-
Hal
1-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
ECS (Engine Control System)
TROOT024 B3B4B5
Komponen dan Fungsi Sistem Pengatur Katup Elektronik
Tujuan Umum : Peserta dapat mengidentifikasi fungsi , konstruksi
, cara kerja sistem control ngine Peserta dapat mendiagnosa dan
memperbaiki kerusakan elektris pada sistem
kontrol engine
Tujuan Khusus : Peserta dapat ; Mengenal komponen-komponen
Sistem Pengatur Katup Elektronik Memahami fungsi komponen-komponen
Sistem Pengatur Katup Elektronik
Waktu : 8 Jam
Deskripsi (Gambaran)
Untuk apa waktu pembukaan katup isap dibuat variabel?
-
Hal
2-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Komponen-komponen Sistem Pengatur Katup Elektronik
Pada kendaraan 4 tak pengaturan langkah-langkah dalam siklus
kerja selain disebabkan oleh gerakan piston dalam silinder juga
sangat dipengaruhi oleh kerja mekanisme katup yang mengatur
pembukaan dan penutupan katup.
Katup digerakkan oleh sebuah poros nok (camshaft) yang putrannya
setengah dari putaran poros engkol (crankshaft).
Mekanisme katup membuka katup isap sebelum TMA dan menutupnya
setelah TMB dan pembukaan katup buang sebelum TMB dan penutupannya
setelah TMA, hal ini menyebabkan derajat pembukaan katup-katup
lebih dari 180o dan pada saat awal katup isap terbuka katup buang
masih terbuka (overlap).
Diagram katup
-
Hal
3-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Mekanisme katup
Pembukaan katup lebih panjang bertujuan agar pembukaan dan
penutupan katup dapat dilakukan dengan lembut, menghindari terjadi
ketukan yang keras pada mekanisme, selain itu juga mempertimbangkan
gaya inersia dari aliran gas sehingga diharapkan pengisapan dan
pembuangan lebih optimal.
Pembuka katup berasal dari sebuah tonjolan nok yang berada pada
poros nok (camshaft).
Bentuk dari tonjolan cam akan mempengaruhi diagram pembukaan
katup.
Bentuk Nok / Cam
Semakin tinggi tonjolan cam dari lingkaran dasar maka semakin
lebar pembukaan katup, semakin cembung bentuk sisi buka dan sisi
tutup cam semakin cepat pembukaan dan penutupan katup.
-
Hal
4-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Pada sistem mekanisme katup konvensional pembukaan dan penutupan
katup relatif tetap, dipengaruhi oleh penyetelan celah katup dan
keausan yang terjadi pada mekanisme katup. Sehingga walaupun
putaran engine berubah semakin cepat dapat dikatakan waktu buka dan
tutup katup tetap.
Sementara, ketika engine berputar semakin cepat gerakan piston
semakin cepat, dengan hambatan aliran yang tetap dan waktu yang
diberikan untuk mengalir tetap dapat menyebabkan pengisian silinder
kurang optimal (rendamen volumetrik berkurang). Pengisian silinder
yang berkurang menyebabkan tekanan kompresi lebih rendah dan daya
engine berkurang.
Agar pengisian lebih optimal pada putaran tinggi maka diperlukan
waktu pembukaan katup yang lebih lama.
O Cam mulai naik dari lingkaran dasar
A Celah katup diseimbang katup mulai membuka dengan lembut
B Kecepatan buka maksimal tercapai
C Katup terbuka maksimal
D Kecepatan tutup mulai berkurang
E Katup tertutup (dengan lembut) O Kam kembali pada lingkaran
dasar, celah katup seperti distel
Diagram kerja Nok / Cam
Ada beberapa hal yang dilakukan oleh perancang pembuatan engine
untuk memperbaiki kekurangan diatas, dengan tujuan mengoptimalkan
pengisian silinder dengan gas baru agar rendamen volumetrik tetap
baik.
-
Hal
5-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Secara umum diagram kontrolnya sebagai berikut:
Diagram kontrol pengaturan katup
Hal yang ditemui dilapangan adalah dengan menerapkan sistem
waktu pembukaan dan penutupan katup yang variabel. Hal tersebut
dilakukan dengan memajukan awal pembukaan katup dan ada pula yang
diikuti dengan penutupannya diperlambat. Ada pula yang selain
merubah saat pembukaan dan penutupan katup, juga dengan merubah
lebar pembukaan katup.
Pada dasarnya semua sistem yang inteligent memiliki pola pikir
yang sama dengan menerapkan logika kontrol yang sama, hanya
aktuator yang dioperasikan berbeda-beda, ada yang berupa motor
listrik, selenoid saja, atau selenoid yang mengatur hidrolik untuk
mempertahankan rendamen volumetrik yang optimal.
-
Hal
6-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Macam-macam Sistem Pengatur Katup
Sistem pengatur katup digunakan untuk memperbaiki kinerja
engine. Sistem ini ada bermacam-macam, bisa merubah tinggi
angkat/lebar pembukaannya saja atau waktu bukanya saja, tapi ada
pula yang merubah keduanya. Katup yang dirubah bisa katup isap atau
buang (beberapa kendaraan menerapkan untuk keduanya).
1. VVT-i dan VVTL-i
Pada sistem VVT-i (Variable Valve Timing Intelligen) camnya
tetap hanya saat pembukaan katupnya dipercepat atau diperlambat
dengan memutar poros nok lebih cepat atau lambat sesaat.
Waktu bukaan katup disesuaikan dengan kondisi mesin. Sehingga
bisa didapat torsi optimal di setiap tingkat kecepatan. Sekaligus
menghemat bahan bakar dan mengurangi emisi gas buang.
Keterangan :
1. Retard / mundur 2. Standar 3. Advance / maju
Grafik pada VVT-i
-
Hal
7-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Pada mesin Toyota, sistim ini diaplikasikan pada katup masuk.
Waktu bukaan camshaft bisa bervariasi pada rentang 60 derajat. Pada
saat start, kondisi mesin dingin dan mesin stasioner tanpa beban,
timing dimundurkan 30 derajat. Hal ini menghilangkan overlap,
karena katup masuk baru akan membuka beberapa saat setelah katup
buang menutup penuh. Dengan tertutupnya katup buang, tak ada bahan
bakar yang terbuang saat terisap ke ruang bakar. Konsumsi BBM jadi
hemat dan mesin lebih ramah lingkungan.
Saat ada beban, timing akan maju 30 derajat . Derajat
overlapping akan meningkat. Tujuannya untuk memanfaatkan gaya
inersia aliran gas buang yang menghisap gas baru dan memanaskan
campuran bahan bakar dan udara yang masuk. Selain itu, waktu
kompresi juga bertambah karena katup masuk juga menutup lebih
cepat. Efeknya, efisiensi volumetrik jadi lebih baik.
Keterangan:
1. Vane / VVT-i controller 2. pulli 3. poros nok 4. OCV (Oil
Control Valve)
VVT-i system
-
Hal
8-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Untuk mewujudkannya, ada VVT-i controller pada timing gear di
intake camshaft. Baling-baling itu terhubung dengan camshaft. Di
dalamnya terdapat dua jalur oli menuju masing-masing ruang oli di
dalam rumah VVT-i controller. Dari jalur oli yang berbeda inilah,
vane akan mengatur waktu bukaan katup. Posisi advance timing
didapat dengan mengisi oli ke ruang belakang masing-masing bilah
vane. Sehingga vane akan bergerak maju dan posisi timing pun ikut
maju 30 derajat. Tekanan olinya sendiri disediakan oleh camshaft
timing Oil Control Valve yang diatur oleh ECU mesin.
Keterangan:
1. timing gear 2. intake camshaft 3. vane 4. OCV (Oil Control
Valve)
Hidrolik pada VVT-i
Kebalikannya, untuk kondisi retard (mundur), ruang di depan vane
akan terisi dan posisi timing mundur. Sedangkan kalau dibutuhkan
pada kondisi standar, ada pin yang akan mengunci posisi vane tetap
ada di tengah.
-
Hal
9-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Sistem lain yang diterapkan disebut VVTL-i (Variable Valve
Timing and Lift-Intelligent). Pada sistem ini selain merubah waktu
pembukaan katup, tingginya pun ikut dirubah.
VVTL-i system
Sebelum tekanan hidrolik dialirkan pada saluran oli maka tuas
perubah tidak berada pada alur tuas tambahan, sehingga nok yang
bekerja adalah nok yang berada di atas rockerarm dengan tonjolan
bukaan pendek. Tetapi setelah tekanan hidrolik dialirkan pada
saluran oli maka piston tertekan mendorong tuas perubah masuk pada
alur tuas tambahan, karena poros tuas perubah berhubungan langsung
dengan bodi rockerarm maka saat tonjolan nok diatas tuas tambahan
menekan tuas tambahan akan diteruskan ke rokerarm sehingga saat
bukaan berubah dan lebar pembukaan katup bertambah.
-
Hal
10-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
2. Invinitely Variable Valve Lift and Timing (FIAT)
Pada produk FIAT menerapkan sistem yang menggeser poros nok,
konstruksi nok dibuat khusus (setiap nok dibuat dengan sisi
tonjolan yang tingginya berbentuk tirus). Ketika belum diperlukan
penghisapan udara yang banyak poros nok digeser kekanan sehingga
tinggi angkat katup kecil/minimum (gambar a). Tetapi pada saat
diperlukan udara tambahan maka poros nok digeser kekiri dan
tonjolan nok yang bekerja memiliki tinggi angkat katup yang lebih
besar sampai dengan maksimal (gambar b).
Invinitely system (FIAT)
3. Valvelift (Audi)
Perubah saat pembukaan katup dengan dibuatnya nok dua macam yang
dapat digeser. Disisi kanan dan kiri nok terdapat drum beralur.
Selenoid dipasangkan diatas alur, dimanan pinnya berada tepat
diatas alur ketika pin tersebut belum didorong keluar, sehingga
ketika pin tersebut didorong keluar maka alur pada drum yang
berbentuk helix/tirus akan mengarahkan drum dan nok bergeser.
Prinsip perubahan saat pembukaan dan penutupan katup dengan cara
menggeser nok/cam pada porosnya. Hal ini terjadi jika salah satu
dari selenoid di aktifkan maka pen selenoid akan masuk kedalam alur
drum dan drum akan tergeser, karena drum dikonstruksi jadi satu
dengan nok maka nok akan ikut tergeser, saat itu nok yang bekerja
berganti. Setelah drum dan nok tergeser maka selenoid kembali
ditarik pinnya dan sistem tetap bekerja dengan nok yang
terakhir.
-
Hal
11-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Bagian sistem Valvelift
Ketika selenoid A aktif maka pin selenoid A akan memanjang dan
pin masuk pada alur drum A, karena bentuk alurnya tirus maka saat
poros berputar drum dan nok akan tergeser kekiri, nok yang bekerja
nok yang hijau dengan tinggi angkat katup yang rendah. Setelah itu
selenoid A kembali tidak aktif, nok yang bekerja tetap yang hijau
tinggi, bukaan katup tetap sempit
.
Selenoid A bekerja Menggeser nok kekiri
Keterangan :
1. Cam shaft 2. Katup/Valve 3. Nok/Cam A 4. Nok/Cam B 5.
Selenoid A 6. Selenoid B 7. Drum penggeser A 8. Drum penggeser
B
-
Hal
12-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Selenoid B bekerja menggeser nok kekanan
Selanjutnya bila selenoid B aktif maka pin selenoid B akan
memanjang dan pin masuk pada alur drum B, karena bentuk alurnya
tirus maka saat poros berputar drum dan nok akan tergeser kekanan,
nok yang bekerja nok yang merah dengan tinggi angkat katup yang
lebih panjang. Setelah itu selenoid B kembali tidak aktif, nok yang
bekerja tetap yang merah, bukaan katup tetap lebal.
Perbedaan lebar buka katup
Bila dilihat dari besar bukaan katup ditunjukkan perbedaan lebar
bukaan katup ketika selenoid A bekerja dibandingkan dengan selenoid
B bekerja. Bukaan katup lebar terjadi pada saat putaran tinggi
sehingga memberi kesempatan pemasukan lebih lama dan ini
mempertinggi efisiensi volumetrik. Sementara bukaan katup kecil
terjadi pada saat idle dan putaran menengah. Sistem diatas
digunakan oleh AUDI.
-
Hal
13-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
4. VTEC (Honda)
Sistem lain yang menerapkan penerapan penggantian nok adalah
pada produk honda yang dikenal dengan VTEC (Variable Valve Timing
and Lift Electronic Control).
VTEC diaplikasikan hanya pada katup masuk. Pada katup inilah
pengontrolan efisiensi mesin lebih berpengaruh. Asumsinya, proses
pembuangan tak memerlukan pembukaan katup variabel sebab semakin
lancar gas buang, kerja mesin akan semakin enteng.
Bagian sistem VTEC
Kerja rockerarm terpisah
Keterangan:
a. Nok standar b. Nok angkat lebar c. roker arm standar d. roker
arm buka lebar
-
Hal
14-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Pin menyatukan ketiga rockerarm
Engine dilengkapi dengan dua katup masuk dengan nok
sendiri-sendiri. Diantara kedua nok terdapat satu nok lain dengan
tinggi angkat yang lebih besar.
Pada mesin VTEC, kedua katup masuk bergerak bareng. Pada putaran
rendah nok-nok standar yang bekerja membuka katup-katup. Bukaannya
relatif kecil karena karakter camshaft yang menonjok katup ini
cocok buat putaran rendah. Kondisi ini dinilai pas untuk mesin.
Karena pada putaran rendah tak perlu suplai udara banyak. Selain
itu, bisa terjadi turbulensi udara untuk membantu mencampur bahan
bakar. Mesin jadi irit, efisien, juga ramah lingkungan. Seiring
naiknya putaran mesin, kebutuhan suplai udara juga meningkat.
Langsung dijawab dengan menyatukan nok tambahan dengan nok-nok
standar sehingga nok tambahan yang bekerja sementara nok standar
tidak menonjok rokerarm. Bukaannya lebih besar karena nok chamshaft
punya karakter derajat lebih tinggi. Katup-katup membuka lebih
lebar disebabkan adanya pin yang menghubungkan rocker arm dan
mendorong pin. Otomatis pin tadi akan mengunci kedua rocker arm.
Karena rocker arm kedua digerakkan oleh nok camshaft yang berdurasi
lebih tinggi, gerakan katup-katup jadi mengikuti. Selain VTEC ada
juga i-VTEC (intelligent VTEC) yang juga dilengkapi mekanisme
memajukan dan memundurkan pengapian, pengaturan saat pengapian ini
diatur sepenuhnya oleh ECU dengan informasi dari sensor-sensor.
Tentu hasilnya lebih maksimal untuk meningkatkan efisiensi
mesin.
-
Hal
15-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
5. Vanos (Variable Nockenwellen Steuerung) BMW
Keterangan:
1. Katup dan pegas 2. rockerarm 3. hidrolik lift 4. Nok/cam 5.
tuas ayun 6. Nok eksentrik 7. Gear pemutar Nok eksentrik 8. Motor
listrik 9. pegas pengembali
Bagian-bagian Vanos
-
Hal
16-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
BMW memiliki cara yang berbeda untuk merubah saat pembukaan
katup dan tinggi angkat katup. Produk BMW dikenal dengan sebutan
Valvetronic, dan sering disingkat dengan istilah Vanos. Vanos
merupakan pengatur pembukaan katup yang intelegent. Pengaturan
waktu pembukaan katup dan lebarnya diatur sepenuhnya oleh ECU. ECU
mengeluarkan sinyal untuk memutarkan motor listrik untuk berputar
kekanan atau kekiri. Putaran akan diteruskan poros motor yang
bergigi cacing ke roda gigi / gear pemutar Nok eksentrik.
Selanjutnya nok eksentrik akan berputar untuk lebih menekan tuas
ayun atau sebaliknya. Poros nok bekerja menekan tuas ayun baru
selanjutnya ujung tuas ayun menekan rockerarm untuk membuka
katup.
Nok eksentrik belum menekan tuas ayun, bukaan katup kecil
Ketika tuas eksentrik semakin menekan bagian atas tuas ayun maka
mulai pembukaan katup semakin dimajukan dan lebar buka katup
semakin besar.
-
Hal
17-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Nok eksentrik setengah menekan tuas ayun, bukaan katup
sedang
Nok eksentrik menekan tuas ayun, bukaan katup maksimal
Pada kendaraan merek lain menggunakan sebutan-sebutan yang
berbeda, tettapi prinsip perubahannya sama dengan sistem-sistem
yang telah dijelaskan diatas. Ford menggunakan sistem VCT (Variable
Cam Timing) dengan sebutan valve
Triton Yamaha menggunakan sistem VCT (Variable Cam Timing)
Nissan menggunakan sistem N-VCT, CVTC dan VVEL GM menggunakan
sistemDCVCP (Double Continuous Variable Cam Phasing) - Porsche
menggunakan sistem VarioCam dan VarioCam Plus Mitsubishi
menggunakan sistem MIVEC Hyundai menggunakan sistem CVVT PSA
Peugeot Citron menggunakan sistem CVVT (Continuous variable
valve
timing). Rover menggunakan sistem VVC Subaru AVCS dan AVLS -
(seperti VTEC Honda).
-
Hal
18-18
PPPPTK
VEDC MALANG
8 .
65 07 08 BT
Departemen :
Ototronik
Dibuat oleh:
M. Muchlas
Tanggal :
20.11.2011 Program studi
EMS
Program Diklat :
Kompetensi Kejuruan
Level :
Menengah
Rev.Tgl :
Referensi : 1. Modul diklat mesin mobil PPPPTK BOE VEDC Malang
2. Toyota Material Training 3. BOSCH Automotive Hand Book