step 2 engine sensor

Sensor

Sensor dan Troubleshooting

1 Training Material & Publication

Sensor

Sensor

1. Umum

Gambar 1 adalah garis besar alur engine control system. Input dasar mesin adalah udara dan bahan bakar, output-nya adalah gaya putar mekanis dan emisi gas buang.

Gambar 1 Diagram garis besar Engine Control System

Sensor-sensor menghitung variabel fisik yang dihasilkan oleh mesin, kemudian hasil ukuran tersebut dikirim ke controller-controler yanga ada oleh ECM dalam bentuk sinyal elektrik setelah sebelumnya diproses oleh prosessor. Controller-controler ini mengontrol berbagai variabel pengaturan dan kondisi berkendara yang dibutuhkan untuk operasional mesin kemudian mengeluarkan sinyal output elektrik untuk menjalankan actuator.

Umumnya kontrol mesin memerlukan bermacam variabel ukuran seperti besar aliran udara, tekanan intake manifold dan barometric, coolant dan temperatur udara masuk, sudut crank dan cam, kecepatan putaran, kepadatan oxygen di dalam gas buang, sudut throttle, adanya Knocking, dsb. Tabel 1 dibawah adalah sensor-sensor yang umumnya dipakai untuk kontrol mesin dan cara kerjanya.


Sensor

Table 1 Sensor untuk kontrol mesin

Item Sensor Prinsip Kerja Batasan kerja Batasan Temp Pemakaian

Therrmistor (general purpose) (MnCoNi type)

-50~130°C -40~120°C

(coolant temp.) Coolant temp., Air temp., Room temp.

Thermistor (high temp.)

(Al203, rO2 type)

Resistance variation by temp.

600~1000°C -40~900°C

(catalyzer temp.) Catalyzer temp.

PTC Resistance-temp.’s polar characteristic

Coolant temp., Coolant level, Chock burner

Temp

Thermo-ferrite Magnetic transformation

ON, OFF at any temp. between

60~100°C -40~900°C

Coolant temp.

LVDT Bellows+Differential trans

Semiconductor type Piezo resistance effect Pressure

Static capacity type Capacity variation by diaphragm position change

100~780 Torr (intake air pressure)

500~780 Torr (atmospheric

pressure)

-40~120°C

Intake air pressure, Atmospheric pressure (idle mileage control, ignition timing control, etc) engine oil pressure, brake oil pressure

Electronic generation type

Magnet projection+Pick-up coil

Magnetic resistance type

Two way feature of magnetic resistance type effect

Hall element type Semiconductor’s Hall effect

Wiegand type Wiegand effect

Rotation

Optical type Slit+Light emitint, receiving element

0~360°C -40~120°C

Crank angle, Throttle angle (ignition timing control, EGR control, etc), Engine rpm, Car speed

Vane Type Fluid pressure and Vane rotation

Karman Vortex Karman Vortex’s occurance frequency

Air flow rate

Hot Wire Type Quenching effect by fluid

0.1~10 m3/min -40~120°C Intake air rate (idle mileage control, ignition timing control, etc)

O2(zirconia) Oxygen concentration battery

O2(semiconductor type): TiO2, Nb2O2

Resistance variation by oxidation/ deoxidation

•=1 detection 10-20<PO2<10-1

Wide band Critical current feature, pump operation

1< • <2

-40~900°C Exhaust idle mileage (idle mileage control)

Gas

NOx (semiconductor type)

Resistance variation by absorption

10~1000 ppm (-40~300°C) NOx in emission (Emission control)

Magnetostriction type

Magnetic substance’s Magnetostriction effect

Torque

Optical type Deformation detection by optical meter

10~103 N.m -40~120°C Engine Torque (drive line control)

Piezo-electric type Piezo-electric element’s electronic distortion effect

-40~120°C Knock detection (ignition timing control)

Knock Magnetostriction

type Magnetic substance’s Magnetostriction effect


Sensor

2. Pressure Sensor

Table 2. adalah variabel input yang dipakai untuk kontrol mesin. Utamanya mereka ini dipakai untuk tekanan intake manifold, tekanan oli mesin, dsb.

Table 2. Variabel input penontrol mesin

Variable Batasan ukuran tekanan Tipe tekanan

MAP 100 KPa Absolute pressure

Turbo boost pressure 200 KPa Absolute pressure

Atmospheric pressure(altitude) 100 KPa Absolute pressure

EGR pressure 7.5 psi Gauge pressure

Fuel pressure 2.5bar ~ 3.5bar Gauge pressure

Fuel vapor pressure 15 inH2O Gauge pressure

Intake air rate Pressure gap

Combustion pressure 100 Bar, 16.7 MPa Pressure gap

Exhaust gas pressure 100 KPa Gauge pressure

Second air pressure 100 KPa Gauge pressure

Oleh karena itulah, tekanan intake manifold secara tidak langsung dipergunakan untuk menghitung rata-rata intake air untuk kontrol. Sistem pengapian lama menggunakan tekanan vacuum disekitar throttle valve untuk mengukur sudut waktu pengapian. Namun untuk keperluan peningkatan kontrol emisi mesin, pengiritan bahan bakar dan performa membutuhkan banyak variabel input yang digunakan untuk kontrol mesin, sehingga pada akhirnya sensor yang digunakan akan menjadi lebih banyak lagi.


Sensor

1) Intake Manifold Pressure dan MAP Sensor

Gambar 2 adalah skema sederhana tentang intake. Intake manifold adalah rute dimana udara campuran udara/bahan bakar tershisap ke dalam cylinder. Pada saat tersebut mesin bekerja begitu pompa menarik udara ke dalam intake manifold.

Fig. 2 Intake System Outline Diagram

Ketika mesin tidak bekerja, udara tidak mengalir, dan tekanan di dalam intake manifold akan sama dengan tekanan atmosfir. Begitu mesin hidup, throttle valve yang terletak di dalam intake manifold akan berperan menginterupsi aliran udara. Kemudian tekanan di dalam intake manifold akan berkurang sehingga lebih rendah dari tekanan atmosfir untuk menghasilkan vacuum di dalam intake manifold. Apabila mesin adalah sebagai alat pompa udara dan throttle valve ditutup, maka tekanan di dalam intake manifold akan menjadi nol, sehingga dapat dikatakan sebagai vacuum yang sempurna. Namun kenyataannya mesin bukanlah merupakan alat pompa yang sempurna, sehingga tekanan vacuum sempurna tidak terjadi, tekanan asbsolut intake manifold sedikit diatas angka nol. Sebaliknya ketika throttle valve terbuka lebar, tekanan intake manifold akan nyaris mendekati tekanan atmostif. Berasarkan keterangan diatas, pada saat mesin bekerja tekanan absolut intake manifold akan beragam dari angka rendah ke mendekati tekanan atmosfir.

Mari kita amati besarnya tekanan intake manifold ketika posisi throttle valve dalam keadaan konstan. Tekanan


Sensor

intake manifold akan turun-naik dengan cepat karena udara yang masuk ke dalam cylinders. Setiap cylinder menghisap udara ketika intake valves terbuka dan piston bergerak turun dari TDC, dan tekanan intake manifold akan turun. Udara yang masuk di dalam cylinder ini akan diakhiri pada saat intake valve menutup, dan tekanan intake manifold akan naik sampai cylinder berikutnya mengambil masuk udara. Proses ini akan terus belanjut untuk menaikkan dan menurunkan tekanan intake manifold di antara setiap siklus cylinder, dan proses pemompaan akan dilakukan dari satu cylinder ke lainnya. Setiap pengambilan udara ke dalam cylinder dilakukan sekali per dua putaran crank. Ketika cylinder N berputar, frekwensi fluktuasi tekanan intake manifold dapat dilihat seperti pada gambar 3:

)1.........(120

RPM N fp×

=

Gambar 3 Tekanan Intake Manifold (pada saat throttle valve terbuka konstan)

Sistem kontrol mesin memerlukan rata-rata besar tekanan di dalam intake manifold, dan momen ayng dihasilkan pada saat putaran mesin konstan akan mendekati sama dengan angka rata-rata tekanan intake manifold pressure. Sehingga dapat dikatakan perubahan tekanan di dalam intake manifold tidak digunakan untuk kontrol mesin, namun nilai rata-rata setelah penyaringan fluktuasi lah yang dipakai sebagai kontrol mesin. Sistem kontrol mesin mempunyai MAP sensor yang berfungsi untuk mengukur tekanan absolut di dalam intake manifold.


Sensor

2) Tekanan Barometric

Tekanan barometric digunakan sebagai indikator kelembaban udara. Apabila ketinggiannya naik, kelembaban udara akan turun sehingga rata-rata air intake berkurang. Untuk itu diperlukan air intake rata-rata untuk menjaga agar putaran idle tidak turun begitu mobil melaju di dearah daratan tinggi atau daerah perbukitan. Sama seperti waktu pengapian disesuaikan berdasarkan kelembaban udara, dan sudah digunakan oleh beberapa model kendaraan untuk membetulkan kerja katup EGR dan penyetelan kecepatan idling. BPS (Barometric Pressure Sensor) adalah sensor yang digunakan untuk mengukur tekanan barometric seperti ketinggian dan cuaca yang hasilnya dipakai sebagai masukan untuk menentukan tingkat kelembaban udara. Sekarang ini sensor yang digunakan untuk keperluan ini adalah satu kesatuan dengan ECM dan bukan merupakan BPS terpisah.

3) Pressure Measuring Sensor

(1) Pengelompokan

Sensor tekanan dapat dikelompokkan berdasarkan metode pemasangannya yaitu tipe yang langsung dipasang pada surge tank di sambungan selang, dan berdasarkan keperluan seperti MAP sensor, Map & IAT sensor, fuel tank pressure sensor, barometric pressure sensor, booster pressure sensor, EGR monitoring sensor, dan sebagainya.

Gambar 4 Tipe Pemasangan langsung pada Surge Tank

Gambar 5 Tipe sambungan selang


Sensor

(2) Struktur Sensor Cell

Di dalam MAP sensor, ada satu sell pressure sensor yang terbuat dari semiconductor. Berdasarkan pengepakannya, sensor cell bisa dikelompokkan ke dalam tipe can dan plastic mold; berdasarkan proses semiconductor menjadi tipe into bi-polar dan tipe MOS; dan berdasarkan cara penyetelannya dibagi menjadi tipe laser trimming dan digital trimming.

Gambar 6 Sensor tipe can - Sensor Cell Inner Structure

Gambar 7 Sensor tipe Mold - Cell Inner Structure

Chip sensor terbuat dari bermacam part yang terintegrasi seperti komponen pendeteksi tekanan (diaphragm) dan komponen yang melakukan proses pada sinyal, ditempatkan pada block kaca dan dihubungkan dengan terminal packing melalui gulungan kabel. Tekanannya dapat diketahui melalui diaphragm depan atau belakang, dan pada sisi lainnya terdapat vacuum.


Sensor

(3) Struktur Chip Sensor

Struktur dasar chip sensor bisa berupa gabungan dari diaphragm dan part yang melakukan proses terhadap sinyal, dan empat resistors yang menggunakan efek piezo resistance, yang dapat membuat wheatstone bridge (suatu media seperti sirkuit) pada diaphragm.

Diaphragm

Sp

Gambar 8 Sensor Chip

Ukuran panjang sensor chip adalah sekitar 3~4mm, dan ketebalannya dDiaphragmnya dibuat dengan teknologi ultra-precision yang disebut desystem (MEMS), dalam bentuk bulat, kotak, dan persegi.

(4) Prinsip Pengukuran Tekanan

Bentuk wheatstone bridge pada diaphragm menggunakan efek menghasilkan tegangan output melalui bermacam komponen tahan tergyang aakn dipakai.

9 T

ignal processing art

iaphragmnya sekitar. 25~40um. ngan micro electro mechanical

piezo resistance, yang dapat antung dari kebutunan tekanan

raining Material & Publication

Sensor

Gambar 9 Macam komponen tahanan dengan bentuk Diaphragm yang berbeda

Simbol persamaan untuk tegangan output wheatstone bridge adalah sebagai berikut.

Efek tahanan Piezo menghasilkan tahanan pada saat area atau panjang konduktor bervariasi, dan memberikan bermacam tahanan linear melalui variabel fisik. Untuk silicon resistor, apabila diberikan tekanan maka dapat membuat distorsi pada kisi-kisi silicon, kemudian merubah status conductive band atau pendulusive band di daerah pingirnya, sehingga mengakibatkan perubahan pada tahanan listrik yang berdampak pada perubahan kristal listrik yang dihantarkannya.

Pada saat tegangannya disetujui, maka tekanan pemampatan akan diberikan pada dua resistor dan tekanan renggang pada kedua resistor lainnya, sehingga merubah komponen tahanan untuk membuat celah tegangan output.


Sensor

4) MAP Sensor

(1) Konfigurasi sirkuit dan terminal

Gambar 10 adalah contoh sirkuit dan konfigurasi terminal MAP. Terminal 1 adalah tegangan input sensor dengan 5 terminal, 2 adalah terminal output sensor dan 3 untuk terminal ground.

Gambar Sirkuit 10 MAP Sensor

Gambar 10-1 contoh MAP Sensor


Sensor

(2) Prosedur Pemeriksaan

Alat yang diperlukan untuk mengukur suplai tegangan sensor adalah digital volt-meter. Dengan kunci kontak di posisi ON, ukurlah tegangan output pada terminal1 dan pastikan apakah besarnya input tengan sesuai dengan spesifikasi yaitu 5V. Sinyal sensor output dapat diukur pada terminal 2, apabila kunci kontak ON (mesin tidak hidup) tegangan outputnya seharusnya adalah 3.9~4.1V, dan untuk posisi idling, tegangan outputnya harus sekitar 0.8~1.6V. Gambar 11 adalah ilustrasi hasil pengukuran tegangan output dengan menggunakan alat digital volt-meter. In addition connector's connection, and break and short at supply side and ground side.

In case engine goes off sometimes, crank engine and shake MAP sensor harness. Then if engine goes off, it may be decided as connector's poor contact. If output value goes outside specified value with ignition switch on (no cranking), MAP sensor or ECM may be faulty. If MAP sensor output voltage is outside specified value but engine still idles, the following defects other than MAP sensor it self's fault shall be checked. To say, poor connection between surge tank and hose, imperfect combustion inside cylinder, air leak at intake manifold, etc.

Gambar 11. Pemeriksaan MAP Sensor menggunakan volt-meter

Gambar. Bentuk gelombang output 12 MAP Sensor


Sensor

Gambar. 12-1 Analisa pola gelombang output MAP Sensor

Gambar 12 adalah salah satu contoh pola gelombang output MAP sensor pada saat idling. Pada saat, if apabila bukaan throttle tidak berubah, tegangan output MAP sensor akan konstan. Dan sebaliknya apabila bukaan throttle tidak berubah, tegangan output MAP sensor akan bervariasi. Tegangan output sensor akan rendah apabila beban mesin sedikit, dan tekanan vacuum di dalam intake manifold akan tinggi. Apabila beban mesin besar, output tegangannya akan tinggi sehingga konsekwensinya tekanan vacuum di dalam intake manifold akan rendah. Pada gambar 12 bagian A adalah daerah tekanan tinggi absolut di dalam intake manifold, dan tekanan vacuum-nya terlihat rendah. Pada daerah B tekanan absolut di dalam intake manifold naik begitu throttle valve terbuka. Daerah C adalah tegangan output rendah dan tekanan absolutnya juga rendah sedangkan tekanan vacuum di dalam intake manifold rendah.

(3) Gejala kerusakan

Cranking bisa akan tetapi mesin susah dihidupkan. Engine malfunction pada saat idling. Injeksi bahan bakar terlalu berlebihan sehingga bahan bakar menjadi boros dan pencemaran udara menjadi lebih besar.


Sensor

3. Temperature Sensor

1) Garis besar

Temperature sensors digunakan untuk mengontrol mesin termasuk coolant temperature sensor, intake air temperature sensor, dan oil temperature sensor. Kebanyakan sensor-sensor tersebut adalah tipe NTC thermister. Karakter sensor tipe NTC thermister ini tahanannya akan turun apabila temperatur naik seperti tampak pada gambar 13. batasan ukuran temperatur dan karakteristiknya bervariasi tergantung dari bahan thermister yang dipakai.

Gambar 13 Karakteristik output thermister

Gambar 14 adalah coolant temperature sensor, gambar 15 adalah intake air temperature sensor, dan gambar 16 adalah bagian melintang dari temperature sensor. Coolant temperature sensor dipasang dikomponen thermister agar bisa kontak dengan air pendingin di dalam t cylinder block, water jacket. Intake air temperature sensor dipasang pada surge tank (Delta 2.5 & 2.7) , dengan bagian thermister kontak dengan intake air. Dikarenakan ada dua sensor (IAT & MAP) yang dipasang pada komponen yang sama dan mempunyai fungsi yang sama satu dengan yang lainnya, maka terkadang mereka ini dipasang dalam satu kesatuan.

Gambar 14 Engine Coolant Temperature Sensor


Sensor

Gambart 15 Intake Air Temperature Sensor

Gambar 16 Cross section pada Temperature Sensor


Sensor

Gambar 17 Intake Temperature Sensor Circuit


Sensor

ECU memberikan tegangan sebesar 5V ke sensor melalui internal resistance. Kemudian berdasarkan nilai tahanan sensor tersebut , sinyal tegangan akan naik bila temperaturnya rendah dan akan turun apabila temperaturnya naik. ECU akan mendeteksi nilai tegangan ini untuk kemudian menghitung temperaturnya.

Gambar. 18 Engine Coolant Temperature Sensor Circuit

2) Memeriksa Intake Air Temperature Sensor

(1) Konfigurasi dan terminal

Gambar. 19 adalah sirkuit dan terminal intake air temperature. Tegangan input sebesar 5V diberikan ke terminal B dan tahanan R dipasang di dalam ECM.

Gambar 19 adalah sirkuit dan terminal Intake Air Temperature Sensor


Sensor

(2) Prosedur pemeriksaan

Pada saat menggunakan volt-meter, putar kunci kontak ke posisi ON dan ukurlan besar tegangannyaapakah sesuai dengan spesifikasi. Karena yang digunakan adalah tipe NTC thermister, sehingga semakin besar temperaturnya maka teganannya akan semakin berkurang. Atau jika tidak lepas konektor dan periksa apakah suplai tegangan 5V terkirim dengan baik. Sebagai tambahan perlu juga memeriksa apakah ada sirkut yang terputus atau korslet.

Gambar 20 Pemeriksaan Intake Air Temperature Sensor menggunakan Volt-meter

Table 3 contoh tegangan output pada Intake Air Temperature Sensor

Kondisi pemeriksaan Temp. (derajat celcius) Tegangan Output (V)

0 3.3~3.7 V

20 2.4~2.8 V

40 1.6~2.0 V Kunci kontak ON

80 0.5~0.9 V

Gambar 21 adalah gelombang output pada sensor dengan menggunakan oscilloscope. Gelombang oscilloscope dipakai untuk mengamati sinyal output untuk memeriksa adanya sirkuit yang short atau putus dengan cepat.


Sensor

Fig. 21 Intake Air Temperature Sensor Output Waveform Analysis

Fig. 21 part A illustrates the period of low temperature, and part B indicates output voltage decreases with higher temperature. Part C represents high of intake air temperature. As intake air temperature does not show significant fluctuation in a short period, it is required to check the waveform for some extended period. Fig. 22 represents engine testing equipment's intake air temperature sensor output at room temperature using oscilloscope.

Fig. 22 Example of Engine Coolant Temperature Sensor Output

(3) Troubleshooting

For troubleshooting of intake temperature sensor, resistance value and output voltage change by temperature variation are used for diagnosis. Connector connection and break and short shall be checked as well. For checking a separate part, use similar device generating hot air(ex. Hair dryer, etc), to measure resistance value and output voltage change by temperature variation. Then if resistance value does not change by temperature variation, it will indicate sensor failure. Replace the sensor.


Sensor


Waktu pengapian tidak tepat dan terjadi knocking. Akselerasi lambat. Konsumsi bahan bakar boros.

3) Memeriksa Coolant Temperature Sensor


Gambar 23 adalah sirkuit dan terminal coolant temperature sensor. Terminal 1 dipakai untuk grounding dan terminal 2 untuk output signal. Di dalam terminal ECM 2 terdapat tahanan yang dibuat built-in untuk memastikan adanya power suplai.

Gambar 23 contoh konfigurasi dan terminal Coolant Temperature Sensor


Proses starter mesin susah dan apabila mesin sudah hidup mesin mengalami malfungsi ketika idling. Pada saat idling atau melaju mesin mati secara tiba-tiba. Konsumsi bahan bakar lebih boros dan gas buang CO dan HC lebih banyak.


Sensor

4. Air Flow Sensor

1) Fungsi

Untuk mendapatkan kontrol idle secara optimal pada sistem bahan bakar injeksi elektronik, diperlukan suatu pengukuran intake air yang akurat. AFS (air flow sensor) berfungsi untuk mengukur rata-rata air intake yang disaring oleh air cleaner, dan AFS ini adalah salah satu komponen yang paling penting EMS.

Untuk itu AFS harus mempunyai kriteria sebagai berikut:

Responnya akurat terhadap berbagai aliran udara yang masuk. Responnya cepat langsung terhadap berbagai perubahan yang cepat pada aliran udara. Proses sinyal mudah.

AFS dapat dibedakan berdasarkan tipe pengukurannya.

(1) Tipe deteksi langsung

� Tipe mendeteksi volume udara

A. K / V (Karman Vortex) Type - Ultrasonic Type - Mirror Type - Pressure Sensing Type

B. Vane Type � Tipe mendeteksi berat udara

A. Hot Wire Type B. Hot File Type

(2) Tipe deteksi tidak langsung

� Speed Density Type

� Throttle Speed Type


Sensor

2) Konfigurasi dan Prinsip Kerja

(1) K / V Type

� Konfigurasi tipe ultrasonic

A. Rute utama dan by-pass Rute utama fungsinya adalah menjaga aliran udara untuk menghasilkan putaran yang konstan

menggunakan prisma segitiga, dan terdiri dari prisma lingkar dan plane plate. Rute by-pass berfungsi untuk mengatur aliran udara yang diperlukan oleh mesin dengan cara manaikkan/menurunkan rutenya, tidak dengan merubah bentuk rute utema.

Fig. 24 K / V AFS

C

B

BS

Kv

Ultrasonic trasmitter Air temperature sensor

Gambar. 25 Konfigurasi tipe

Control circuit Protection cap

ontrol circuit

arometric pressure sensor Iiy
br id ic
luffbody
tabilization plate
Ultransonic recevier

armainortex

Main pass

Bypass

ultrasonic


Sensor

B. Ultrasonic Transmitter Pada saat udara mengalir melalui rute utema, gelombang ultrasonic akan terkirim dari ultrasonic

transmitter, dan akan lewat melalui lingkar (swirl) ke receiver. Kemudian frekwensi gelombang ultrasonic wave akan dimodulasi secara bertahap oleh swirl yang dibuat.

C. Sirkuit Kontrol Sirkuit kontrol mendeteksi perbedaan potensial gelombang ultrasonic yang lewat melalui K / V,

dan menghasilkan pulsa elektronik yang sebanding dengan kecepatan aliran udara, diluar dari gelombang yang lewat melalui filter. Siskuitnya adalah hybrid IC.

D. Thermistor Sensor K / V AFS mengukur temperatur udara di lubang AFS dengan maksud untuk memberikan

kompensasi kelembaban intake air, menggunakan tipe deteksi volume udara. � Prinsip pengukuran (Swirl Detecting Type)

Gambar 26 Prinsip pengukuran

Pada saat mengistal prisma segitiga (pilar putaran angin) di dalam aliran fluid menggunakan fenomena K / V, asymmetrical dan regular swirl terjadi di belakang prisma. Sensor mendeteksi putaran angin menggunakan gelombang ultrasonic dan merubahnya ke dalam bentuk sinyal pulsa elektrik. Hubungan antara frekwensi dan kecepatan udara yang terdeteksi adalah sebagai berikut.


Sensor

duSt= f

f: frekwensi yang dihasilkan [Hz] St: banyaknya strouhal d: lebar swirling pilar [m] u: kecepatan aliran udara [m/s]

Apabila aliran udara aktuan adalah jumlah dalam reynolds 102 ~ 105, maka jumlah Strouhal adalah hampir konstan sekitar 0.2. maka dengan rumus diatas, jika rutenya dirancang untuk memberikan rata-rata udara intake pada mesin dengan range jumlah dalam hitungan Reynold, maka besar jumlah Strouhal akan hampir konstan dari batas ukuran, sehingga bisa untuk mencari rata-rata aliran udara dari frekwensi yang dihasilkan oleh K/V. Selanjutnya volume udara intake akan menjadi [air flow speed u] x [air route's effective area]. Ukuran besar aliran udara pada tipe K / V tergantung dari besar volume aliran, dan memerlukan kompensasi massa oleh temperatur dan tekanan udara dengan menggunakan intake air temperature sensor dan barometric pressure sensor.

Fig. 27 Strouhal Number

� Karakteristik output K / V AFS

A. Sinyal Output Gambar 28 adalah sinyal output K / V AFS dalam bentuk gelombang digital. Semakin tinggi

udara intake yang dihasilkan maka frekwensi sinyal output pada swirl akan semakin besar. Unit kontol menghitung besar air intake menggunakan sinyal output.

B. Fitur output berdasarkan kondisi mesin - Kondisi idling : F>28HZ - Kondisi beban penuh : F<2Khz - Kondisi berubah-rubah : sekitar 70 kali


Sensor

Gambar 28 Frekwensi dan fitur output berdasarkan perubahan aliran udara

� Tipe Mirror & Tipe Pressure Sensing Sebagai informasi tambahan mengenai tipe deteksi ultrasonic, tipe-tipe AFS menggunakan fenomena K / V yaitu mengimbas tekanan melalui putaran angin yang dibangkitkan dari kedua ujung pillar swirling pillar, melalui bukaan lubang tekanan (inlet), kemudian mendeteksi tekanan yang ada melalui getaran putar balik (tipe mirror) atau pressure sensor (tipe pressure sensing), dan terakhir merubahnya menjadi sinyal elektrik.

Tipe mirror ini mengandalkan prinsip kerja listrik dimana sinyal elektrik akan dihasilkan pada saat cahaya terpancar dari LED yang ditempatkan pada sisi atas mirror yang dipantulkan oleh cermin dan kemudian dipancarkan ke photo transistor. Pada saat cerminnya bergerar oleh adanya perubahan tekanan, tingkat keterangan cahayanya akan berubah mengikuti sudut pantulnya, dan kemudian dipantulkan sebagai arus untuk selanjutnya dirubah ke dalam bentuk sinyal digital. Oleh sebab itulah kita bisa memperoleh getaran sinyal elektrik sesuai dengan daya putar yang terjadi.

Gambar 29 Mirror Type


Sensor

Gambar 30 Tipe Pressure Sensing

(2) Vane Type

Tipe Movable vane memakai prinsip kerja dimana sudut vane yang bisa bergerak akan berbalas-balasan dengan air intake, pada saat intake air mengalir melalui rute dan gaya kinetik movable vane dan gaya balik pegas yang stabil satu dengan lainnya. Maka sudut bukaan dideteksi oleh potentiometer yang dihubungkan dengan movable vane.

� Konfigurasi

1. Ring gear for Spring Preload

2. Return Spring

3. Potentio meter

4. Sliding Contact

Gambar. 31 Tipe Vane

26 Training M

1. Idle-mixture Adjusting Screw 2. By pass 3. Plate 4. Compensation Plate 5. Damping Chamber

aterial & Publication

Sensor

Seperti tampak pada gambar 31, compensation plate dan dampening chamber menstabilkan gerakan vane terhadap perubahan cepat udara intake dan getaran udara. Idle-mixture adjusting screw is dipasang pada by-pass route, dan dipakai untuk menyesuaikan udara yang rendah. Sekrup ini dipakai untuk menyetel posisi idling mesin agar sesuai dengan spesifikasi dengan cara menyetel rute by-pass sehingga output AFS akan berubah.

� Prinsip Pengukuran FS tipe Movable vane ini mengandalkan prinsip kerja dimana measuring plate (vane) didorong terbuka oleh celah tekanan yang dihasilkan oleh aliran udara yang terhisap ke dalam mesin. Bagian sumbu putar pada vane ditempatkan di return spring yang berbentuk spiral. Vane berhenti di posisi dimana aliran udara memaksa membuka vane dan gaya recovery pada spring adalah seimbang. Potentiometer mendeteksi posisi untuk memdapatkan angka tegangan yang sesuai dengan rata-rata intake air.

Gambar 32 Prinsip Pengukuran

� Karakter Output AFS tipe Vane mengaluarkan rasio tegangan dari potentiometer yang letaknya pada poros yang dengan baling-baling. Hubungan antara besarnya output dan aliran udara Q adalah sebagai berikut.


Sensor

QC

UUb

s =

C: Constant, Ub: supply voltage Q: Volume flow rate (•/s) Us: Output voltage

Tegangan ouput dari potentiometer “Us” bervariasi mengikuti perubahan tegangan battery. Selanjutnya apabila rasio tegangan tersebut digunakan untuk sinyal output , sinyal Us akan beragam berbanding sama dengan suplai tegangan, besarnya Ub ditentukan oleh potentiometer, dan sinyal AFS Us/Ub akan tetap. Oleh karena itulah ECM menggunakannya untuk menghitung besar aliran udara.

(3) Tipe Hot Wire

� Konfigurasi

Gambar 33 tipe Hot Wire


Sensor

1234567

Senbagipeng

� Prins

Pada saat yang lepasyang dikelukerja tansfeoleh perubkompensadan konfigu

Gambar. 3

. Hybrid Assy

. Cover

. Metal Case

. Inner Tube with Hot Wire

. Housing

. Grid

. Clamp Ring

123

sor terdiri dari koman sirkuit yang montrol untuk pengu

ip pengukuran

objek yang dipana ke arahnya, dan arkan juga akan r panas antara obahan kelembabansi terhadap temperasinya.

5 Air Flow Inlet Par

. Air Temperature Sensor

. Hot Wire

. Standard Resistor

Gambar 34 Konfigurasi Sensor tipe Hot Wire

pesansi tahanan temperatur yang mendeteksi temperatur udara intake, enghasilkan panas sesuai dengan panas yang dibangkitkan, part sirkuit kuran, dan housing.

skan ditempatkan di udara, maka objek tersebut akan didinginkan oleh udara jika aliran udaranya lebih kencang ke sekeliling objek tersebut, maka panas lebih besar oleh udara tersebut. Sensor tipe hot wire menggunakan prinsip jek panas dan udara. Tipe ini mendeteksi berat udara dan tidak dipengaruhi udara. Oleh karena itulah pada prinsipnya ECU tidak memerlukan lagi

ratur dan udara. Gambar 35 terlihat garis besar komponen air flow inlet part

t


Sensor

Gambar 36 Konfigurasi Sirkuit

� Karakteristik output

Tegangan output pada kedua ujungnya tahanannya standar, perubahannya tergantung dari arus, semakin tinggi air intake rate semakin besar tegangan yang naik.

(4) Tipe Hot Film

� Konfigurasi

Pada dasarnya tipe Hot film ini prinsip kerjannya sama dengan tipe hot wire yaitu dengan transfer panas, namun ada beberapa perbaikan terhadap kekurangan yang ada pada tipe hot wire yaitu:

Simplified by-pass design by reducing sensor wire length. Better connection with throttle body. Cost saving Eliminates wire dirt build-up(foreign material build-up on sensing resistance surface) Faster response

Sebagai tambahan tipe ini bisa dibedakan menjadi HFS tipe keramik yang dipasang di dalam rute udara, dan housing.


Sensor

H

O

Gambar 37 Bagian-bagian tipe Hot Film

Gambar 38 Elemen sensor Hot Film

Element sensor terdiri dari kompensasi tahanan temperatur udkompensasi output (Rh), tahanan panas, dan tahanan perasadaerah lubang inlet yang fungsinya untuk menstabilkan aliran uda

31

ybrid ass’y
-ring
H

a r

T

ousing ass’y
Hybrid IC
r(

a

Sensor element

a (Rt) yaitu untuk memberikan Rs). Flow grid dipasang pada intake.

raining Material & Publication

Sensor

� Prinsip pengukuran

Prinsip dasar pengukurannya mengandalkan sistem transfer panas. Tahanan sensor (Rs) yang membentuk jembatan sirkuit, dipanaskan oleh tahanan panas sisi belakang (Rh) menjadi konstan sebesar 170 derajat celcius lebih tinggi dari temperatur udara luar (ambient). Apabila aliran udara meningkat, maka tahanan temperaturnya akan turun dan tahanannya akan turun. Sirkuit wheatstone bridge akan menjadi tidak balance untuk menghasilkan arus panas, kemudian tahanan panas yang dipanaskan akan menaikkan tahanan temperatur dan nilai tahanan untuk mendapatkan keseimbangan (balance). Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh tahanan panas dan arus panas akan sebanding dengan besar aliran udara sehingga pada akhirnya bisa diukur. Kompensasi tahanan temperatur udara (Rt) dirancang untuk mengkompensasikan tahanan nilai outpur sensor Rh dan Rs sesuai dengan temperatur luar.

� Karakteristik Output

Tegangan output pada kedua ujungnya tahanannya adalah standar, perbedaannya tergantung dari arus, semakin tinggi air intake semakin besar sinyal tegangan yang naik.

TTPPSS

MMAAFF SSEENNSSOORR

Out

put V

oltag

e [V

]

Air Flow Rate [kg/h]

Gambar 39 HFM adalah karakteristik gelombang output


Sensor

(5) Hot film tipe Reverse Flow Detecting

� Konfigurasi

Gambar 40 Reverse Flow Detecting HFM

Plug-in sensor Sensor element Plug-in sensor in measuring tube

40mm 20mm 2mm

Fig. 41 Reverse Flow Detecting HFM configuration

Tipe HFM ini mempunyai plug-in sensor yang menyatu dengan komponen air route sama seperti air cleaner housing, pemasangannya pada cylinder housing seperti tampak pada gambar diatas. Sebagai tambahan, ukuran cylinder housing bermacam-macam tergantung dari besar aliran udara untuk pembakaran mesin. Tipe ini HFM ini dasar konfigurasinya bisa dikatakan sama seperti tipe HFM konvensional. Namun ada beberapa perbedaan yaitu pada elemen pendeteksi aliran udara dan prinsip dasar pengukurannya. Elemen sensor terdiri dari silicon diaphragm tipis yang dibuat menggunakan teknologi MEMS (micro electro mechanical system), dan pada diaphragm-nya dipasang heating resistance dan beberapa sensor temperatur. Sirkuit pemroses sinyal sensor ini terbuat dari ceramic board (hybrid IC) yang letaknya ada di dalam plug-in sensor housing, termasuk di dalamnya ada sensor dement dan Au-wire bonding. Perlu diketahui pula bahwa EPROM digunakan untuk menyesuaikan output terhadap nilai air flow yang ada , dan


Sensor

sirkuit ini diisi dengan Si-Gel untuk melindungi sirkuit tersebut. HFM5f termasuk di dalamnya intake air temperature sensor yang dipasang terpisah dari plug in sensor housing.

� Prinsip Pengukuran

Diaphragm tipis yang dipasang menyatu pada elemen sensor ini dibuat dengan menggunakan teknologi etching . pada diaphragm, tahanan panasnya terletak dibagian tengah, dan sensor temperatur T1 & T2 masing-masing terletak di depan dan belakang zona panas dimana udara mengalir. Temperatur kedua sensor tersebut akan sama pada saat tidak ada udara yang mengalir. Namun pada saat ada udara yang mengalir, sensor T1 yang letaknya di depan zona panas akan didinginkan oleh sirkulasi panas. Sebaliknya, untuk sensor T2 yang letaknya di belakang zona panas, temperaturnya akan tetap panas. Oleh karena itulah kedua sensor tersebut akan mengindikasikan jarak/celah temperatur dari udara yang mengalir melalui ruter tersebut, dan besarnya rentang temperatur keduanya akan tergantung pada besar aliran udara yang lewat melalui elemen sensor. Apabila terjadi udara yang mengalir melalui elemen sensor terbalik, maka temperatur antara T1 dan T2 akan terbalik pula. Untuk itu celah temperatur ini bisa sebagai penunjuk kemungkinan terjadinya aliran yang terbalik.

G

ambar 42 Prinsip Pengukuran


Sensor

Fig. 43 Electric Circuit

� Karakteristik Output

Nilai output tegangan deteksi aliran balik HFM oleh intake air flow rate, dan fungsinya untuk mendeteksi aliran balik. Gambar dibawah adalah karakteristik deteksi aliran terbalik dalam bentuk tes getaran tipe hot wire dan reverse flow detecting HFM.

Gambar. 44 Karakteristik Output Reverse Flow Detecting HFM.


Sensor

(6) Tipe Speed Density

� Pressure Sensor Pressure Sensor mendeteksi perubahan tekanan intake manifold begitujuga terhadap perubahan

tegangan, sensor ini dihubungkan dengan surge tank melalui rubber hose atau langsung dipasang pada surge tank. Pressure sensor ini merupakan susunan elemen dan komponen sirkuit yang melakukan proses konversi sinyal output. Output dan sensor ini akan berbanding sama dengan tekanan vacuum dari intake manifold.

� Intake Air Temperature Sensor. Intake air temperature sensor fungsinya adalah mendeteksi temperatur udara intake. Khusus untuk

tipe pengukuran langsung (direct), sensor-nya dipasang pada selang air intake hose atau AFS. Sedangkan untuk tipe speed density, sensor-nya bisa dipasang pada surge tank untuk mendeteksi temperatur udara intake di komponen induksi tekanan. (MAP dengan IAT sensor)

(7) Tipe Throttle Speed

Tipe ini mendeteksi besar udara intake dengan cara memperkirakan jumlah udara intake yang masuk ke mesin per siklus berdasarkan sudut bukaan dan putaran mesin, kemudian menghitung banyaknya bensin yang disemprotkan. Namun demikian penghitungan rata-rata udaranya sangat rumit banyak korelasi yang terlibat, dan akibatnya adalah proses pendeteksian jumlah udara tidaklah mudah. Oleh sebab itu kendaraan yang dibuat sekarang tidak menggunakan tipe ini lagi. Hanya beberapa system saja yang dipakai sebagai cadang , andai kata AFS mengalami kesalahan.

3) Pemeriksaan Sensor


� Tipe Hot Film

Gambar 45 adalah diagram dan konfigurasi terminal sensor air flow tipe hot film. Terminal 1 adalah sinyal output, terminal 2 adalah power supply untuk sensor, dan terminal 3 adalah ground. Namun konfigurasi ini bisa berbeda tergatung dari model kendaraannya. Untuk itu coba lihat buku panduan masing-masing.

Gambar 45 contoh sirkuit dan konfigurasi AFS tipe hot film


Sensor

� Tipe Karman Vortex

Gambar 46 adalah sirkuit dan konfigurasi air rate sensot tipe Karman Vortex. Sensor ini biasanya dipasang bersama dengan intake air temperature sensor dan barometric pressure sensor. Untuk itu diperlukan kehati-hatian dalam menemukan terminal-terminalnya.

Gambar 46 Contoh sirkuit dan konfigurasi terminal air rate sensor tipe Karman Vortex


� Air flow Sensor tipe hot film

A. Saat menggunakan volt-meter Gambar 47 adalah contoh pengukuran tegangan output sensor menggunakan alat volt-meter,

dan pada tabel 4 adalah nilai perinciannya. Pada harness side, terminal2 digunakan untuk pemeriksaan power supply sensor, dan terminal 3 & 4 adalah untuk ground.

Gambar 47 contoh pemeriksaan tegangan output pada Air Rate Sensor tipe Thermal Film


Sensor

Tabel 4. Data spesifikasi Air Rate Sensor tip Thermal Film

Check items Engine type Specified values(in idling)

Alpha 1.5 DOHC engine 0.7 ~ 1.1 v (At 800 rpm)

Delta 2.5V 6DOHC engine 0.5 ± 0.5v (At 700 rpm) Output voltage

Sigma 3.5V6DOHC 0.5 ± 0.5v (At 700 rpm)

B. Bila menggunakan oscilloscope Gambar 48 adalah contoh gelombang air rate sensor tipe hot film pada saat idling, dengan

menggunakan oscilloscope.

Gambar 48 pola gelombang output Air flow Sensor tipe Hot Film (2000rpm)

Apabila jumlah udara intake tidak berubah maka tegangan outputnya akan tetap konstan. Gambar 49 adalah contoh ukuran dengan menggunakan oscilloscope pada saat udara intake berubah

Fig. 49 Air Rate sensor's Output Waveform Analysis

Daerah A adalah pada saat katup throttle statusnya terbuka lebar (WOT) untuk memberikan akselerasi maksimal. Daerah B adalah kompensasi aliran idling yang diberikan ke dalam intake manifold. Daerah D adalah pengurangan oleh gerakan air flap. Biasanya semakin tinggi air intake maka tegangan outputnya juga semakin naik.


Sensor

� Tipe Karman Vortex

A. Dengan menggunakan volt-meter Gambar 50 adalah contoh tegangan output sensor yang diukur oleh voltmeter. Dengan input ke

sensor sebesar 5V, maka sinyal frekwensi yang adalah sekitar. 2.7~3.2V. Suplai tegangan ke sensor atau ground dan kemungkinan terjadi short juga diperiksa.

Fig. 50 Example of Output Voltage Measurement of Karman Swirl Type Air Rate Sensor Using a Voltmeter

B. When using oscilloscope Dikarenakan air rate sensor tipe karman swirl ini sinyalnya menggunan frekwensi, maka dianjukan

dalam pemeriksaaan sinyal ouput menggunakan oscilloscope. Gambar 51 adalah contoh pola gelombang output dari air rate sensor tipe karman pada saat idling. Lihat pola gelombang hasil pengukuran kemudian bandingkan dengan spesifikasinya, dan periksa kondisi perubahannya. Tabel 5 adalah angka spesifikasi air rate sensor tipe karman swirl..

Gambar 51 contoh gelombang output pada air rate sensor tipe karman swirl


Sensor

Tabel 5. Contoh nilai spesifikasi ouput Air Rate Sensor tipe Karman Swirl

Item Check Kondisi pemeriksaan Kondisi mesin Spesifikasi

750rpm(in idling) 30~35 Hz

2000 rpm 70~130 Hz Output frequency

• Coolant temp.: 80~95• • Various lamps, cooling fan, accessories: all off • Shift stage: neutral(N or P for A/T) • Steering wheel: neutral

Running Depends on

running condition

Gambar 52 adalah penjelasan lengkap mengenai output gelombang air flow sensor tipe Karman swirl. Daerah A adalah tegangan referensi yang melintang lurus secara horizontal. Daerah B adalah tegangan peak-to-peak yang besarnya sama seperti tegangan referensi. Daerah C adalah grounding. Penurunan tegangan ke ground tidak boleh lebih dari 400mV. Jika penurunan tegangannya lebih besar dari 400mV, periksa sensor dan ECM apakah grounding-nya lemah atau tidak .

Gambar 52 Analisa gelombang outpurt Air Rate Sensor tipe Karman Swirl

(3) Troubleshooting

Periksa air flow rate sensor sebagai berikut :

� Jika mesin mati mendadak, dengan mesin menyala, goyang-goyangkan air flow rate sensor harness. Apabila mesin kemudian mati, kemungkinan koneksi air flow rate sensor connector kendur.

� Dengan kunci kontak ON (mesin tidak hidup), jika frekwensi air flow sensor tidak 0Hz, AFS atau ECM kemungkinan rusak.

� Jika mesin tidak mau idling dengan output frekwensi AFS (atau tegangan output sensor) diluar spesifikasi, maka periksalah periksalah kemungkinan penyebabnya keculai AFS.


Sensor

A. Aliran udara di dalam air flow sensor agak tersendat dikarenakan adanya selang air intake yang lepas atau elemen filter mampet.

Pembakaran di dalam cylinder tidak sempurna dikarenakan kerusakan ignition plug, spark coil, atau injector, atau bisa juga karena tekanan kompresinya kurang.

Ada kebocoran di dalam intake manifold.

Dudukan EGR valve lemah.


• Mesin bisa di-cranking namun mesin susah untuk dihidupkan. • Posisi idling tidak stabil. • Mesin mati ketika sedang idling atau melaju. • Akselerasi kurang. • Jika output air rate sensor tidak benar, maka bisa terjadi gejala kejutan pada saat perpindahan gigi

(transmisi otomatis), dan apabila kerusakannya parah maka bisa terjadi perlambatan perpindahan gigi.


Sensor

5. Position Sensor

1) Position dan Rotation Angle Sensor

Data posisi untuk control mesin disediakan oleh Throttle Position Sensor (TPS) motor Rotation Sensor (MRS) untuk beberapa sistem control kecepatan idle, EGR sensor posisi valve untuk sistem pengontrol EGR, Crank position sensor (CPS), Cam shaft position sensor, dll. Sensor sensor itu menyediakan informasi kondisi beban mesin dan memainkan aturan main untuk menentukan injeksi bahan bakar dan pewaktuan pengapian, pengaturan kecepatan idling, pengontrolan EGR dll. Biasanya menggunakan prinsip prinsip untuk mendeteksi posisi termasuk potensiometer, magnetic resistance, hall effect, electronic induction, optical methode, dll.

(1) Potentiometer

Potentiometer adalah resistor variable terbuat dari kabel resistansi dan obyek resistansi. Gambar 53 mengilustrasikan konfigurasi potensiometer. Potensiometer terdiri dari terminal power supply dan terminal ground, dan terminal sinyal dihubungkan ke wiper yang bergerak

Standard input

Gambar 53 Konfigurasi Potentiometer Ground


Sensor

Resistansi antara terminal power supply dan terminal ground adalah merupakan resistansi potensiometer, dan tidak berubah. Bagaimanapun juga, resistansi antara terminal sinyal dan terminal ground divariasikan dengan cara menggeser gerakan wiper. Membangkitkan sinyal tipe pembagian tegangan yang tidak konstan menyuplai tegangan. Potensiometer ini digunakan oleh sensor diantaranya TPS, MRS, EGR sensor posisi valve dll, dan juga digunakan oleh detector aliran udara tipe baling baling. Gambar 53 menyediakan contoh pengoperasian TPS. Gerakan throttle valve menggeser element potensiometer, dan gerakan dari bagian yang begerak membangkitkan tegangan output pada terminal sinyal. Saat throttle vlave dibuka lebar, tegangan tinggi (dekat supply tegangan) akan keluar dan saat tertutup sepenuhnya tegangan rendah (dekat lokasi diantara mereka), besarnya output akan bervariasi antara supply tegangan dan 0V.

Gambar 54 Contoh kerja Throttle Position Sensor

2) Throttle Position Sensor

(1) Konfigurasio

Gambar 55 TPS External Look


Sensor


Sensor

TPS terdiri dari kumpulan housing yang memungkinkan hubungan sensor dan sensor supply tegangan disetujui dan pemasangan collector ring, potensiometer, dan O-ring, Collector ring yang terhubung dengan throttle valve axis, dan berputar pada board potensiometer dengan resistansi yang bervariasi, potensiometer – sebuah resistor bervariasi yang mengubah pembukaan throttle valve menjadi sinyal listrik dan O-ring cover.

C

(2) Prinsip Kerja

Collector ring bergerak dengan sikat. Sikat tedisebut board keramik dlinier yang sebanding d

� Karakteristik listrik

Tegangan input (

Tegangan output

Rt(total resistans

05.02=

RtR

221=

+RtR

RtRR

R4=850•

Sudut elektrikal y

Input/Output ratio

O-Ring

Fig. 56

dalam sambungan drsambung dengan thimana substansi res

engan pembukaan th

Uv): 5[V]

(Up): 0~5[V]

i)=R1+R2+R3=2000•

895.0+

ang tersedia ≤96°

between stoppers:

over

TPS Internal Structure

engan throttle valve axis, dan pada rottle valve dalam gerakannya padaistor diaplikasikan, sehingga menyerottle valve.

96.004.0 ≤≤UvUp

45 Trainin

Housing Assy

Potentiomete
Collector
ujung ring dihubungkan potensiometer TPS – diakan tegangan output

g Material & Publication

Sensor

Tegangan output-nya adalah :

)1'10(321

2'1 RRRRR

RRUp ≤≤++

+=

Dimana R1' adalah besarnya resistansi substansi R1 diberikan pada board keramik, yang bervariasi saat sikat digeser. Besarnya R1’ bervariasi saar sikat digeser pada potensiometer yang terhubung dengan throttle vlave. Oleh karena itu, output tegangan TPS bervariasi sebanding denagn pembukaan throttle valve. Gambar .. diagram sirkuit kelistrikan TPS.

(3) Kurva karakteristik

Kurv akarakteristik output TPS diindikasikan sebagai besaran yang sebanding denagn pembukaan throttle vlave. Besarnya output ditunjukan sebagai Up/Uv variasi besarnya output karakteristik dalam range 96°, Up/Uv=0.05 pada 0° dan Up/Uv=0.94 at 96°. Gambar 58 menunjukan karakteristik output ideal.

Fig. 58 Kurva karakteristik output dengan sudut rotasi

Bagaimanapun juga actual produk sangat susah untuk mencapai karakteristik output ideal dikarenakan kesalahan yang terjadi selama proses produksi pada masing masing bagian, proses penggabungan, proses pemasangan pada bodi throttle sesungguhnya. Oleh karena itu ada besaran spesifikasi untuk kesalahan trimming, lekuk kesalahan pada karakteristik output, kesalahan linier, dll untuk masing masing resistansi dalam kesatuan dengan proses produksi potensiometer.


Sensor

TPS mengukur range sudut rotasi dari throttle valve pada mobil. Collector ring brush dipasang pada TPS yang bergerak dalam lingkup sisi throttle valve, menyentuh permukaan film resistansi yang dibuat denagn memberikan substansi resistansi dengan ketebalan beberapa micron. Saat sikat berotasi pada resistansi film, besarnya resistansi akan bervariasi untuk menyediakan besarnya output yang berbeda yang akan digunakan untuk mengontrol mesin. Bagaimanapun juga sensor yang sebenarnya dipasang pada mobil, menyediakan karakteristik yang tidak normal karena bermacam macam penyebab yang perlu untuk di analisa dan ditingkatkan. Dalam pendeteksian pada usaha usaha itu, pengukuran sudut rotasi dengan tipe non-kontak disarankan digunakan untuk menggantikan pengukuran dengan tipe kontak yang konvensional. Beberapa produksi mempunyai tipe sensor pengukur sudut rotasi yang lengkap, dan ada juga yang sedang dikembangkan. Tersedia pengukur sudut rotasi non-kontak dengan tipe yang berbeda. Diantara mereka tipe tipe tersebut menggunakan karakteristik medan magent dan pengaruh ruangan digunakan secara luas.

(5) Pemeriksaan sensor posisi throttle

� Konfigurasi sirkuit dan terminal

Gambar 59 mengilustrasikan sirkuit sensor posisi throttle dan terminal. Terminal 1 adalah untuk sinyal output sensor dan terminal 3 adalah untuk sensor input supply power.

Fig. 59 Contoh dari rangkaian sensor posisi throttle dan konfigurasi terminal


Sensor

� Prosedur pemeriksaan

Karena TPS adalah sebuah resistor variable, resistansinya harus di check terlebih dahulu. Putus penghubung sensor posisi throttle dan ukur besarnya resistansinya antara terminal sensor power input dan terminal ground, dan kemudian bandingkan dengan besarnya spesifikasi mesin yang relevan. Karena besarnya spesifikasi dibedakan dengan model yang digunakan, anda seharusnya mengacu pada manual maintenance mesin yang relevan. Saat menggunakan besarnya tegangan untuk pemeriksaan, dengan kunci On, periksa tegangan 5V pada terminal input sensor supply power. Tegangan output sensor selama idle adalah mendekati 0.4V ~ 0.9V. Pada penambahan throttle vlave dengan pengoperasian pelan dan amati resistansi output atau variasi tegangan output. Jika sinyal output tidak berubah atau besarnya diluar spesifikasinya, periksa adanya rangkaian yang putus atau hubung singkat, dang anti throttle vlave.

Gambar 60 mengilustrasikan bentuk gelombang output selama idle, diukur menggunakan osiloskop. Dengan menggunakan bentuk gelombang output, periksa dengan cepat sinyal rangkaian yang putus atau terhubung singkat yang bervariasi terhadap waktu. Pada gambar 60, bagian A, sinyal output mengindikasikan hubung singkat ke ground atau rangkaian intermitten terputus pada resistansi potensiometer. Bagian B menyiratkan throttle vlave WOT dan tegangan tertinggi. Bagian C menunjukan bahwa tegangan output meningkat dan throttle valve terbuka. Bagian D menunjukan tegangan output menurun dan throttle valve menutup. Bagian E menyiratkan throttle valve ditutup dengan tegangan yang minimum. Bagian F mengindikasikan throttle vlave tertutup sepenuhnya dengan switch pengapian pada tegangan DC yang sebanding.

Fig. 60 Analisa bentuk gelombang sensor posisi


Sensor

� Gejala Kesalahan

Rpm mesin meningkat dan ketidakfungsian terjadi selama idle. Percepatan yang sangat jelek selama idle. Konsumsi bahan bakar yang lebih besar Emisi gas Co dan HO yang lebih tinggi

3) Hall Sensor (1) Garis besar

Sensor ruangan tergantung pada pengaruh ruangan dan digunakan secara luas pada CKP sensor dan CMP sensor.

Gap

H

Fig. 61 Cont

Gambar 61 mengilustrasikan pengayang kecil, tipis dan datar. Saat konsupply power diberikan ke konduktosuplai arus dan magnet, dan kemudkekurangan elektron membangkitka

all Voltage

oh dari sensor ruangan dan pengaruh ruangan

ruh ruangan, elemen ruanagn dibuat dari substansi semikonduktor duktor dipasang secara vertical diantara 2 magnet permanent dan r, elektron elektron pada konduktor akan dibelokan vertical melawan ian satu sisi akan mempunyai kelebihan elektron dan sisi lainnya akan n perbedaan potensial antara dua ujung. Ini disebut efek ruangan.


Sensor

Tegangan yang dibangkitkan sebanding dengan arus dan inetnsitas medan magnet dan kemudian jika arus konstan, output akan akan sebanding dengan intensitas medan magnet . Bagaimanapun juga tegangan tidak cukup kuat dan kemudian hilang sebelum digunakan. Sensor ruangan mirip dengan sensor tipe resistansi magnetic. Bagaimanapun juga sensor tipe resistansi magnetic membangkitkan output meskipun mesin tidak sedang beroperasi dan pada sensor ruangan yang berkebalikan tidak mempunyai masalah yang sama. Sensor CMP adalah salah satu sensor ruangan, sebagaimana dia meniru pada pengaruh ruangan.


Sensor

(2) Pemeriksaan sensor posisi Cam Shaft

� Konfigurasi rangkaian dan terminal

Gambar 62 mengilustrasikan rangkaian sensor posisi can shaft dan konfigurasi terminal. Terminal 1 untuk ground, terminal 2 untuk sinyal output, dan terminal 3 untuk input sensor supply power.

Fig. 62 Contih dari rangkain sensor posisi cam shaft dan konfigurasi terminal dan kabel.


Sensor

� Prosedur pemeriksaan

Jika sensor posisi cam shaft jelek, urutan injeksi tidak akan terjadi dengan benar. Kesalahan sensor sistem MelcoI akan membuat start-up mesin benar benar tidak mungkin. Jika sensor posisi cam shaft dari Bosch atau sistem Siemen gagal, mesin masih bisa start-up. Bagaimanapun juga urutan injeksi tidak akan benar dan emisi dan jarak mil dalam start-up yang dingin mungkin akan terpengaruh.

Untuk pemeriksaan sensor posisi cam shaft, periksa power supply pada terminal 3 mengggunakan voltmeter digital. Sebagai tambahan, periksa connector untuk terhubung, terputus atau terhubung singkat. Bentuk gelombang diukur dengan menggunakan osiloskop. Gambar 63 menyediakan contoh bentuk gelombang output dari sensor posisi cam shaft tipe sensor ruangan selama idle.

Fig. 63 Cam Shaft Position Sensor Output Waveform with CKP

� Gejala Kesalahan

- Tidak ada start-up untuk sistem Delco - Start-up mesin mungkin. Tapi emisi dan jarak mil akan sangat jelek pada start up dengan kondisi

dingin.


Sensor

4) Inductive Type Crank Shaft Position Sensor

Sensor ini terdiri dari bagian sensor yang meliputi magnet dan inti besi lunak yang berisi koil dan roda gigi yang didesain untuk berputar dilingkup crankshaft. Roda gigi mempunyai 58 gigi dan 2 gigi terpisah yang digunakan untuk mengidentifikasi silinder no. 1. Oleh karena itu, revolusi roda gigi membuat sensor sudut crank tipe indksi magnetic membangkitkan 58 sinyal.

Fig. 64 Inductive Type CKP Sensor

Gambar 65 CKP Sensor Signal tipe Inductive

Saat chankshaft memutar roda sasaran yang terhubung dengan crankshaft bersama sama, dan kemudian celah antara roda gigi sensor CKP induktif berubah ubah secara periodik, yang mengubah daya tarik magnet yang dibangkitkan oleh magnet permanent. Kemudian variasi daya tarik magnet akan membangkitkan gaya electromotive induksi AC dalam batang besi. Power AC akan mempunyai amplitudo yang lebih rendah saat revolusi roda gigi ada di bawah, dan aplitudo yang lebih tinggi saat revolusi roda gigi sedang tinggi. Saat sensor berlawanan dengan celah udara yang mempunyai hubungan interval dengan 2 gigi, amplitude power AC akan bertambah untuk menyediakan deteksi silider no.1. Sensor CKP membangkitkan pulse AC utnuk tiap tiap gigi dari roda gigi, dan konsekuensinya selama satu revolusi crankshaft, pulse AC 58 akan dikirmkan ke ECM, yang kemudian akan dibaca untuk mendeteksi sudut crank shaft.


Sensor

Fig. 66 Example of CKP sensor

5) Optical Rotation Sensor

(1) Garis besar

Gambar dibawah menunjukan contoh dari sensor CKP dengan tipe optikal, yang terdiri dari LED, photodiode dan slit. Pancaran sinar dari LED dideteksi oleh photodiode melalui slit.

Kemudian jika slit berotasi, sinar akan diinterupsi dan konsekuensinya, photodiode tidak akan dapat menghasilkan sinyal output. Karakteristik sinyal output diilustrasikan pada gambar 68 dan sensor menghasilkan output sinyal digital.

Fig. 67 Optical Type CKP Sensor


Sensor

Fig. 68 Optical Type CKP Sensor Output Characteristic

(2) Pemeriksaan sensor CKP

� Konfigurasi sirkuit dan terminal

A. Sensor CKP tipe induktif elektronika Fig. 69 mengilustrasikan contoh dari rangkaian & terminal sensor CKP tipe induktif elektronika. Terminal untuk ground dan terminal 2 & 3 utuk sinyal output.

Fig. 69 Contoh konfigurasi sensor CKP tipe induktif elektronika

B. Sensor CKP tipe optik Gambar 70 memberikan contoh rangkaian & konfigurasi terminal sensor CKP optik. Sensor

CKP optik dipasang bersamaan dengan silinder TDC sensor deteksi no. 1. Terminal 1 untuk ground, terminal 2 untuk sensor supply power input, terminal 3 untuk silinder TDC pendeteksi sinyal no. 1, dan terminal 4 untuk mengindikasi sinyal output CKP.


Sensor

Fig. 70 Contoh Optical CKP Sensor Circuit and Terminal

Prosedur pemeriksaan

Jika terjadi guncangan yang tidak semestinya saat berjalan atau mesin berhenti mendadak saat idle, guncangkan sensor CKP. Jika mesin berhenti, periksa adanya hubungan yang jelek.

Dalam kasus sensor CKP induktif elektronika, jika tachometer menunjukan “0”rpm selama cranking / mengengkol, periksa sensor CKP dan sistem pengapian untuk mengetahui kesalahannya. Jika mesin cranked, tachometer menunjukan “0”rpm, dan mesin tidak dapat dihidupkan, periksa koil pengapian ECM power TR untuk mengetahui kesalahannya.

Pada kasus sensor CKP optik, jika sensor CKP menghasilkan sinyal output dengan switch pengapian “on” (tidak dapat dihidupkan), periksa sensor CKP dan ECM untuk mengetahui kesalahannya. Jika mesin tidak dapat dihidupkan dan sinyal output sensor selama crangking adalah “0”rpm, periksa sensor CK dan timing belt untuk mengetahui kesalahannya. Jika rpm sensor CKP menyimpang dari nilai spesifikasinya dan memungkinkan untuk idle, periksa sensor suhu coolant untuk mengetahui kesalahannya. Tester sirkuit digital digunakan untuk memeriksa sensor dari sirkuit hubung singkat atau hubung terbuka dan konektor untuk mengetahui kondisi hubungan. Sensor CKP menghasilkan sinyal secara periodic, ini diperlukan utnuk memeriksa bentuk gelombang output di osiloskop. Gambar 71 menunjukan pengukuran sensor CKP induktif elektronika pada mesin 200rpm. Gambar 72 menunjukan pengukuran bentuk gelombang output


Sensor

pada saat idle (780rpm). Gambar berikut menunjukan bahwa tegangan output bervariasi sesuai dengan rpm mesin. Disebutkan tegangan maksimum mendekati 6V pada 2000rpm dan mendekati 2.7V selama idle.

M t

Fig. 71 Electronically Induction CKP Sens

M t

Fig. 72 Bentuk gelombang output dari sensot C

Frekuensi mendekati 2KHz pada 2000rpmesin dapat dihitung dengan rumus berikut.periode (T), revolusi mesin (N:rpm) adalah :

protrusion of No. T1rpm(N) Engine

×=

Hilangnya gigi gigi pada gambar 72 adalah bagianmenghasilkan titik referensi.

Gambar 73 mengilustrasikan analisa bentuk gelom

issingooth

1mSec/Div 5Volts/Div

or Output Waveform (at 2000rpm)

issingooth

2mSec/Div 5Volts/Div

KP induksi elektronika (pada 780rpm)

m. Jika tonewheel’s protrusion adalah 60, rpm Dengan frekuensi (f) adalah kebalikan dengan

)131......(.................... −

dimana protrusion dieliminasi untuk

bang output sensor CKP induksi elektronika.


Sensor

Gambar 73, bagian A mengindikasikan tegangan maksimum, dimana masing masing bentuk gelombang menggambarkan besar yang sama. Jika salah satu nilai lebih rendah dari yang lainnya, dia menunjukan toneweel protrusionnya patah atau usang. Bagian B menunjukan tegangan minimum dan prinsip yang sama dengan bagian A digunakan. Sebagai tambahan, celah antara tonewheel’s protrusion dan sensor pendeteksi suku cadang seharusnya konstan. Jika celahnya keluar dari nilai spesifkasinya, tegangan output akan bervariasi.

Gambar 73. Analisa gelombang output CKP Sensor tipe induksi

Fig. 74 Optical CKP Sensor Output Waveform Analysis


Gambar 74 mengilustrasikan bentuk gelombang output dari sensor CKP optik. Sensor CKP optik menghasilkan bentuk gelombang output dengan tipe pulse digital seperti tampak pada gambar. Gambar 74, bagian A menunjukan tegangan referensi digambarkan dengan garis horizontal yang konstan dan bagian B menggambarkan momen saat sinyal output off, ditunjukan dengan garis vertical. Bagian C menunjukan tegangan peak-to-peak (antara puncak tegangan), sama seperti tegangan referensi. Pada bagian D menunjukan keadaan hampir digroundkan, ditunjukan sebagai garis horisonal yang konstan. Semakin tinggi rpm mesin, semakin tinggi frekuensi.

Sensor

� Gejala kesalahan

- Cranking mungkin terjadi tapi mesin susah untuk dihidupkan. - Susah untuk mengendalikan pompa bahan bakar - Busi susah untuk membangkitkan percikan - Mesin kadang kadang berhenti saat berjalan, dan susah untuk menghidupkan lagi mesinnya.


Sensor

6. Vehicle Speed Sensor Jumlah supply bahan bakar tergantung pada kecepatan mobil. Jika pengemudi menekan pedal gas dengan keras pada kecepatan rendah, situasinya akan di respon adanya permintaan output yang lebih tinggi. Dengan kata lain, jika saat pada kecepatan tinggi, dia mungkin akan direspon sesuai permintaan, melaju dengan kecepatan tinggi. Ada dua tipe sensor kecepatan. Sensor tipe lead switch dipasang pada speedometer, dan sensor tipe hall dipasang pada trainable speed meter driven gear.

Sensor tipe Lead switch membangkitkan 4 sinyal pulse tiap satu revolusi dari output gear. Lead switch menginterupsi 5V power supply dari ECM untuk mengubah sinyal kecepata yang dibangkitkan menjadi sinyal pulse. Kemudian ECM menerima sinyal pulse, yang akan digunakan untuk mengatur kecepatan idle.

Fig. 75 Vehicle Speed Sensor

Gambar . 76 Gelombang Vehicle Speed Sensor

Tipe sensor Hall ditemukan baik pada mobil yang sedang berjalan atau idle. Saat arus mengalir dia mencapai 0.5V, saat Hall sensor tidak beroperasi, sinyalnya mencapai 12V, untuk mendeteksi kecepatan mobil. Bisa dikatakan, dia mempunyai aturan untuk mendeteksi beban.

Secara particular, pada kasus mobil A/T, mesin akan mati saat mobil berhenti jika sensor kecepatan mobil rusak, dan oleh karena itu pemeriksaan yang lebih teliti diperlukan. Sebagai


Sensor

tambahan, sensor tipe Hall mempunyai nomor pulse yang berbeda sesuai model, dan oleh karena itu harus di periksa apakah spesifikasinya sama dengan yang digunakan.

Jika ada sirkuit yang terhubung singkat atau hubung terbuka pada pengkabelan sensor kecepatan, mesin mungkin akan berhenti saat pengereman mobil saat akan berhenti. Oleh karena itu konektor hubungan dan pengkabelan untuk rangkaian yang terhubung singkat atau hubung terbuka harus diperiksa. Untuk sensor kecepatan tipe lead switch atau efek Hall, membangkitkan sinyal jenis pulse digital seperti yang terlihat pada gambar 87. Oleh karena itu, perlu untuk menganalisa pulse denga menggunakan osiloskop. Bisa dikatan, check apakah frekuensi, periode, dan besarnya tegangan spesifikasi bekerja dengan normal. Periksa jika frekuensi meningkat sebanding dengan perubahan kecepatan mesin. Periksa apakah tegangan input dan ground masih normal saat kondisi on atau off. Tegangan input sensor kecepatan adalah 5V untuk tipe lead switch dan 12V untuk sensor tipe Hall.

Gambar 76-1 mengilustrasikan analisa bentuk gelombang output dari sensor kecepatan berupa pulse digital. Bagian A menunjukan tegangan referensi dan digambarkan dengan garis horizontal konstan. Bagian B menunjukan variasi tegangan dan digambarakan dengan garis vertical. Bagian C menunjukan tegangn peak-to peak (antara pucak) sama seperti tegangan refrensi. Dan bagian D menunjukan kondisi hampir digroundkan, ditunjukan oleh garis horizontal yang konstan. Sebagaimana peningkatan kecepatan mobil, frekuensi output sensor kecepatan juga akan meningkat. Tegangan akan turun sampai ground yang kurang dari 400mV. Jika tidak periksa sensor kecepatan dan ECM untuk kesalahan ground.

Fig. 76-1 Analisa bentuk gelombang output sensor kecepatan


Sensor

2) Gejala Kesalahan

- Mesin tidak berfungsi selama idle - Saat menghidupkan mobil atau saat pengereman mobil untuk berhenti, mobil lingers secara cepat

dan mesin mati.

- Percepatan mesin yang sangat jelek.

7. Oxygen Sensor 1). Garis Besar

Karena polusi udara menjadi issue sosial, Dikembangkan pengontrolan emisi mobil. Pembuat otomotif telah mengembangkan berbagai macam teknologi. Diantaranya, teknologi treatment gas buang dengan menggunakan 3 elemen catalis yang paling banyak digunakan. 3 elemen catalis secara simultan membentuk oksidasi dari HC, CO dan deoksidan Nox untuk mengendalikan pembentukan gas emisi yang berbahaya. Gambar 77 mengilustrasikan efisiensi pemurnian dari 3 elemen catalis berdasarkan perbandingan campuran bahan bakar dan udara.

Without catalytic processing With catalytic processing

Idle mileage control range

Disc

harg

e qu

antity

and

sens

or o

utpu

t

Sensor's voltage characteristic curve

Air ratio

Fig. 77 Pembersihan permurnian dari 3 elemen catalis berdasarkan perbandingan campuran bahan bakar dan udara.

3 elemen catalis diperagakan dengan efisiensi pemurnian HC , CO dan Nox yang tertinggi antara perbandingan bahan bakar dan udara secara teori. Pada perbandingan yang lebih kental dibanding perbandingan secara teori, emisi C dan HC lebih tinggi, dan pada perbandingan yang lebih encer dibanding perbandingan teori,emisi Nox akan lebih tinggi. Oleh karena itu perlu untuk mengontrol agar pembakaran terjadi pada kondisi perbandingan bahan bakar dan udara seperti pada teori, untuk


Sensor

keberhasilan operasi 3 elemen catalis. Dia disebut pengontrol perbandingan bahan bakar dan udara atau Kontrol Lamda. Untuk mengontrol perbandingan bahan bakar dan udara, diperlukan pemeriksaan apakah pembakaran terjadi dalam lingkup perbandingan teoritis, dan sensor oksigen dipasang untuk tujuan ini. Sensor oksigen adalah perangkat pembangkit tegangan kimia yang membangkitkan tegangan tergantung pada konsentrasi oksigen pada emisi gas. Jika konsentrasi oksigen lebih tinggi dalam emisi gas (pembakaran lebih encer) dan konsekuensinya.

Konsentrasi oksigen yang dipisahkan oleh udara disekelilingnya adalah lebih rendah, kemudian tegangan yang lebih rendah akan dibangkitkan. Dengan kata lain, jika konsentrasi oksigen adalah rendah (pembakaran lebih kental) dan konsentrasi oksigen yang dipisahkan oleh udara lebih tinggi, kemudian tegangan yang lebih tinggi akan dibangkitkan. Utamanya, trend berubah secara cepat seputar perbandingan teoritis, dan konsekuensinya sensor oksigen menyediakan pengontrolan yang menguntungkan tentang perbandingan bahan bakar dan udara.

Kekhasan sistem pengontrol mesin sensor oksigen harus memiliki karakteristik sebagai berikut :

- Menyediakan secara cepat variasi perbandingan bahan bakar dan udara - Perubahan tegangan output yang cepat dengan berbagai konsentrasi oksigen dalam emisi gas. - Tidak ada perbedaan menyolok antara perbandingan yang kental dan encer - Menjaga tegangan tetap stabil terhadap perubahan temperature gas emisi

Oksigen dapat menggunakan 2 macam material untuk elemen ZrO2 dan TiO2. ZrO2 menyensor secara berurutan pada gaya electromotive yang dibangkitkan oleh perbedaan konsentrasi oksigen dan TiO2 menyensor secara berurutan pada perubahan resistansi oleh perbedaan konsentrasi oksigen.

2) ZrO2 Oxygen Sensor

(1) Konfigurasi dan prinsip pengukuran

Gambar 78 mengilustrasikan konfigurasi sensor oksigen ZrO2 . Sensor Oksigen ZrO2 dibuat dengan menambahkan sedikit yttrium(Y203) ke ZrO2 dan kemudian membentuknya ke tube test untuk membuat elemen, dan akhirnya dilapisi oleh platinum dikedua permukaan elemen. Bagian dalam sensor bersentuhan dengan udara sekitarnya dan bagianj luar berhubungan dengn gas emisi. Elemen Zr O2 mempunyai resistansi yang tinggi dan non-konduktif (tidak dapat menghantarkan listrik) pada temperature rendah. Pda temparatur tinggi perbedaan konsentrasi oksigen akan lebih tinggi antara bagian dalam dan bagian luar, dan hanya ion oksigen yang melewati elemen membangkitkan gaya electromotive.


Sensor

Fig. 78 ZrO2 Oxygen Sensor

Gambar 79 mengilustrasikan prinsip operasi sensor oksigen ZrO2 . Masing masing ion oksigen mempunyai kelebihan 2 elektron dan mengakibatkan kutub bermuatan negative. Oleh karena itu, ion oksigen digerakan oleh ZrO2 dan ditarik kearah dalam platinum permukaan pole- ZrO2.


Sensor

Fig. 79 Prinsip cara kerja sensor oksigen ZrO2

Bagian sensor yang bersentuhan dengan udara mempunyai kutub kelistrikan yang bermuatan negative dibanding dengan gas emisi, dan medan listrik terbentuk antara substansi ZrO2, hasilnya membangkitkan potensial gap. Potensial gap ini proporsional terhadap konsentrasi emisi gas oksigen dan sensor temperature. Biasanya jumlah oksigen yang ada dalam emisi berbentuk tekanan parsial oksigen. Tekanan parsial ini didefinisikan sebagai perbandingan antara tekanan parsial oksigen dan tekanan gas emisi. Pada kasus campuran yang lebih kental, tekanan parsial oksigen berkisar pada 1016~1032 tekanan udara, dan pada kasus campuran yang lebih encer mendekati 102.

(2) Karakteritik output sensor

Gambar 80 mengilustrasikan karakteristik output sensor oksigen dengan perbandingan bahan bakar & udara. Untuk campuran yang lebih kental, konsentrasi oksigen dalam gas emisi adalah rendah dengan konsentrasi gap yang lebih tinggi menghasilkan potensial gap yang lebih tinggi. Untuk campuran yang lebih encer, konsentrasi oksigen dalam gas emisi adalah tinggi dengan konsentrasi gap yang rendah, menghasilkan potensial gap yang lebih rendah. Sebagaimana perubahan terjadi diseputar perbandingan teoritis, dia disebut karakteristik switching.


Sensor

Fig.80 Karakteristik output sensor oksigen ZrO2 dengan perbandingan bahan bakar / udara

Sayangnya, pada proses pembakaran sesungguhnya disebutkan perubahan tidak cukup tinggi. Oleh karena itu permukaan elemen dilapisi dengan platinum yang bisa menyerap untuk menyediakan konsentrasi gap yang mecukupi. Reaksi katalis platinum adalah sebagai berikut :

)131(..........21

22 −++ COOCO

Fig. 81 Karakteristik reaksi Katalis Platinum

Saat katalis platinum membakar campuran yang lebih kental, sisa O2 akan bereaksi dengan CO seluruhnya dan hampir tidak menyisakan O2 pada permukaan platinum, membangkitkan gap konsentrasi oksigen lebih tinggi dan gaya electromotive mendekati 1V. Dalam kasus campuran yang lebih encer, konsentrasi O2 dalam emisi gas adalah tinggi dan konsentrasi Co rendah. Oleh karena itu, dengan bereaksinya Co dengan O2 , konsentrasi oksigen tidak akan menurun secara signifikan, dan konsekuensinya gap konsentrasi rendah akan terbentuk hampir tanpa gaya elektromtove. Gambar 81 perbandingan antara sensor oksigen dengan dan tanpa katalis platinum. Sebagai tambahan, histerisi yang terjadi saat perbandingan bahan bakar dan udara berubah dari kental ke encer dan saat berubah dari encer ke kental. Kemudian dia akan menimbulkan karakteristik respon sensor oksigen yang berbeda antara 2 kasus. Dapat dikatakan, diperlukan periode waktu yang berbeda antara perubahan kental ke encer dan antara encer ke kental. Gambar 82 mengilustrasikan tegangan yang berubah terhadap temperature. Temperatur efek yang besar pada karakteristik output sensor. Pada temperature dibawah 300�, output sensor berubah terhadap temperature dengan sangat cepat, dan susah digunakan mengontrol mesin. Diatas 300�, sensor membangkitkan tegangan yang stabil mendekati 900mV untuk perbandingan yang kental, dan mendekati 100mV untuk perbandingan yang encer.


Sensor

Fig. 82 Perubahan output sensor oksigen oleh temperature

Disamping temperature mempunyai efek pada waktu switching seperti yang digambarkan pada gambar 83. Waktu yang diperlukan untuk perubahan dari perbandingan kental ke encer atau dari encer ke kental mendekati 3200ms dan mendekati …..ms pada 800•. Oleh karena itu, perubahan temperature memungkinkan waktu switching mendekati 2:1.

Lack to excessive

Excessive to lack

Time

Fig. 83 Switching Time Variation by Temperature

3) TiO2 Oxygen Sensor

Gambar 84 menunjukan konfigurasi dan karakteristik output dari sensor oksigen TiO2. Sensor oksigen TiO2 dibuat dari elemen TiO2 pada tiap tiap ujung dari insulator keramik. Sebagai tambahan, katalis platinum dan rhodium digunakan untuk meningkatkan performa sensor pada temperature gas pembuangan yang rendah. Sensor oksigen TiO2 relies pada variasi resistansi listrik dari konduktor TiO2 elektronik yang merespon tekanan parsial oksigen disekitarnya.

Sensor ini sebagaimana karakteristiknya dengan kecepatan perubahan resistansi pada titik perbandingan bahan bakar dan udara tertentu.


Sensor

Fig. 84 Konfigurasi dan katakteristik ouput dari TiO2 Oxygen Sensor


Sensor

<Tabel 6> Perbandingan karakteristik sensor oksigen

Jenis

Item Sensor Oksigen ZrO2 Sensor Oksigen TiO2

Prinsip Daya konduksi Ion Daya konduksi Elektronik

Output Variasi Gaya Electromotive Variasi besaran resistansi

Deteksi Permukaan ZrO2 Bagian dalam TiO2

Keunggulan Pemisahan antara gas buang dan gas standard Pemberian elemen dalam gas emisi

Penambahan Penambahan itrium untuk tujuan stabilitas -

idle mileage Pengaturan yang mudah Pengaturan susah

Ketahanan Jelek Bagus

Tanggung jawab Jelek Bagus

Harga Bagus Jelek

4) Pemeriksaan sensor oksigen


Gambar 85 mengilustrasikan contoh dari konfigurasi sirkuit dan terminal dari sensor oksigen dengan kabel pemanas yang built-in. Terminal 3 digunakan untuk power supply kabel pemanas, dan terminal 4 untuk ground kabel pemanas. Terminal 1 untuk output sensor oksigen dan terminal 2 untuk ground sensor oksigen.

Fig. 85 Konfigurasi sirkuit dan terminal dari sensor oksigen dengan kabel pemanas yang built-in


Sensor

(2) Prosedur Pemeriksaan

Pemeriksaan sensor oksigen meliputi pemeriksaan dasar pertama, berupa konektor hubungan dan pengkabelan rangkaian yang terhubung singkat atau hubung terbuka, dan setelahnya menganalisa bentuk gelombang dari sinyal output. Gambar 86 adalah contoh bentuk gelombang output sensor oksigen. Variasi periodic normal antara dibawah mendekati 200mV dan diatas mendekati 600mV. Saat tidak ditemukan ketidak normalan tapi tegangan output sensor diluar nilai spesifikasi, periksa item yang berhubungan dengan pengaturan perbandingan bahan bakar dan udara. Seperti, kerusakan injector, kebocoran udara pada gap gasket, kerusakan pada sensor jumlah pemasukan udara, kerusakan pada sensor temperature pemasukan udara, sensor temperature coolant, tekanan bahan bakar dll, diatas 0.5V, ini menyiratkan pembakara yang kental dan kemudian harus diperiksa kerusakan pada sensor jumlah pemasukan udara dan kebocoran injector. Jika rata rata tegangan output dibawah 0.45V, dia mengindikasikan pembakaran yang encer, perlu diperiksa kebocoran pada vacuum dan kerusakan pada sensor.

Khususnya pada resistansi sensor oksigen ZrO2 seharusnya tidak diperiksa secara langsung. Sebagaimana sensor oksigen itu sendiri membangkitkan tegangan. Pengukuran resitansi kemungkinan dapat merusak sensor. Untuk menentukan apakah sensor oksigen rusak, atau tegangan output oksigen tidak normal dengan kesalahan perbandingan bahan bakar dan udara, berikan 14V pada terminal bagian heater sensor oksigen dan tunggu sekitar 1~2 menit dan kemudian baca tegangan output sensor, seharusnya 10 ~ 100mV. Jika tegangan output ok, sensor oksigen mungkin saja normal, dan kemudian lanjutkan dengan memeriksa komponen

lainnya


Sensor

Fig. 86 Contoh bentuk gelombang output sensor oksigen

(3) Gejala kegagalan

- Perbandingan bahan bakar dan udara yang salah - Kecepatan percepatan yang jelek, atau selama mengemudi percepatannya jelek atau mesin

mati. - Konsumsi bahan bakar lebih besar - Emisi HC dan CO yang lebih tinggi


Sensor

8. Sensor Knock 1) Garis Besar

Untuk efisiensi mesin, mesin dengan rasio kompresi yang lebih tinggi lebih diminati. Rasio kompresi yang lebih tinggi akan menaikkan efisiensi mesin, tapi dilain pihak kemungkinan knocking juga akan meningkat. Pembakaran yang normal dalam mesin dipengaruhi oleh pembakaran campuran bahan bakar dan udara dengan percikan dan kemudian menyemburkan api ke depan. Sayangnya pembakaran yang cepat oleh pengapian sendiri kemungkinan terjadi sebelum pengapian normal. Pembakaran yang tidak normal mungkin akan membangkitkan peningkatan tekanan yang cepat yang akan menggetarkan gas dalam silinder sehingga menimbulkan noise guncangan yang disebut knocking. Knocking mungkin saja disebabkan oleh bentuk chamber pembakaran dan substansi substansi yang terkumpul, campuran komponen, bentuk pemasukan manifold, kualitas bahan bakar, berat jenis udara, dan temperature mesin. Sebagai tambahan, pewaktuan pengapian adalah sangat erat hubungannya dengan knocking dan pewaktuan pengapian yang terlalu awal menyebabkan knocking. Knocking akan membakar busi dan piston dan merusak silinder head gasket dan bearing. Jadi, knocking harus dihindari.

Pengontrol knock mesin digunakan untuk mendesak knocking. Kontrol knock mendeteksi timbulnya knocking dalam mesin dan melambatkan pewaktuan pengapian.

Kemudian sensor knock digunakan untuk mendeteksi knocking.

2) Struktur dan Tipe

(1) Jenis jenis sensor knocking

Cara yang terbaik untuk mendeteksi knocking adalah dengan menggunakan sensor tekanan yang mengukur tekanan dalam silinder, tapi sensor ini mahal. Sensor Piezo-Ceramic dibuat dari rangkaian komponen dengan busi yang juga efektif untuk mendeteksi knocking, tapi harganya tinggi dan daya tahannya jelek, maka sensor tidak digunakan secara signifikan.

Sensor knock menggunakan efek kelistrikan piezo dari piezo-ceramic dan paling banyk digunakn untuk mendeteksi knocking.

(2) Efek Piezoelectric

Saat tekanan luar diberikan ke piezo-ceramic seperti quartz(SiO2), Darium fitanate(BaTiO3), dan PZT(Pb(Zr.Ti)03), Charge listrik dibangkitkan pada kedua sisi Kristal. Ini disebut efek piezoelectric. Pemasangan electric pada kedua sisi pada piezo-ceramic dapat mendeteksi charge listrik yang dibangkitkan oleh tekanan luar.


Sensor

Force

Fig. 88 Piezoelectric Effect

(3) Sensor Knock

Sensor knock biasanya melekat pada blok silinder. Osilasi yang dibangkitkan oleh knock dan ditransfer ke blok silinder, akan mengubahnya menjadi sinyal listrik dengan menggunakan sensor tipe efek piezoelectric.

Dua jenis sensor knock menggunakan : sensor tipe osilasi mempunyai karakteristik osilasi yang sama pada tumpukan frekuensi knock; dan sensor tipe non-osilasi adalah kebalikannya.

A. Sensor tipe Osilasi Sensor terdiri dari vibrator yang mempunyai karakteristik yang hampir sama seperti osilasi

knocking dan elemen piezoelectric yang mendeteksi getaran tekanan vibrator dan kemudian mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sensor didesain untuk memiliki sensitifitas yang tinggi pada frekuensi osilasi.

B. Sensor tipe Osilasi Sensor yang menampung frekuensi lebih tinggi (diatas 20Khz) dibanding dengan frekuensi

osilasi knocking vibration, mempunyai sensitifitas konstan pada atau dibawah frekuensi osilasi. Sensor tipe ini akan mendeteksi getaran knocking secara langsung dengan menggunakan elemen piezoelectric.

Oscillation type

Resonance point

Out

put v

oltag

e

Vibration plate Piezoelectric element

Frequency

Fig. 89 Output Characteristic of Oscillation Type Knock Sensor


Sensor

Non-oscillation type 1. Mass 2. Housing 3. Piezo ceranic 4. Insulator 5. Terminal

Out

put v

oltag

e

Frequency[kHz]

Fig. 90 Output Characteristic of Non-Oscillation Type Knock Sensor

Untuk penggunaan sensor tipe osilasi, produk yang mempunyai frekuensi osilasi sama dengan frekuensi knocking mesin. Sayangnya masing masing mesin mempunyai spesifikasi frekuensi knocking yang berbeda beda dan aplikasinya cukup susah untuk dihindari. Sensor knock non-osilasi didesain untuk mempunyai frekuenis osilasi lebih tinggi dari frekuensi osilasi mesin dan produknya mempunyai karakteristik yang terlepas dari model mesin mungkin dapat diaplikasikan, dan saat ini banyak digunakan. Pada kasus penggunaan sensor knock tipe non-osilasi, band pass filter yang mempunyai frekuensi tengah sama dengan frekuensi knocking mesin, tegabung dalam lapisan interface di bagian dalam ECM.

(4) Posisi pemasangan sensor knock

Untuk pendeteksi knocking yang akurat, sangatlah penting untuk memasang sensor knock pada masing masing silinder. Sayangnya hal ini akan menyebabkan cost yang tinggi. Oleh karena itu jumlah minimum sensor knock digunakan untuk mendeteksi semua knocking yang terjadi pada masing masing silinder. Biasanya satu sensor knock akan menangani empat silinder dan 2 sensor knock digunakan untuk menangani 6 silinder.

Sensor knock seharusnya dipasang pada bagian yang ada gangguan noise dan pengaruh temperature yang dapat diminimalkan. Sebagai contoh yang bagus dalam pemilihan posisi pemasangan sensor knock, gambar 91 menunjukan titik A antara silinder no. 2 dan no.4 untuk mesin 4V.


Sensor

Gambar. 91 Posisi pemasangan Knock Sensor

3) Konfigurasi sirkuit dan terminal

Gambar 93 mengilustrasikan konfigurasi sirkuit dan terminal dari sensor knock. Terminal 2 untuk sinyal output dan terminal 3 untuk ground.


Sensor

Sensor side connector

Sensor Harness side connector

ECM

Fig. 92 Contoh konfigurasi sirkuit dan terminal sensor knock


Sensor knock seharusnya diperiksa pada kondisi sambungan dan sirkuit yang terhubung singkat atau hubung terbuka. Sebagaiman sensor dipasang dengan pengetatan torsi yang khusus.

Sebagai tambahan, besarnya resitansi dan kapasitas elektrostatis antara terminal 2 dan 3 seharusnya diukur dan dibandingkan dengan nilai spesifikasinya. Gambar 94 menunjukan bentuk gelombang sinyal output yang diukur degnan osiloskop saat knocking terjadi.

PF

Gambar. 93 Contoh Gelombang Knock Sen

RepeatTest

EAK-PEAK REQUENCY

sor Output Waveform saat terjadi Knocking


Sensor

Fig. 94 Analisa bentuk gelombang output sensor knock

(2) Gejala Kegagalan

Sulit bagi pengemudi untuk merasakan gejala kegalalan ini. Dalam kasus kerusakan pada sensor knock, pewaktuan pengapian akan dikontrol untuk diperlambat mendekati 10° dan kemudian power akan turun selama percepatan atau knocking mungkin terjadi saat mesin dengan beban tinggi.


step 2 engine sensor

Documents