi bahan bakar

Pengujian sub-sistem perangkat injeksi bahan bakar diantaranya sebagai berikut :

a. Pengujian Rangkaian Frequency to Voltage (F to V)

Perangkat injeksi bahan bakar pada misinya ialah membangkitkan sinyal

pengapian serta sinyal injeksi bahan bakar. Pembangkitan sinyal injeksi bahan

bakar hanya dilakukan pada batasan 0 – 6000 RPM, hal ini bertujuan agar

mesin tidak melebihi putaran maksimum yaitu sebesar 6000 RPM. Untuk itu,

perlu dilakukan monitoring terhadap nilai putaran mesin yang sedang

berlangsung. Monitoring tersebut dilakukan oleh mikrokontroler sebagai

74

pemroses utama. Namun, agar dapat diproses secara digital oleh

mikrokontroler, sebelumnya dibutuhkan sebuah pemroses sinyal yang

berfungsi mengubah besaran frekuensi menjadi besaran tegangan dc analog.

Dimana dalam perangkat ini menggunakan IC LM2917. Tegangan dc analog

ini yang akan diproses mikrokontroler melalui fitur analog to digital converter

(ADC). Rangkaian F to V merupakan rangkaian yang digunakan pada sub-

sistem perangkat injeksi bahan bakar. Fungsinya mengubah besaran frekuensi

sinyal impuls pengapian EPS (Fin) menjadi tegangan dc analog (Vout).

Seperti diketahui nilai frekuensi yang diperoleh berdasarkan RPM mesin yang

berlangsung.

Pada pengujian rangkaian Frequency to Voltage (F to V) ini mengacu pada

gambar 29. Output frekuensi dari EPS yang telah dikondisikan pada rangkaian

komparator akan diproses pada rangkaian frequency to voltage (F to V). Agar

antara frekuensi input dan tegangan output diperoleh perubahan yang linier,

diperlukan kalibrasi terhadap sub-sistem ini. Resistor potensiometer R1

digunakan untuk mengkalibrasi sub-sistem ini. Adapun cara pengkalibrasian

yakni menentukan nilai Fin ± 50 Hz, kemudian mengatur potensiometer R1

hingga Vout bernilai 1 Volt dc (50Hz/V). Ketika sudah terkalibrasi, maka

setiap pengukuran Vout akan meningkat sekitar 1 Volt setiap peningkatan 50

Hz pada Fin. Dalam pengukurannya, dilakukan beberapa pengujian Vout yang

dihasilkan dari Fin yang diberikan. Pengukuran yakni dengan cara mengamati

nilai Fin dan Vout yang sedang berlangsung melalui multimeter digital,

kemudian dilakukan perhitungan matematis untuk melihat perbandingan

75

antara pengukuran dan perhitungan. Perhitungan menggunakan persamaan 6

guna menghitung Vout yang dihasilkan rangkaian F to V. Dilakukan pula

perhitungan menggunakan persamaan 1, guna mengamati hubungan RPM

terhadap Fin.

Tabel 10. Pengolahan data rangkaian frequency to voltage (F to V)

Fin (Hz) Vout (Volt) Vout hitung (Volt) Error RPM hitung (RPM)

19.53 0.432 0.390596406 0.04140 585.934.32 0.718 0.686393685 0.03161 1029.651.2 1.062 1.023990579 0.03801 153667.4 1.38 1.347987598 0.03201 202284.7 1.73 1.693984415 0.03602 2541104.2 2.111 2.083980827 0.02702 3126119.1 2.411 2.381978086 0.02902 3573136.5 2.761 2.729974884 0.03103 4095151.8 3.058 3.035972069 0.02203 4554169.4 3.406 3.38796883 0.01803 5082185.8 3.72 3.715965813 0.00403 5574205.2 4.11 4.103962243 0.00604 6156220.2 4.39 4.403959483 0.01396 6606273.9 4.74 4.757956226 0.01796 8217251.7 5.01 5.033953687 0.02395 7551

Keterangan:Fin ukur = frekuensi terukur pada input rangkaian F to V

RPM hitung = ; N = Fin; M = 4; B = 1; C = 4

VOUT ukur = tegangan output rangkaian F to VVOUT hitung = ; R1 = 53k2 Ω; C1 = 47 nF; VCC = 8 VError = | Vout hitung – Vout |

Dari tabel 10, diperoleh perbandingan utama antara Vout rangkaian F to V

yang terukur dengan Vout perhitungan berdasarkan persamaan 6. Terjadi

perbandingan yang cukup fluktuatif antara keduanya. Beberapa faktor utama

yang menyebabkan ketidakstabilan pada Vout pengukuran, terutama ketika

putaran mesin (RPM) yang sedang berlangsung tidak stabil menghasilkan Fin

76

yang fluktuatif pada rangkaian F to V. Fin yang fluktuatif akan menghasilkan

Vout yang sedikit kurang stabil. Selain itu juga terdapat error yang

membandingkan nilai Vout ukur dan hitung. Nilai error terbesar adalah

0.03801, nilai error ini masih dapat ditoleransi karena tidak terlalu besar. Oleh

karena itu rangkaian Frequency to Voltage (F to V) ini dapat digunakan.

b. Pengujian LCD

Pada pengujian LCD bermaksud untuk menguji keluaran dari mikrokontroler

yang menampilkan kecepatan putaran mesin pada LCD terhadap sinyal

masukan kecepatan putaran mesin. Pada tabel 11. terlihat adanya perbedaan

nilai RPM antara tampilan LCD dengan RPM hitung, karena putaran mesin

yang tidak stabil dimana kecepatan putaran mesin berubah-ubah sehingga

putaran mesin yang tertampil pada LCD berbeda dengan RPM hasil

perhitungan.

Tabel 11. Pengujian LCD

Fin ukur (Hz) Tampilan LCD (RPM) RPM hitung (RPM) Error15.98 465 479.4 14.435.9 1050 1077 2753.4 1590 1602 1269.1 2055 2073 1885.7 2535 2571 36101.8 3015 3054 39118.1 3510 3543 33136.8 4065 4104 39155.2 4590 4656 66171.4 5075 5142 67185.7 5505 5571 66203.9 6030 6117 87221 6525 6630 105

237.7 7050 7131 81250.5 7380 7515 135

Keterangan:

77

Fin ukur = frekuensi terukur pada input rangkaian F to Vtampilan LCD = nilai RPM mesin yang tertampil pada display LCD

RPM hitung = ; N = Fin; M = 4; B = 1; C = 4

Error = | RPM hitung - Tampilan LCD (RPM) |

Pada pengujian LCD terdapat error antara RPM hitung dengan RPM pada

LCD, nilainya bervariasi pada setiap RPM. Nilai error terbesar pada RPM

hitung 7515 RPM sebesar 135, akan tetapi nilai error tersebut masih dibawah

toleransi sebesar 20%. Dimana error 20% pada saat 7515 RPM adalah 1503.

Jadi tampilan RPM pada LCD masih layak untuk digunakan.

c. Pengujian output mikrokontroller untuk injeksi bahan bakar pada perangkat

injeksi bahan bakar.

Pengujian output mikrokontroller untuk injeksi bahan bakar perangkat injeksi

bahan bakar ini dilakukan untuk membandingkan sinyal keluaran antara sinyal

pengapian posisi silinder nomor 1 dan sinyal injeksi bahan bakar posisi

silinder nomor 4. Kedua sinyal memiliki periode dan frekuensi bervariasi

menyesuaikan dengan RPM mesin yang sedang berlangsung, tetapi terdapat

perbedaan antara sinyal pengapian dan sinyal injeksi bahan bakar. Dimana

pada sinyal pengapian nilai periode akan menurun dan frekuensi akan

meningkat ketika RPM mesin meningkat, begitu pula dengan keadaan

sebaliknya. Sedangkan pada sinyal injeksi bahan bakar nilai periode dan

frekuensi akan meningkat ketika RPM mesin meningkat, begitu pula dengan

keadaan sebaliknya. Akan tetapi sinyal injeksi bahan bakar akan terhenti pada

saat kecepatan putaran mesin melebihi 6000 RPM, hal ini berfungsi sebagai

pembatas putaran mesin agar mesin dapat berputar maksimum 6000 RPM.

78

Dengan adanya pembatas putaran maksimum pada mesin bertujuan agar mesin

tidak cepat rusak. Pengujian ini merujuk pada gambar 31.

Tabel 12. Output injeksi bahan bakar perangkat injeksi bahan bakar

Frekuensi EPS 1 (Hz)

Tampilan LCD

(RPM)

Finjeksi 1 (Hz)

Finjeksi 2 (Hz)

Finjeksi 3 (Hz)

Finjeksi 4 (Hz)

18.4 555 4.31 4.51 4.42 4.3633.8 1020 8.7 8.73 8.78 8.7850.8 1530 12.58 12.56 12.51 12.5167.4 2010 16.72 16.6 16.36 16.4885.2 2520 21.09 21.16 21.24 21.1102.3 3065 25.62 25.66 25.66 25.35119.1 3525 29.73 29.71 29.56 34.73138.9 4110 34.72 34.77 34.79 29.55152.1 4515 38.08 38.03 38.21 38.09171.4 5055 42.43 42.68 42.61 42.56187.5 5535 47.05 47.01 47.09 47.01206.8 6030 25.63 25.57 25.41 25.34222.4 6540 0 0 0 0236.2 7005 0 0 0 0246 7230 0 0 0 0

Pada Tabel 12. Terlihat pada saat putaran mesin melebihi 6000 RPM akan

menyebabkan tidak adanya output sinyal bahan bakar. Hal ini sudah sesuai

dengan rancangan awal yang akan membatasi putaran mesin maksimum

sebesar 6000 RPM.

Gambar 39, menunjukkan keluaran injeksi bahan bakar dari rangkaian

electronic fuel injection yang diperoleh pada beberapa nilai rotasi mesin

(RPM) tertentu, dimana tiap-tiapnya memiliki dua buah sinyal, yakni sinyal

injeksi bahan bakar (tampilan sisi atas) dan sinyal pengapian (tampilan sisi

79

bawah). Dapat terlihat bahwa perangkat injeksi bahan bakar yang telah dibuat

mampu menghasilkan output sinyal injeksi bahan bakar yang sesuai dengan

timing pengapian pada mesin kendaraan bermotor.

(a) (b)

(c) (d)Gambar 39. Sinyal injeksi bahan bakar


d. Pengujian power transistor injeksi bahan bakar

Pengujian power transistor injeksi bahan bakar ini akan melihat hubungan

antara sinyal masukan dan keluaran dari rangkaian power transistor injeksi

bahan bakar. Pengujian ini merujuk pada gambar 35. Hasil pegujian ini telah

sesuai dengan teori yang terdapat pada tinjauan pustaka.

Tabel 13. Pengujian power transistor injeksi bahan bakar

80

Tampilan LCD

(RPM)

Vin preamp (Volt)

Fin preamp

(Hz)

Vc preamp

(Hz)

Vin amp

(Volt)

Fin amp (Hz)

Vc amp (Hz)

510 0.0183 4 11.81 0.1345 4 11.75975 0.1539 8.41 11.77 0.1581 8.28 11.691440 0.1782 12.76 11.75 0.153 12.25 11.922130 0.1828 17.95 11.73 0.1554 36.21 11.632550 0.2459 21.86 11.7 0.1824 21.68 11.493165 0.3372 27.13 11.68 0.2312 27.1 11.23465 0.375 29.55 11.65 0.2587 29.57 11.143870 0.51 33.11 11.61 0.321 33.1 10.694365 0.666 36.72 11.58 0.41 36.75 10.155235 1.024 44.61 11.53 0.602 44.72 8.845565 0.834 48.53 11.51 0.511 48.3 8.136330 0.1211 0 11.71 0.0047 0 11.716525 0.1281 0 11.7 0.0047 0 11.77020 0.1342 0 11.69 0.0058 0 11.697350 0.1595 0 11.68 0.0064 0 11.68

(a) (b)

(c) (d)Gambar 40. Pengujian power transistor injeksi bahan bakar


C. Pengujian sistem perangkat injeksi bahan bakar.

81

Perangkat injeksi bahan bakar sebagai aplikasi sistem kontrol bahan bakar mesin

otomotif dimaksudkan untuk meningkatkan kinerja mesin dengan membangkitkan

sinyal pengapian dan sinyal injeksi bahan bakar pada setiap proses pembakaran.

Namun, pada pembangkitan sinyal injeksi bahan bakar tersebut hanya aktif pada

batasan 0 – 6000 RPM guna menjaga kinerja mesin agar tidak mengalami

kerusakan. Pada pengujian sistem perangkat injeksi bahan bakar, akan dilihat

bagaimana sesungguhnya aktivitas sistem untuk mencapai tujuan yang dimaksud.

Pengujian sistem merupakan pengujian terhadap gabungan sub-sistem yang

digunakan.

Gambar 41. Blok diagram sistem perangkat injeksi bahan bakar

POWER TRANSISTOR PENGAPIAN

KOMPARATOR 2

BUSI 1 BUSI 2 BUSI 3 BUSI 4

MIKROKONTROLLERSEKUNDER

MIKROKONTROLLERSEKUNDER

POWER TRANSISTOR INJEKSI POWER TRANSISTOR INJEKSI

INJEKTOR 1 INJEKTOR 3 INJEKTOR 2 INJEKTOR 4

LCDEPSKOMPARATOR 1

F to VMIKROKONTROLLER

UTAMA

82

Pengujian sistem ini dilakukan untuk mengamati tanggapan sistem perangkat

injeksi bahan bakar terhadap sinyal dari EPS, sehingga selanjutnya diproses dan

dibangkitkan sinyal pengapian dan sinyal injeksi bahan bakar. Gambar 41. secara

sederhana menggambarkan blok diagram sistem perangkat injeksi bahan bakar

yang telah dirancang. Di dalamnya terdapat rangkaian pengkondisi dan rangkaian

pemroses sehingga sinyal pengapian dan sinyal injeksi bahan bakar dapat

dihasilkan.

Rangkaian komparator sendiri bertugas mengkondisikan amplitudo sinyal input

agar dapat diproses pada sub-sistem lain, tanpa rangkaian ini maka sistem akan

beroperasi kurang optimal. Kemudian rangkaian frequency to voltage (F to V)

mengubah besaran frekuensi yang diperoleh (Fin) menjadi besaran tegangan dc

analog (VOUT). Nilai RPM mesin yang meningkat akan menghasilkan frekuensi

impuls pengapian yang meningkat pula, nilai frekuensi inilah yang perlu

dikonversi ke nilai tegangan analog karena miktrokontoller hanya dapat mengolah

data digital high atau low dan tegangan analog. Mikrokontroler akan menerima 3

input, yakni 2 dari rangkaian komparator dan 1 dari rangkaian F to V. Beberapa

misi utama yang harus dilakukan mikrokontroler, yakni memantau RPM yang

sedang berlangsung melalui fitur ADC serta menampilkan nilai pada LCD,

kemudian mengetahui waktu diterimanya sinyal pengapian dan sinyal pengapian

silinder nomor 1, sehingga mikrokontroler dapat menghasilkan sinyal pengapian

dan sinyal injeksi bahan bakar dengan waktu dan periode yang tepat pada nilai

RPM yang sudah ditentukan. Pada mesin 4-silinder, pengapian akan berlangsung

ketika langkah pergerakan kompresi piston berada pada 12° - 8° sebelum titik

83

mati atas (TMA). Melalui sistem electronic fuel injection, sinyal pengapian dan

sinyal injeksi bahan bakar dihasilkan.

Tabel 12 merupakan data perbandingan perubahan kecepatan putaran mesin

terhadap frekuensi sinyal injeksi bahan bakar. Dari data hasil yang diperoleh,

tampak bahwa sistem perangkat injeksi bahan bakar melakukan monitoring

terhadap nilai RPM yang terukur. Selain melakukan monitoring nilai RPM, sistem

juga diharuskan untuk membangkitkan sinyal pengapian dan sinyal injeksi bahan

bakar pada waktu yang tepat. Input sistem merupakan sinyal pengapian dari EPS.

Sinyal pengapian tersebut belum ideal untuk diproses pada sistem, maka

dikondisikan terlebih dahulu menjadi sinyal kotak dengan amplitudo maksimum

12 Volt dan minimum 0 Volt. Setelah dikondisikan, mikrokontroler akan

mengetahui timing sinyal pengapian yang terjadi secara real-time, baik ketika

berada pada amplitudo maksimum ataupun ketika berada pada amplitudo

minimum.

Seperti diketahui sebelumnya bahwa fokus penelitian yang dilakukan pada mesin

4-silinder dengan koil pengapian tunggal. Mesin 4 silinder memiliki urutan

pengapian 1 – 3 – 4 – 2, sedangkan untuk urutan injeksi bahan bakar 4 – 2 – 1 – 3.

Untuk menghasilkan output sinyal injeksi bahan bakar akan berpatokan pada

timing pengapian, dimana pada saat silinder 1 mendapatkan sinyal pengapian

silinder 4 mendapatkan sinyal injeksi bahan bakar, pada saat silinder 3

mendapatkan sinyal pengapian silinder 2 mendapatkan sinyal injeksi bahan bakar,

pada saat silinder 4 mendapatkan sinyal pengapian silinder 1 mendapatkan sinyal

84

injeksi bahan bakar, dan pada saat silinder 2 mendapatkan sinyal pengapian

silinder 3 mendapatkan sinyal injeksi bahan bakar. Pada sistem pengapian jenis

ini, frekuensi sinyal pengapian yang dihasilkan oleh EPS akan meningkat ketika

peningkatan nilai RPM mesin dipercepat. Ferkuensi sinyal pengapian yang

meningkat artinya periode sinyal pengapian semakin menurun. Dengan periode

sinyal pengapian yang semakin menurun maka akan semakin memberi sedikit

waktu untuk membangkitkan sinyal pengapian, begitu pula dengan sinyal injeksi

bahan bakar.

Pada sinyal input pengapian memiliki periode yang dapat menggambarkan proses

pembakaran. Periode sinyal yang semakin menurun seiring meningkatnya RPM

mesin akan menyebabkan adanya keterbatasan dalam menghasilkan sinyal output

baik pangapian maupun injeksi bahan bakar, oleh karena itu diperlukan batasan

dalam menghasilkan sinyal output. Pada sinyal pengapian durasi sinyal output

akan sebesar 2 mS pada setiap putaran mesin, sedangkan sinyal injeksi bahan

bakar memiliki durasi yang berbeda-beda sesuai dengan putaran mesin hingga

maksimum ±6000 RPM. Pada saat putaran mesin melebihi ±6000 RPM

perangkat injeksi bahan bakar akan menghentikan sinyal injeksi bahan bakar, hal

ini dikarenakan periode pangapian yang semakin terbatas sehingga sinyal injeksi

tidak memiliki waktu lagi untuk menyelesaikan siklus injeksi bahan bakar serta

menjadi batasan bagi putaran mesin agar tidak mengalami kerusakan. Durasi

sinyal injeksi bahan bakar akan disesuaikan dengan RPM putaran mesin yang

sedang berlangsung, saat putaran mesin semakin tinggi maka durasi sinyal injeksi

bahan bakar akan semakin lama sampai durasi maksimum pada putaran mesin

85

5500 sampai dengan 6000 RPM, begitu pula sebaliknya pada saat RPM semakin

rendah maka durasi bahan bakar akan semakin singkat. Pada perangkat injeksi

bahan bakar yang telah dibuat, sesuai dengan literatur yang telah didapat maka

durasi injeksi bahan bakar dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Pada saat RPM mesin dibawah 1800RPM maka durasinya 2.2 mS

b. Pada saat RPM mesin diantara 1801 sampai 2200RPM maka durasinya 1.5 mS

c. Pada saat RPM mesin diantara 2201 sampai 2500RPM maka durasinya 1.8 mS

d. Pada saat RPM mesin diantara 2501 sampai 3000RPM maka durasinya 2.2 mS

e. Pada saat RPM mesin diantara 3001 sampai 3500RPM maka durasinya 3 mS

f. Pada saat RPM mesin diantara 3501 sampai 4000RPM maka durasinya 4 mS

g. Pada saat RPM mesin diantara 4001 sampai 4500RPM maka durasinya 5 mS

h. Pada saat RPM mesin diantara 4501 sampai 5000RPM maka durasinya 6 mS

i. Pada saat RPM mesin diantara 5001 sampai 5500RPM maka durasinya 7 mS

j. Pada saat RPM mesin diantara 5501 sampai 6000RPM maka durasinya 8 mS

k. Pada saat RPM mesin diatas 6001RPM maka durasinya 0 mS

Mikrokontroler pada perangkat injeksi bahan bakar diprogram sesuai dengan

durasi sinyal yang telah ditentukan, sedangkan output perangkat timing injeksi

bahan bakar akan disesuaikan dengan timing pengapian yang sedang berlangsung.

Pada pengujian sub-sistem yang telah dilakukan telah didapatkan hasil bahwa

86

perangkat telah dapat menghasilkan sinyal output sesuai yang diinginkan. Tabel

14. merupakan hasil pengujian durasi sinyal injeksi bahan bakar yang

menerangkan bahwa perangkat injeksi bahan bakar membangkitkan sinyal injeksi

bahan bakar pada nilai RPM tertentu.

Tabel 14. Durasi sinyal injeksi bahan bakar

Tampilan LCD (RPM)

Durasi injeksi 1 (ms)




540 2.2 2.2 2.2 2.21050 2.2 2.2 2.2 2.21575 2.2 2.2 2.2 2.22070 1.5 1.5 1.5 1.52535 1.8 1.8 1.8 1.83030 2.2 2.2 2.2 2.23570 3 3 3 34080 4 4 4 44565 5 5 5 55070 6 6 6 65595 7 7 7 76010 8 8 8 86540 0 0 0 07020 0 0 0 07410 0 0 0 0

Dari data hasil yang diperoleh, tampak bahwa perangkat injeksi bahan bakar

melakukan monitoring terhadap nilai RPM yang terukur. Ketika nilai RPM berada

diatas ± 6000, maka sistem akan menghentikan pembangkitan sinyal injeksi bahan

bakar. Namun, ketika nilai RPM tersebut berada di bawah ± 6000, maka sistem

akan melakukan pembangkitan sinyal injeksi bahan bakar.

87

(a) (b)

(c) (d)Gambar 42. Sinyal injeksi bahan bakar pada perangkat injeksi bahan bakar


Gambar 45. Menunjukkan urutan sinyal injeksi bahan bakar pada tiap silinder.

Urutan timing injeksi yang diperoleh telah sesuai dengan apa yang telah

diharapkan, begitu pula dengan durasi injeksi bahan bakar yang merupakan output

dari perangkat injeksi bahan bakar yang telah dibuat.

Bab IV-hasil pembahasan 4

Documents

Transcript of Bab IV-hasil pembahasan 4