CARA KERJA MESIN EFI
Februari 23, 2010
Cara Kerja Sistem EFI
Sistem EFI atau PGM-FI (istilah pada Honda) dirancang agar bisa
melakukan penyemprotan bahan bakar yang jumlah dan waktunya ditentukan
berdasarkan informasi dari sensor-sensor. Pengaturan koreksi
perbandingan bahan bakar dan udara sangat penting dilakukan agar mesin
bisa tetap beroperasi/bekerja dengan sempurna pada berbagai kondisi
kerjanya. Oleh karena itu, keberadaan sensor-sensor yang memberikan
informasi akurat tentang kondisi mesin saat itu sangat menentukan unjuk
kerja (performance) suatu mesin. Semakin lengkap sensor, maka
pendeteksian kondisi mesin dari berbagai karakter (suhu, tekanan,
putaran, kandungan gas, getaran mesin dan sebagainya) menjadi lebih
baik. Informasi-informasi tersebut sangat bermanfaat bagi ECU untuk
diolah guna memberikan perintah yang tepat kepada injektor, sistem
pengapian, pompa bahan bakar dan sebagainya.
a. Saat Penginjeksian (Injection Timing) dan Lamanya Penginjeksian
Terdapat beberapa tipe penginjeksian (penyemprotan) dalam sistem EFI
motor bensin (khususnya yang mempunyai jumlah silinder dua atau lebih),
diantaranya tipe injeksi serentak (simoultaneous injection) dan tipe
injeksi terpisah (independent injection). Tipe injeksi serentak yaitu
saat penginjeksian terjadi secara bersamaan, sedangkan tipe injeksi
terpisah yaitu saat penginjeksian setiap injektor berbeda antara satu
dengan yang lainnya, biasanya sesuai dengan urutan pengapian atau firing
order (FO). Seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa penginjeksian
pada motor bensin pada umumnya dilakukan di ujung intake manifod sebelum
inlet valve (katup masuk). Oleh karena itu, saat penginjeksian
(injection timing) tidak mesti sama persis dengan percikan bunga api
busi, yaitu beberapa derajat sebelum TMA di akhir langkah kompresi. Saat
penginjeksian tidak menjadi masalah walau terjadi pada langkah hisap,
kompresi, usaha maupun buang karena penginjeksian terjadi sebelum katup
masuk. Artinya saat terjadinya penginjeksian tidak langsung masuk ke
ruang bakar selama posisi katup masuk masih dalam keadaan menutup.
Misalnya untuk mesin 4 silinder dengan tipe injeksi serentak, tentunya
saat penginjeksian injektor satu dengan yang lainnya terjadi secara
bersamaan. Jika FO mesin tersebut adalah 1 – 3 – 4 – 2, saat terjadi
injeksi pada silinder 1 pada langkah hisap, maka pada silinder 3 injeksi
terjadi pada satu langkah sebelumnya, yaitu langkah buang. Selanjutnya
pada silinder 4 injeksi terjadi pada langkah usaha, dan pada silinder 2
injeksi terjadi pada langkah kompresi. Sedangkan lamanya (duration)
penginjeksian akan bervariasi tergantung kondisi kerja mesin. Semakin
lama terjadi injeksi, maka jumlah bahan bakar akan semakin banyak pula.
Dengan demikian, seiring naiknya putara mesin, maka lamanya injeksi akan
semakin bertambah karena bahan bakar yang dibutuhkan semakin banyak.
b. Cara Kerja Saat Kondisi Mesin Dingin
Pada saat kondisi mesin masih dingin (misalnya saat menghidupkan di
pagi hari), maka diperlukan campuran bahan bakar dan udara yang lebih
banyak (campuran kaya). Hal ini disebabkan penguapan bahan bakar rendah
pada saat kondisi temperatur/suhu masih rendah. Dengan demikian akan
terdapat sebagian kecil bahan bakar yang menempel di dinding intake
manifold sehingga tidak masuk dan ikut terbakar dalam ruang bakar. Untuk
memperkaya campuran bahan bakar udara tersebut, pada sistem EFI yang
dilengkapi dengan sistem pendinginan air terdapat sensor temperatur air
pendingin (engine/coolant temperature sensor) seperti terlihat pada
gambar di bawah ini. Sensor ini akan mendeteksi kondisi air pendingin
mesin yang masih dingin tersebut. Temperatur air pendingin yang
dideteksi dirubah menjadi signal listrik dan dikirim ke ECU/ECM.
Selanjutnya ECU/ECM akan mengolahnya kemudian memberikan perintah pada
injektor dengan memberikan tegangan yang lebih lama pada solenoid
injektor agar bahan bakar yang disemprotkan menjadi lebih banyak (kaya).
Gambar Sensor Air Pendingin (9) Yamaha GTS 1000
Sedangkan bagi mesin yang tidak dilengkapi dengan sistem pendinginan
air, sensor yang dominan untuk mendeteksi kondisi mesin saat dingin
adalah sensor temperatur oli/pelumas mesin (engine oil temperature
sensor) dan sensor temperatur udara masuk (intake air temperature
sensor). Sensor temperature oli mesin mendeteksi kondisi pelumas yang
masih dingin saat itu, kemudian dirubah menjadi signal listrik dan
dikirim ke ECU/ECM. Sedangkan sensor temperatur udara masuk mendeteksi
temperatur udara yang masuk ke intake manifold. Pada saat masih dingin
kerapatan udara lebih padat sehingga jumlah molekul udara lebih banyak
dibanding temperatur saat panas. Agar tetap terjadi perbandingan
campuran yang tetap mendekati ideal, maka ECU/ECM akan memberikan
tegangan pada solenoid injektor sedikit lebih lama (kaya). Dengan
demikian, rendahnya penguapan bahan bakar saat temperatur masih rendah
sehingga akan ada bahan bakar yang menempel di dinding intake manifold
dapat diantisipasi dengan memperkaya campuran tersebut.
Gambar Engine Oil Temperature Sensor dan Intake Air Temperature Sensor Honda Supra X 125
c. Cara Kerja Saat Putaran Rendah
Pada saat putaran mesin masih rendah dan suhu mesin sudah mencapai
suhu kerjanya, ECU/ECM akan mengontrol dan memberikan tegangan listrik
ke injektor hanya sebentar saja (beberapa derajat engkol) karena jumlah
udara yang dideteksi oleh MAP sensor dan sensor posisi katup gas (TP
sensor ) masih sedikit. Hal ini supaya dimungkinkan tetap terjadinya
perbandingan campuran bahan bakar dan udara yang tepat (mendekati
perbandingan campuran teoritis atau ideal). Posisi katup gas (katup
trotel) pada throttle body masih menutup pada saat putaran
stasioner/langsam (putaran stasioner pada sepeda motor pada umumnya
sekitar 1400 rpm). Oleh karena itu, aliran udara dideteksi dari saluran
khusus untuk saluran stasioner. Sebagian besar sistem EFI pada sepeda
motor masih menggunakan skrup penyetel (air idle adjusting screw) untuk
putaran stasioner.
Gambar Saluran Masuk Untuk Putaran Staioner Saat Katup Throttle Masih Menutup Pada Sepeda Motor Honda Supra X 125
Berdasarkan informasi dari sensor tekanan udara (MAP sensor) dan
sensor posisi katup gas (TP) sensor tersebut, ECU/ECM akan memberikan
tegangan listrik kepada solenoid injektor untuk menyemprotkan bahan
bakar. Lamanya penyemprotan/ penginjeksian hanya beberapa derajat engkol
saja karena bahan bakar yang dibutuhkan masih sedikit. Pada saat
putaran mesin sedikit dinaikkan namun masih termasuk ke dalam putaran
rendah, tekanan udara yang dideteksi oleh MAP sensor akan menjadi lebih
tinggi dibanding saat putaran stasioner. Naiknya tekanan udara yang
masuk mengindikasikan bahwa jumlah udara yang masuk lebih banyak.
Berdasarkan informasi yang diperoleh oleh MAP sensor tersebut, ECU/ECM
akan memberikan tegangan listrik sedikit lebih lama dibandingkan saat
putara satsioner.
Gambar Posisi Skrup Penyetel Putaran Stasioner Pada Throttle Body
Gambar diatas adalah ilustrasi saat mesin berputar pada putaran
rendah, yaitu 2000 rpm. Seperti terlihat pada gambar, saat
penyemprotan/penginjeksian (fuel injection) terjadi diakhir langkah
buang dan lamanya penyemprotan/penginjeksian juga masih beberapa derajat
engkol saja karena bahan bakar yang dibutuhkan masih sedikit.
Gambar Contoh Penyemprotan Injektor Pada Saat Putaran 2000 rpm
Seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa proses penyemprotan pada
injektor terjadi saat ECU/ECM memberikan tegangan pada solenoid
injektor. Dengan pemberian tegangan listrik tersebut solenoid coil akan
menjadi magnet sehingga mampu menarik plunger dan mengangkat needle
valve (katup jarum) dari dudukannya, sehingga bahan bakar yang berada
dalam saluran bahan bakar yang sudah bertekanan akan memancar keluar
dari injektor.
d. Cara Kerja Saat Putaran Menengah dan Tinggi
Pada saat putaran mesin dinaikkan dan kondisi mesin dalam keadaan
normal, ECU/ECM menerima informasi dari sensor posisi katup gas (TP
sensor) dan MAP sensor. TP sensor mendeteksi pembukaan katup trotel
sedangkan MAP sensor mendeteksi jumlah/tekanan udara yang semakin naik.
Saat ini deteksi yang diperoleh oleh sensor tersebut menunjukkan jumlah
udara yang masuk semakin banyak. Sensor-sensor tersebut mengirimkan
informasi ke ECU/ECM dalam bentuk signal listrik. ECU/ECM kemudian
mengolahnya dan selanjutnya akan memberikan tegangan listrik pada
solenoid injektor dengan waktu yang lebih lama dibandingkan putaran
sebelumnya. Disamping itu saat pengapiannya juga otomatis dimajukan agar
tetap tercapai pembakaran yang optimum berdasarkan infromasi yang
diperoleh dari sensor putaran rpm. Gambar bawah ini adalah ilustrasi
saat mesin berputar pada putaran menengah, yaitu 4000 rpm. Seperti
terlihat pada gambar, saat penyemprotan/penginjeksian (fuel injection)
mulai terjadi dari pertengahan langkah usaha sampai pertengahan langkah
buang dan lamanya penyemprotan/ penginjeksian sudah hampir mencapai
setengah putaran derajat engkol karena bahan bakar yang dibutuhkan
semakin banyak. Selanjutnya jika putaran putaran dinaikkan lagi, katup
trotel semakin terbuka lebar dan sensor posisi katup trotel (TP sensor)
akan mendeteksi perubahan katup trotel tersebut. ECU/ECM memerima
informasi perubahan katup trotel tersebut dalam bentuk signal listrik
dan akan memberikan tegangan pada solenoid injektor lebih lama dibanding
putaran menengah karena bahan bakar yang dibutuhkan lebih banyak lagi.
Dengan demikian lamanya penyemprotan/penginjeksian otomatis akan
melebihi dari setengah putaran derajat engkol.
e. Cara Kerja Saat Akselerasi (Percepatan)
Bila sepeda motor diakselerasi (digas) dengan serentak dari kecepatan
rendah, maka volume udara juga akan bertambah dengan cepat. Dalam hal
ini, karena bahan bakar lebih berat dibanding udara, maka untuk
sementara akan terjadi keterlambatan bahan bakar sehingga terjadi
campuran kurus/miskin. Untuk mengatasi hal tersebut, dalam sistem bahan
bakar konvensional (menggunakan karburator) dilengkapi sistem akselerasi
(percepatan) yang akan menyemprotkan sejumlah bahan bakar tambahan
melalui saluran khusus. Sedangkan pada sistem injeksi (EFI) tidak
membuat suatu koreksi khusus selama akselerasi. Hal ini disebabkan dalam
sistem EFI bahan bakar yang ada dalam saluran sudah bertekanan tinggi.
Perubahan jumlah udara saat katup gas dibuka dengan tiba-tiba akan
dideteksi oleh MAP sensor. Walaupun yang dideteksi MAP sensor adalah
tekanan udaranya, namun pada dasarnya juga menentukan jumlah udara.
Semakin tinggi tekanan udara yang dideteksi, maka semakin banyak jumlah
udara yang masuk ke intake manifold. Dengan demikian, selama akselerasi
pada sistem EFI tidak terjadi keterlambatan pengiriman bahan bakar
karena bahan bakar yang telah bertekanan tinggi tersebut dengan serentak
diinjeksikan sesuai dengan perubahan volume udara yang masuk. Demikian
tadi cara kerja sistem EFI pada beberapa kondisi kerja mesin. Masih ada
beberapa kondisi kerja mesin yang tidak dibahas lebih detil seperti saat
perlambatan (deselerasi), selama tenaga yang dikeluarkan tinggi (high
power output) atau beban berat dan sebagainya. Namun pada prinsipnya
adalah hampir sama dengan penjelasan yang sudah dibahas. Hal ini
disebabkan dalam sistem EFI semua koreksi terhadap pengaturan waktu/saat
penginjeksian dan lamanya penginjeksian berdasarkan informasi¬informasi
yang diberikan oleh sensor-sensor yang ada. Informasi tersebut dikirim
ke ECU/ECM dalam bentuk signal listrik yang merupakan gambaran tentang
berbagai kondisi kerja mesin saat itu. Semakin lengkap sensor yang
dipasang pada suatu mesin, maka koreksi terhadap pengaturan saat dan
lamanya penginjeksian akan semakin sempurna, sehingga mesin bisa
menghasilkan unjuk kerja atau tampilan (performance) yang optimal dan
mengeluarkan kandungan emisi beracun yang minimal.