1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Mesin pengapian busi (spark-ignition engine) merupakan salah

satu jenis mesin pengapian dalam yang banyak digunakan pada

kendaraan bermotor di Indonesia. Seiring dengan perkembangan

teknologi, penelitian dan pengembangan mesin ini terus dilakukan

mulai dari konstruksi mesin sampai dengan elektronik. Permasalahan

yang paling sering dibahas dalam penelitian spark-ignition engine adalah kinerja mesin dan efisiensi bahan bakar. Hasil pengembangan

teknologi elektronik di dalam dunia mesin berupa Engine Control

Unit (ECU) dan Electronic Fuel Injection (EFI) yang berperan

meningkatkan kinerja mesin dan efisiensi bahan bakar.

Pengembangan teknologi pada mesin pengapian busi secara

umum mengarah pada tiga tujuan yaitu mengefisienkan bahan bakar,

meningkatkan kinerja mesin, serta mengurangi emisi gas buang yang

dihasilkan oleh mesin. Variabel mesin yang sangat mempengaruhi

kinerja dan efisiensi mesin adalah waktu pengapian dan injeksi bahan

bakar. Sistem pengapian pada mesin pengapian busi dirancang untuk

menentukan waktu pengapian atau waktu saat dipicunya proses

pembakaran dalam silinder. Sistem injeksi bahan bakar merupakan sistem yang bertugas untuk mengatur banyak bahan bakar yang

digunakan oleh mesin.

Salah satu kondisi kerja mesin yang banyak menghabiskan

konsumsi bahan bakar adalah kondisi stasioner (idle). Sekitar 30%

bahan bakar digunakan untuk menghidupkan dan mempertahankan

kinerja mesin pada mesin kondisi kecepatan stasioner (idle speed).

Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk mengatasi

permasalahan pemakaian bahan bakar pada kondisi stasioner.

Kendala yang dihadapi pada penelitian sebelumnya adalah keluaran

yang sangat sensitif terhadap perubahan parameter mesin serta proses

pembakaran yang bersifat nonlinier. Pada sistem nonlinier, terjadi perubahan parameter yang sangat cepat, sehingga akan sangat sulit

untuk dilakukan pengaturan dengan metode linier.

Fuzzy sebagai metode yang memiliki kemampuan yang baik untuk

melakukan pengaturan pada suatu sistem baik linier maupun non-

linier, oleh karena itu metode fuzzy sangat menjanjikan untuk

2

digunakan dalam pengaturan volume injeksi bahan bakar pada mesin

kondisi stasioner. Kontroler fuzzy perlu dirancangan dengan

menggunakan sistem elektronik yang mampu diprogram dan

algoritma kontroler dapat ditanamkan dalam sistem elektronik mesin,

sehingga mesin dapat bekerja pada kecepatan optimal, namun irit

bahan bakar.

1.2 Permasalahan Proses kerja yang terjadi di dalam mesin untuk membuat mesin

menghasilkan energi putar kinetik sangat sulit dibuat pemodelan

matematisnya. Ada banyak variabel dan parameter yang

mempengaruhi respon keluaran mesin, diantaranya pengapian, injeksi

bahan bakar, bukaan throttle, bukaan idle valve, dan tekanan di dalam

manifold. Proses pembakaran yang dipengaruhi oleh banyak variabel

tersebut dapat digolongkan sebagai suatu sistem nonlinier. Pemodelan

sistem nonlinier sulit untuk dirumuskan menjadi model matermatis.

Spark Ignition Engine yang digunakan dalam tugas akhir ini

adalah jenis mesin 1600 cc 4 silinder sistem injeksi yang dipakai pada

mobil Mitsubishi Eterna. Pada tugas akhir ini, mesin dijalankan dari

kondisi starting sampai pada kecepatan stasioner. Respon kecepatan stasioner mesin yang berosilasi di rentang nilai yang tinggi dan proses

pembakaran yang tidak sempurna disebabkan oleh konsumsi bahan

bakar yang tidak tepat akan diatasi dengan menerapkan sebuah sistem

pengaturan pada pusat kontrol

Permasalahan yang dihadapi dalam penelitian tugas akhir ini

adalah plant mesin yang sudah cukup berumur dan jarang dipakai

sehingga kinerjanya tidak maksimal dan tidak ada Engine Control

Unit (ECU) bawaan pabrik sehingga dibuat rangkaian elektronika

pengganti ECU.

1.3 Batasan Masalah Pada tugas akhir ini dibuat pembatasan masalah dan variabel yang

digunakan. Pengaturan kerja mesin dilakukan pada kondisi stasioner

dan tanpa beban, sudut pengapian dibuat bernilai tetap, dan variabel

kontrol adalah lebar pulsa injeksi yang merepresentasikan banyaknya

bahan bakar yang diinjeksikan.

1.4 Tujuan Hasil yang diharapkan dari tugas akhir ini adalah

3

mengimplementasikan sebuah kontroler fuzzy untuk mengatur injeksi

bahan bakar pada mesin Mitsubishi 4g63 pada kondisi stasioner untuk

mencapai kecepatan putar mesin optimal dan proses pembakaran

yang baik agar bahan bakar yang dikonsumsi tepat guna.

1.5 Metodologi Langkah-langkah yang dikerjakan dalam penyusunan tugas akhir

ini adalah sebagai berikut :

1. Studi literatur mengenai cara kerja spark ignition engine, sistem injeksi bahan bakar pada mesin mitsubishi 4g63,

perancangan kontroler berbasis logika fuzzy dan

penerapannya dalam look up table, dan panduan

menggunakan mikrokontroler ATMEGA 8535. Selain itu

pada tugas akhir ini diperlukan pemahaman secara mendalam

mengenai karakteristik dari komponen-komponen mesin,

untuk mendapatkan panduan tersebut digunakan buku

manual Mitsubishi 4g63.

2. Perancangan Engine Control Unit yang terdiri dari hardware

dan software. Perancangan hardware terdiri yaitu

Mikrokontroler ATMEGA 8535, rangkaian driver pengapian, injeksi dan idle speed motor. Perancangan software yaitu

implementasi program kontroler fuzzy pada Mikrokontroler.

3. Pengambilan data dan pengumpulan data mesin yang

berhubungan dengan injeksi bahan bakar yaitu perbandingan

lebar pulsa injeksi dengan kecepatan putar mesin saat kondisi

stasioner dengan variasi bukaan katup idle oleh idle speed

motor.

4. Pengolahan data dan analisa awal.

5. Perancangan dan desain kontroler fuzzy look up table

berdasarkan analisa data yang telah dilakukan dan melakukan

simulasi model. 6. Pembuatan hardware dan implementasi kontroler fuzzy look

up table pada mikrokontroler berdasarkan hasil model yang

didapat.

7. Pengujian terhadap sistem yang telah diimplementasikan

dengan kontroler, serta melakukan analisa data

8. Penyusunan laporan.

4

1.6 Sistematika Penulisan Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika sebagai

berikut :

BAB 1 Pendahuluan, membahas tentang dasar penyusunan Tugas

Akhir ini yang terdiri dari latar belakang,

permasalahan, pembatasan masalah, tujuan yang

diharapkan, metodologi penelitian dan pembuatan

Tugas Akhir, dan sistematika penulisan Tugas Akhir ini.

BAB II Dasar Teori, menjelaskan tentang teori-teori dasar yang

melandasi pembuatan Tugas Akhir ini. Dasar teori

terdiri dari gambaran umum Spark Ignition Engine,

cara kerja mesin kondisi stasioner, teori logika fuzzy,

langkah perancangan kontroler berbasis logika fuzzy,

dan look up table

BABIII Perancangan sistem, menjelaskan tentang perancangan

sistem pengaturan injeksi pada Spark Ignition Engine,

dan perancangan kontroler fuzzy berbasis look up table

BAB IV Implementasi dan analisa, menjelaskan mengenai analisa terhadap data-data yang diperoleh dari pengujian

kontroler pada Spark Ignition Engine, serta analisa

terhadap hasil pengujian kontroler fuzzy berupa look

up table sebagai kontroler injeksi bensin pada ECU

mesin untuk mencapai kecepatan optimal pada kondisi

stasioner

BAB V Penutup, menjelaskan kesimpulan dari hasil analisa dan

saran untuk pengembangan penelitian berikutnya.

1.7 Relevansi Penulisan Tugas Akhir ini memiliki relevansi dengan topik yang

sedang berkembang di bidang otomotif. Tugas Akhir ini dapat

menjadi salah satu landasan pengembangan penelitian pengaruh

injeksi bahan bakar untuk mencapai kecepatan optimal mesin kondisi

stasioner. Diharapkan Buku Tugas Akhir ini juga dapat menjadi salah

satu referensi bagi riset spark ignition engine selanjutnya.