Engine Management System (EMS)

EMS (Engine Management System) adalah suatu sistem pengaturan pada engine yang dikendalikan oleh Electronic Control Unit (ECU)/unit komputer khusus yang digunakan untuk mengendalikan suatu mesin/motor dengan cara memonitoring kecepatan mesin/motor, beban,temperaturdan menyediakan penyemprotan (injeksi) bahan bakarsesuai pada waktu yang tepat di dalam suatu proses tertentu. Dengan adanya EMS diharapkan mendapatkan performa terbaik mesin, irit dalam penggunaan bahan bakar serta memiliki tingkat emisi gas buang yang ramah lingkungan. 

Pada EMS, komponen-komponennya terdiri dari sensor-sensor sebagai input. Signal input-an diproses pada ECU kemudian ECU akan mengeluarkan output yang akan di kirim ke masing-masing actuator pada seluruh sistem yang dibutuhkan di engine. 

Penggunaan EMS yang menggunakan ECU dibagi menjadi beberapa fungsi, yaitu; 

1. Kontrol EFI (Electronic Fuel Injection) 

2. Kontrol ESA (Electronic Spark Advance) 

3. Kontrol ISC (Idle Speed Control) 

4. Fungsi diagnosis 

5. Fungsi faiI-safe dan backup 

6. Fungsi lainnya (seperti emisi gas buang) 

Rangkaian Daya 

Rangkaian daya adalah sirkuit listrik yang mensuplai daya ke ECU mesin. Sirkuit listrik ini termasuk ignition switch, 

relay utama EFI dan Iain-Iain. Rangkaian daya yang digunakan kendaraan terdiri dari dua tipe berikut, yaitu: 

1. Dikontrol oleh ignition switch 

2. Dikontrol oleh ECU mesin. 

1. Dikontrol Oleh Ignition Switch

Seperti tampak pada gambar, diagram itu menunjukkan tipe dimana relay utama EFI dioperasikan langsung dari Ignition switch. Pada saat ignition switch dinyalakan, arus mengalir ke kumparan relay utama EFI, yang menyebabkan titik kontak tertutup. Sehingga daya dialirkan ke terminal +B dan +B1 dart ECU mesin. Voltase baterai akan mengsuplai setiap waktu ke terminal BATT dari ECU mesin untuk mencegah kode diagnostik dan data lain dalam memori terhapus ketika ignition switch dimatikan. 

2.Dikontrol oleh ECU mesin

Untuk tipe ini, daya harus disuplai ke ECU mesin beberapa detik setelah ignition switch dimatikan. Karenanya, ON dan OFF dari relay utama EFI dikontrol oleh ECU mesin. 

Ketika ignition switch di-set ke 0N, tegangan baterai disuplai ke terminal IGSW dari ECU mesin, dan sirkuit kontrol relay utama EFI pada ECU mesin mengirimkan Sinyal ke terminal M-REL dari ECU, dan mengaktifkan relay utama EFI. Sinyal ini menyebabkan arus mengaIir ke kumparan, menutup kontak relay utama EFI dan mensuplai daya ke terminal +B dari ECU mesin. 

VoItase baterai selalu disuplai ke terminal BATr dengan alasan yang sama dengan tipe yang dikontrol ignition switch. Selain itu, beberapa model menambahkan relay khusus 

untuk sirkuit heater sensor rasio udara-bahan bakar, yang membutuhkan arus dalam jumlah besar. 

Rangkaian Ground 

ECU mesin memi|iki tiga rangkaian ground dasar seperti berikut: 

1. Ground untuk operasi ECU mesin (E1) . Terminal E1 adalah terminal ground unit ECU mesin, dan biasanya terkoneksi ke bagIan mesin seperti blok silinder. 

2. Sensor grounds (E2) 

Terminal-terminal E2 dan E21 adalah terminal-terminal sensor ground, dan terminal itu terkoneksi ke terminal E1 dari ECU mesin.Termina| itu untuk mencegah sensor agar 

tidak salah mendeteksi nilai voltase dengan cara menjaga potensial sensor ground dan potensial ground ECU mesin pada level yang sama. 

3. Ground-ground untuk operasi aktuator (E01, E02) 

Terminal E01 dan E02 adalah terminal ground aktuator, seperti injektor, katup ISC, relay pompa bahan bakar, dan sebagainya. 

Terminal voltage sensor 

Sensor mengkonversikan berbagai informasi menjadi peru bahan tegangan yang dapat dideteksi oleh ECU mesin. Ada banyak tipe sinyal sensor, tetapi ada lima tipe metode utama untuk mengkonversikan informasi menjadi tegangan. Dengan memahami karakteristik tipe-tipe ini, kita dapat menentukan selama pengukuran apakah tegangan terminal benar atau tidak. 

1 .Menggunakan Tegangan VC (VTA, PIM) Tegangan konstan 5 V (tegangan 5 V) untuk mengoperasikan mikroprosesor diciptakan di dalam ECU mesin oleh tegangan baterei.Tegangan konstan ini, yang disuplai sebagai sumber daya sensor, adalah tegangan terminal VC. Pada sensor tipe ini, tegangan (5 V) diberikan di antara terminal-terminal VC dan E2 dari rangkaian tegangan konstan pada ECU mesin sebagaimana terlihat pada gambar. Kemudian, sensor ini menggantikan bukaan katup throttle yang terdeteksi atau tegangan intake manifold untuk perubahan tegangan antara 0 dan 5 V agar dapat meng-output sensor. 

PETUNJUK SERVICE: 

Apabila rangkaian tegangan konstan rusak atau terjadi arus pendek pada rangkaian VC, suplai daya ke mikroprosesor akan diputus. menyebabkan ECU mesin berhenti berfungsi dan mesin berhenti. 

2. Menggunakan thermistor (THW, THA) 

Nilai resistansi termistor berubah sesuai dengan suhu. Karenanya, termistor digunakan pada alat-alat seperti sensor suhu air dan sensor suhu intake udara, untuk mendeteksi perubahan suhu. Sebagaimana tampak dalam gambar, tegangan disuplai ke termistor sensor dari rangkaian tegangan konstan (S V) pada ECU mesin melalui resistor R. Properti termistor digunakan oleh ECU mesin untuk medeteksi suhu dengan menggunakan perubahan tegangan pada titik A pada gambar. Ketika termistor atau rangkaian wire harness terbuka, tegangan pada titik A menjadi 5 V, dan ketka terjadi arus pendek dari titik A ke sensor, tegangan menjadi O V. Dan, ECU mesin akan mendeteksi kerusakan dengan menggunakan fungsi diagnosis. 

Karakteristik thermistor adalah nilai tahanan akan berubah sesuai dengan perubahan temperatur (suhu). Thermistor digunakan pada peralatan yang dipengaruhi oleh perubahan temperatur seperti misalnya sensor temperatur air pendingin mesin, dan sensor temperatur udara masuk, dan sebagainya. 

3. Menggunakan Tegangan ON/OFF 

a. Peralatan yang menggunakan switch (IDL, NSW) 

Saat tegangan diset ON dan OFF, sensor akan mendeteksi kondisi switch ON/OFF. Tegangan 5 V diberikan ke switch oleh ECU mesin.Tegangan tenninal ECU mesm adalah 5 V saat switch OFF, dan 0 V saat switch ON. ECU mesin menggunakan perubahan pada tegangan ini untuk mendeteksi kondisi sensor. Sebagai tambahan. beberapa peralatan menggunakan tegangan baterai 12V. 

b. Peralatan yang menggunakan transistor (|GF,SPD) lni adalah alat yang menggunakan switching transistor. Seperti pada alat yang Iain di atas, perubahan ON dan OFF tegangan digunakan untuk mendeteksi kondisi kerja sensor. Seperti alat yang menggunakan switch, tegangan 5 V diberikan ke sensor dari ECU mesin, dan ECU mesin menggunakan perubahan dalam tegangan terminal saat transistor ke ON atau OFF untuk mendeteksi kondisi sensor. Sebagai tambahan, beberapa alat menggunakan tegangan baterai 12 V. 

4. Menggunakan power supply selain dari ECU mesin (STA, STP) 

ECU mesin menentukan apakah sebuah alat bekerja dengan mendeteksi tegangan yang diberikan saat peralatan listrik yang lain sedang bekerja. Gambar menunjukkan  rangkaian lampu stop, dan ketika switch pada posisi ON, tegangan batere 12V diberikan ke terminal ECU mesin, dan saat switch di posisi OFF, tegangan menjadi 0 V. 

5. Menggunakan voltase yang dibangkitkan oleh sensor (G, NE, OX) 

Karena sensor menghasilkan dan mengoutput daya sendirl, tegangan tldak perlu diberikan ke sensor. ECU mesin menentukan kondisi kerja dengan tegangan dan frekuensi daya yang dihasilkan. 

PETUNJUK: Sewaktu memeriksa tegangan terminal ECU mesin, sinyal NE, dan sinyal Iainnya adalah output dalam bentuk gelombang AC. Oleh karena itu, pengukuran yang akurat dapat dilakukan dengan menggunakan oskiloskop. 

B. EFI

Sistem EFI menggunakan berbagai sensor untuk mendeteksi kondisi mesin dan kondisi pengendaraan mobil. Selanjutnya ECU mesin akan mengkalkulasi volume penyemprotan bahan bakaroptimal, yang kemudian memerintahkan injektor untuk menyemprotkan bahan bakar. 

Bagian-bagian yang sangat penting dalam sistem EFI di antaranya adalah ECU mesin, Intake air pressure sensor dan manifold pressure sensor, crankshaft position sensor, camshaft position sensor, water temperature sensor, throttle position sensor, oxygen sensor. 

1. ECU mesin 

Bagian ini mengkalkulasikan durasi injeksi bahan bakar optimal berdasarkan sinyal dari sensor-sensor. 

2. Intake air pressure sensor dan manifold pressure sensor Tugasnya mendeteksi massa udara atau tekanan manifold. 

3. Crankshaft position sensor Untuk mendeteksi sudut crankshaft dan putaran mesin. 

4. Camshaft position sensor Untuk mendeteksi posisi camshaft. 

5. Water temperature sensor Mendeteksi suhu air pendingin mesin. 

6. Throttle position sensor Untuk mendeteksi sudut pembukaan thottle valve. 

7. Oxygen sensor Untuk mendeteksi konsentrasi oksigen di dalam gas buang.

Pembahasan mengenai EFI ini sendiri telah dibahas pada bab 5 yaitu sistem bahan bakar EFI sehingga pada bab ini hanya menyampaikan kembali materi EFI secara umum sebagai pengingat. 

C. ESA

Sistem ESA (Electronic Spark Advance) adalah sistem yang menggunakan ECU mesin untuk menentukan timing pengapian berdasarkan sinyal dari berbagai macam sensor. ECU mesin mengkalkulasi ignition timing dari ignition timing optimal yang disimpan dalam memori

untuk disesuaikan dengan kondisi mesin, dan mengirim sinyal pengapian ke igniter. Timing pengapian yang optimal pada dasarnya ditentukan oleh putaran mesin dan massa udara hm (tekanan manifold). 

Konstruksi

Sistem ESA terdlrl dari berbagai macam sensor, ECU mesin, igniters, ignition coil dan busi. 

Peranan sensor: 

1. Camshaft position sensor (sinyal G) Sensor ini mendeteksi sudut crank standar dan timing camshaft. 

2. Crankshaft position sensor (sinyal NE) Sensor ini mendeteksi sudut crank dan putaran mesin. 

3. Air flow meter atau manifold pressure sensor (sinyal PIM) Sensor ini mendeteksi massa udara atau tekanan manifold. 

4. Throttle position sensor (sinyal IDL) Untuk mendeteksi kondisi putaran Idling. 

5. Water temperature sensor (sinyal THW) Untuk mendeteksi suhu air pendingin mesin. 

6. Knock sensor (sinyal KNK) Sensor ini mendeteksi kondisi knocking. 

7. Oxygen sensor (sinyal OX) Sensor ini mendeteksi konsentrasi oksigen di dalam gas buang. 

Peranan ECU mesin. 

ECU mesin menerima sinyal dari sensor, menghitung ignition timing optimal untuk kondisi mesin, dan mengirim sinyal pengapian (IGT) ke igniter. 

Peranan Igniter 

Igniter merespon output sinyal IGT oleh ECU digunakan untuk meneruskan arus primer secara terputus-putus ke ignition coil. 

Sinyal IGT dan IGF 

Sinyal IGT bekerja sebagai berikut: ECU menghitung waktu pengapian sesuai dengan sinyal dari berbagai sensor dan mengirim sinyal IGT ke pematik/igniter. Sinyal IGT diset ke ON segera sebelum waktu pengapian yang dihitung ECU lalu dimatikan. Ketika sinyal IGT dimatikan busi akan memantik bunga api. 

Sinyal IGF bekerja sebagai berikut: igniter mengirimkan sinyal ke SCU dengan memakai gaya counter electromo-tive yang dihasilkan ketika arus primer ke kumparan diputus. Saat ECU menerima sinyal IGF maka ECU menentukan bahwa pengapian telah terjadi walaupun bisa jadi tidak ada pemantikan api. Ketika ECU tidak mendapat sinyal IGF, maka fungsi diagnosis bekerja dan DTC disimpan pada ECU serta fungsi dari fail safe bekerja dan menghentikan injeksi bahan bakar. 

Cara Kerja Pada Sirkuit Pengapian

ECU mesin menentukan waktu pengapian berdasarkan sinyal G. sinyal NE dan sinyaI dari sensor Iain. Seat ignition timing sudah ditentukan, ECU mesin mengirim sinyal IGT ke igniter. Ketika sinyal IGT yang dikin‘m ke ignite! adalah ON, arus primer mengalir ke ignition coil. Ketika sinyal IGT mati, arus primer juga terputus. 

Saat ini, sirkuit pengapian yang digunakan adalah DLI(Distributor Less Ignition). ECU mesin mendistribusikan tegangan tegangan tinggi ke cylinder dengan mengirim setiap sinyal IGT ke igniter sesuai dengan urutan pengapian. Dengan cara ini didapatkan kontrol saat pengapian (ignition timing) yang sangat akurat. 

Distributor Tipe Sirkuit Pengapian 

Adalah sistem yang memakai distributor untuk mengirimkan arus tegangan tinggi ke busi. Distributor ini melakukan kontrol yang sama dengan DIS. Akan tetapi karena hanya ada satuigniterdan kumparan pengapian saja, maka hanyaadasatu IGTdan IGF pada output-nya. 

Garis Besar Kontrol Timing Pengapian 

Kontrol timing pengapian terdiri dari dua kontrol dasar yaitu: 

1. Kontrol pengapian saat start. 

Kontrol pengapian starting dilakukan pada sudut crankshaft yang ditentukan 

sebelumnya apa pun kondisi operasi mesin. Sudut crankshaft ini disebut sudut awal ignition timing. 

2. Kontrol pengapian setelah start. 

Kontrol ignition timing setelah startdila kukan dengan sudut awal ignition timing, sudut dasar pengajuan pengapian, yang dikalkulasikan dengan beban dan putaran mesin dan koreksi lainnya. 

D ISC

ISC (Idle speed control) atau biasa disebut juga IAC (Idle air control) merupakan rangkaian elektronika yang digunakan untuk mengatur banyak sedikitnya udara yang melewati idle port ketika katup gas dalam posisi tertutup. Sistem ISC, digunakan pada mesin EFI sebagai pengganti sekrup idle speed yang diatur secara manual. Dengan adanya ISC maka kita tak perlu mengatur putaran idle pada mesin EFI. Sebelumnya, bila kita membahas tentang 

sistem bahan bakar karburator (konvensional) terdapat dua sekrup penyetel, yaitu sekrup ISAS dan sekrup IMAS. 

1. Sekrup ISAS (Idle Speed Air Screw) mengatur sudut pembukaan katup gas di saat 

katup gas tidak ditekan. 

2. Sekrup IMAS (Idle Mixture Air Screw) mengatur banyaknya udara yang melewati saluran idle. Sekrup inilah yang digan-tikan dengan ISC system. Pada sistem karbu, besar kecilnya IMAS akan mempengaruhi banyak sedikitnya udara yang masuk ke dalam intake manifold. 

Pada mesin EFI, sekrup pada saluran idle tersebut digantikan dengan komponen bernama idle speed control valve. ISC valve ini bekerja untuk membuka dan menutup saluran idle untuk mengatur banyak sedikitnya udara yang masuk ke intake. Sementara kinerja ISC valve diatur oleh ECU melalui serangkaian perhitungan sistematis dari berbagai sensor yang 

berhubungan, sehingga pembukaan katup ISC itu tidak bisa kita prediksi karena komponen ini akan bekerja berdasarkan hasil perhitungan ECU. 

Sistem ISC (Idle Speed Control) dilengkapi dengan sirkuit yang mem-bypass katup throttle, dan menghisap volume udara kedalam sirkuit bypass itu yang dikontrol oleh ISCV (Idle Speed Control Valve). ISC menggunakan sinyal dari ECU mesin untuk mengontrol putaran idling mesin yang optimal pada setiap saat. 

Selain katup ISC ada banyak Iagi komponen Yang berpengaruh pada sistem idle air control ini, antara Iain :

1. MAF Sensor, akan mengirimkan data berupa masa udara berdasarkan aliran. 

2. CKP Sensor, untuk mengukur kecepatan/RPM mesin sebagai feedback atas kinerja ISC system. 

3. TPS Sensor, mengetahui posisi katup gas untuk menentukan sudut pembukaan katup. 

4. Barometric Pressure Sensor, mengetahii tekanan udara pada suhu dan ketinggian mobil berada. 

5. ECT sensor, mengetahui suhu air pendingin mesin untuk mengetahui berapa suhu mesin. 

6. AC Refrigerant Pressure Sensor, mengukur tekanan freon AC agar mesin bisa hidup meski dibebani kompresor AC. 

7. ldIe Air Controller (ECU), sebagai kontroller yang akan melakukan perhitungan dari berbagai data sensor. 

8. ISC Valve, sebagai aktuator yang akan menutup dan membuka saluran idle berdasarkan perhitungan dari ECU. 

Saat Starting 

Sirkuit bypass dibuka untuk meningkatkan stabilitas. 

Saat memanaskan mesin 

Saat suhu air pendingin rendah, putaran idle bertambah agar mesin bekerja dengan halus (fastidle). Bila suhu air pendingin naik, putaran idle berkurang.

Feedback control dan kontrol estimate 

1. Saat menggunakan NC 

2. Saat lampu depan menyala. 

3. Ketika tuas transmisi di pindah dari N ke D atau dari D ke N saat kendaraan berhenti. 

Pada kasus di atas, bila beban ditambah atau diubah, putaran idle bertambah atau dijaga agar tidak berubah. 

Tipe ISC 

ISC valve akan mengubah tegangan listrikyang diperoleh dari ECU ke gerakan mekanis. Gerakan ini akan dihubungkan pada sebuah katupyang bisa mengatur besar kecilnya saluran idle. Karena throttle valve tertutup rapat selama putaran idle, ISC mem-bypass volume udara yang diperlukan selama idle. Secara umum, ada dua macam idle speed actuator, yakni: tipe rotary solenoid dan tipe stepper motor. 

Bagikan Artikel ini