Sistem Kontrol Analog Suhu Mesin Mobil dengan Op-Amp (Operational Amplifiers)

Sistem Kontrol Analog Suhu Mesin Mobil

dengan Op-Amp (Operational Amplifiers)

Dalam sistem kontrol analog, pengontrol tersusun dari piranti atau rangkaian analog yang tradisional, kebanyakan memakai penguat linear (linear amplifier). Dalam aplikasi ini banyak digunakan Op-Amp untuk menyusun unit rangkaian pengontrol tersebut, karena kita bisa dengan mudah merepresentasikan rumus matematis yang kita rancang ke dalam rangkaian Op-Amp. Dari sini pasti muncul pertanyaan, bagaimana kita merancang sistem kontrol analog ? Tulisan berikut ini akan membahas mengenai perancangan dan penerapan sistem kontrol untuk mengontrol suhu kerja mesin.

 

Pada awalnya, sistem kontrol yang dibuat, bersifat analog karena teknologi analog adalah satu-satunya yang tersedia pada saat itu. Ada beberapa kelebihan pada sistem kontrol analog, misalkan pada setiap perubahan, baik pada referensi (main set) maupun pada umpan-baliknya, dapat terindera secara cepat dan oleh rangkaian pengontrol (kontroler), langsung diolah yang kemudian akan diteruskan sinyal outputnya ke aktuator. Hal inilah yang membedakan dengan sistem kontrol digital. Karena pada sistem kontrol analog, sinyal yang diperoleh, diproses oleh unit pengontrol tanpa memerlukan waktu yang lama untuk diteruskan ke piranti lainnya. Sedangkan pada sistem digital, sinyal yang didapatkan dari sensor harus diolah dulu supaya bisa dibaca oleh unit pengontrol (mikrokontroler) untuk kemudian diolah oleh sebuah program, dan ini tentunya memerlukan waktu untuk memprosesnya.

 

Description: Description: Gb%209

Gambar 1 Blok diagram sistem kontrol suhu engine

 

Sebagai contohnya, mari kita membuat sistem kontrol suhu mesin pada mobil. Pertama kali harus dibuat adalah membuat blok diagram sistem kontrolnya. Blok diagram ini bisa dijelaskan sesuai pada Gambar 1. Tampak bahwa sistem ini merupakan sistem kontrol loop tertutup. Hal ini bisa diamati dengan adanya umpan balik yang diberikan dari keluaran engine (berupa besaran suhu) ke pembanding (+/-) sebelum masuk ke kontroler. Tentunya agar besaran mekanis bisa diolah secara elektronik, maka diperlukan sebuah sensor yang mampu merubah besaran suhu (oC) menjadi besaran listrik, yaitu tegangan dengan satuan Volt.

 

Bagaimana strategi kontrol yang diterapkan dalam sistem ini. Hal ini akan dijelaskan sebagai berikut. Suhu referensi yang menjadi tujuan dari sistem ini, mempunyai harga yang tetap. Sebagai misal kita tentukan nilai suhu referensi adalah 80 oC. Nilai ini adalah harga yang disarankan pada engine yang bekerja, atau disebut suhu kerja engine. Dengan kata lain, diharapkan bahwa suhu sebenarnya pada engine nanti adalah disekitar 80 OC, tidak boleh kurang maupun lebih dari 80 oC.  Ada lingkaran dengan tanda +/-, ini disebut pembanding. Fungsi dari komponen ini adalah membanding-kan  suhu engine yang terbaca oleh sensor dengan suhu referensi yang diberikan. Sehingga dengan memakai persamaa yang sederhana yaitu pengurangan suhu referensi dengan suhu terbaca, maka akan didapatkan nilai error tertentu.

 

Description: http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/images/gbartikeldep65/trigas/A1Gambar1a.jpg

 

 

Tampak pada blok diagram Gambar 1, bahwa kontroler yang dipakai adalah kontroler ON/OFF. Sehingga nilai error yang didapatkan dari kalkulasi di atas, maka akan kita dapatkan ada tiga kemungkinan yang ada, yaitu :

1.   Error bernilai negatif.

2.   Error bernilai positif.

3.   Error bernilai nol.

 

Dari tiga kemungkinan ini, maka kontroler akan mengambil keputusan, apakah aktuator akan di ON ataukah di OFF kan. Aktuator berfungsi untuk merubah sinyal perintah yang berasal dari kontroler menjadi sinyal aksi yang akan diberikan ke engine. Aktuator diperlukan karena sinyal perintah yang berasal dari kontroler tidak mampu untuk menggerakkan kipas secara langsung, karena memang sinyal yang berasal dari kontroler merupakan sinyal yang lemah. Sehingga dalam hal ini memerlukan transistor power agar mampu men-ON kan kipas.

 

Disamping transistor power maka agar suhu engine bisa menurun, maka diperlukannya angin yang berhembus ke sistem radiator untuk mendinginkan air yang tentunya mengalir ke dalam engine dan menyerap panas engine untuk dikeluarkan lagi ke radiator. Maka diperlukan kipas untuk merubah sinyal listrik menjadi hembusan angin. Kipas merupakan salah satu bentuk aktuator juga. Kemudian bagaimana yang terjadi dengan temperatur engine. Suhu sebenarnya yang dihasilkan oleh engine bisa bervariasi. Bisa dingin, sedang ataupun tinggi. Hal inilah, kenapa sistem kontrol ini diperlukan. Apabila sistem kontrol ini berfungsi dengan baik, tentunya suhu sebenarnya akan berkisar didaerah 80 oC. Seperti sudah diketahui bahwa kenapa suhu kerja engine harus di sekitar 80 oC. Pada kondisi temperatur rendah maka kerja dari engine tidak bisa menghasilkan power yang optimal, begitu juga jika temperature tinggi. Jika temperature sangat tinggi, terjadi overheating, maka akibatnya akan sangatlah fatal. Hal ini bisa menyebabkan kerusakan pada engine. Sehingga dengan adanya sistem kontrol ini, diharapkan temperatur pada engine selalu berada di suhu kerjanya. Setelah dibuat blok diagram, maka mari kita buat rangkaian elektronikanya.

 

Pada umpan balik, ada sensor suhu dengan tipe NTC. Tentunya agar bisa dirubah menjadi sinyal tegangan, maka diperlukan rangkaiannya. Rangkaian tersebut bisa ditunjukkan pada Gambar 2. Tampak pada gambar tersebut bahwa rangkaian yang ada adalah rangkaian pembagi tegangan atau disebut rangkaia devider. Sehingga tegangan yang terbaca oleh Electronic Control Unit (ECU) atau Electronic Control Modul (ECM) didapatkan persamaan :

 

Vo = (RECT / (RECT + RECU)) * 5 Volt

 

Harga RECU tergantung dari desain yang dibuat. Bisa dibuat dengan nilai 1 kΩ  -  5 kΩ.

 

Description: Description: Gb%209

Gambar 2 Rangkaian sensor temperature yang sederhana

 

Description: http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/images/gbartikeldep65/trigas/A1Gambar3.jpg

Gambar 3 Hubungan antara temperatur dengan nilai hambatan yang dihasilkan

 

Semakin besar temperatur, maka semakin kecil hambatan RECT, sehingga akan didapatkan nilai tegangan Vo yang semakin kecil. Sebaliknya jika temperature engine semakin kecil, maka semakin besar hambatan RECT sehingga semakin besar pula tegangan Vo yang dihasilkan. Dengan kata lain ada hubungan berbanding terbalik antara besaran temperatur dengan tegangan listrik yang dihasilkan. Hubungan antara temperatur dengan nilai hambatan yang dihasilkan bisa diperhatikan pada Gambar 3.

 

Description: Description: Gb%209

Gambar 4 Rangkaian devider dengan potensiometer untuk membentuk suhu referensi.

 

Sedangkan suhu referensi bisa kita buat dengan memakai rangkaian devider. Tegangan keluaran dari rangkaian devider (suhu referensi), harus stabil. Sehingga power supply 5 Volt yang dilewatkan regulator diperlukan agar didapatan harga yang tidak berubah-ubah. Dengan menghubungkan kedua ujung potensiometer ke sumber 5 Volt dan ground, maka terminal tengah dari potensiometer sudah menghasilkan tegangan tertentu yang kita inginkan. Tegangan inilah yang menjadi nilai dari besaran suhu referensi pada blok diagram sistem kontrol di atas. Nilai dari Vo pada Gambar 4 diatur supaya harganya merepresentasikan nilai temperatur 80 oC. Kita asumsikan bahwa relasi antara temperatur sebenarnya dengan tegangan temperatur terukur sesuai dengan Gambar 5. Tampak bahwa pada suhu 80 oC didapatka Vo sebesar 2 Volt.

 

Description: Description: Gambar%209

 Gambar 5 Hubungan antara suhu sebenarnya dengan tegangan terukur

 

Sehingga suhu referensi harus kita atur agar bernilai 2 Volt. Tentunya mengatur nilai ini dengan merubah nilai dari kedua resistor yang berada di dalam potensiometer dengan cara memutar pegangan potensiometer.Kemudian bagaimana dengan rangkaian pembanding dan kontrolernya. Tampak pada Gambar 103 kontroler dan pembanding di selubungi oleh garis putus-putus. Dengan menggunakan rangkaian komparator (lihat bagian 1.6.2.2.4) maka pembanding dan kontroler (ON/OFF) bisa dijadikan menjadi 1 rangkaian komparator dengan menggunakan Op-Amp.  Dengan melihat Gambar 85, maka dengan adanya tiga kemungkinan dari nilai error, yaitu positif, negatif dan nol, maka bisa kita tentukan dimana harus kita sambungkan suhu referensi, suhu terbaca ke masing-masing terminal input dari Op-Amp.

 

Pada kondisi awal sebelum engine running maka suhu temperature adalah dingin dimana tegangan suhu yang terukur masih di atas 2 Volt. Sehingga kipas harus dalam kondisi OFF (kondisi Vo > 2 Volt). Sehingga sinyal perintah dari kontroler yang berupa rangkaian komparator Op-Amp harus menghasilkan nilai 0 Volt. Jika mobil distarter, maka engine akan running, tentunya karena terjadi pembakaran maka timbul panas. Semakin lama, temperatur akan panas sehingga suhu engine akan mendekati 80 oC dimana tegangan Vo akan mendekati 2 Volt. Selama suhu engine belum di atas 80 oC, maka kondisi kipas akan tetap OFF (sinyal perintah = low). Sampai jika suhu temperatur di atas 80 oC maka kipas harus ON (sinyal perintah = high). Hal ini mengandung maksud agar terjadi proses pendinginan. Kejadian ini akan terus berlangsung terus menerus sampai posisi kunci kontak mobil di OFF kan. Dari keterangan tersebut bisa kita simpulkan, yaitu sebagai berikut :

1.      Temperature < 80 oC.

Vo > 2 Volt, maka kipas OFF

2.      Temperature > 80 oC.

Vo < 2 Volt, maka kipas ON

3.      Temperature = 80 oC.

Vo = 2 Volt, maka kondisi kipas sama dengan sebelumnya.

 

Dari ketiga kemungkinan ini, maka bisa dibuat rangkaian komparator seperti terlihat pada Gambar 6. Dari masing-masing penjelasan di atas, maka bisa kita gabungkan rangkaian lengkap dari sistem kontrol analog suhu engine seperti terlihat pada Gambar 7.

 

Description: Description: Gb%209

Gambar 6 Rangkaian komparator Op-amp dengan permasalahan

pada sistem kontrol suhu engine

 

Description: Description: Gb%209

Gambar 7 Rangkaian elektronik untuk sistem kontrol suhu engine

 

 

Pemrograman Perbandingan Bahan Bakar dan Udara / AFR (Air Fuel Ratio) Pada Mesin Bensin

 Pemrograman Perbandingan Bahan Bakar dan Udara / AFR (Air Fuel Ratio) Pada Mesin Bensin

 

Oleh : Muhammad Muchlas

Widyaiswara Muda PPPPTK BOE Malang

Email : mmuchlas@yahoo.com

 

Abstrak:

Terdapat berbagai metode kontrol untuk mengendalikan campuran bahan bakar dan udara/AFR (Air Fuel Ratio)) pada mesin bensin. Kerja optimal diperlukan sesuai dengan kondisi-kondisi kerja engine. Kondisi tesebut dipengaruhi oleh temperatur, beban kendaraan, kondisi percepatan ataupun perlambatan. ECU (Engine Control Unit) diprogram agar dapat membedakan berbagai kondisi kerja tersebut.

Dalam artikel ini ditunjukkan bagaimana AFR yang sesuai untuk berbagai kondisi kerja engine yang diatur oleh ECU pada kendaraan.

 

Kata Kunci:

AFR, Injection Engine, ECU

 

I.     PENDAHULUAN

Telah banyak peneliti yang melakukan penelitian dibidang Automotive untuk membuat ECU sebuah engine. Kontrol yang kurang baik dapat menghasilkan penumpukan bensin pada intake manifold, seperti penelitian oleh Agung Nugroho. Selain itu respon engine lambat pada bukaan trottle sedikit [4].

Penelitian lain dengan metode yang berbeda menghasilkan engine dapat bekerja baik dari katup gas tertutup sampai membuka 20 % dan dipertahankan pada λ ≈ 1 [5]. Hasil penelitian lanjutan dengan hardware yang sama tetapi metodenya berbeda menghasilkan engine dapat bekerja dengan kondisi kerja yang berfariasi sesuai keadaan kerja [5].

Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa struktur ECU yang sama tetapi metode kontrol beda hasil kerja engine bisa berbeda.

 

II.   KONDISI KERJA KENDARAAN DAN KEBUTUHAN AFR

Sebuah mesin otomotif memerlukan perbandingan campuran udara terhadap bahan bakar atau Air to Fuel Ratio (AFR) berkisar 5:1 s/d 20:1 [1].

Syarat agar bahan bakar dapat terbakar dengan baik tidak hanya memperhitungkan perbandingan campuran saja tetapi juga tingkat homogenitas campuran sangat berpengaruh [1][2].

Perbandingan campuran pada mesin otomotif bervariasi dan dapat diatur sesuai kebutuhan. Daya yang besar memerlukan campuran yang sedikit kaya (λ sekitar 0,85 s/d 0,95), tetapi untuk keperluan hemat bahan bakar campuran bisa sedikit miskin (λ sekitar 1 s/d 1,05). Apabila campuran terlalu kaya pemakaian bensin jadi boros dan dayanya juga turun, sementara bila campuran terlalu miskin daya mesin berkurang dan pemakaian bahan bakar juga menjadi lebih boros. Sehingga nilai λ = 1 merupakan pilihan paling baik untuk emisi gas buang, daya yang dihasilkan, dan konsumsi bahan bakar [1][3].

Nilai λ mengindikasikan seberapa besar penyimpangan jumlah udara dalam campuran dibandingkan dengan kebutuhan secara teori [1].

Gambar 1

 

Kerja mesin otomotif dapat digolongkan dalam beberapa keadaan sebagai berikut : 1) Star, 2) Stasioner, 3) Pemanasan, 4)Berjalan normal, 5) Percepatan, 6) Penanjakan, dan  7) Penurunan. Kebutuhan bahan bakar juga disesuaikan dengan keadaan-keadaan diatas, seperti Gambar.2 [3].

Gambar 2.

Ketika mesin di start dan masih dingin, komponen mesin juga masih dingin, banyak bensin yang disemprotkan kembali mengembun, agar bensin yang tercampur dengan udara membentuk campuran yang mudah terbakar bensin diperbanyak [2].

Selama temperatur berubah dari dingin menjadi panas, berangsur-angsur bensin dikurangi sampai pada perbandingan yang sesuai  untuk kondisi panas. Pada temperatur kerja campuran dirancang paling ramah lingkungan, λ = 0,9 – 1,1. Hal ini dipertahankan pada berbagai kecepatan kerja mesin [1].

Saat percepatan, dimana katup gas dibuka dengan seketika, penambahan udara terjadi dengan seketika. Agar mesin tidak mati maka bahan bakar juga harus ditambahkan dengan seketika[2].

Untuk keadaan beban penuh (saat kendaraan menanjak/katup gas terbuka penuh) campuran harus menghasilkan daya maksimal, maka nilai yang sesuai λ = 0,85 – 0,95 [1].

Saat kendaraan tidak memerlukan daya (kendaraan dijalan turun), jumlah bensin dapat dikurangi dari kebutuhan untuk penghematan bahan bakar[1].

Untuk dapat mengatur dengan tepat perlu diketahiu struktur bahan bakar. Terdapat tiga komponen penyusun utama bensin, yaitu [6]:

1.   Parrafin, misalnya Octana C8H18

2.   Napthenes, misalnya Cyclohexane C6H12

3.   Aromatic, misalnya Benzena C6H6

Campuran ideal untuk pembakaran antara udara dan masing-masing senyawa penyusun bensin dapat dihitung dari massa relatif masing-masing atom dan kesetimbangan reaksi kimia. Massa relatif atom-atom penyusun bensin dan oksigen adalah [8]:

          Carbon, C       : 12

          Hidrogen, H    : 1

          Oxygen, O       : 16

Persamaan reaksi kesetimbangan untuk proses pembakaran sempurna dari Octana adalah:

      2C8H18 + 25 O2         à  16 CO2 + 18 H2O

 

massa molekul relatif dari 2 C8H18  adalah :

        2 ((12 x 8) + (1 x 18)) = 228

massa molekul relatif dari 25 O2  adalah :

        25 (16 x 2)  = 800

Sehingga perbandingan antara Oksigen dan Oktana untuk pembakaran sempurna adalah 800 : 228 = 3,5 : 1

Dengan kata lain untuk membakar 1 Kg Oktana dibutuhkan 3,5 Kg Oksigen.

Kandungan Oksigen dalam udara bebas adalah 23% persatuan massa udara atau 21% persatuan volume, berarti setiap 1 Kg udara bebas mengandung 0,23 Kg Oksigen. Untuk mendapatkan 1 Kg Oksigen diperlukan 4,35 Kg Udara.

Campuran ideal antara udara dan bensin untuk proses pembakaran Oktana secara keseluruhan adalah (3,5 x 4,35) : 1 = 15,2 : 1.

Dengan perhitungan yang sama untuk Cyclohexane  dan Benzena didapatkan :

 

Cyclohexane :

      C6H12 + 9 O2   à   6 CO2 + 6 H2O

 

        Air – fuel ratio : 14,7 : 1

 

Benzena:

       2C6H6 +  15 O2   à 12 CO2 + 3 H2O

  

         Air – fuel ratio : 13,2 : 1

Perhitungan perbandingan diatas disebut perhitungan perbandingan ideal atau perbandingan Stoichiometric [6].

 

III.    PERANCANGAN PROGRAM DENGAN LOGIKA FUZZY (FLC)

FLC merupakan salah satu pengaturan cerdas yang sederhana. Dengan membuat fungsi keanggotaan dan menentukan batasan rentang nilai serta menentukan aturan hubungan input output dengan mudah didapatlah nilai output.

Pada perancangan ini menggunakan dua masukan utama, yaitu putaran engine dan Posisi Throtle.


Gambar 3.

Fungsi keanggotaan kecepatan dan Throtle dijabarkan dalam 7 keanggotaan: Zero, Positif Kecil (PK), Positif Sedang (PS), Positif Agak Besar (PAB), Positif Besar (PB), Positif Sangat Besar (PSB), Positif Paling Besar (PPB). Dari fungsi keanggotaan tersebut dibuat aturan kontrol  sebagai berikut (Gambar 4)


Gambar 4

Selanjutnya diperoleh gambaran surface fiewer seperti pada gambar 4 berikut:

Gambar 5

Berdasarkan ketentuan-ketentuan dasar penyemprotan bahan bakar dan mengingat efisiensi pemakaian bahan bakar serta kebutuhan untuk beban yang besar maka data nilai duty cycle pada tabel dirubah sesuai pemahaman dan pengetahuan yang diperoleh peneliti.

Selanjutnya disusunlah tabel tambahan sebagai aturan kontrol berdasar dengan memanfaatkan sensor-sensor lain sebagai masukan. Aturan tambahan tersebut  ditunjukkan pada tabel 2.

Gambar 6

 

IV.      PENGUKURAN HASIL

Pengukuran dilakukan dengan mesin yang dibebani dan dipasanga pada engine dynamometer. Data diambil mulai keadaan dingin, selanjutnya keadaan stasioner (tanpa beban), dan dengan beban yang berubah-ubah.

Hasil pengambilan data sebagai berikut:

1.       Keadaan Temperatur Mesin Dingin(t < 30º C)


Gambar 7.

Saat mesin dingin tegangan sensor temperatur diatas 3,1 Volt maka injektor akan menyemprot lebih besar. Setelah temperatur naik tegangan sensor temperatur turun, setelah tegangan sensor temperatur < 3,1 Volt bahan bakar dikurangi.

 

2.   Keadaan Idel/stasioner

Keadaan stasioner adalah keadaan saat katup gas hampir tertutup rapat dan mesin berputar pada putaran rendah tanpa ada beban.

Gambar 8.

Pada keadaan stasioner mesin bekerja dengan stabil. Injektor menyemprotkan bahan bakar minimum sesuai dengan tabel pada program, yaitu dengan duty cycle sebesar 55/256 * 17 =3,65 ms

Sensor lambda menunjukkan tegangan  ≈ 0,65 Volt, berarti besar lambda sekitar ≈ 1, dimana lambda = 1 menghasilkan tegangan 200 mVolt s/d 800 mVolt.[7].

 

3.   Katup Gas Dibuka Pelan Tanpa Beban

Mesin tidak dibebani, saat katup gas dibuka dengan pelan-pelan semestinya putaran segera naik dengan cepat walaupun penambahan bahan bakar tidak banyak. Adapun data hasil pengaturan sebagai berikut.

Gambar 9.

 

4.   Saat Percepatan dan Perlambatan

 

Percepatan adalah ketika katup gas dibuka dengan cepat, adapun perlambatan adalah saat katup gas ditutup dengan cepat.

Ketika katup gas dibuka dengan cepat hisapan hilang seketika sehingga tegangan sensor MAP besar seketika, kontroler segera menambah jumlah bahan bakar sehingga Rpm juga segera naik (gambar 8).

Saat perlambatan hisapan besar seketika sehingga tegangan sensor MAP berkurang seketika dan bahan bakar segera dikurangi sehingga Rpm juga segera turun. Hal diatas sesuai dengan program yang dirancang pada kontroler utama.

Gambar 10.

 

5. Pengukuran dengan EngineDiberi Beban

Beban diberikan dengan mengalirkan air pada sudu-sudu yang dipasangkan pada output mesin yang telah terpasang pada engine dynamometer.

Gambar 11.

Gambar diatas menunjukkan data TPS diketahui tegangan = 1,42 V, artinya katup gas terbuka = 6/28 x 100% =21,43 % tanpa mengalami perubahan. Kemudian pada saat itu beban kendaraan divariasikan dan mengakibatkan perubahan Rpm. Dengan adanya perubahan Rpm sementara TPS tetap, maka pembacaan pada tabel berubah dan duty cycle berubah. Hal ini menunjukkan dengan perubahan beban bahan bakar diatur dan disesuaikan dengan besarnya beban.  Adapun besarnya nilai lambda tetap dipertahankan ramah lingkungan.

 

6.  Pengukuran Daya Mesin

Daya mesin merupakan representasi terakhir dari pengubahan daya potensial bahan bakar menjadi daya mekanis. Pengukuran di engine dynamometer yang terukur langsung adalah momen puntir. Semakin besar momen yang dihasilkan semakin besar daya mesin tersebut.

Gambar 12

Gambar12 menunjukkan momen puntir setelah diterapkan sistem injeksi lebih besar  pada segala keadaan. Berarti daya mesinnya pun lebih besar dibandingkan sebelum dirubah dari konvensional (bersistem bahan bakar karburator)

 

V.  KESIMPULAN

Penerapan kontroler Fuzzy Logic Controller pada Engine dengan duty cycle penginjeksian secara skuensial menghasilkan momen lebih tinggi dan emisi rendah    dibanding penginjeksian simultan.

Ketika mesin bekerja stasioner (putaran rendah tanpa beban) putaran mesin lebih rata dan halus dibanding penginjeksian simultan.

 

VI.            DAFTAR PUSTAKA

[1].   ………….. (2000). Automotive Handbook 5th Edition, SAE Society of Automotive Engineers. BOSCH.

[2].   Paryono, Eko Yulianto (2000). Sistem Bahan Bakar Bensin. Modul Pelatihan. VEDC Malang.

[3].   Ed  May (2001). Automotive Mechanics Volume 2 Sixth Edition.  The McGraw Hill Companies, Inc.

[4].   Nugroho Agung (2004). Desain Kompensator sistem pengaturan kecepatan pada Spark-Ignition Engine Menggunakan Metode Quantitative Feedback Theory (QFT). Tugas Akhir. Jurusan Teknik Elektro ITS.

[5].   Badmianto Trigas (2005). Desain dan Implementasi Sistem Pengaturan Kecepatan Spark Ignition Engine dengan Sequential Fuel Injection pada Toyota Kijang 1300 CC Menggunakan Look Up Table berbasis Mikrokontroler MCS51. Tugas Akhir. Jurusan Teknik elektro, FTI – ITS, Surabaya.

[6].   Denton Tom (2001). Automobile Electical and Electronic Systems. Arnold, London.

[7].  ………….. (2002). Automotive Sensors, BOSCH

ELECTRONIC STABILITY PROGRAM

ELECTRONIC STABILITY PROGRAM

 Oleh : Drs. MochToyibu, MT.

 WidyaiswaraDepartemenOtotronik PPPPTK BOE Malang

toyibu.g61@gmail.com

 

 

ABSTRAK

 Kepadatan lalu lintas telah berlipat ganda dalam 20 tahun terakhir, namun juga diikuti jumlah kecelakaan yang mengakibatkan cedera serius bagi pengendaranya. Kecenderungan ini dapat secara langsung dikaitkan dengan dinamika laju kendaraan saat pengereman dan bermanuver dengan kecepatan tinggi beserta efek over steering/ understeering yang selalu menyertainya sebagai penyebab terjadinya kecelakaan kendaraan.

Konsep rancanganElectronic Stability Program” (ESP) dari BOSCH dengan memasang berbagai sensor yang digunakan untuk memantau kinetika kendaraan dan juga kontrol serta mengintegrasikan fungsi ABS dan TCS keseluruhan sehingga memungkinkan pada kondisi laju kendaraan yang kritis dapat dilaksanakan pengereman secara otomatis dan terkontrol pada salah satu roda guna membangkitkan efek counter yawing

Dengan ESP Electronic Stability Programteknologi ini telah berhasil membuat lompatan dalam capaiantingkat keselamatan di jalan raya yang lebih besar. Dengan menyatukan fungsi ABS dan TCS dalam sistem yang dapat memonitor "data gerak" kendaraan untuk menstabilkan laju kendaraan dalam kondisi ambang batas kritis dengan mencegah terjadinya efek over steering/ understeering.

Kata kunci : ABS, TCS, ESP, Oversteering/ understeering, Yawing

 

A. KESELAMATAN KENDARAAN

Beberapa faktor yang mempengaruhi keselamatan selama berkendaraan :

 -   kondisi kendaraan (tingkat peralatan, kondisi ban, komponen sistem)

 -   Cuaca, kondisi jalan dan lalu lintas (seperti bahan paving, crosswinds, kepadatan lalu lintas), dan

 -  Tingkat kualifikasi pengendara, terdiri dari tingkat kemampuan individu bersama dengan kondisi fisik dan keadaan pikiran.

Satu faktor menonjol yang membedakan situasi lalu lintas kritis adalah perubahan mendadak, seperti munculnya tiba-tiba rintangan yang tak terduga atau perubahan yang cepat dalam kondisi permukaan jalan. Masalahnya sering diperparah oleh kesalahan operator. Karena kurangnya pengalaman, seorang sopir yang melakukan perjalanan terlalu cepat atau tidak berkonsentrasi padajalan tidak akan mampu bereaksi dengan bijaksana dan rasional.

Sistem keselamatan aktif (ESP) membuat kontribusi yang sangat besar untuk meningkatkan keselamatan kendaraan, sistem ini membuat kontribusi preventif untuk keselamatan di jalan. Perangkat tambahan ini adalah sistem pengaman kendaraan yang dapat memelihara kestabilan dan respon kemudi dalam situasi yang kritis.

 

1. Parameter

 Parameter utama yang diterapkan dalam penilaian penanganan respon dinamis adalah (Gambar1) :

 -   Arahsudut roda,

 -   Lateral percepatan,

-   Percepatan Linier / perlambatan,

-   Yaw rate,

 -   Traksi (roll)

 Gamabar 1 : Parameter gaya kendaraan

 

2. Oversteer dan understeer

Kendaraan digambarkan memiliki understeer ketika roda belakang slip, sudut meningkat lebih cepat daripada sudut slip belakang saat percepatan lateral meningkat. Kondisi menginversi (slip belakang lebih tinggi) disebut oversteer.

Beberapa kendaraan menampilkan intrinsik dan berubah-ubah baik kecenderungan oversteer atau understeer, apa pun kondisi. Lain understeer pada tingkat rendah percepatan lateral sebelum membuat transisi ke oversteer sebagai percepatan lateral meningkat.

Gambar. 2 : Lateral dinamis respons

Gambar 2 mengilustrasikan lateral dinamis respons dari kendaraan yang digerakkan dengan sudut kemudi tetap (selip-pad sirkulasi). Posisi 1 mewakili instan ketika input kemudi diterapkan. Kurva 2 adalah kursus berikutnya kendaraan di jalan pegangan tinggi permukaan trek ini adalah refleksi yang akurat dari sudut kemudi. Pola ini dapat diantisipasi dengan aman selama kekuatan percepatan lateral tetap di bawah yang diwakili oleh koefisien slip antara ban dan jalan (traksi). Setelah kendaraan mencapai batas traksi (karena permukaan jalan licin, dll) yang mengapung sudut menjadi berlebihan (Curve 3). Meskipun dengan tingkat yang terkendali yaw, kendaraan akan berputar sejauh-jauhnya di sekitar sumbu vertikal seperti pada Kurva 2, float sudut yang lebih besar sekarang menjadi sumber potensial ketidakstabilan. Inilah sebabnya mengapa ESP menggabungkan kontrol loop tertutup kedua yaw rate dan sudut float R (Curve 4)

 

3. Kekuatan sentrifugal saat menikung

Titik pusat dari gaya sentrifugal adalah pusat gravitasi S (Gambar 6). Efeknya tergantung pada berbagai pengaruh, termasuk :

 -    jari-jari tikungan,

 -    Kecepatan kendaraan

 -    Tinggi kendaraan dari pusat gravitasi,

-    Berat kendaraan,

 -    lebar lintasan kendaraan

-    Ban/jalan-gesekan permukaan pasangan (cuaca, aspal, kondisi ban), dan

-    Beban distribusi di dalam kendaraan.

Gambar 3 : Gaya sentrifugal pada kurva

 Fct  gaya sentrifugal,

 vF   kecepatan kendaraan,

 fs    berlaku pada individu Lateral roda,

rK   Radius kurva,

S    Pusat gravitasi.

 

4. Stabilitas kendaraan

Tidak semua roda mulai slide sekaligus. ESP memanfaatkan kenyataan ini dengan bereaksi terhadap ketidakseimbangan kendaraan dan baru terjadi rotasi disekeliling sumbu vertikal dengan mengaktifkan pengereman tertentu untuk memulihkan stabilitas kendaraan.

Tanggapan lateral dinamis merupakan faktor penting dalam keseluruhan permasalahan untuk mencegah terjadinya oversteering/ understeering sehingga kendaraan dapat bergerak lateral dengan stabil.

 

B. PROGRAM STABILITAS ELEKTRONIK

Program stabilitas elektronik adalah sistem yang bergantung pada sistem pengereman kendaraan sebagai alat untuk mengendalikan kendaraan. Fungsi dasar dari roda rem - untuk mengurangi kecepatan dan / atau menghentikan kendaraan.Interfensi pengereman spesifik diarahkan pada roda individu (seperti belakang sebelah kiri untuk melawan understeer, atau oversteer depan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Untuk tujuan hasil ESP (stabilitas) yang optimal pelaksanaannya dengan memulai pengereman tidak hanya intervensi, tetapi bisa juga campur tangan pada sisi mesin untuk mempercepat roda didorong.

 

Gambar. 4 : Konsep program stabilitas elektronik

Penerapan ESP stabilitas loop tertutup kontrol dalam situasi batas kendaraan seperti yang didefinisikan oleh dinamika gerak kendaraan ini dimaksudkan untuk mencegah

-   Linear (longitudinal) kecepatan, yang

-   Lateral kecepatan, dan

-Yaw rate, yang didefinisikan sebagai rotasi sekeliling sumbu vertikal, melebihi batas-batas kontrol utama

Kontrol ESP dalam diagram schematic dengan

-   Sebuah sensor yang menentukan parameter input controller,

-   ESP ECU dengan terstruktur hierarkis controller, menampilkan tingkat yang lebih tinggi ESP controller dan bawahan slip controller,

-The Aktuator yang digunakan untuk mengendalikan akhir pengereman, drive dan kekuatan lateral.

Situasi semacam ini sering dijumpai dalam berkendara sehari-hari. Hal ini mencerminkan dunia nyata manuver seperti perubahan jalur dan tiba-tiba,( Gambar 5 )

Bisa jadi diharapkan (misalnya) ketika kendaraan sudah bergerak terlalu cepat ketika memasuki serangkaian S-belokan berturut-turut, atau yang

 Harus dimulai ketika, tiba-tiba muncul sebuah rintangan di jalan dan diperlukan ketika sebuah manuver menyalip atau tiba-tiba harus dibatalkan.

Kendaraan tanpa ESP, pada periode awal berikutnya (Tahap1), tiba-tiba input kemudi kendaraan tanpa ESP sudah mengancam untuk menjadi instable (Tahap 2). Sedangkan input kemudi tiba-tiba dihasilkan kekuatan lateral substansial di roda depan, ada penundaan sebelum roda belakang kendaraan starttogenerate similarforces.

di sekitar sumbu vertikal (ke dalam yaw). Tahap berikutnya adalah Tahap 3 dengan input kemudi berikutnya. Kendaraan tanpa ESP gagal untuk menanggapi upaya pengemudi untuk countersteer dan kendaraan melaju keluar kendali. Yaw rate dan sudut belokkendaraan meningkat secara radikal, sehingga kendaraan selip (Fase 4).

 

Gambar. 5 : Pengendalian Cepat dan countersteering

Respon dinamik selama kendaraan melaju di tikungan/ manuver diperlukan agar kendaraan tetap stabil seperti diperlihatkan pada Gambar 6

 

Gambar 6: respon dinamik lateral dengan ESP

Kendaraan dengan ESP (Gambar 6) Pada kendaraan ini ESP rem roda kiri depan dilaksanakan pengereman untuk melawan ancaman ketidakstabilan (Tahap 2) yang mengikuti kemudi awal masukan. Dalam konteks ESP ini disebut sebagai pengereman aktif, dan itu berlangsung tanpa adanya campur tangan pengemudi.

 

1. Diagram blok sistem ESP

Gambar 7 adalah diagram blok yang disederhanakan menunjukkan struktur desain ESP controller. Ini menggambarkan jalur sinyal untuk input dan output parameter, berdasarkan

-   The yaw rate (diukur parameter),

-   The steering-wheel sudut (diukur parameter),

-   Lateral percepatan (diukur para-meter),

-   The kendaraan kecepatan linear (perkiraan parameter), dan

-   The longitudinal kekuatan dan slip ban harga (perkiraan parameter),

 

Gambar. 7 : ESP kontrol loop dalam kendaraan

1. Yaw sensor dengan percepatan lateral-sensor, 2 Pengarah-roda sensor sudut, 3 Primer-sensor tekanan, 4 Wheel-speed sensor, 5 unit kontrol ESP, 6 Hydraulic modulasi, 7 Wheel rem, 8 Engine-manajemen ECU, 9 pengapian sudut, 10 Fuel injeksi, 11 Throttle valve (ETC).

 

2. Metode operasi

Pengendali ESP mengatur dua parameter status "yaw rate" dan "float sudut" sementara menghitung saat yaw diperlukan untuk membuat aktual dan parameter yang dikehendaki-negara menyatu. Sebagai sudut float meningkat, demikian juga maknanya bagi kontroler.

Program kontrol ini didasarkan pada data mengenai potensi maksimum percepatan lateral dan data lain dipilih untuk mencerminkan respons dinamis kendaraan pola. Ini ditentukan untuk setiap kendaraan dalam keadaan tunak selip-pad pengujian.

Dalam kondisi mapan berikutnya operasi kendaraan, serta selama pengereman dan percepatan, data ini mendefinisikan bagaimana sudut kemudi dan kecepatan kendaraan terkait dengan tingkat yaw berfungsi sebagai dasar untuk menentukan gerakan kendaraan yang diinginkan. Data yang dibutuhkan tersimpan dalam program dalam bentuk model tunggal.

Pada operasi sebenarnya, cengkeraman ban mungkin lebih rendah dari yang dibutuhkan untuk mempertahankan tingkat ditetapkan percepatan lateral di sepanjang kondisi mapan laju (dengan kata lain, kendaraan bisa menjadi instable). Dalam hal ini ditetapkan koefisien gesekan terlalu tinggi (situasi telah dinilai terlalu optimis relatif terhadap status yang sebenarnya). Yang menetapkan kontrol sudut function harus turun tangan untuk mengurangi percepatan lateral sehingga dapat menjaga kendaraan pada jalur yang telah ditetapkan layak secara fisik.

Sebagai contoh, jika sebuah kendaraan menerobos masuk ke dalam oversteer saat meluncur ke tangan kanan kurva, dan tingkat yaw tertentu yang telah terlampaui (membuktikan kendaraan kecenderungan berputar di sekitar sumbu vertikal), ESP merespons dengan rem roda depan kiri untuk menghasilkan suatu rem yang ditetapkan slip saat menggeser yaw rotasi berlawanan arah yang lebih besar sehingga menekan kendaraan kecenderungan untuk melepaskan diri.

Pengereman pada situasi kritis dilaksanakan secara otomatis dengan sistem ESP secara sederhana komponen-komponen dasar diperlihatkan pada Gambar 8 dan gambar rangkaian modulator  yang berfungsi melaksanakan aksi regulasi hidraulik rem (Gambar 9).

Gambar 8 : Komponen ESP loop tertutup

1.Kaliper rem, 2. Sensor kecepatan roda, 3. ECU ESP, 4. Pompa primer, 5. Sensor kendali roda, 6. Unit master silinder, 7. Unit Modulator, 8. Sensor Yaw

Gambar9: ESP diagram rangkaian modulator dan sirkuit hidrolik

1 Master silinder, 2 Sensor tekanan, 3 eVLP pompa primer, 4 Unit modulator, 5.6 sirkuit pengembali, 7. Katup isap, 8 katup tekan dengan pengatur, 9.Tabung peredam, 10 Pompa, pengembali, 11 katup, 12 Akumulator, 13 Katup masuk, 14 Katup buang, 15 Rem roda.

 

3. Modus menaikkan tekanan

Ketika baru jadi kunci roda terdeteksi, katup inlet harus mengganggu hubungan antara master silinder dan roda (s) yang bersangkutan untuk mencegah tekanan dalam (mereka) wheel cylinder (s) dari kenaikan lebih lanjut.

Fungsi ini memerlukan memicu katup inlet yang sesuai. Selama aktif (otomatis) pengereman, pompa kembali mempertahankan aliran sisa minyak rem melalui tekanan-limiter katup (dalam pergantian katup) dan kembali ke silinder master.

Jika kedua inlet katup untuk rangkaian rem sedang dipicu (tertutup) selama fase pengereman aktif, pemicu sinyal ke katup pengisapan terganggu (mendorong katup untuk menutup) untuk mencegah tidak perlu dikenakan di pompa kembali.

 

4. Modus menurunkan tekanan

Jika roda mengancam untuk mengunci pintu, ini menunjukkan bahwa ada terlalu banyak pres-yakin dalam silinder rem. Tekanan yang berlebihan ini harus dibuang secepat mungkin dalam sebuah operasi menghubungkan roda-rem ini silinder dengan kembalinya sirkuit dan akumulator. Ini adalah im-plemented oleh ECU memicu katup outlet sehingga akan terbuka.

Setelah tekanan yang cukup telah dibebaskan dari roda-rem silinder, katup outlet kembali pada bentuk non-aktif (pressure-increase/pressure-hold) pengaturan.

 

C. KESIMPULAN

1. Laju kendaraan akan stabil jika traksi roda tetap terjaga sehingga tanpa timbul efek oversteering/ understeering sehingga kendaraan berjalan sesuai dengan jalur yang dikehendaki.
2. Sistem ESP dengan konsep melaksanakan penegereman pada salah satu roda memberikan efek counter oversteering/ understeering, dengan kontrol yang sangat cepat teliti dan cermat efek oversteering/ understeering dapat ditiadakan sehingga kendaraan dapat melaju dengan stabil pada segala keadaan jalan dan laju kendaraan.

 

DaftarPustaka :

  1. Burckhardt Manfred dt Dr.-Ing, (1993). Fahrwerktechnik: Radschlupf-Regelsysteme,  ISBN 3-8023-0477-2 Copyright 1993 by Vogel VerlagPp 105
  2. Idar Petersen, (2003). “Whell Slip Control in ABS Brakes using Gain Scheduled Optimal Control with Constraints”, DoktorIngenior Thesis, Departement of Engineering Cybernetics Norwegien University of Science and Technogy Trondheim, Norway.
  3. Dr. Ing. Anton van Zanten (1999), “ESP Electronic Stability program”, @Robert BOSCH GmbH D-70442 Stuttgart.

DIAGNOSA SISTEM AIR CONDITIONING SECARA SEDERHANA

(SERIAL AC III)
DIAGNOSA SISTEM AIR CONDITIONING
SECARA SEDERHANA

 

Oleh. Moch. Saiful Rokim, ST. MT.

Widyaiswara PPPPTK BOE Malang

 

 

Diagnosa kerusakan sistem AC dapat dilakukan dengan cara-cara sebagai berikut:

 

 1. Pemeriksaan Secara Visual dan Aural

 

Cara pemeriksaan secara visual dan aural adalah dengan indra penglihatan, pendengaran dan penciuman.

 

Data-data yang dapat diperiksa antara lain.

 

  1. Apakah sabuk/tali kipas longgar?
    Jika sabuk/tali kipas longgar atau akan longgar sehingga mengakibatkan usang dan menimbulkan suara.
  2. Jumlah udara yang ditiupkan tidak mencukupi.

 

Periksa adanya kotoran atau sumbatan di filter udara.

 

  1. Suara bising dekat kompresor
    Periksa pemasangan baut kom-presor dan bracket.
  2. Suara bising di dalam kompresor
    Suara bising bisa disebabkan adanya kerusakan di komponen internal.
  3. Sirip kondensor penuh dengan debu dan kotoran.

 

Jika sirip kondensor dipenuhi debu dan kotoran, efisiensi pendinginan kondensor bisa menurun drastis. Cuci semua kotoran dan debu dari kondensor.

 

  1. Oli mengotori penghubung atau sambungan sistem pendingin
    Adanya noda oli pada sambungan atau hubungan mengindikasikan adanya kebocoran pendingin di tempat itu. Jika ditemukan noda oli, komponen harus di kencang-kan kembali atau diganti untuk mencegah kebocoran gas.
  2. Suara bising di dekat blower
    Putar motor blower ke LO, MED, dan HI. Jika suara tidak normal terdengar atau rotasi motor tidak tepat, ganti motor blower. Benda asing yang terjebak di blower juga mengakibatkan suara bising dan pengencangan motor yang tidak tepat mengakibatkan perputaran yang tidak tepat. Jadi, periksa hal itu sebelum mengganti motor blower.
  3. Pemeriksaan kuantitas pendingin melalui sight-glass
  4. Jika jumlah gelembung banyak terlihat lewat sight-glass, pendingin akan tidak mencukupi, jadi isi kembali sampai cukup. Bersamaan periksa juga noda oli, seperti yang digambarkan sebelumnya, untuk memastikan tidak ada kebocoran pendingin. Jika gelembung tidak bisa terlihat lewat sight-glass, bahkan pada saat kondensor didinginkan dengan mengucurkan air, masih terdapat banyak pendingin di sistem, putuskan pengisian pendingin sampai tinggal jumlah yang sesuai.

 

 2.  Pemeriksaan dengan Alat Bantu Pengukur Tekanan

 

Pemeriksaan sistem AC dapat dilakukan dengan menggukana alat bantu manometer tekanan rendah dan tekanan tinggi.Pentingnya pemeriksaan tekanan pada sistem AC, dengan memeriksa tekanan zat pendingin (refregerant) saat pengatur udara bekerja dan membuat anda bisa memeriksa daerah gangguan atau penyebabnya. Ini penting untuk menegaskan nilai kerugian yang tepat dan mendiag-nosis gangguan.Pasang manometer gauge manometer biru untuk tekanan rendah, dan menometer merah untuk tekanan tinggi, dengan penunjukan manometer kita dapat menyimpulkan gangguan yang terjadi :

 

 2.1. Kondisi Normal

 

Bila putaran mesin pendingin berjalan normal, nilai ukuran tekanan menunjukkan sebagai berikut : 

 

  Sisi tekanan rendah : 0.15 sampai 0.25 MPa (1.5 sampai 2.5 kgf/cm²)

 

  Sisi tekanan tinggi : 1.37 sampai 1.57 MPa (14 sampai 16 kgf/cm²)

 

2.2. Jumlah zat pendingin (refregerant) tidak cukup.

 

Seperti ditunjukkan dalam ilustrasi, bila zat pendingin (refregerant) tidak cukup, ukuran tekanan untuk kedua sisi, sisi tekanan rendah dan sisi tekanan tinggi akan menunjukkan lebih rendah dari nilai normal yang seharusnya.

 

- Gejala

 

         Tekanan di kedua sisi menjadi rendah , yakni sisi tekanan rendah maupun tinggi.

 

         Gelembung bisa dilihat dari gelas periksa.

 

         Pendinginan tidak cukup

 

- Penyebab

 

         Volume zat pendingin (refregerant) rendah

 

         Gas bocor

 

-Cara memperbaiki

 

         Periksa kebocoran gas dan perbaiki.

 

         Isi kembali zat pendingin (refregerant)

 

2.3. Zat pendingin (refregerant) berlebihan atau pendinginan tidak cukup.

 

Bila zat pendingin (refregerant) berlebihan atau pendinginan di kondensor tidak cukup dingin, ukuran tekanan pada kedua sisi, sisi tekanan rendah maupun tinggi menjadi lebih tinggi dari nilai normal yang seharusnya.

 

- Gejala

 

         Tekanan menjadi tinggi di kedua sisi, sisi tekanan rendah maupun tinggi.

 

         Gelembung tidak terlihat pada kaca periksa , meski pada putaran mesin rendah.

 

         Pendinginan tidak cukup.

 

- Penyebab

 

         Zat pendingin (refregerant) berlebihan.

 

         Kondensor pendinginan lemah.

 

- Cara memperbaiki

 

         Sesuaikan volume zat pendingin (refregerant).

 

         Bersihkan kondensor.

 

         Periksa sistem pendingin kendaraan (electric fan, engine coolant dll.)

 

 2.4. Kelembaban dalam siklus zat pendingin (refregerant)

 

Bila kelembaban masuk kedalam sistem sirkulasi zat pendingin (refregerant), ukuran tekanan terlihat normal ,saat pengatur udara mulai bekerja. Setelah beberapa lama, sisi tekanan rendah secara pelan-pelan menunjukkan kevakuman. Setalah beberapa menit, ukuran tekanan pulih kembali ke tekanan normal, hal ini akan terjadi berulang-ulang. Gejala ini terjadi bila kelembaban menyebabkan refregerantmembeku dan meleleh di dekat katup ekspansi.

 

- Gejala

 

  Normal pada saat pengatur udara mulai bekerja. Setelah beberapa lama sisi tekanan rendah perlahan-lahan menunjukkan kevakuman.

 

- Penyebab

 

  Adanya kelembaban (uap air) di dalam sistem

 

- Cara memperbaiki

 

  Ganti filter/dryer.

 

  Ganti dengan tuntas refrigerant. Penggantian ini membuat kelembaban hilang dari sirkulasi sistem.

 

2.5. Kerusakan Pada Kompressor

 

Bila terjadi kerusakan dalam kompresor, ukuran tekanan pada sisi tekanan rendah menjadi lebih tinggi dari nilai normal. Ukuran tekanan pada sisi tekanan tinggi menjadi lebih rendah dari nilai normalnya.

 

- Gejala

 

  Sisi tekanan rendah menjadi tinggi, sisi tekanan tinggi menjadi rendah.

 

  Mematikan dengan segera penyejuk udara akan mengembalikan sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah pada tekanan yang sama. 

 

  Unit kompresor tidak panas disentuh.

 

  Pendinginan tidak cukup.

 

- Penyebab

 

  Kompresor rusak.

 

- Cara memperbaiki

 

  Periksa dan perbaiki kompresor

 

2.6. Penyumbatan di dalam siklus zat pendingin (refregerant)

 

Bila zat pendingin (refregerant) gagal bersirkulasi (karena ada sumbatan di jalur sistem sirkulasinya) ukuran tekanan pada sisi tekanan rendah menunjukkan kevakuman. Ukuran tekanan pada sisi tekanan tinggi menjadi lebih rendah dari nilai normal.

 

- Gejala

 

  Pada kasus sumbatan yang total, sisi tekanan rendah seketika akan menujukkan kevakuman.    ( Tidak dingin sama sekali).

 

  Pada keadaan ada kecenderungan tersumbat, sisi tekanan rendah perlahan-lahan menunjukkan kevakuman tekanan.   (Pendinginan tergantung derajat ketersumbatannya). 

 

  Temperatur berbeda terjadi sebelum dan sesudah wilayah tersumbat.

 

- Penyebab

 

  Debu atau kelembaban yang membeku menyumbat katup ekspansi, atau menyumbat saluran saluran yang lain sehingga menghalangi sirkulasi zat pendingin. 

 

- Cara memperbaiki

 

  Klarifikasi penyebab tersumbatnya. ganti komponen yang menyebabkan tersumbat.

 

  Lakukan dengan cermat pembersihan dalam jalur sirkulasi zat pendingin (refregerant).

 

 2.7. Udara dalam siklus zat pendingin (refregerant)

 

Bila ada udara masuk ke jalur siklus zat pendingin (refregerant), ukuran tekanan pada kedua sisi tekanan rendah maupun sisi tekanan tinggi menjadi lebih tinggi dari ukuran normalnya.

 

- Gejala

 

  Tekanan menjadi tinggi di kedua sisi tekanan rendah maupun sisi tekanan tinggi.

 

  Pendinginan berkurang secara proporsional dengan penambahan tekanan pada sisi tekanan rendah.

 

  Bila volume refrigerant sudah pas, aliran gelembung udara di gelas periksa menjadi sama ketika dijalankan dalam keadaan normal.

 

- Penyebab

 

         Adanya udara di dalam sistem udara.

 

- Cara memperbaiki

 

         Ganti zat pendingin (refregerant).

 

         Lakukan pembersihan dengan cermat pada jalur sirkulasi zat pendingin (refregerant)

 

2.8. Expansion valve terbuka berlebihan

 

Bila katup ekspansi terbuka terlalu lebar, ukutran tekanan pada sisi tekanan rendah menjadi lebih tinggi dari ukuran normalnya. Ini membuat pendinginan menjadi berkurang.

 

- Gejala

 

  Tekanan pada sisi tekanan rendah meningkat dan pendinginan menjadi berkurang (Tekanan pada sisi tekanan tinggi menunjukkan nyaris tidak ada perubahan).

 

- Penyebab

 

  Ada kerusakan pada katup ekspansi.

 

- Perbaikan

 

  Periksa dan perbaiki kondisi instalasi dari tabung heat sensing

 

Referensi :

 

      1.  Automotive Handbook, Robert Bosch Gmbh, Stuttgart. 2000

2.  Gerigk, Bruhn, Danner, Kraftfahrzeugtechnik, Westermann, Braunschweig, 1993.

3. Gerschler, Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, Europa Lehrmittel, Stuttgart, 1984.

 

ANTI LOCK BREAKE-SYSTEM (ABS ) PADA KENDARAAN

Anti Lock Breake-System (ABS ) Pada Kendaraan
Drs. Moch Toyibu, MT.  (Widyaiswara Departemen Ototronik PPPPTK BOE Malang)

toyibu.g61@gmail.com


ABSTRAK

Pada kendaraan dengan system rem konvensional dimana gaya pengereman didapatkan dari besarnya gaya injakan kaki yang teruskan oleh system hdraulis rem ke unit mekanisme rem  maka akan diperoleh unjuk kerja dalam bentuk perlambatan kendaraan yang besarnya sangat tergantung oleh tekanan hidraulis, gaya gesek mekanisme rem dan traksi roda.

Unjuk kerja pengereman akan memperoleh secara optimal jika memenuhi syarat tidak terjadi slip, laju kendaraan stabil dan sifat kendali baik. Dalam kenyataannya di perjalanan terutama saat traksi kecil dan pengereman panik maka akan terjadi besarnya pengereman lebih besar dari traksi sehingga terjadi lock-brake yang mengakibatkan perlambatan kecil dan sifat kendali sangat kecil.

Dalam artikel ini ditunjukkan bagaimana terjadi lock-brake (slip) dan ABS (Anti-lock Brake System) dipasang pada kendaraan sehingga dapat mencegah terkuncinya roda (Lock-brake)

 Kata Kunci :Slip, Lock-Brake, ABS (Anti-lock Brake System)

 

A. Pengertian ABS

 Anti Lock-Breake System (ABS)Pada Kendaraan adalah suatu sistem yang merupakan pengembangan dari sistem rem pada kendaraan dimana dengan pemasangan sensor putaran roda maka dapat diketahui apakah roda terjadi slip akibat perlambatan (Lock-Brake) dan kelengkapan lain dipasang juga  unit aktuator serta elektronic control unit (ECU), sehingga sensor dapat memberikan sinyal ke ECU untuk diolah sedemikian rupa dan menghasilkan sinyal output ke aktuator guna mengkondisikan roda tidak terjadi slip selama pengereman pada semua kondisi permukaan jalan (kering - licin).

Keterangan :

 1.      Unit hidraulis

 2.      Sensor putaran roda

 3.      Kontrol unit ABS

 4.      Silinder master

 5.      Kaliper

 6.      Lampu kontrol ABS

 

B. Mengapa Lock breake ?

Lock breake adalah suatu kejadian/keadaan pada saat pengereman berlangsung roda berhenti berputar sedangkan kendaraan masih memiliki kecepatan. Keadaan seperti ini terjadi dikarenakan gaya pengereman lebih besar dari pada besarnya traksi ban, semakin kecil traksi semakin mudah terjadi lock-breake seperti ditunjukkan dengan ilustrasi pada gambar berikut untuk menjelaskannya.

 

Gaya pengereman ”FR didapatkan dari proses gesekan antara permukaan tromol dan kanvas rem yang besarnya tergantung dari koefisien gesek antra kanvas rem dengan tromol (µR) dan gaya normal yang bekerja pada sepatu/kanvas (N) :

 

 

 

 Traksi ban ”FTdidapatkan dari proses gesekan antara permkaan jalan dan permukaan ban yang besarnya tergantung dari koefisien gesek antara ban dengan permukaan jalan (µJ) dan berat kendaraan (W) :

 

 

 

Terjadi lock-breake jika

 

 

 

Semakin kecil ”µJ” maka semakin kecil traksinya yang mengakibatkan dengan gaya pengereman yang kecil saja terjadi lock-breake (slip pengereman), pada keadaan demikian laju kendaraan tidak stabil saat pengereman (yawing) dan jarak pengereman bertambah jauh.

 

Untuk memperbaiki keadaan tersebut agar gaya rem tidak lebih besar dari traksi sehingga tidak terjadi lock-breake (slip) dan laju kendaraan tetap stabil walaupun kondisi permukaan jalan licin sekalipun, maka dikembangkan teknologi ABS unuk mengantisipasi kejadian-kejadian yang tidak diinginkan (slip) selama proses pengereman berlangsung.


C. Tujuan ABS

Sistem rem kendaraan dilengkapi dengan ABS untuk  memperbaiki kinerja sistem rem antara lain :

  1. Kemampuan pengendalian stir baik saat pengereman penuh.
  2. Stabilitas kendaraan tetap baik saat pengereman pada semua kondisi jalan.
  3. Jarak pengereman sekecil mungkin dapat tercapai.

 

 D. Komponen ABS dan fungsinya

Komponen ABS terdiri dari Sensor putaran roda, Kontrol Unit ABS dan Unit Aktuator  yang memiliki  fungsi masing-masing  sehingga sistem dapat bekerja sesuai dengan tujuan  yang akan dicapai :

1. Sensor putaran, membangkitkan sinyal listrik de-ngan menginduksikan arus bolak balik berdasarkan putaran roda.

2. Kontrol unit ABS,  menerima sinyal dari sensor dan selanjutnya :

  • Menghitung percepatan / perlam-batan roda, menghitung besaran slip dan menentukan kecepatan reverensi kendaraan.
  • Menetapkan sinyal listrik untuk mengendalikan katup regulator tekanan.
  • Rangkaian keamanan memeriksa fungsi dari sinyal in put sebelum dan selama katup regulator tekanan bekerja sehingga fungsi ABS berhenti dan lampu menyala.

3. Unit hidraulis, menerima sinyal action dari kontrol unit ABS untuk melakukan regulasi tekanan rem umum nya pada tiga posisi kerja di setiap roda :

  • Mempertahankan tekanan pada silinder roda.
  • Menurunkan tekanan pada silinder roda walaupun pedal rem tetap diinjak.
  • Menaikkan tekanan pada silinder roda.

 

E. Siklus kerja ABS

Proses pengaturan dalam sistem anti blokir (ABS) merupakan rangkaian proses tertutup yang berlangsung berulang-ulang :.

 

 

        1. Tekanan dari silinder (1), mengalir melalui katup elektro magnetis (2) ke kaliper (3).
        2. Sensor putaran roda (4) mengukur putaran dan mengirim sinyal putaran tersebut ke kontrol
             unit ABS (5).

3. Kontrol unit ABS (5) mengolah sinyal putaran dan menetapkan sinyal out put dan mengirim  ke katup elektro magnetis (2).

4. Katup elektro magnetis (2) ber dasarkan sinyal out put dari kontrol unit mengatur tekanan  rem dari silinder master ke kaliper sesuai dengan kebutuhan (menaikkan, menahan dan menurunkan tekanan).

 

 

 

Daftar Pustaka :

1.    ………,. Automotive Handbook, Robert Bosch Gmbh, Stuttgart. 2000

2.    ……… ,  Bremsenlagen fur Kraftfahrzeuge, BOSCH 1994.

3.    Drs. Moch Toyibu MT, Modul Pelatihan Sistem Rem Dengan ABS/ASR/ESP, Departemen Ototronik PPPPTK BOE - VEDC Malang. 2012.

 

 

 

 

 

 

Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG