Komponen Sistem Pengapian

Komponen dan Fungsi Komponen Sistem Pengapian

Sistem pengapian mempunyai fungsi untuk menghasilkan percikan api yang kuat dan tepat untuk membakar campuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakar. Secara umum komponen sistem pengapian terdiri dari baterai, kunci kontak, koil, distributor, kabel tegangan tinggi dan busi. Di dalam distributor terdapat beberapa komponen pendukung lainnya yaitu kontak pemutus (atau pulse generator pada sistem pengapian elektronik), kondensor, cam, vakum advancer dan sentrifugal advancer.

Gambar  Unit Komponen Sistem pengapian

Baterai

Baterai pada sistem pengapian berfungsi sebagai sumber arus untuk rangkaian primer koil sehingga dapat terbentuk medan magnet. Setelah mesin hidup, kebutuhan arus listrik pada sistem pengapian disuplai oleh sistem pengisian.

Kunci kontak

Gambar Kunci kontak/ Ignition switch 

Kunci kontak pada sistem pengapian berfungsi untuk memutus atau menghubungkan arus dari baterai ke sistem pengapian. Maka peran dari kunci kontak juga berfungsi untuk mematikan mesin, karena dengan tidak aktifnya sistem pengapian maka mesin tidak akan hidup karena tidak ada yang memulai pembakaran pada ruang bakar (motor bensin).

Koil pengapian

Gambar Koil Pengapian

Koil pengapian berfungsi untuk menaikan tegangan baterai 12 V menjadi tegangan tinggi lebih dari 10.000 V. Untuk sistem pengapian yang modern, tegangan tinggi yang dihasilkan bisa mencapai 30.000 sampai 40.000 V. Di dalam koil terdapat dua buah kumparan (lihat gambar 9.7), yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Kumparan primer koil menghubungkan terminal positif dan terminal negatif koil. Kumparan sekunder menghubungkan terminal positif dengan terminal sekunder atau terminal tegangan tinggi. Jumlah kumparan primer sekitar 100 sampai 200 lilit dengan diameter kawat 0,5 sampai 1 mm dan jumlah kumparan sekunder sekitar 15000 sampai 30.000 lilit dengan diameter kawat 0,05 sampai 0,1 mm. Koil dapat menaikan tegangan baterai menjadi tegangan tinggi karena jumlah lilitan pada kumparan sekunder koil jauh lebih banyak dibandingkan dengan jumlah kumparan primernya.
Koil pengapian biasanya dilengkapi dengan resistor yang dihubungkan seri dengan kumparan primer koil. Ada dua macam koil yang dilengkapi dengan resistor, yaitu koil dengan resistor yang terpasang di luar ( external resistor) dan koil dengan resistor di dalam (internal resistor). Koil dengan resistor di luar mempunyai tiga terminal, yaitu terminal positif, terminal negatif, dan terminal tegangan tinggi (terminal sekunder). Koil dengan resistor di dalam mempunyai empat terminal, yaitu terminal B, terminal positif, terminal negatif dan terminal tegangan tinggi.
Besarnya resistansi pada rangkaian primer koil adalah 3 ohm, terdiri dari 1,5 ohm nilai resistansi resistor luar dan 1,5 ohm dari kumparan primernya. Jika tegangan baterai 12 V, maka arus maksimum yang dapat mengalir ke kumparan primer koil adalah I = V/R = 12/3 = 4 A. Jika tidak dipasang resistor pada koil, maka jumlah kumparan primer koil harus lebih banyak untuk memenuhi tahanan 3 ohm. Jumlah kumparan yang banyak akan menyebabkan tegangan induksi diri yang lebih tinggi atau dapat menyebabkan terjadinya gaya lawan elektromotif yang lebih besar yang arahnya melawan aliran arus dari baterai ke koil sehingga dapat menyebabkan pencapaian arus maksimum pada koil makin lambat.

Gambar Rangkaian koil dengan dan tanpa resistor

Berdasarkan gambar di atas, jika kumparan primer koil tidak dilengkapi dengan resistor, maka jumlah lilitannya harus lebih banyak untuk mendapatkan nilai resistansi yang sama dengan yang menggunakan resistor. Pada grafik di sebelahnya, jika kumparan lebih banyak maka arus primer maksimum akan dicapai pada saat t2 (lebiih lama). Hal ini disebabkan adanya efek lawan (electromotif force) akibat induksi diri
saat arus mengalir dari baterai ke kumparan. Jika kumparan dilengkapi dengan resistor, maka efek gaya lawan yang dihasilkan kumparan lebih kecil sehingga arus primer maksimum dapat dicapai dengan waktu t1 yang lebih singkat dibanding t2. Dengan menggunakan resistor, pada kecepatan tinggi arus primer maksimum cenderung dapat tercapai lebih cepat sehingga bunga api yang dihasilkan akan lebih kuat dibanding dengan tanpa resistor.

Distributor 

Gambar Distributor / Delko

Distributor pada sistem pengapian berfungsi untuk mendistribusikan atau membagi-bagikan tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil ke tiap-tiap busi sesuai dengan urutan penyalaan (firing order). Pada distributor dengan sistem pengapian model konvensional, terdapat beberapa komponen lain misalnya kontak pemutus (platina), cam, vakum advancer, sentrifugal adancer, rotor, dan kondensor. Pada distributor dengan sistem pengapian elektronik, di dalam distributor tidak ada lagi kontak pemutus. Sebagai penggantinya adalah komponen penghasil pulsa (pulse generator) yang terdiri dari rotor, pick up coil, dan magnet permanen untuk pengapian sistem induktif. Pada sistem pengapian dengan pembangkit pulsa model Hall effect, terdapat bilah rotor, magnet, dan IC Hall. Pada sistem pengapian dengan pembangkit pulsa model cahaya terdapat lampu infra merah, sensor cahaya (pototransistor), dan bilah rotor. Secara khusus model-model tersebut dibahas pada sistem pengapian elektronik.

Distributor terdiri dari beberapa bagian utama berkaitan dengan kerja sistem yang ada pada distributor tersebut. Bagian -bagian tersebut meliputi 1) bagian pemutus arus primer koil yaitu kontak pemutus (breaker point) pada sistem pengapian konvensional atau pembangkit pulsa dan transistor di dalam igniter pada sistem pengapian elektronik, 2) bagian pendistribusian tegangan tinggi yaitu rotor dan tutup distributor, 3) bagian pemajuan saat pengapian (ignition timing advancer), dan 4) bagian kondensor. Gambar 9.9 memperlihatkan berbagai bentuk distributor yang digunakan pada kendaraan.

1. Bagian pemutus arus
Bagian pemutus arus berfungsi memutus dan mengalirkan arus yang melewati kumparan primer koil sehingga pada koil akan muncul dan hilang medan magnet dengan cepat untuk memicu tegangan induksi pada kumparan sekunder koil. Pada sistem pengapian konvensional, mekanisme pemutus arus terdiri dari dua komponen utama, yaitu kontak pemutus dan cam yang berfungsi untuk mendorong kontak pemutus agar terbuka. Saat kontak pemutus terbuka, arus primer koil terputus.

Gambar Pemutus arus primer koil di dalam distributor 

Cam pada distributor digerakan oleh poros cam (cam shaft). Gerakan putar cam pada mekanisme pemutus arus primer koil akan menyebabkan tumit kontak pemutus terdorong atau terangkat sehingga kontak pemutus membuka. Kontak pemutus ini bekerja seperti saklar. Saat tertutup berarti terjadi kontak dan arus dapat mengalir. Saat terbuka berarti tidak terjadi kontak sehingga arus tidak mengalir. Tertutupnya kontak pemutus dilakukan oleh pegas yang terdapat pada kontak pemutus tersebut. Sudut yang terbentuk saat cam mendorong tumit kontak pemutus (kontak pemutus terbuka) disebut sudut cam (cam angle) dan sudut yang terbentuk saat cam tidak mendorong tumit (saat kontak pemutus tertutup) disebut sudut dwell. Sudut dwell ini sering disebut juga sudut lamanya kontak pemutus tertutup atau sudut lamanya arus pada kumparan primer koil mengalir.

Gambar Kontak pemutus dan pembangkit sinyal induktif

Mekanisme pemutus arus primer koil pada sistem pengapian elektronik terdiri dua bagian utama, yaitu bagian pembangkit sinyal dan bagian driver yang bekerja memutuskan arus primer koil. Driver yang dipakai adalah transistor yang difungsikan sebagai saklar untuk memutus dan mengalirkan arus ke kumparan primer koil. Sistem pembangkit sinyal ada beberapa macam, yaitu model induktif (kumparan dan magnet), model iluminasi (cahaya), dan model Hall effect. Pembangkit sinyal berfungsi untuk menghasilkan sinyal tegangan yang digunakan untuk memicu kerja transistor sehingga dapat bekerja ON dan OFF secara terus menerus selama mesin hidup.

Gambar Kontak pemutus 

2. Bagian pendistribusian
Bagian pendistribusian berfungsi untuk menyalurkan tegangan tinggi dari koil ke tiap-tiap busi sesuai dengan urutannya. Bagian ini terdiri dari tutup distributor dan rotor. Tutup distributor terdiri dari beberapa bagian, yaitu
1) terminal tengah tutup distributor yang berfungsi untuk dudukan kabel tegangan tinggi dari koil dan menyalurkan tegangan tinggi dari kabel koil ke rotor,
2) batang karbon berfungsi untuk menyalurkan tegangan tinggi dari terminal tengah ke rotor,
3) pegas berfungsi untuk menjaga agar hubungan atau penekanan batang karbon terhadap rotor terjaga dengan baik sehingga tegangan tinggi dapat mengalir dengan baik
4) rotor berfungsi untuk meneruskan tegangan tinggi dari batang karbon ke terminal kabel busi,
5) terminal kabel busi berfungsi sebagai tempat dudukan kabel tegangan tinggi busi sehingga tegangan tinggi dari rotor dapat disalurkan ke kabel busi.

Gambar Rotor dan tutup distributor

3. Bagian pemajuan saat pengapian

Gambar Sentrifugal advancer 

Bagian pemajuan saat pengapian berfungsi untuk menyesuaikan saat pengapian akibat perubahan kecepatan putaran mesin dan beban yang bekerja pada mesin. Seperti yang sudah dijelaskan pada bagian prinsip dasar sistem pengapian, pembakaran memerlukan waktu yang tetap baik pada putaran lambat maupun putaran tinggi. Supaya pada putaran tinggi waktu pembakaran tetap cukup, maka mulainya pembakaran harus dimajukan agar pembakaran maksimum tetap terjadi sekitar 100 setelah TMA. Mekanisme yang dapat memajukan saat pengapian disebut dengan ignition timing advancer atau pemaju saat pengapian. Ada dua mekanisme yang dapat memajukan saat pengapian, yaitu sentrifugal advancer dan vakum advancer.
Sentrifugal advancer mengubah saat pengapian berdasarkan putaran mesin. Sentrifugal advancer terdiri dari sepasang pemberat atau bandul (governor weight) yang terpasang pada poros distributor yang berputar. Pemberat ini pada satu sisinya terpasang pada poros distributor bagian bawah dan sisi lainnya terpasang pada plat yang terhubung dengan poros distributor bagian atas yang terdapat cam untuk mendorong kontak pemutus agar dapat membuka dan menutup. Pemberat tersebut ditahan oleh sepasang pegas sehingga dalam kondisi tidak bekerja pemberat tersebut menguncup atau berada pada posisi tertarik ke dalam. Pada saat poros berputar lebih cepat, pemberat tersebut akan terlempar keluar oleh gaya sentrifugal yang melawan tarikan pegas. Makin cepat poros berputar, makin jauh pemberat tersebut terdorong keluar. Saat pemberat terlempar keluar itu, pin pada penggerak mengubah posisi poros atas dan bawah. Poros bagian atas akan melangkah lebih awal dibanding dengan posos bagian bawah yang menyebabkan cam dapat membuka kontak pemutus lebih awal sehingga saat pengapian maju saat putaran makin tinggi. Jadi, sentrifugal advancer memajukan saat pengapian berdasarkan putaran mesin dengan mengubah posisi cam sehingga dapat bergerak lebih cepat (searah putaran rotor atau poros distributor) dibanding poros distributor yang menyebabkan kontak pemutus terbuka lebih awal.

Gambar 9.15. Vakum advancer 

Vakum advancer bekerja berdasarkan perubahan tekanan (kevakuman) di dalam intake manifold. Kerja dari bagian ini adalah mengubah atau menggeser posisi kontak pemutus terhadap bodi distributor. Gerakan perubahan posisi ini berlawanan dengan gerakan putar cam. Putaran dudukan kontak pemutus yang berlawanan dengan gerakan cam, menyebabkan pembukaan kontak pemutus menjadi lebih awal. Saat mesin hidup, pada intake manifold terjadi kevakuman. Vakum advancer mempunyai membran yang berhubungan dengan poros atau batang advancer. Batang advancer terhubung dengan dudukan kontak pemutus melalui sebuah pin. 

Jika batang advancer bergeser, maka dudukan kontak pemutus juga akan bergeser. Bagian membran pada vakum advancer terhubung dengan intake manifold melalui sebuah selang karet. Slang karet ini terpasang pada lubang vakum yang terletak di atas katup gas (trottle valve). Dengan demikian, maka tidak terjadi isapan atau kevakuman saat katup gas tertutup atau saat putaran lambat. Jika katup gas terbuka lebih lebar, maka akan terjadi kevakuman sehingga tekanan pada ruang membran menjadi turun yang menyebabkan membran terisap dan bergerak ke arah kanan (lihat gambar di bawah).

Gambar Kerja vakum advancer 

Gerakan membran ke kanan ini menyebabkan batang advancer ikut bergerak ke kanan. Pada bagian tengah batang advancer terdapat kait yang terhubung dengan dudukan kontak pemutus sehingga dudukan kontak pemutus bergerak (berputar) berlawanan dengan arah jarum jam atau berlawanan dengan putaran rotor. Hal ini mempercepat bertemunya tumit kontak pemutus dengan cam sehingga kontak pemutus terbuka lebih awal dan pengapian yang terjadi juga menjadi lebih awal. Pada bagian ujung vakum advancer terdapat octane selector yang berfungsi untuk memajukan atau memundurkan saat pengapian jika mengganti bahan bakar dari oktan rendah ke oktan tinggi atau sebaliknya. Jika batang octane selector diputar, pososi kait (l ), gambar akan berubah terhadap batang advancer. Hal ini menyebabkan posisi dudukan kontak pemutus terhadap cam ikut berubah.

Octane selector dapat melakukan penyetelan saat pengapian yang terbaik dengan memutar tombol octane selector sesuai dengan nilai oktan bahan bakar yang digunakan pada kendaraan. Dengan memutar octane selector ke arah memajukan saat pengapian, maka saat pengapian akan lebih maju jika dibandingkan dengan kondisi normal, sedangkan jika dimundurkan, maka saat pengapian akan lebih mundur jika dibandingkan dengan kondisi normal saat kevakumam pada intake manifold meningkat. Vakum advancer dan sentrifugal advancer bekerja bersamaan untuk mendapatkan efisiensi pembakaran yang optimum pada mesin. Pada mesin dengan teknologi yang lebih modern, pemajuan dan pemunduran saat pengapian tidak lagi menggunakan sentrifugal dan vakum advancer tetapi sudah dilakukan oleh komputer secara otomatis berdasarkan sensor-sensor yang ada pada kendaraan, misalnya sensor putaran mesin, sensor knocking, sensor temperatur air pendingin, dan sensor-sensor lainnya. Secara khusus hal ini dijelaskan pada bagian sistem pengapian terkontrol komputer pada bab ini.

4. Kondensor
Kondensor adalah bagian pada sistem pengapian yang berfungsi untuk menyerap tegangan induksi diri yang dihasilkan pada kumparan primer koil sehingga pada kontak pemutus tidak terjadi loncatan bunga api. Dengan meminimalkan loncatan api pada kontak pemutus, maka proses pemutusan arus primer koil bisa lebih cepat yang berpengaruh kepada besarnya api yang dihasilkan pada busi. Kondensor dipasang secara paralel dengan kontak pemutus. Penjelasan prinsip, konstruksi, dan kerja kondensator secara rinci sudah dijelaskan pada bab dasar-dasar elektronika, sedangkan kerja kondensor pada sistem pengapian secara khusus dijelaskan pada cara kerja sistem pengapian konvensional berikut

Gambar Kondensor

5. Kabel tegangan tinggi

Gambar  Kabel tegangan tinggi

Kabel tegangan tinggi adalah kabel yang berfungsi untuk mangalirkan tegangan tinggi dari koil ke tutup distributor dan dari distributor ke tiap-tiap busi. Struktur kabel tegangan tinggi digambarkan pada gambar seperti pada gambar 9.21, sama seperti central conductor yang dibungkus oleh karet, permukaanya ditutup oleh bahan yang terbuat dari plastik. Kabel untuk penghantar tengah dibuat dari rangkaian kawat tembaga atau karbon yang dicampur fiber agar mempunyai tahanan yang tetap konstan dan disebut dengan kabel TVRS (Television Radio Suppression). Kabel ini mempunyai kurang lebih 10 buah tahanan yang dipasang ke semua kabel untuk mencegah terjadinya noise akibat frekwensi tinggi pada sirkuit pengapian.

6. Busi
Busi dipasang di tiap ruang pembakaran pada kepala silinder untuk membakar campuran udara bahan bakar di dalam silinder dengan cara memercikan bunga api di antara elektroda positif (tengah) dan elektroda negatif. Percikan api ini berasal dari tegangan tinggi yang dihasilkan oleh kumparan sekunder koil.

Gambar. Busi

Busi terdiri dari tiga komponen utama yaitu electrode, insulator dan shell. Electrode terdiri dari central electrode dan ground electrode. Karena tegangan tinggi yang diinduksikan pada kumparan sekunder koil disalurkan ke elektroda tengah busi, maka percikan api akan terjadi pada celah busi. Celah busi umumnya berkisar 0.7~1.1 mm.
mm. Bahan untuk membuat elektroda harus kuat, tahan panas dan tahan karat sehingga materialnya terbuat dari nickel atau paduan platinum. Dalam hal tertentu, karena pertimbangan radiasi panas, elektroda tengah bisa terbuat dari tembaga. Diameter elektroda tengah umumnya adalah 2,5 mm. Untuk mencegah terjadinya percikan api yang kecil dan untuk meningkatkan unjuk kerja pengapian, beberapa elektroda tengah mempunyai diameter kurang dari 1 mm atau pada elektroda massanya berbentuk alur U.
Insulator berfungsi untuk menghindari terjadinya kebocoran tegangan pada elektroda tengah atau inti busi, sehingga bagian ini mempunyai peranan yang penting dalam menentukan unjuk kerja pengapian. Karena itu, insulator mempunyai daya isolasi yang cukup baik terhadap listrik, tahan panas, kuat dan stabil. Insulator ini terbuat dari keramic yang mempunyai daya sekat yang baik serta mempunyai penyangga untuk mencegah terjadinya loncatan api dari tegangan tinggi.
Shell adalah komponen logam yang mengelilingi insulator dan sekerup untuk bisa dipasang pada kepala silinder. Elektroda massa disolder pada bagian ujung ulir busi. Sesuai dengan diameter sekrupnya, terdapat 4 macam ulir 10 mm, 12 mm, 14 mm dan 18 mm. Panjang (jangkauan) ulir ditentukan oleh diameternya. Untuk panjang sekrup 14 mm, terdapat 3 jenis panjang ulir, yaitu 9,5 mm, 12,7mm dan 19 mm. Celah antara insulator dan inti kawat atau shell diberi perapat khusus yaitu glass seal.

Gambar . Busi panas dan busi dingin 

Persyaratan yang harus dimiliki busi adalah harus tahan terhadap panas, konstruksinya kuat, tahan karat, harus tahan terhadap tekanan kompresi sehingga tidak terjadi kebocoran, mempunyai self-cleaning temperature, harus mempunyai sifat sebagai insulasi listrik yang baik. Jika temperatur elektroda busi kurang dari 4500C, maka akan terbentuk karbon akibat pembakaran yang kurang sempurna dan akan menempel pada permuka keramik (porselin) sehingga akan menurunkan tahanan isolasinya terhadap bodi busi. Hal ini sangat merugikan karena tegangan tinggi dapat melewati karbon tersebut yang dapat menyebabkan misfiring karena tidak ada percikan api pada busi. Jika temperatur 4500C atau lebih, maka karbon pada hidung isolator akan terbakar sehingga hidung busi menjadi bersih.
Temperatur di mana kerak karbon pada busi dapat terbakar sehingga busi menjadi bersih kembali disebut self-cleaning temperature atau temperatur membersihkan diri. Sekarang ini sudah banyak busi yang bisa mempertahankan temperatur suhunya dalam berbagai macam kondisi berkendara. Umumnya batas
ketahanan panasnya tertulis pada businya untuk memberikan informasi mengenai tipe dan ukurannya. Angka penunjuk panasnya ada beberapa macam tergantung dari pabrik pembuatnya. Angka yang besar berarti jenis busi dingin, sedangkan angka kecil berarti jenis busi panas. Pada busi dingin, suhu elektroda tengah yang panas dapat segera turun karena perpindahan panasnya dapat berlangsung dengan cepat. Hal ini karena insulator keramiknya pendek sehingga dengan mudah panas disalurkan ke bodi busi, ke kepala silinder, dan kemudian diserap oleh air pendingin. Pada busi panas, insulator keramiknya panjang sehingga proses penyaluran panasnya lebih sulit. Hal ini menyebabkan suhu elektroda busi menjadi lebih panas jika dibandingkan dengan busi dingin.
Besarnya celah busi akan berpengaruh terhadap besarnya tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan percikan api. Jika celah busi bertambah besar maka tegangan yang diperlukan untuk meloncatkan api juga akan bertambah besar. Hal ini disebabkan oleh makin besarnya energi yang diperlukan untuk meloncatkan api pada celah yang besar. Energi yang lebih besar berarti tegangan yang diberikan harus lebih tinggi. 

TUGAS .

- Jelaskan prosedur yang benar dalam melakukan penyetelan celah platina pada mesin seri 5K!

- Tulis jawaban anda pada buku tugas dan kirim ke link https://bit.ly/PORTOFOLIO_PKKRXIITKR