Sistem pengapian
1.
Tujuan Sistem Pengapian
Tujuan penggunaan system pengapian
pada kendaraan adalah menyediakan percikan bunga api bertegangan tinggi pada
busi untuk membakar campuran udara/bahan bakar di dalam ruang bakar engine.
Gambar 1. Sistem Pengapian
Konvesional
2. Fungsi bagian-bagian komponen Baterai
a.
Baterai
Menyediakan arus listrik tegangan
rendah untuk ignation coil.
b.
Ignation Coil
Menaikan tegangan yang di terima dari
baterai menjadi tegangan tinggi yang diperlukan untuk pengapian.
c.
Distributor
Berfungsi membagikan (mendistribusikan)
arus tegangan tinggi yang dihasilkan (dibangkitkan) oleh kumparan skunder pada
ignation coil ke busi pada tiap-tiap selinder sesuai dengan urutan pengapian.
Bagian-bagian ini terdiri dari:
-
Cam (nok)
Membuka Kontak point (platina) pada
sudut cam shaftt yang tepat untuk masing-masing selinder.
-
Kontak point
Memutuskan
arus listrik yang mengalir melalui kumparan primer dari ignation coil untuk
menghasilkan arus listrik tegangan tinggi.
-
Capasitor (condensor)
Menyerap
lompatan bunga api yang terjadi antara breaker point pada Saat membuka dengan
tujuan menaikan tegangan coil skunder.
-
Centrifugal governor advancer
Memajukan saat pengapian sesuai
dengan putaran mesin.
-
Vacuum Advancer
Memajukan saat pengapian sesuai
dengan beban mesin (vacuum Intake manifold)
-
Rotor
Membagikan arus listrik tegangan
tinggi yang di hasilkan oleh ignation coil ke tiap-tiap busi.
-
Distributor Cap
Membagikan
arus listrik tegangan tinggi dari rotor ke kabel tegangan tinggi untuk masing-
masing selinder.
d.
Kabel tegangan tinggi
Mengalirkan arus listrik tegangan
tinggi dari ignation coil ke busi.
e.
Busi
Mengeluarkan arus listrik tegangan
tinggi menajdi loncatan bunga api melalui elektroda.
3. Prosedur Cara Kerja dan Karakteristik Komponen Pengapian
a. Coil Pengapian
Konstruksi
Gambar
2. Konstruksi Coil Pengapian yang umum
Coil pengapian terdiri dari rumah logam yang meliputi lembar pelapis logam
untuk mengurangi kebocoran medan magnet. Lilitan sekunder, yamg mempunyai
lilitan lebih kurang 20.000 lilitan kawat tembaga halus dililitkan secara
langsung ke inti besi yang dilaminasi dan disambungkan ke terminal tegangan
tinggi yang terdapat pada bagian tutup coil. Karena tegangan tinggi diberikan
pada inti besi, inti harus diisolasi oleh tutup dan insolator tambahan
diberikan di bagian dasar.
Lilitan primer, terdiri dari 200-500 lilitan kawat tembaga yang relatif
tebal, di tempatkan dekat dengan bagian luar sekelililng lilitan sekunder.
Panjang dan lebar kawat akan menyebabkan resistansi lilitan primer berubah
tergantung pada penggunaannya.
Coil pengapian adalah transformator peningkat tegangan. Coil menghasilkan
pulsa-pulsa tegangan tinggi yang dikirimkan ke busi-busi untuk menyulut campuran
bahan bakar/udara di tabung engine.
Lilitan primer coil, menyimpan energi
dalam bentuk medan magnet. Pada waktu yang ditentukan kontak poin terbuka, arus
primer berhenti mengalir dan medan magnet kolap memotong coil sekunder
menghasilkan tegangan tinggi ke dalamnya. Tegangan sekunder menyalakan busi.
Cara Kerja
Sistem Pengapian
§ Rangkaian Primer
Gambar 3. Rangkaian Primer Sistem Pengapian
Rangkaian primer merupakan jalur
untuk arus tegangan rendah dari baterai (lihat diagram) dan terdiri dari
komponen-komponen berikut:
-
Saklar
Pengapian Lilitan
-
Lilitan
Primer Coil
-
Kontak
Poin Distributor
-
Kondensor
§
Rangkaian
Sekunder
Gambar 4. Rangkaian Sekunder Sistem Pengapian
Rangkaian sekunder merupakan jalur
untuk arus tegangan tinggi yang ditingkatkan oleh coil dan terdiri dari
komponen-komponen berikut:
-
Lilitan Sekunder Coil
-
Lengan Rotor Distributor
-
Tutup Distributor
-
Busi-Busi
§ Cara Kerja Pengapian induktif
a.
Cara Kerja Kontak Poin tertutup
Arus dari baterai mengalir melalui lilitan-lilitan
primer coil, membentuk medan magnit, metalui kontak poin ke massa.
Distributor
Gambar 5. Cara Keya Pengapian Poin-Poin Tertutup
b. Cara Kerja Pengapian Kontak Poin Terbuka
Pada saat poin-poin terbuka oleh bubungan pemutus yang berputar,
aliran arus primer terputus. Medan magnit di sekitar lilitan primer coil kolap
dan menyebabkan tegangan tinggi (4000-30.000 volt) pada lititan-lilitan
sekunder. Sentakan tegangan tinggi ini 'mendorong' arus melalui kabel coil
tegangan tinggi ke distributor dan kemudian ke busi-busi. Siklus keseluruhan
ini terjadi 50 sampai 150 kali per detik tergantung pada kecepatan engine.
Distributor
Gambar 6. Cara Kerja
Pengapian Kontak-Poin Terbuka
b. Kondensor
Kondensor
Gambar7. Kondensor Dipasang Pada Distributor
Kondensor mencegah percikan bunga api pada poin-poin pada
saat poin-poin tersebut mulai membuka. Arus yang berlebihan mengalir ke dalam
kondensor pada saat poin-poin terpisah.
Sebuah Kondensor terdiri dari beberapa lembar kertas
timah masing-masing lapisan diberi isolasi kertas paraffin, lembar tersebut
digulung dengan ketat sehingga berbentuk silinder, masing-masing kumpulan plat
dihubungkan dengan satu kawat sebagai kutub positif dan negatif. Kondensor
biasanya dipasang didalam distributor dan ada juga yang dipasang diluar
distributor.
Kondensor itu diperlukan karena:
-
Poin-poin membuka dan menutup secara mekanis; gerakan
tersebut sangat lambat dibandingkan dengan kecepatan aliran arus
-
Poin-poin tersebut hanya membuka sedikit
-
Tegangan di dalam coil dapat menjadi sangat tinggi
Tanpa kondensor, yang terjadi adalah:
-
Tegangan induksi di dalam lilitan primer menjadi sangat
tinggi mendorong arus meloncati celah membakar permukaan kontak poin. Aliran arus
tidak dapat cepat berhenti, dan medan magnit kolap sangat lambat. Karenanya
tegangan sekunder terlalu rendah untuk menyalakan busi.
Cara Kerja Kondensor
Tahap 1. Poin Tertutup
Gambrar 8. Cara Kerja Kondensor
Kontak-Poin Tertutup. Dan Osiloskop MenunjukkanTegangan Kondensor
Arus mengalir melalui lilitan primer
ke masa melalui poin yang tertutup. Medan magnit terbentuk di sekeliling coil
pengapian. Pola osiloskop mengilustrasikan perubahan polaritas tegangan pada
rangkaian kondensor coil. Tingkat tegangan adalah 12 V pada satu arah.
Tahap 2. Poin
Terbuka
Gambar 9. Cara Kerja Kondensor Poin
Terbuka. Dan Ositoskop Tegangan Kondenwr Naik
Medan magnit kolap, menginduksi
tegangan ke dalam lilitan sekunder. Karena medan magnit juga kolap memotong
lilitan primer maka tegangan tinggi (kira-kira 300 V) diinduksi kedalamnya
juga. Tegangan ini akan menyebabkan arus mengalir ke dalam kondensor. Tegangan
kondensor akan naik sampai tegangannya sama dengan tegangan coil.
Tahap 3.
Gambar
10. Pengosongan Kondensor dan Osiloskop Tegangan Kondensor turun
Tegangan primer mulai menurun.
Tegangan kondensor sekarang akan mendorong balik arus listrik kembali ke
lilitan primer coil, hal ini memaksa medan magnet yang kolap mengalami kolap
lebih cepat yang akan menghasilkan percikan bunga api sekunder yang lebih
besar. Gaya medan magnet yang kolap menghasilkan tegangan induksi dengan arah
yang berlawanan.
Tahap 4
Gambar 11. Langkah Pengisian/dan
Osiloskop Pengosongan Kondensor
Berkaitan dengan pengaruh medan
magnet kondensor dan arus pada lilitan sekunder, gerak gaya listrik balik
dihasilkan pada lilitan primer beberapa kali. Arus akan mengalir masuk dan
keluar pada kondensor melalui lilitan sampai energi listriknya hilang. Hal ini
menimbulkan efek osilasi.
c. Pengendali Pengapian Sentrifugal
Untuk mendapatkan saat pemajuan yang
diperlukan saat putaran engine naik, distributor mempunyai mekanisme
sentrifugal yang terdiri dari dua buah pemberat yang mempunyai titik tumpu di
bagian bawah distributor. Kedua pemberat ini ditahan pada dudukannya oleh pegas
dan berputar dengan sumbu distributor. Jika kecepatan putar naik, pemberat
terlempar ke arah luar (karena pengaruh gaya sentrifugal) melawan tarikan pegas
dan akhirnya memajukan bubungan kontak point.
Gambar 12. Salah satu contoh
Mekanisme Pemaju Pengapian Jenis Sentrifugal
Bubungan dapat bergerak bebas pada
poros distributor dan saat pemberat bergerak ke arah luar akibat gaya
sentrifugal, bubungan bergeser, atau berputar, searah dengan perputaran poros. Hal ini membuat
bubungan kontak poin bersinggungan lebih cepat dengan kontak poin, dengan
demikian terjadilah pemajuan pengapian.
d. Pengendali Pengapian Vacuum
Interval
waktu antara saat terjadinya penyalaan dan saat diperoleh tekanan kompresi
maksimum adalah tidak tetap, tetapi berubah-ubah sesuai kecepatan pembakaran.
-
Jika campuran kaya dan tekanan kompresi tinggi, dia akan
terbakar dengan sangat cepat sewaktu di sulut
-
Jika campuran miskin dan tekanan kompresi rendah, campuran
akan terbakar dengan lambat
Walaupun perbandingan kompresi tidak
berubah-ubah pada suatu engine, jumlah campuran udara/bahan bakar di dalam
silinder (pada awal langkah kompresi) berubah-ubah sesuai posisi pembukaan
katup throttle, dengan demikian terjadi perubahan pada tekanan kompresi pada
rentang kerja engine.
Mekanisme pengendali pemajuan
pengapian vacuum terdiri dari unit diafragma vacuum, dihubungkan dengan pelat
dudukan distributor dan sisi lain diafragma dihubungkan dengan saluran vacuum
karburator melalui selang vacuum.
Diafragma ditahan pada posisinya oleh
pegas. Pelat dudukan dan kontak poin akan berputar saat diafragma berhubungan
dengan kevacuuman saluran masuk engine.
§ Cara Kerja
Pembukaan katup throttle yang kecil
akan memberikan tingkat kevacuuman yang tinggi pada diafragma yang
mengakibatkan pelat dudukan berputar mempercepat saat pengapian. Saat pembukaan
katup throttle membuka semakin lebar, pengaruh kevacuuman akan menurun
mengurangi pemajuan saat pengapian. Pembukaan penuh katup throttle akan
memberikan tekanan udara luar (tidak ada kevacuuman) terhadap diafragma
mengakibatkan tidak terjadi pemajuan saat pengapian.
Catatan:
Kerjasama antara pemaju pengapian sentrifugal dan kevacuuman secara
otomatis memberikan perubahan yang pasti terhadap saat pengapian pada setiap
rentang kerja engine.
Sudut Dwell
Sudut
Dwell adalah besarnya sudut putaran bubungan distributor saat kontak poin
menutup. Sudut Dwell yang tepat sangat penting pada coil pengapian. Coil pengapian,
agar dapat bekerja dengan baik memerlukan waktu aliran arus yang mengalir pada
lilitan primer cukup lama agar mampu membangkitkan medan magnet yang kuat di
sekitarnya. Kekuatan medan magnet digunakan untuk memotong liiitan sekunder
agar menghasilkan tegangan yang diperlukan untuk menyalakan busi.
a.
b.
c.
Gambar 13. Sudut Dwell
Keterangan:
a)
Kontak Poin Tertutup
b)
Celah Kontak Poin Besar, sudut Dwell kecil
c)
Celah kontak Poin kecil, sudut Dwell besar
Celah kontak poin dapat merubah sudut
dwell. Celah kontak poin yang sempit akan menaikkan sudut dwell. Ini berarti
kontak poin tertutup lebih cepat dan menutupnya terlambat dan ini meningkatkan
sudut dwell.
Besarnya sudut dwell dapat di
tentukan dengan rumus:
60% x 360/n.
n = jumlah selinder.
Sudut
dwell yang terlalu besar dapat menimbulkan kerugian. Kontak poin menutup lebih
cepat dapat mempengaruhi kerja coil pengapian dan kondensor menyebabkan
pembakaran yang jelek dan kontak poin terbakar karena percikan yang berlebihan.
Celah yang besar atau sudut dwell yang kecil, menyebabkan kontak poin menutup
lambat dan membuka lebih cepat, coil tidak punya waktu untuk memperoleh
kejenuhan medan magnet dengan demikian menimbulkan pembakaran yang jelek.
e. Busi
Busi berguna untuk menghasilkan bunga
api dengan menggunakan tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil. Bunga api
yang dihasilkan oleh busi kemudian di pergunakan untuk memulai pembakaran
campuran bahan bakar dengan udara yang telah di kompresikan di dalam selinder.
§ Konstruksi busi
Gambar 14. Konstruksi Busi
Pada busi terdapat dua buah elektroda
yaitu elektroda tengah dan samping elektroda tengah mengalirkan arus listrik
dari distributor yang kemudian akan melompat menuju elektroda samping.
Isolator yang ada pada busi untuk
mencegah bocornya arus listrik tegangan tinggi, sehingga tetap mengalir melalui
elektroda tengah dan elektroda samping terus ke masa sambil menghasilkan bunga
api dari elektroda tengah ke elektroda samping.
§ Nilai panas busi
Yang
dimaksud dengan nilai panas busi adalah kemampuan meradiasikan sejumlah panas
oleh busi. Busi yang meradiasikan panas yang lebih banyak disebut busi dingin
sebab busi tersebut akan tetap dingin, sedangkan busi yang meradiasikan panas
sedikit disebut dengan busi panas.
Busi dingin mempunyai ujung isolator
yang lebih pendek karena permukaan persinggungan dengan api lebih kecil dan
jalur radiasi panasnya pendek, maka perambatan panas sangat baik dan temperatur
elektroda tengah tidak akan naik terlalu tinggi.
Sedangkan busi panas mempunyai ujung isolator
yang panjang dan permukaan singgung dengan api yang luas sehingga jalur perambatan
panas menjadi panjang dan radiasi panas menjadi kecil. Akibatnya temperatur
elektroda tengah menjadi naik.
Nilai panas busi juga dapat
ditentukan dengan nomor yang ada pada busi, semakin tinggi angka atau nomor
suatu busi maka semakin tinggi nilai panas busi.
a.
Rangkuman
Distributor berfungsi membagikan (mendistribusikan)
arus tegangan tinggi yang dihasilkan (dibangkitkan) oleh kumparan sekunder pada
ignation coil ke busi pada tiap-tiap selinder sesuai dengan urutan pengapian. Coil pengapian terdiri dari rumah
logam yang meliputi lembar pelapis logam untuk mengurangi kebocoran medan
magnet. Lilitan sekunder, yang mempunyai lilitan lebih kurang 20.000 lilitan
kawat tembaga halus dililitkan secara langsung ke inti besi yang dilaminasi dan
disambungkan ke terminal tegangan tinggi yang terdapat pada bagian tutup coil.
Lilitan primer, terdiri dari 200-500
lilitan kawat tembaga yang relatif tebal, ditempatkan dekat dengan bagian luar
sekeliling lilitan sekunder. Panjang dan lebar kawat akan menyebabkan
resistansi lilitan primer berubah tergantung pada penggunaannya.
Rangkaian primer merupakan jalur
untuk arus tegangan rendah dari baterai (lihat diagram) dan terdiri dari komponen-komponen
berikut:
-
Saklar Pengapian
-
Lilitan Primer Coil
-
Kontak Point Distributor
-
Kondensor
Rangkaian sekunder merupakan jalur
untuk arus tegangan tinggi yang ditingkatkan oleh coil dan terdiri dari
komponen-komponen berikut:
-
Lilitan Sekunder Coil
-
Lengan Rotor Distributor
-
Tutup Distributor
-
Busi-busi
Kondensor mencegah percikan bunga api pada kontak poin pada saat kontak
poin tersebut mulai membuka. Arus yang berlebihan mengalir ke dalam kondensor
pada saat kontak point terpisah.
Sudut Dwell adalah besarnya sudut
putaran bubungan distributor saat kontak poin menutup. Besarnya sudut dwell
dapat ditentukan dengan rumus:
Sudut Dwell = 60 % x 360
n
n = jumlah selinder
Sudut dwell yang terlalu besar,
Kontak poin menutup lebih cepat dan dapat mempengaruhi kerja coil pengapian.
Yang menyebabkan pembakaran yang jelek dan kontak poin terbakar karena percikan
yang berlebihan.
Celah kontak point yang besar atau
sudut dwell yang kecil, menyebabkan kontak poin menutup lambat dan membuka
lebih cepat, coil tidak punya waktu untuk memperoleh kejenuhan medan magnet
dengan demikian menimbulkan pembakaran yang jelek.
Mekanisme sentrifugal advancer
berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai dengan pertambahan putaran
mesin. Mekanisme
Vacuum advancer berfungsi memajukan saat pengapian pada saat beban mesin
bertambah atau berkurang.
Busi mengeluarkan arus listrik
tegangan tinggi menjadi loncatan bunga api melalui elektroda.
Nilai panas busi adalah kemampuan
meradiasikan sejumlah panas oleh busi. Nilai panas busi dapat ditentukan dengan
nomor yang ada pada busi, semakin tinggi angka atau nomor suatu busi maka
semakin tinggi nilai panas busi.