Air Flow Meter Tipe Hot-wire

Konstruksi 

Sebagaimana ditunjukkan dalam ilustrasi, konstruksi air flow meter tipe hot-wire sangat sederhana.

Air flow meter yang kecil dan ringan sebagaimana ditunjukkan di ilustrasi di kiri adalah tipe plug-in yang dipasang di air passage, dan menyebabkan bagian intake air mengalir melalui detection area. Sebagaimana ditunjukkan pada ilustrasi, sebuah hot-wire dan thermistor, yang digunakan sebagai sensor, dipasang pada detection area. Dengan mengukur langsung massa udara intake, presisi pendeteksian ditingkatkan dan hampir tidak ada resistansi udara intake. Sebagai tambahan, karena tidak ada mekanisme khusus, air flow meter ini mempunyai daya tahan yang sangat baik.
Air flow meter yang ditunjukkan pada ilustrasi juga mempunyai sensor temperatur udara intake yang terpadu.

Cara kerja dan fungsi

Seperti ditunjukkan pada gambar, arus mengalir ke hot-wire ( kabel pemanas) menyebabkannya jadi panas. Ketika udara mengalir di sekitar kawat, hotwire didinginkan sesuai dengan massa udara intake. Dengan mengendalikan arus yang mengalir ke hot-wire untuk menjaga agar temperatur hot-wire konstan, maka arus yang mengalir akan sebanding dengan massa udara intake. Sehingga massa udara intake dapat diuukur dengan mendeteksi arusnya. Untuk selanjutnya, oleh air flow meter tipe hot-wire , arus ini dikonversi menjadi voltase yang kemudian di-output  untuk ECU mesin dari terminal VG Sirkuit dalam Dalam air flow meter, seperti ditunjukkan pada gambar, hot-wire disatukan ke dalam sirkuit penghubung. Sirkuit penghubung ini memiliki karakteristik potensial titik A dan B yang sama apabila hasil resistansi sepanjang garis diagonal sama dengan ([Ra+ R3]·R1=Rh·R2). Saat hot-wire didinginkan oleh udara intake, reisitansinya berkurang, menyebabkan perbedaan potensial titik-titik A dan B. Operational amplifier akan mendeteksi perbedaan ini dan menyebabkan meningkatnya voltase yang dipakai untuk sirkuit itu (meningkatkan arus yang mengalir ke hot-wire (Rh)). Ketika hal ini berlangsung, suhu hot-wire (Rh) naik yang  menyebabkan meningkatnya resistansi hingga  potensial titik-titik A dan B sama (voltase pada A dan B menjadi tinggi). Dengan memanfaatkan kelengkapan dari tipe ini untuk sirkuit penghubung, air flow meter  ini dapat mengukur massa udara intake dengan mendeteksi voltase pada titik B. Pada sistem ini, suhu hot-wire (Rh) dijaga secara terus menerus agar temperaturnya tetap lebih tinggi dari suhu udara intake dengan menggunakan thermistor (Ra). Karena massa udara intake dapat diukur dengan akurat walaupun suhunya berubah, tidak perlu bagi ECU mesin untuk mengoreksi durasi injeksi bahan bakar untuk suhu udara intake itu. Selain itu, saat densitas udara meningkat pada daerah dengan ketinggian tertentu (altitude), maka kapasitas pendinginan udara juga akan menurun dibanding dengan volume udara intake yang sama pada daerah permukaan laut. Sehinga menyebabkan, jumlah pendinginan untuk hotwire berkurang. Karena massa udara intake juga terdeteksi berkurang, maka tidak diperlukan koreksi kompensasi atas  ketinggian (altitude) daerah itu. PETUNJUK: Tegangan (V) dibutuhkan untuk menaikkan suhu hotwire (Rh) oleh  jumlah dari ΔT dari suhu udara intake yang tetap konstan sepanjang waktu walaupun suhu udara  intake berubah. Juga, kapasitas pendinginan udara selalu sebanding dengan massa udara intake. Akibatnya, bila massa udara intake tetap sama, output air flow meter tidak akan berubah walaupun suhu udara intake berubah.

Air Flow Meter

Air flow meter adalah salah satu dari sensor yang paling penting sebab digunakan dalam  EFI tipe L untuk mendeteksi massa atau volumeudara intake.
Sinyal dari massa atau volume udara intake digunakan sebagai dasar perhitungan dalam menentukan durasi injeksi dan sudut pengajuan pengapian.
Air flow meter secara  garis besar terbagi dalam dua tipe: mass air flow meter  yang mendeteksi massa udara intake, dan volume air flow meter Masing-masing dijelaskan brikut ini.

Mass air flow meter:
Tipe Hot-wire
Volume air flow meter:
Tipe vane dan tipe optik Karman vorteks

Pada saat ini, kebanyakan model menggunakan tipe hot-wire karena tipe ini  memiliki akurasi pengukuran yang lebih baik, bobot yang ringan dan daya tahan yang baik.

Tipe Vane 

Air flow meter tipe vane tersusun dari banyak komponen, seperti terlihat pada gambar.
Saat udara melewati ar flow meter dari saringan udara, udara itu akan mendorong measuring plate untuk membuka sampai gaya yang bekerja pada measuring plate seimbang dengan pegas pembalik (return spring).
Potensiometer, yang dihubungkan secara koaksial (dengan sumbu yang sama) dengan measuring plate, kemudian mengubah volume udara intake menjadi sinyal voltase (sinyal VS) yang dikirim ke ECU mesin.

Tipe Karman Vorteks Optik

Tipe ini langsung mendeteksi volume udara intake secara optik. Tipe ini lebih ringan dan kecil dibanding tipe vane. Bentuk saluran udara yang ringkas juga mengurangi resistansi udara intake.
Sebuah pilar (disebut "vortex generator") yang ditempatkan di tengah aliran udara yang sama menghasilkan vorteks yang disebut "Karman vortex". Karena frekuensi vorteks ini sebanding dengan kecepatan aliran udara, volume aliran udara dapat dihitung dengan mengukur frekuensi vorteks.
Vorteks dideteksi dengan mengarahkan lembaran logam tipis (disebut "mirror") ke tekanan vorteks dan secara optikal mendeteksi vibrasi mirror dengan menggunakan photocoupler (kombinasi LED dan phototransistor).
Sinyal volume udara intake (KS) adalah sinyal pulsa seperti pada gambar. Saat volume udara intake rendah, frekuensi sinyal rendah. Saat volume tinggi, frekuensi sinyal tinggi.

TerminalVoltase Sensor

 

Sensor mengkonversikan berbagai informasi menjadi perubahan tegangan yang dapat dideteksi oleh ECU mesin. Ada banyak tipe sinyal sensor, tetapi ada lima tipe metode utama untuk mengkonversikan informasi menjadi tegangan. Dengan memahami karakteristik tipe-tipe ini, kita dapat menentukan selama pengukuran apakah tegangan terminal benar atau tidak.

1.

Menggunakan tegangan VC (VTA, PIM)

Tegangan konstan 5 V (tegangan 5 V) untuk mengoperasikan mikroprosesor diciptakan didalam ECU mesin oleh tegangan batere. Tegangan konstan ini, yang disuplai sebagai sumber daya sensor, adalah tegangan terminal VC. Pada sensor tipe ini, tegangan (5 V) diberikan di antara erminal-terminal VC dan E2 dari rangkaian tegangan konstan pada ECU mesin sebagaimana terlihat pada gambar. Kemudian, sensor ini menggantikan bukaan katup throttle yang terdeteksi atau tegangan intake manifold untkl [erubahan tegangan antara 0 dan 5 V agar dapat meng-output. SERVICE HINT: Apabila rangkaian tegangan konstan rusak atau terjadi arus pendek pada rangkaian VC, suplai daya ke mikroprosesor akan diputus, menyebabkan ECU mesin berhenti berfungsi dan mesin berhenti. 2. Menggunakan termistor (THW, THA) Nilai resistansi termistor berubah sesuai dengan suhu. Karenanya, termistor digunakan pada alat-alat seperti sensor suhu air dan sensor suhu intake udara, untuk mendeteksi perubahan suhu. Sebagaimana tampak dalam gambar, tegangan disuplai ke termistor sensor dari rangkaian tegangan konstan (5 V) pada ECU mesin melalui resistor R. Properti termistor digunakan oleh ECU mesin untuk medeteksi suhuf dengan menggunakan perubahan tegangan pada titik A pada gambar. Ketika termistor atau rangkaian wire harness terbuka, tegangan pada titik A menjadi 5 V, dan ketka terjadi arus pendek dari titik A ke sensor, tegnagan menjadi 0 V. Dan, ECU mesin akan mendeteksi kerusakan dengan menggunakan fungsi diagnosis. 3. Menggunakan tegangan ON/OFF (1) Peralatan yang menggunakan switch (IDL, NSW) Saat tegangan di-set ON dan OFF, sensor akan mendeteksi kondisi switch ON/OFF. Tegangan 5 V diberikan ke switch oleh ECU mesin. Tegangan terminal ECU mesin adalah 5 V saat switch OFF, dan 0 V saat switch ON. ECU mesin menggunakan perubahan pada tegangan ini untuk mendeteksi kondisi sensor. Sebagai tambahan, beberapa peralatan menggunakan batere 12 V. (2) Peralatan yang menggunakan transistor (IGF, SPD) Ini adalah alat yang menggunakan switching transistor.Seperti pada alat yang lain diatas, perubahan ON dan OFF tegangan digunakan untuk mendeteksi kondisi kerja sensor. Seperti alat yang menggunakan switch, tegangan 5 V diberikan ke sensor dari ECU mesin, dan ECU mesin menggunakan perubahan dalam tegangan terminal saat transistor ke ON atau OFF untuk mendeteksi kondisi sensor. Sebagai tambahan, beberapa alat menggunakan tegangan 12 V. 4. Menggunakan power supply selain dari ECU mesin (STA, STP) ECU mesin menentukan apakah sebuah alat bekerja dengan mendeteksi tegangan yang diberikan saat peralatan listrik yang lain sedang bekerja. Gambar menunjukkan rangkaian lampu stop, dan ketika switch pada posisi ON, tegangan batere 12 V diberikan ke terminal ECU mesin, dan saat switch di posisi OFF, tegangan menjadi 12 V. 5. Menggunakan voltase yang dibangkitkan oleh sensor (G, NE, OX, KNK) Karena sensor menghasilkan dan mengoutput daya sendiri, tegangan tidak perlu diberikan ke sensor. ECU mesin menentukan kondisi kerja dengan tegangan dan frekuensi daya yang dihasilkan. HINT: Sewaktu memeriksa tegangan terminal ECU mesin, sinyal NE, sinyal KNK, dll.adalah output dalam bentuk gelombang AC. Oleh karena itu, pengukuran yang akurat dapat dilakukan dengan menggunakan oskiloskop.

Rangkaian Ground

 ECU mesin memiliki rangkaian ground dasar berikut ini.

1.	Ground untuk operasi ECU mesin (E1)
Terminal E1 adalah terminal ground unit ECU mesin, dan biasanya terkoneksi tertutup ke ruang udara intake  mesin.
2.	Ground-ground sensor (E2, E21)
Terminal-terminal E2 dan E21 adalah terminal-terminal sensor ground, dan terminal itu terkoneksi ke terminal E1 dari ECU mesin. Terminal itu untuk mencegah sensor agar tidak salah mendeteksi nilai voltase dengan cara menjaga potensial sensor ground dan potensial ground ECU mesin pada level yang sama.
3.	Ground-ground untuk operasi aktuator (E01, E02)
Terminal E01 dan E02 adalah terminal ground aktuator, misalnya untuk aktuator, katup ISC, dan   heater sensor rasio udara-bahan bakar, beserta terminal E1. Terminal-terminal itu terkoneksi secara tertutup ke ruang udara intake mesin.

Electronic Control

Deskripsi Electronic Control

 Sistem kontrol mesin terdiri dari tiga bagian, yakni sensor (dan sinyal output sensor), ECU mesin, dan aktuator. Bab ini menjelaskan tentang sensor (sinyal), rangkaian daya, rangkaian ground, dan voltase terminal sensor.

ECU mesin dibagi menjadi beberapa fungsi, yakni: kontrol EFI, kontrol ESA, kontrol ISC, fungsi diagnosis, fungsi fail-safe dan backup, dan fungsi lainnya. Beberapa fungsi ini beserta fungsi-fungsi aktuator dijelaskan dalam bab terpisah.

Rangkaian daya adalah sirkuit listrik yang mensuplai daya ke ECU mesin. Sirkuit listrik ini  termasuk ignition switch, relay utama EFI. dll. Rangkaian daya yang digunakan kendaraan terdiri dari dua tipe berikutt. 1. Dikontrol oleh ignition switch 2. Dikontrol oleh ECU mesin 1. Dikontrol oleh ignition switch Seperti tampak pada gambar, diagram itu menunjukkan tipe dimana relay utama EFI dioperasikan langsung dari ignition switch. Pada saat ignition switch dinyalakan, arus mengalir ke kumparan relay utama EFI, yang menyebabkan titik kontak tertutup. Sehingga daya dialirkan ke terminal +B dan +B1 dari ECU mesin. Voltase baterai akan mensuplai setiap waktu ke terminal BATT dari ECU mesin untuk mencegah kode diagnostik dan data lain dalam memori terhapus ketika ignition switch dimatikan

2. Dikontrol oleh ECU mesin Rangkaian daya pada gambar adalah tipe dimana operasi relay utama EFI dikontrol oleh ECU mesin. Untuk tipe ini, daya harus disuplai ke ECU mesin beberapa detik setelah ignition switch dimatikan. Karenanya, ON dan OFF dari relay utama EFI dikontrol oleh ECU mesin.Ketika ignition switch di-set ke ON, tegangan baterai disuplai ke terminal IGSW dari ECU mesin, dan sirkuit  kontrol relay utama EFI pada ECU mesin mengirimkan sinyal ke terminal M-REL dari ECU, dan mengaktifkan relay utama EFI. Sinyal ini menyebabkan arus mengalir ke kumparan, menutup kontak relay utama EFI dan mensuplai daya ke terminal +B dari ECU mesin. Voltase baterai selalu disuplai ke terminal BATT dengan alasan yang sama dengan tipe yang dikontrol ignition switch. Selain itu, beberapa model menambahkan relay khusus untuk sirkuit heater sensor rasio udara-bahan bakar , yang membutuhkan arus dalam jumlah besar. REFERENSI: Pada beberapa model yang ECU mesinnya ikut  mengontrol sistem engine immobiliser, relay utama EFI juga mengontrol melalui sinyal switch peringatan key unlock.