SISTEM PENGAPIAN

SISTEM PENGAPIAN

I.  Pendahuluan

            Fungsi sistem pengapian pada motor bensin adalah untuk menyalakan campuran udara-bahan bakar yang telah dikompresikan di dalam ruang pembakaran. Hal ini akan terjadi pada saat yang tepat untuk mengawali terjadinya pembakaran.

 

Gambar 3.1  Skema sistem pengapian

            Pembakaran dimulai dengan sistem pengapian memasok suatu bunga api listrik yang akan melompati celah di pinggir ruang pembakaran pada busi. Panas dari busi akan menyalakan campuran udara-bahan bakar yang terkompresi.

            Campuran yang terbakar akan menaikkan tekanan di dalam silinder  sehingga mendorong torak ke bawah silinder, untuk selanjutnya mesin dapat “hidup”. Apabila bunga apinya lemah (tidak cukup panas) atau terjadi pada saat yang salah, tekanan pembakaran maksimum tidak terbentuk di dalam ruang pembakaran

1.Sistem Pengapian baterei

            Sistem pengapian baterai biasanya terdiri dari baterai, koil pengapian (ignition coil), distributor, kondensor, kabel tegangan tinggi dan busi.

Ada pun komponen-komponen dalam sistem pengapian adalah sebagai berikut:

1). Baterai (Accumulator)

             Baterai adalah alat elektrokimia yang dibuat untuk mensuplai arus listrik ke sistem starter, sistem pengapian, lampu-lampu dan system kelistrikan lainnya. Alat ini menyimpan arus listrik dalam bentuk energy kimia yang dikeluarkan bila diperlukan dan mensuplainya ke masing-masing sistem kelistrikan atau alat yang memerlukannya.   Dalam baterai terdapat terminal positif dan negatif dalam bentuk plat. Plat-plat tersebut biasanya terbuat dan timbal dan timah. Karena itu baterai sening disebut baterai timah. Ruang dalamnya dibagi menjadi beberapa sel (biasanya untuk baterai mobil 6 sel) dan dalam masing-masing sel terdapat beberapa elemen yang terendam di dalam larutan elektrolit. Baterai menyediakan arus listrik tegangan rendah (12 Volt). Kutub negatif baterai dihubungkan dengan masa, sedangkan kutub positif baterai dengan koil, pengapian .

a).Baterai Basah

Susunan akumulator dalam keadaan kosong atau belum terisi dengan tenaga listrik terdiri dari sebuah baki dari gelas atau ebonit yang didalamnya diisi dengan larutan asam sulfat (H2SO4) yang ditempatkan paling sedikit tiga buah pelat yang terdiri dari oksidasi plumbum (PbO). Ketiga pelat tersebut dipasang dalam akumulator secara sejajar. Antara pelat yang satu dengan pelat yang lain dipasang sebuah pemisah yang terbuat dari serbuk kayu yang dimampatkan, dan dikenal dengan istilah separator. Pelat yang berada ditengah separator akan menjadi pelat positif, sedangkan pelat yang berada disebelah kanan dan kiri saparatif akan menjadi pelat negatif, oleh karena sel belum terisi sumber tenaga listrik, maka pelat-pelat tersebut dalam keadaan tidak bermuatan. Besarnya kuat arus yang dihasilkan sebuah akumulator tergantung pada luas pelat yang digunakan sehingga semakin besar pelat yang dipakai, maka semakin besar pula kuat arus yang dihasilkan.

Pada akumulator dalam keadaan terisi tenaga listrik, maka susunannya akan berubah secara kimiawi yaitu terdiri dari Pb sebagai anoda (kutub negatif) dan PbO2 sebagai katoda (kutub positif), serta elektrolit larutan asam sulfat (H2SO4). Oleh karena sudah diisi muatan listrik, maka dalam asam sulfat (SO4 2− ). Tiap sel pada akumulator mempunyai beda potensial ± 2 volt, sehingga akumulator yang berpotensial 6 volt mempunyai 3 buah sel yang dihubungkan secara seri. Baterai penyimpan arus listrik (aki) yang dirancang untuk kendaraan bermotor memiliki beberapa bagian antara lain :

1) Kotak dengan dinding penyekat untuk memisahkan sel-sel

Kotak baterai tersusun dari penutup dan bahan penahan asam (karet atau plastik). Kotak baterai modern mengganjal tepi-tepi sekeliling dasar kotak bagian luar untuk tujuan pengganjalan. Didalam kotak baterai, sisa-sisa elemen mengalir sepanjang memenuhi lantai kotak dan kaki batas dasar pelat yang ada,berupa partikel padat yaitu kerak pada pelat selama pengoperasian. Ruangan antara sisa elemen terbentuk dikenal dengan ruang endapan/ruang sedimen.. Lapisan kerak ini, yang terdiri dari timah dan dapat menghantarkan listrik, dapat berakumulasi dalam ruang ini tanpa menyentuh ujung terbawah pelat yang dapat menyebabkan

hubungan pendek. Kotak akumulator ditambahkan dengan penyekat dalam masing-masing sel. Sel-sel itu terkumpul rapat dalam konstruksi akumulator. Didalamnya ditempatkan elemen-elemen separator atau pemisah antara pelat positif dan pelat negatif.

2) Satu lembar penutup dengan sel pembuka dan sumbat ventilasi

            Pada sel baterai modern menyatu dengan elemen-elemen, semua ditutup dan direkatkan oleh sebuah penutup. Penutup ini mempunyai satu pembuka untuk masing-masing sel sehingga sel-sel dapat diisi dengan elektrolit. Pembuka ini ditutup dengan ventilasi yang disekrup pada tempatnya, masing-masing sumbat mempunyai sebuah lubang.

3) Elemen-elemen

Eleman terdiri dari pelat positif dan pelat negatif yang dipasang bersama dengan pemisah atau separator antara masing-masing pelat. Bahan aktif pelat muatan positif berisi timah peroxida (PbO2) warna cokelat gelap. Ketika bahan aktif pada pelat muatan negatif berisi timah murni dalam bentuk timah karang (Pb, warna abu-abu metalik). Masing-masing kelompok pelat positif dan pelat negatif tersambung secara bersama oleh sabuk pengikat pelat tersendiri dimana pelat berada. Masing-masing biasanya mempunyai satu lebih banyak pelat negatif dari pada pelat positif,

jadi dua pelat bagian luar biasanya negatif.

4) Pemisah/separator antara masing-masing pelat.

Pelat-pelat harus ditutup satu sama lain tetapi tidak boleh bersentuhan, hal ini dapat terjadi apabila pelat bengkok atau ketika partikel menggumpal pada permukaannya. Karena hal itu dapat menyebabkan hubungan pendek ketika sebuah elemen diselipkan. Penyekat ini dipastikan bahwa pelatdengan polaritas berlawanan, dipisahkan secukupnya satu sama lain dengan secara listrik, dengan harapan untuk mengalirkan elektron, ditutup satu sama lain.

5) Sel penghubung

Masing-masing sel dalam baterai dihubungkan dalam hubungan seri. Hubungan ini dipakai dalam penghubung sel, dalam rangka mengurangi bagian dalam dan berat.

            6) Plastik pemisah

Berfungsi untuk pelindung masing-masing sel terhadap kotak pemisah sel/rangka

7)  Terminal positif negatif

Pengikat pelat menggabungkan pelat positif dalam sel pertama yang dihubungkan dengan terminal positif pada baterai dan juga sabuk pelat menghubungkan pelat negatif dalam sel terakhir yang dihubungkan dengan terminal positif dan negatif pada baterai, voltase maksimum berada antara dua terminal 6 atau 12 volt. Berikut gambar terminal pada baterai:

b).  Baterai Kering

Akumulator kering yang dirancang untuk kendaraan bermotor memiliki beberapa bagian antara lain :

1) Kotak akumulator

Bak akumulator kering terbuat dari besi yang dilapisi dengan bahan plastik pada bagian luarnya. Penggunaan bahan besi ini dimaksudkan  karena zat asam yang digunakan(KOH) dapat melarutkan semua zat kecuali besi.

a) Satu lembar penutup dengan sel pembuka

Pada akumulator ini semua ditutup dan direkatkan oleh sebuah penutup. Penutup ini mempunyai satu pembuka untuk untuk lubang pengisi cairan elektrolit (KOH.)

b) Elemen-elemen.

Elemen terdiri dari pelat positif terdapat di dalam tabung-tabung positif dan pelat negatif pada kantung-kantung negatif yang dipasang bersama dengan pemisah atau separator antara masing-masing pelat. Masa aktif dari plat positif maupun dari plat negatif dicampur dengan zat-zat yang dapat menambah penghantar dan berliang renik (berpori). Campuran ini dimasukkan dalam tabung-tabung gepeng dari besi dan dari susunan tabung-tabung ini merupakan suatu pelat. Dan sebagai hubungan keluarnya menggunakan besi.

c) Terminal positif negatif

Pengikat pelat menggabungkan pelat positif dalam sel positif yang dihubungkan dengan terminal positif pada baterai dan juga sabuk pelat menghubungkan pelat negatif dalam sel negative

 Prinsip Kerja Baterai (akumulator)

Akumulator bekerja berdasarkan reaksi kimia yaitu reaksi redoks yang terjadi baik selama pengisian maupun selama pengosongan. Reaksi kimia pada akumulator tersebut bersifat reversible, artinya reaksi kima yang terjadi selama pengisian sangat berlawanan dengan reaksi yang terjadi pada saat pengosongan.

Selama pengisian terjadi pengubahan energi listrik ke energi kimia, dan sebaliknya pada saat pengosongan terjadi pengubahan energi kimia menjadi energi listrik. Ketika akumulator dalam keadaan kosong (tidak ada energi listrik) maka elektroda-elektroda dihubungkan dengan sumber tenaga listrik dari luar. Kutub positif dari sumber tenaga listrik dari luar sebagai katoda dihubungkan dengan kutub positif akumulator. Dan kutub negatif sumber tenaga listrik dari luar sebagai anoda dihubungkan dengan kutub negatif akumulator.

Dengan demikian pada sumber energi listrik terjadi aliran listrik yaitu elektron mengalir dari anoda ke katoda dan arus listrik mengalir dari anoda ke katoda. Sedangkan aliran listrik yang terjadi pada akumulator basah yaitu elektron yang mengalir dari katoda ke anoda, dan arus listrik mengalir dari anoda ke katoda. Dengan adanya aliran listrik tersebut, maka akan menimbulkan reaksi kimia (reaksi redoks) yang mengakibatkan terbebasnya zat-zat dalam akumulator yaitu 4 PbSO menjadi Pb, PO2, ion H + , dan ion SO4 2− , sedangkan pada akumulator kering terjadi reaksi kimia Ni(OH) 2 akan berubah menjadi Ni(OH) 3 , sedangkan Fe(OH) 2 karena dikurangi zat asamnya berubah menjadi Fe.

Selama pengosongan pada akumulator, juga terjadi perubahan energi yaitu dari energi kimia menjadi energi listrik. Pada pengosongan, terjadi pengaliran listrik yaitu elektron mengalir dari Pb atau kutub negatif (sebagai anoda) ke PbO2 atau kutub positif (sebagai katoda). Sedangkan arus listrik mengalir dari kutub positif atau PbO2 (sebagai katoda) ke kutub negatif atau Pb (sebagai anoda) sehingga adanya aliran tersebut mengakibatkan terjadinya reaksi kimia. Pada akumulator kering elektron mengalir dari kutub negatif Fe(OH) 2 , ke Ni(OH) 2 atau kutub positif. Sedangkan arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif.

2). Kunci Kontak (Ignition Switch)

       Kunci kontak berguna untuk menghubungkan dan memutuskan arus dari baterai ke koil pengapian (ignition coil). juga berhubungan dengan motor starter, jika dinyalakan akan memutarkan motor starter.

3). Koil Pengapian (Ignition Coil).

            Koil pengapian (ignition coil) berfungsi menaikkan tegangan yang diterima dari baterai (12 V) menjadi tegangan tinggi (10 KV atau lebih), agar dapat terjadi loncatan bunga api listrik pada elektroda busi sehingga dapat memungkinkan terjadinya pembakaran di ruang bakar. Pada koil pengapian (ignition coil), kumparan primer dan sekunder digulung pada inti besi. Kumparan-kumparan ini akan menaikkan tegangan yang diterima dan baterai menjadi tegangan tinggi dengan cara induksi elektromagnet.

            Inti besi (core), yang dikelilingi oleh kumparan, terbuat dan baja silikon tipis yang digulung ketat, Kumparan sekunder dan kawat tembaga tipis (diameter 0,05-0,1 mm) yang digulung 15000-30000 kali lilitan pada inti besi, sedangkan kumparan primer terbuat dan kawat tembaga yang relatif lebih tebal (diameter 0,5-1,0 mm) yang digulung l50-300 kali lilitan mengelilingi kumparan sekunder.

            Untuk mencegah terjadinya hubungan singkat (chort circuit,) antar 1apisan yang berdekatan, antara lapisan satu dengan lainnya disekat dengan kertas yang mempunyai tahanan sekat yang tinggi. Seluruh ruangan kosong dalam tabung kumparan diisi dengan minyak atau campuran penyekat untuk menambah daya tahan terhadap panas. Salah satu ujung dan kumparan primer dihubungkan dengan terminal negative primer sedangkan ujung yang lain dihubungkan dengan terminal positif primer. Kumparan sekunder dihubungkan dengan cara serupa, dengan ujungnya dihubungkan dengan kumparan primer lewat terminal positif primer, sedangkan ujung yang lain dihubungkan dengan terminal tegangan tinggi melalui sebuah pegas. Kedua kumparan digulung dengan arah yang sama, dengan kumparan primer pada bagian luar. Koil pengapian (ignition coil) mempunyai tiga terminal yaitu:

a.         Terminal (+) dihubungkan dengan baterai.

b.         Terminal (-) dihubungkan dengan platina (breaker point) dan kondensor.

c.         Terminal tegangan tinggi dihubungkan dengan busi.

 4).Distributor

Distributor berfungsi sebagai alat pemutus dan pembagi arus pengapian yang akan di salurkan ke spark plug (busi)

a).Rotor

Rotor merupakan suatu komponen dalam system pengapian. Rotor berfungsi sebagai pembagi arus ke beberapa busi, sesuai dengan system pengapiannya.

b).Platina

Platina (breaker point) berfungsi memutuskan arus listrik yang mengalir melalui kumpaian primer dan koil pengapian (ignition coil), untuk menghasilkan arus listrik tegangan tinggi pada kumparan sekunder dengan jalan induksi magnet listrik. Induksi terjadi saat platina (breaker point) diputus atau terbuk

c).Tutup distributor

                 Tutup distributor berfungsi sebagai penutup platina dan sebagai tempat kabel yang dialiri oleh arus. Tutup distributor berfungsi untuk membagikan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil) dan rotor ke kabel tegangan tinggi untuk masing-masing silinder sesuai dengan urutan pengapian.

d). Kondensor.

                 Kondensor berguna untuk mencegah timbulnya bunga api pada kontak pemutus arus sewaktu membuka dan mempercepat arus primer menjadi pulih kembali dengan tujuan menaikkan tegangan koil sekunder. Kemampuan dan suatu kondensor dapat ditunjukkan dengan berapa besar kapasitasnya. Kapasitas kondensor diukur dalam mikrofarad (μ f).

e).Vaccum Advancer

                 Vaccum Advancer berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai dengan beban mesin (kevakuman). Bagian ini terdiri dan plat pembawa (breaker plate) dan vaccum advancer. Prinsip kerja vakum advancer adalah memanfaatkan kevakuman yang terjadi pada lubang di atas throtle valve, yang selanjutnya dinibali menjadi gaya tarik tersebut di teruskan untuk menggerakkan plat pembawa (breaker plale), dengan gerakan putar yang berlawanan dengan putaran bubungan (cam lobe,).

     Karena platina (breaker point,) menempel pada breaker plate maka dengan berputarnya plat pembawa (breaker plale) ini menyebabkan platina (breaker point) lebih awal membukanya. Hal ini berarti pelayanan busi terjadi lebih awal (lebih cepat).

6. Kabel Tegangan Tinggi

            Kabel tegangan tinggi berfungsi untuk mengalirkan arus listrik tegangan tinggi dan koil pengapian (ignition coil) ke busi. Kabel tegangan tinggi harus mampu mengalirkan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan di dalam koil pengapian (ignition coil) ke busi melalui distributor tanpa adanya kebocoran. OIeh sebab itu, penghantar (core) dibungkus.

7. Busi

            Busi berfungsi untuk memberikan loncatan bunga api melalui elektrodanya ke dalam ruang pembakaran, apabila ada arus tegangan energi mengalir ke busi. Komponen utama busi yaitu:

a.    Insulator keramik,

            Insulator berfungsi untuk memegang elektroda tengah dan berguna sebagai insulator antara elektroda tengah dengan wadah (cassing). Gelombang yang dibuat pada permukaan insulator keramik berguna untuk memperpanjang jarak permukaan antara terminal dan wadah (cassing) untuk mencegah terjadinya loncatan bunga api tegangan tinggi. Insulator terbuat dari porselen aluminium murni yang mempunyai daya tahan panas yang sangat baik, kekuatan mekanikal, kekuatan dielektrik, pada temperature tinggi dan penghantar panas (thermical conductivity).

b.    Cassing,

     Casing berfungsi untuk menyangga insulator keramik dan juga sebagai mounting busi terhadap mesin.

c. Elektrode Tengah

Elektroda tengah terdiri dari:

            1) Sumbu pusat : mengalirkan arus dan meradiasikan panas yang ditimbulkan oleh elektroda.

            2) Seal glass : merapatkan antara poros tengah (center shaft) dan insulator keramik dan mengikat antara poros tengah (center shaft) dan elektroda tengah.

            3) Resistor : mengurangi suara pengapian untuk mengurangi gangguan frekuensi radio.

            4) Copper core (inti tembaga) : merambatkan panas dan elektroda dan ujung   insulator agar cepat dingin.

            5) Elektroda tengah: membangkitkan loncatan bunga api ke masa (elektroda masa).

d. Elektroda Masa

            Elektroda Masa dibuat sama dengan elektroda tengah, dengan tujuan memudahkan loncatan bunga api agar menaikkan kemampuan pengapian.

Cara Kerja Sistem Pengapian (Ignation System) Pada Motor Bensin

Prinsip Kerja Sistem Gambar Pengapian Konvensional

                                                         

            Apabila kunci kontak dihubungkan, arus lisirik akan mengalir dan baterai melalui kunci kontak ke kumparan primer, ke platina (breaker point) dan ke massa. Dalam keadaan seperti ini platina (breaker pont) masih dalam keadaan tertutup

Akibat mengalimya arus pada kumparan primer, maka inti besi menjadi magnet. Bila platina (breaker point) membuka arus yang mengalir pada kumparan primer akan terputus dan kemagnetan pada inti besi akan segera hilang. Hilangnya kemagnetan ini akan menyebabkan pada kumparan primer dan kumparan sekunder timbul tegangan induksi. Karena jumlah kumparan pada kumparan sekunder lebih banyak dari kumparan primer, maka tegangan yang timbul pada kumparan sekunder akan lebih besar atau dengan kata lain pada kumparan sekunder akan timbul tegangan tinggi.

Tegangan tinggi ini akan disalurkan ke rotor distributor untuk dibagi-bagikan ke busi pada tiap silinder yang mengakhiri langkah kompresinya. Selanjutnya tegangan tinggi pada busi akan diubah menjadi percikan bunga api guna pembakaran bahan bakar pada ruang bakar.

2.Sistem Pengapian Capacitor Discharge Ignition (CDI).

Sistem pengapian Capacitor Discharge Ignition (CDI). merupakan sistem pengapian elektronik yang sangat popular digunakan pada mesin sepeda motor maupun mobil. Sistem pengapian Capacitor Discharge Ignition (CDI) terbukti lebih menguntungkan dan lebih baik dibanding sistem pengapian konven-sional (menggunakan platina). Dengan sistem Capacitor Discharge Ignition (CDI), tegangan pengapian yang dihasilkan lebih besar (sekitar 40 KV) dan stabil sehingga proses pembakaran campuran bensin dan udara bisa berpeluang makin sempurna. Dengan demikian, terjadinya endapan karbon pada busi juga bisa dihindari. Selain itu, dengan sistem Capacitor Discharge Ignition (CDI) tidak memerlukan penyetelan seperti penyetelan pada platina. Peran platina telah digantikan oleh oleh thyristor sebagai saklar elektronik dan pulser coil atau “pick-up coil” (koil pulsa generator) yang dipasang dekat flywheel generator atau rotor alternator (kadang-kadang pulser coil menyatu sebagai bagian dari komponen dalam piringan stator, kadang-kadang dipasang secara terpisah).

Secara umum beberapa kelebihan sistem pengapian Capacitor Discharge Ignition (CDI) dibandingkan dengan sistem pengapian konvensional adalah antara lain :

1.      Tidak memerlukan penyetelan saat pengapian, karena saat pengapian terjadi secara otomatis yang diatur secara elektronik.

2.      Lebih stabil, karena tidak ada loncatan bunga api seperti yang terjadi pada breaker point (platina) sistem pengapian konvensional.

3.      Mesin mudah distart, karena tidak tergantung pada kondisi platina.

4.      Unit CDI dikemas dalam kotak plastik yang dicetak sehingga tahan terhadap air dan goncangan.

5.      Pemeliharaan lebih mudah, karena kemungkinan aus pada titik kontak platina tidak ada.

Cara Kerja Sistem Pengapian CDI

Pada saat magnet permanent (dalam flywheel magnet) berputar, maka akan dihasilkan arus listrik AC dalam bentuk induksi listrik dari source coil. Arus ini akan diterima oleh CDI unit dengan tegangan sebesar 100 sampai 400 volt. Arus tersebut selanjutnya dirubah menjadi arus setengah gelombang (menjadi arus searah) oleh diode, kemudian disimpan dalam kondensor (kapasitor) dalam CDI unit. Kapasitor tersebut tidak akan melepas arus yang disimpan sebelum SCR (thyristor) bekerja. Pada saat terjadinya pengapian, pulsa generator akan menghasilkan arus sinyal. Arus sinyal ini akan disalurkan ke gerbang (gate) SCR. Dengan adanya trigger (pemicu) dari gate tersebut, kemudian SCR akan aktif (on) dan menyalurkan arus listrik dari anoda (A) ke katoda (K). Dengan berfungsinya SCR tersebut, menyebabkan kapasitor melepaskan arus (discharge) dengan cepat. Kemudian arus mengalir ke kumparan primer (primary coil) koil pengapian untuk menghasilkan tegangan sebesar 100 sampai 400 volt sebagai tegangan induksi sendiri. Akibat induksi diri dari kumparan primer tersebut, kemudian terjadi induksi dalam kumparan sekunder dengan tegangan sebesar 15 KV sampai 20 KV. Tegangan tinggi tersebut selanjutnya mengalir ke busi dalam bentuk loncatan bunga api yang akan membakar campuran bensin dan udara dalam ruang bakar.

 Terjadinya tegangan tinggi pada koil pengapian adalah saat koil pulsa dilewati oleh magnet, ini berarti waktu pengapian (Ignition Timing) ditentukan oleh penetapan posisi koil pulsa, sehingga sistem pengapian CDI tidak memerlukan penyetelan waktu pengapian seperti pada sistem pengapian konvensional. Pemajuan saat pengapian terjadi secara otomatis yaitu saat pengapian dimajukan bersama dengan bertambahnya tegangan koil pulsa akibat kecepatan putaran motor. Selain itu SCR pada sistem pengapian CDI bekerja lebih cepat dari contact breaker (platina) dan kapasitor melakukan pengosongan arus (discharge) sangat cepat, sehingga kumparan sekunder koil pengapian teriduksi dengan cepat dan menghasilkan tegangan yang cukup tinggi untuk memercikan bunga api pada busi.

Urutan kerja sistem pengapian pada Capacitor Discharge Ignition (CDI) adalah sebagai berikut :

1.      Baterai

Saat reaksi kimia (elektrolisa air) muncul di dalam elektrolit saat pengisian, hal itu disebabkan plat kutub positip membangkitkan oksigen dan plat kutub negatip membangkitkan hidrogen. Pada proses elektrolisa air, volume elektrolit menurun, sehingga membutuhkan pengisian kembali.

2.      Kunci Kontak

Cara kerja kunci kontak adalah dengan memutar kunci kontak ke posisi yang kita inginkan. Setiap posisi pada kunci kontak akan menentukan hubungan kelistrikan pada rangkaian pengapian sehingga memfungsikan komponen. Beberapa posisi kunci kontak yang mempengaruhi komponen pengapian :

1)      ACC (Accesories) menghubungkan arus/tegangan dari baterai ke accesories mobil, contoh tape mobil ( sound system ).

2)      OFF mematikan semua kelistrikan otomotif dari baterai ke rangkaian.

3)      ON atau IG menghubungkan arus atau tegangan dari baterai ke ignition (Coil +).

4)      ST ( Start ) menghubungkan arus / tegangan dari baterai ke M.Stater (T.50) sehingga motor stater akan berputar menggerakkan mesin.

3.      Ignition Coil

Cara kerja Ignition Coil adalah sebagai berikut: Komponen ini meningkatkan tegangan baterai (12V) untuk membangkitkan tegangan tinggi di atas 10kV, yang perlu untuk pengapian. Primary dan secondary coil diletakkan saling berdekatan. Saat arus diberikan secara intermittent ke primary coil, terciptalah saling induktansi. Mekanisme ini dimanfaatkan untuk membangkitkan tegangan tinggi pada secondary coil.  Koil pengapian dapat membangkitkan tegangan tinggi yang berbeda-beda sesuai dengan jumlah dan ukuran gulungan koil. Tegangan tinggi pada Pengapian Capacitor Discharge Ignition (CDI) adalah pada saat arus dari kapasitor dengan cepat mengalir ke kumparan primer.

4.      Unit Pemotong Arus

Pada saat rotor alternator (magnit) berputar terjadi induksi listrik yang akan menimbulkan arus listrik AC. Arus akan diterima oleh Capacitor Discharge Ignition (CDI)  unit dengan besar tegangan antara 100-400volt. Arus AC ini diubah menjadi arus setengah gelombang oleh diode dan disimpan oleh capasitor di unit Capacitor Discharge Ignition (CDI).

5.      Distributor

Distributor bekerja menyalurkan tegangan tinggi dari ignition coil ke busi melalui urutan pengapian tertentu ( Firing Order ). Di dalam distributor ini terdapat beberapa komponen yang menjadi satu mempunyai fungsi tersendiri. Pada distributor dapat dibedakan menjadi 3 kelompok besar, yaitu :

1)      Kelompok kontak point/pemutus arus  yaitu Unit Capacitor Discharge Ignition (CDI) dan komponen didalamnya.

2)      Kelompok pengatur pengapian yaitu centrifugal advancer dan vacum advancer.

3)      Kelompok penerus tegangan tinggi yang terdiri dari rotor dan kabel tegangan tinggi.

6.      Busi

Busi bekerja memercikan bunga api bila mendapat tegangan tinggi dari Ignition Coil untuk dapat melewati celah menuju ke massa. Tegangan tinggi ini menimbulkan bunga api dan suhu tinggi di antara elektroda tengah dan massa busi untuk menyalakan campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan. Busi harus bisa menjaga kemampuan penyalaan untuk jangka waktu yang lama, meskipun mengalami temperatur tinggi dan perubahan tekanan.

Sifat-sifat

·        Sumber tegangan dari generator, sehingga motor dapat hidup tanpa baterai.

·        Daya pengapian terbaik pada putaran tinggi.

·        Putaran start harus lebih besar dari 200 rpm

·        Sering digunakan pada motor kecil seperti sepada motor

3. Sistem pengapian IIA (Integrated Ignition Assembly).

Sistem pengapian (Integrated Ignition Assembly).IIA  adalah sistem pengapian full transistor dengan keunggulan secara konstruksi koil pengapian terletak didalam distributor. Sistem pengapian digunakan pada motor bensin untuk membakar campuran udara dan bensin agar menghasilkan pembakaran yang optimal. Sistem pengapian ini menggunakan sistem pengapian full transistor hanya saja keunggulannya adalah koil pengapian disatukan didalam distributor sehingga dari segi konstruksi lebih kompak dan praktis. ( Fundamental of Electricity Step 2, 1996 : 42 ) Sistem pengapian full transistor yang dikembangkan untuk menghapuskan perlunya pemeliharaan berkala seperti pada sistem pengapian konvensional, yang pada akhirnya mengurangi biaya pemeliharaan bagi pemakai.

Pada sistem pengapian transistor, signal generator dipasang didalam distributor untuk menggantikan breaker point dan cam. Signal generator membangkitkan tegangan untuk mengaktifkan transistor pada igniter untuk memutus arus primer pada koil pengapian. Sedang pada IIA ( Integrated Ignition Assembly ) koil pengapian terletak didalam distributor sehingga lebih praktis dan kompak.

 Komponen Sistem Pengapian IIA Baterai

baterai adalah sebuah elemen kimia yang bekerja sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan arus listrik. Dalam sistem ini baterai berfungsi sebagai penyuplai arus baik ke koil pengapian maupun ke igniter untuk mengaktifkan power transistor.

1). Distributor

Distributor adalah komponen yang vital dalam sistem ini. Di dalam distributor sistem ini terdapat beberapa komponen dan yang membedakan sistem IIA ini adalah koil pengapian yang terletak didalam distributor.     

                                    

2). Rotor Koil

Berfungsi mendistribusikan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan koil pengapian ke masing-masing silinder sesuai Firing Order (urutan penyalaan). 2. Signal generator Perbedaan utama pada sistem pengapian transistor dengan sistem pengapian konvensional adalah pada signal generator dan igniter yang menggantikan breaker point dan cam. Signal generator adalah semacam generator arus bolak balik yang berfungsi untuk menghidupkan power transistor didalam igniter untuk memutuskan arus primer pada koil pengapian pada saat pengapian yang tepat. Signal generator terdiri dari magnet permanen yang memberi garis gaya magnet kepada pick up coil yang berfungsi untuk membangkitkan arus AC

dan signal rotor yang menginduksi tegangan AC didalam pick up coil sesuai dengan saat pengapian. Signal rotor mempunyai gigi-gigi sebanyak jumlah silinder. Pada Nissan twin cam jumlah gigi pada signal rotor berjumlah 4 buah sesuai jumlah silindernya.

Garis gaya magnet dari magnet permanen mengalir dari signal rotor melalui pick up coil. Celah udara antara rotor dan pick up coil menyebabkan kepadatan garis gaya magnet berubah-ubah sehingga membangkitkan tegangan pada pick up coil.

Gambar dibawah ini menunjukkan perubahan posisi signal rotor terhadap pick up coil, perubahan garis gaya magnet dan gaya gerak listrik yang dihasilkan.

Saat gigi rotor berada pada posisi A , celah dengan pick up coil adalah yang terbesar sehingga gaya magnetnya pun sangat lemah dan tidak ada tegangan yang dibangkitkan. Pada posisi B perubahan garis gaya magnet adalah yang terbesar dan gaya gerak listrik yang dihasilkan maksimum. Pada posisi antara B dan C perubahan garis gaya magnet berkurang dan gaya listrik yang dihasilkan juga berkurang.Karena gaya gerak listrik dalam pick up coil diinduksikan dengan arah melawan perubahan garis gaya maka arah gaya listrik terbalik pada saat gigi signal rotor mendekati pick up coil seperti terlihat pada posisi B dan posisi D, dan pada posisi itulah tegangan yang dihasilkan tertinggi dengan arah yang berkebalikan.

3).Igniter

Perubahan gaya listrik yang terjadi pada signal generator akan dideteksi oleh igniter. Igniter adalah sebuah detektor yang terdiri dari detektor yang berfungsi menerima signal dari signal generator, amplifier yang berfungsi untuk menguatkan signal tersebut, dan power transistor yang akan memutus dan menghubungkan arus primer pada koil pengapian sesuai signal yang diterima dari signal rotor.Igniter juga dilengkapi Dwell control yang berfungsi untuk mengatur lamanya arus yang masuk ke kumparan primer pada koil pengapian. Igniter juga dilengkapi dengan sirkuit pembatas arus yaitu untuk membatasi arus maksimum pada kumparan primer yang disebut Current limiting circuit.

4).Sentrifugal advancer

Berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai putaran mesin, yaitu saat putaran mesin naik maka sentrifugal akan menggeser base plate untuk memajukan saat pengapian. Pemeriksaan komponen pada sentrifugal dapat dilakukan dengan cara menghidupkan mesin, lepas vacuum hose dan sumbat vacuum hose tersebut.

Naikkan putaran mesin dan periksa saat pengapian dengan timing light apakah terjadi pemajuan saat pengapian sesuai pertambahan putaran mesin, jika tidak terjadi pemajuan saat pengapian maka lepas distributor dan periksa dan gantilah sentrifugal spring.

5).Vacuum advancer

Berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai beban mesin, yaitu saat kevakuman dalam karburator naik maka tekanan dalam diafragma bertambah dan menekan spring serta controler rod sehingga akan menggeser base plate untuk memajukan saat pengapian. Pemeriksaan vacuum advancer dapat dilakukan dengan cara menghidupkan mesin, hubungkan vacuum pump ke nipple dan tambahkan vacuum pada vacuum pump secara bertahap dan periksa apakah terdapat pemajuan saat pengapian sesuai penambahan vacuum pada vacuum pump. Jika tidak terjadi pemajuan saat pengapian kemungkinan besar terjadi gangguan pada diafragma atau pada spring. Untuk kerusakan tersebut lepaskan ditributor dan gantilah komponen yang mengalami gangguan.

6). Koil Pengapian

Berfungsi untuk menaikkan tegangan baterai dari 12 volt menjadi ±12 kV agar mampu menjadi percikan bunga api pada elektroda busi.

7). Kabel Tegangan Tinggi.

Kabel tegangan tinggi berfungsi untuk menyalurkan arus listrik tegangan tinggi dari distributor ke busi.

8). Kondensor

Kondensor berfungsi untuk menyimpan sementara arus listrik kumparan primer pada saat terjadi self induction sewaktu terjadi pemutusan arus primer. Pemutusan arus primer secara tiba-tiba menyebabkan efek self induction sehingga tegangan primer naik, untuk itulah digunakan kondensor untuk menyimpan sementara arus tersebut dan melepaskannya saat arus primer terhubung kembali. Spesifikasi kapasitas kondensor sistem pengapian IIA adalah 0,5 μF.

9). Busi

Busi berfungsi untuk membuat loncatan bunga api dari tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil pengapian. Pemeriksaan pada busi meliputi pemeriksaan keausan pada elektroda busi, pemeriksaan elektroda terhadap endapan karbon, dan pemeriksaan insulator porselen dari keretakan.

Prinsip Kerja Sistem Pengapian IIA

Aliran arus saat sistem pengapian ini bekerja sangat kompleks, terutama aliran arus pada igniter. Oleh karena itu rangkaian igniter pada gambar berikut ini akan disederhanakan pada kerja power transistor.

1). Mesin Mati

Saat kunci kontak ON maka tegangan dialirkan ke titik P. Tegangan pada titik P berada dibawah tegangan basis yang diperlukan untuk mengaktifkan transistor melalui pengatur tegangan R1 dan R2, akibatnya transistor akan tetap OFF selama mesin mati, dan tidak ada arus yang mengalir ke kumparan primer koil pengapian. ( Fundamental of Electricity Step 2, 1996 : 38 )

2). Mesin Hidup (Pick up coil menghasilkan tegangan positif)

Saat mesin dihidupkan maka signal rotor pada distributor akan berputar, dan menghasilkan tegangan AC dalam pick up coil. Bila tegangan yang dihasilkan adalah positif tegangan ini ditambahkan dengan tegangan dari batere yang dialirkan ke titik P untuk menaikkan tegangan pada titik Q diatas tegangan kerja transistor, dan transistor ON. Akibatnya arus primer koil akan mengalir melalui C ke E. ( Fundamental of Electricity Step 2, 1996 : 38 )

3). Mesin Hidup (Pick up coil menghasilkan tegangan negatif)

Bila tegangan AC yang dihasilkan dalam pick up coil adalah negatif, tegangan ini ditambahkan pada tegangan titik P sehingga tegangan pada titik Q turun dibawah tegangan kerja transistor dan transistor OFF. Akibatnya arus primer koil terputus dan tegangan tinggi diinduksi pada kumparan sekunder koil pengapian. (Fundamental of Electricity Step 2, 1996 : 39)

Gambar 3.24 Aliran arus saat pick up coil menghasilkan tegangan negative

Diagram Sirkuit Pengapian IIA

Pasokan bahan bakarnya mengandalkan sistem injeksi elektronik (electronic fuel injection), sementara untuk urusan pengapian, seluruh varian Taruna baru telah menggunakan sistem tanpa distributor yang membuat perawatan dan efektivitas pengapian lebih sempurna. Pasalnya, dengan sistem DLI (distributor less ignition) ini, tiap spark plug (busi) dilayani oleh sebuah koil sehingga pengapian jauh lebih besar serta stabil dan merata di tiap silindernya. Efeknya, pembakaran menjadi lebih sempurna, mesin lebih efisien namun bertenaga.

                       

4.Sistem pengapian (distributor less ignition)DLI 

            Ada berbagai jenis sistem pengapian. Sebagian besar sistem ini dapat ditempatkan menjadi salah satu dari tiga kelompok yang berbeda: pemutus titik sistem pengapian konvensional jenis (digunakan sejak awal 1900-an), sistem pengapian elektronik (populer sejak pertengahan tahun 70-an), dan sistem pengapian distributorless ignation (diperkenalkan di pertengahan 80-an).

Sistem pengapian DLI adalah suatu sistem pengapian eletronik tanpa distributor yang membuat perawatan dan efektivitas pengapian lebih sempurna. Sistem DLI (distributor less ignition) ini, tiap spark plug (busi) dilayani oleh sebuah koil sehingga pengapian jauh lebih besar serta stabil dan merata di tiap silindernya. Efeknya, pembakaran menjadi lebih sempurna, mesin lebih efisien namun bertenaga.
                        Gambar di bawah. Sebuah sistem pengapian DLI dibagi menjadi  sirkuit primer dan sekunder. Rangkaian utama membawa tegangan rendah. Sirkuit ini hanya beroperasi pada baterai dan dikendalikan oleh poin pemutus dan saklar pengapian. Rangkaian sekunder terdiri dari  : gulungan sekunder koil, kabel tegangan tinggi antara distributor dan kumparan (biasa disebut kabel coil) pada distributor koil eksternal, tutup distributor, distributor rotor, spark plug

       Distributor adalah elemen pengendali sistem. Menghidupkan arus utama dan mematikan dan mendistribusikan arus ke busi yang tepat setiap kali percikan dibutuhkan. Distributor adalah perumahan diam mengelilingi poros berputar. poros yang digerakkan dengan kecepatan mesin satu-setengah oleh camshaft mesin melalui roda gigi distributor drive. Sebuah cam di dekat bagian atas poros distributor memiliki satu lobus untuk setiap silinder mesin. cam beroperasi poin kontak, yang dipasang di piring dalam perumahan distributor.

Sebuah rotor melekat ke atas poros distributor. Ketika tutup distributor di   tempat, sepotong pegas logam di tengah tutup membuat kontak dengan strip logam di atas rotor. Akhir luar rotor lewat sangat dekat dengan kontak terhubung ke busi memimpin sekitar bagian luar tutup distributor.

Kumparan adalah jantung dari sistem pengapian. Pada dasarnya, itu tidak lebih dari transformator yang mengambil tegangan relatif rendah (12 volt) yang tersedia dari baterai dan meningkat ke titik di mana ia akan api busi sebanyak 40.000 volt. "Coil" Istilah mungkin keliru karena sebenarnya ada dua gulungan kawat luka tentang inti besi. Kumparan ini terisolasi satu sama lain dan seluruh majelis tertutup dalam kasus-diisi minyak. Kumparan primer, yang terdiri dari beberapa putaran relatif kawat berat, dihubungkan dengan dua terminal utama yang terletak di atas kumparan. Kumparan sekunder terdiri dari banyak berubah dari kawat halus. Terhubung ke sambungan tegangan tinggi di atas kumparan (menara ke mana kawat kumparan dari distributor dicolokkan).

            Dalam kondisi normal, daya dari baterai dimasukkan melalui kawat resistor atau hambatan ke sirkuit primer dari koil dan kemudian membumi melalui titik pengapian di distributor (titik ditutup). Energi rangkaian kumparan primer dengan tegangan baterai menghasilkan aliran arus melalui gulungan primer, yang menginduksi lapangan, sangat besar magnetik intens. Medan magnet ini tetap selama arus dan titik tetap tertutup.

            Sebagai distributor berputar cam, poin didorong terpisah, melanggar sirkuit primer dan menghentikan aliran arus. Mengganggu aliran arus primer menyebabkan medan magnet runtuh. Sama seperti arus yang mengalir melalui kawat menghasilkan medan magnet, medan magnet bergerak melintasi kawat akan menghasilkan arus. Sebagai runtuh medan magnet, garis-garis gaya salib belitan sekunder, mendorong arus di dalamnya. Karena terdapat banyak berubah lebih dari kawat pada gulungan sekunder, tegangan dari gulungan primer diperbesar cukup sampai 40.000 volt.

            Tegangan dari gulungan kumparan sekunder mengalir melalui kumparan memimpin tegangan tinggi ke pusat distributor cap, dimana didistribusikan oleh rotor ke salah satu terminal luar di tutup. Dari sana, mengalir melalui spark plug mengarah ke busi. Proses ini terjadi dalam sepersekian detik dan diulang setiap kali membuka dan menutup poin, yang sampai 1500 kali per menit dalam mesin 4-silinder di siaga.

            Untuk mencegah tegangan tinggi dari pembakaran titik, kondensor dipasang di sirkuit. Hal ini menyerap beberapa kekuatan gelombang arus listrik yang terjadi selama runtuhnya medan magnet. kondensor ini terdiri dari beberapa lapisan aluminium foil dipisahkan oleh isolasi. Lapisan foil ini mampu menyimpan listrik, membuat gelombang listrik dari kondensor.

            Tegangan terjadi setelah poin terbuka mungkin mencapai 250 volt karena jumlah energi tersimpan di gulungan primer dan medan magnet berikutnya. Sebuah kondensor yang cacat  tidak akan menyerap getaran dari aliran yang bergerak cepat ketika aliran listrik terbuka dan arus dapat memaksa jalan di seluruh perbedaan titik, menyebabkan percikan dan pembakaran.

Distributorless sistem pengapian

Cara kerja sistem pengapian distributorless. Busi dibakar langsung dari gulungan. Waktu percikan dikendalikan oleh Ignition Control Unit (ICU) dan Engine Control Unit (ECU). Sistem pengapian distributorless memiliki satu coil per silinder, atau satu kumparan untuk setiap pasangan silinder.
            Sistem ini menggunakan satu coil pengapian per dua silinder. Jenis sistem ini sering dikenal sebagai sisa percikan metode distribusi. Dalam sistem ini, setiap silinder dipasangkan dengan lawan silinder di urutan tembak (biasanya 1-4, 2-3 pada mesin 4-silinder, atau 1-4 2-5, 3-6 pada motor 6 silinder. Ujung-ujung setiap kumparan mengarah sekunder yang melekat pada busi untuk pasangan berlawanan. Kedua plugs berada di silinder pendamping, silinder yang pada Top Dead Center (TDC) pada waktu yang sama. Namun, kedua plugs dipasangkan berlawanan dengan ujung siklus mesin 4 stroke. Ketika salah satu plugs berada di TMA pada langkah kompresi, yang lain pada TDC dari knalpot stroke. Salah satu plugs yang ada di kompresi dikatakan silinder pemroses dan satu di stroke knalpot, silinder buang. Ketika pembuangan kumparan, baik percikan pada colokan yang sama untuk menyelesaikan rangkaian seri.

Sejak polaritas gulungan primer dan sekunder yang tetap, satu plug selalu kebakaran di arah depan dan yang lainnya secara terbalik. Hal ini berbeda dari sistem konvensional menembakkan semua colokan ke arah yang sama setiap waktu. Karena permintaan energi tambahan, desain coil, waktu jenuh dan arus utama juga berbeda. Ini desain ulang sistem yang memungkinkan energi yang lebih tinggi akan tersedia dari gulungan distributorless, lebih dari 40 kilovolt di semua rentang rpm.

Distributorless Ignition (DLI) menggunakan crankshaft sensor magnetik, sensor camshaft posisi, atau keduanya, untuk menentukan posisi crankshaft dan kecepatan mesin. Sinyal ini dikirimkan ke modul pengapian atau modul kontrol mesin kontrol yang kemudian memberi energi kumparan yang sesuai.

Keuntungan dari distributor dalam teori, adalah:

             a)     Jangka waktu penyesuaian singkat

             b)     Tidak ada distributor cap dan rotor

         c)    Tidak ada bagian yang bergerak untuk aus

              d) Tidak distributor untuk mengakumulasi kelembaban dan menyebabkan   masalah mulai

              e)  Distributor Tidak untuk drive sehingga memberikan drag mesin kurang
Komponen utama dari pengapian distributorless pada taruna oxxy 2005  adalah:

·         ECU atau Engine Control Unit

·         ICU atau Unit Ignition Control

·         Device Memicu Magnetik seperti crankshaft Posisi Sensor dan Camshaft Position Sensor

·         Coil Paket

 waktu pengapian adalah pengukuran, dalam derajat rotasi poros engkol, dari titik di mana percikan api busi di setiap silinder. Hal ini diukur dalam derajat sebelum atau setelah Top Dead Center (TDC) dari stroke kompresi. Karena membutuhkan sepersekian detik untuk busi untuk menyalakan campuran di dalam silinder, busi memercikan api sedikit sebelum piston mencapai TMA. Jika tidak, campuran tidak akan benar-benar tersulut sebagai piston melewati TMA dan kekuatan penuh ledakan itu tidak akan digunakan oleh mesin. Pengapian waktu pada banyak kendaraan saat ini dikendalikan oleh komputer kontrol mesin dan tidak disesuaikan. Namun waktu tersebut dapat dibaca menggunakan alat scan tersambung ke konektor data link.

Pengukuran waktu diberikan dalam derajat perputaran poros engkol sebelum piston mencapai TMA (BTDC). Jika pengaturan untuk pengapian 5 ° BTDC, busi harus api 5 ° sebelum piston mencapai TMA masing-masing. Ini hanya berlaku, namun, ketika mesin berada pada kecepatan idle. Dengan meningkatnya kecepatan mesin, piston lebih cepat. Busi harus membakar bahan bakar lebih cepat jika harus benar-benar tersulut ketika piston mencapai TMA. Untuk melakukan ini, distributor memiliki berbagai sarana memajukan percikan waktu dengan meningkatnya kecepatan mesin.

Jika pengapian diatur terlalu jauh maju (BTDC), kunci kontak dan perluasan bahan bakar dalam silinder akan terjadi terlalu cepat dan cenderung memaksa piston ke bawah ketika masih melakukan perjalanan. Hal ini menyebabkan ping mesin. Jika pengapian percikan diatur terlalu jauh terbelakang, setelah TMA (ATDC), piston akan telah melewati TMA dan mulai dalam perjalanan turun saat bahan bakar dinyalakan. Hal ini akan menyebabkan piston dipaksa turun untuk hanya sebagian dari perjalanan nya. Hal ini akan mengakibatkan performa mesin yang buruk dan kurangnya power/usaha.

Read More