Kompetensi:
Merawat, menyetel, memeriksa dan mendiagnosa
kerusakan sistim pengapian konvensional
Struktur
Tulisan Dalam Pencapaian Kompetensi
Diskusi
dan evaluasi
Gangguan
dan cara mengatasi
Merawat
dan menyetel sistem pengapian
Menguasai
konsep dan fungsi komponen
Menguasai
konsep dan fungsi sistem pengapian
A. MENGUASAI
KONSEP DAN FUNGSI SISTEM PENGAPIAN
1. Fungsi Sistem Pengapian
a. Menghasilkan
percikan api yang kuat pada celah busi, guna memulai proses pembakaran campuran
bahan bakar dengan udara di dalam ruang bakar
b. Saat
pengapian (saat perciakan api pada busi) harus tepat
c. Saat
pengapian sesuai dengan putaran dan beban mesin
2. Konsep
Percikan Api Pada Busi
Gambar 1.
Petir menghasilkan percikan api
Petir menyambar pohon atau rumah menyebabkan rumah terbakar. Petir
terjadi akibat perpindahan electron pada awan dengan tanah yang mempunyai perbedaan potensial yang
tinggi, sehingga mampu melewati tahanan udara yang sangat besar.
Gambar 2.
Hubungan celah busi dengan tegangan yang diperlukan
Untuk
menghasilkan percikan api pada pada celah busi diperlukan tegangan yang sangat
tinggi. Hubungan celah busi dengan tegangan yang dibutuhkan dapat dilihat pada
gambar 2. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa untuk celah busi 0,6 mm
diperlukan tegangan minimal 10.000 Volt atau 10 kV. Sedangkan untuk celah 0,8
mm) diperlukan tegangan minimal 15.000 Volt atau 15 kV.
3. Prinsip Menghasilkan Tegangan Tinggi
Sumber energi listrik yang digunakan pada sistem kelistrikan
otomotif dengan tegangan 12 Volt,
padahal busi memerlukan tegangan yang sangat tinggi, untuk merubah tegangan 12
V menjadi tegangan tinggi diperlukan Step-Up Trafo, pada sistim pengapian
step-up trafo adalah koil pengapian (ignition coil).
Gambar 3. Prinsip
induksi
Saat
kontak ON maka arus listrik mengalir ke primer, inti koil menjadi magnet. Saat
kontak OFF, arus listrik mengalir ke primer koil terhenti, kemagnetan hilang,
maka terjadi induksi pada skunder koil yang ditunjukkan pada voltmeter. Besar
induksi tergantung dari:
E = N
. d Ø/dt
E =
tegangan induksi ….. Volt
N =
jumlah gulungan
d Ø =
jumlah perubahan garis gaya
magnet …… Weber
dt =
perubahan waktu
4.
Rangkaian Sistem Pengapian Konvensional
Rangkaian sistem pengapian dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu :
- Rangkaian tegangan rendah (Primer), terdiri dari komponen:
1) Baterai
berfungsi sebagai sumber energi listrik
2) Kunci
kontak untuk memutus dan menghubungkan listrik pada
rangkaian atau menghidupkan dan mematikan sistem
3) Primer
koil untuk menghasilkan kemagnetan pada inti koil,
4) Platina
(contact point) berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan
aliran listrik pada primer koil, saat hubung inti koil menjadi magnet, saat
putus terjadi tegangan induksi
5) Kondensor
berfungsi untuk menyerap tegangan induksi primer koil, sehingga percikan pada
kontak platina kecil, platina lebih awet, induksi tegangan tinggi kuat.
6) Kabel berfungsi sebagai penghantar
aliran listrik pada komponen sistem pengapian
Gambar 4. Rangkaian sistem pengapian
- Rangkaian tegangan tinggi (skunder), terdiri dari :
1) Sekunder
koil berfungsi untuk menghasilkan tegangan induksi yang
sangat tinggi ( 15.000 – 30.000
Volt) saat platina mulai membuka
2) Kabel
tegangan tinggi berfungsi untuk mengalirkan arus listrik tegangan
tinggi dari koil pengapian menuju busi
3) Distributor
berfungsi untuk mendistribusikan arus listrik tegangan tinggi dari koil
pengapian menuju busi sesuai derangan urutan pengapiannya (Firing Order / FO)
4) Busi
berfungsi untuk menghasilkan percikan api untuk memulai proses
pembakaran campuran bahan bakar dengan udara di ruang bakar, pada saat dialiri
arus listrik tegangan tinggi.
5. Prinsip Kerja Sistim Pengapian
Gambar 5. Aliran listrik saat platina
menutup
Arus mengalir dari:
b. Platina mulai membuka
Saat platina membuka, arus listrik melalui primer
koil terputus, terjadi induksi tegangan tinggi pada skunder koil, arus mengalir
Gambar 6. Aliran listrik saat platina mulai membuka
Aliran listrik:
6. SAAT PENGAPIAN
Saat pengapian adalah saat terjadinya
percikan api pada busi. Pada putaran stasioner, saat pengapian motor bensin
terjadi 88 – 128
sebelum Titik Mati Atas (TMA) akhir kompresi.
Saat pengapian sangat menentukan kesempurnaan proses pembakaran sehingga
ketepatan saat pengapian harus selalu diperiksa dan disetel.
Proses pembakaran pada motor bensin
dapat digambarkan sebagai berikut:
Beberapa derajat sebelum TMA akhir
kompresi busi memercikkan api,. percikan api pada busi akan membakar daerah
sekeliling busi (1). Campuran bahan bakar yang terbakar akan bergerak menjauh
dari busi, dan membakar campuran bahan bakar yang lain sehingga tekanan dan
temperature naik (2),, puncak tekanan
hasil pembakaran (3) terjadi 10-15 º setelah TMA. Pada titik (4) merupakan
akhir proses pembakaran.
Pengapian yang
terlalu mundur menyebabkan tekanan maksimal hasil pembakaran terjadi melewati
108
sampai 15 8 sesudah TMA, sehingga
tekanan tidak efektif lagi, tenaga yang dihasilkan lemah. Sebaliknya pengapian
yang terlalu maju menyebabkan tekanan maksimal hasil pembakaran terjadi kurang
dari 108 sampai 158
sesudah TMA, tekanan tersebut menghambat
gerak piston saat kompresi, piston bergetar sehingga menimbulkan suara
ketukan dan temperatur tinggi.
Gambar 8. Pengaruh timing pengapian terhadap tekanan
dan temperatur mesin
7. PENGAJUAN SAAT PENGAPIAN (TIMING ADVANCER)
Contoh suatu mesin dirancang saat
pengapiannya 88 sebelum TMA pada putaran 600 rpm, dengan saat pengapian tersebut diharapkan
tekanan maksimal pembakaran terjadi 108 setelah TMA. Dari data
tersebut berarti tekanan maksimal terjadi setelah b
= 88 + 108 = 188
setelah saat pengapian, atau perlu waktu:
t = 60 b
: 360 n = (60 x 18) : (360 x 600 )= 0,005 detik
Dengan asumsi waktu yang dibutuhkan
untuk pembakaran tetap, maka bila saat pengapian tidak dimajukan maka tekanan maksimal hasil pembakatan akan mundur. Misalnya dari
contoh di atas putaran mesin naik menjadi 1200 rpm, maka b yang diperlukan untuk waktu pembakaran 0,005
detik adalah:
b
= (360n x t ) /
60 = (360 x 1200 x 0,005) : 60 = 36 8
Tekanan maksimal hasil pembakaran
adalah 368 - 88 = 288
sesudah TMA, dengan tekanan yang terlalu mundur tersebut tenaga mesin menjadi
lemah akibat tekanan terjadi pada volume
silinder sudah terlalu besar. Agar tekanan maksimal tetap terjadi pada 108
setelah TMA maka saat pengapian harus diajukan menjadi :
b
-
108
= 368
–108
= 268 sebelum TMA.
Mekanisme pengajuan saat pengapian ada 2 macam, yaitu:
centrifugal advancer dan vacuum advancer. Kedua sistem pengajuan tersebut saling melengkapi satu dengan yang lain
sehingga diperoleh saat pengajuan yang paling tepat. Hubungan putaran mesin dan pengajuan saat pengapian dapat digambarkan sebagai berikut
Gambar 9.
Hubungan putaran mesin dengan pengajuan saat pengapian
8. URUTAN PEMBAKARAN (FIRING ORDER)
Pada motor multi silinder proses
pembakaran tiap silinder tidak terjadi bersamaan melainkan bergantian secara
berurutan dengan selisih waktu pembakaran :
a. Motor 4 tak adalah 720°
dibagi jumlah silider, misal motor 4
silider maka selisih waktu pembakaran adalah 720/4 = 180° .
b. Motor 2 tak adalah 360°
dibagi jumlah silinder, misal motor 4 silider maka selisih waktu pembakaran
adalah 360/4 = 90° .
Urutan proses pembakaran atau sering
disebut FO (Firing Order), merupakan
urutan percikan api busi guna membakar campuran bahan bakar. Proses pembakaran
terjadi saat akhir langkah kompresi sehingga urutan percikan api harus
diberikan sesuai dengan urutan siklus kerja pada tiap silinder. Dengan demikian
FO sangat erat kaitannya dengan desain motor, oleh karena itu dalam pemasangan
kabel busi kita harus mengetahui FO mesin tersebut. Contoh motor 4 tak, 4
silinder mempunyai FO : 1 – 3 – 4 –
2 , urutan proses pembakaran dapat
digambarkan sebagai berikut:
Percikan
api busi
Silinder
|
Proses |
|||
1
|
Hisap
|
Kompresi
|
Usaha
|
Buang
|
3
|
Buang
|
Hisap
|
Kompresi
|
Usaha
|
4
|
Usaha
|
Buang
|
Hisap
|
Kompresi
|
2
|
Kompresi
|
Usaha
|
Buang
|
Hisap
|
0°
|
180°
|
360°
|
540°
|
720°
|
Gambar 10. Diagram urutan pembakaran
motor 4 tak, 4 silinder
Kesalahan FO menyebabkan kesalahan
memberi api pada busi sehingga tidak ada pembakaran pada silinder bersangkutan.
Contoh motor 4 tak, 4 silinder mempunyai FO :
1 – 3 – 4 – 2 , Karena salah
asumsi arah putaran motor maka FO menjadi 1 – 2
- 4 -
3, kesalahaan ini menyebabkan silinder 2 dan 3 terbalik.
Silinder
|
Proses |
|||
1
|
Hisap
|
Kompresi
|
Usaha
|
Buang
|
3
|
Buang
|
Hisap
|
Kompresi
|
Usaha
|
4
|
Usaha
|
Buang
|
Hisap
|
Kompresi
|
2
|
Kompresi
|
Usaha
|
Buang
|
Hisap
|
0°
|
180°
|
360°
|
540°
|
720°
|
Gambar 11 Dampak kesalahan FO pada motor
Percikan api pada silinder 2 terjadi
pada saat akhir langkah buang (530°
bila saat pengapian 10° sebelum TMA ) akibatnya tidak terjadi proses pembakaran pada silinder
2, demikian juga silinder 3 yaitu percikan api pada busi terjadi pada akhir
langkah buang (170° bila saat pengapian10° sebelum TMA). Saat
akhir langkah buang, katup hisap mulai
terbuka karena adanya overlaping katup, kondisi tersebut menyebabkan munculnya
ledakan di karburator bila salah pemasangan FO, terutama bila saat pengapian
terlalu mundur atau mendekati TMA dan mesin pincang karena hanya 2 silinder
yang bekerja.
Gambar
12. Diagram pembakaran mesin V-8
9.
SISTEM
PENGAPIAN DENGAN KOIL PENGAPIAN DILENGKAPI RESISTOR
Saat mesin
distarter terjadi penurunan tegangan baterai sampai 10 V, penurunan tegangan
baterai menyebabkan penurunan kekuatan magnet pada koil pengapian, sehingga
induksi tegangan tinggi turun, percikan api busi lemah, atau tidak ada, mesin
sulit hidup. Guna mengatasi hal tersebut dibuat koil pengapian menggunakan
resistor yang dirangkai seri dengan primer koil.. Saat mesin beroperasi normal
arus listrik ke primer koil harus melewati resistor, namun saat mesin starter
maka arus listrik dari kontak langsung ke primer koil, karena tidak melalui
resistor maka arus listrik ke primer koil tetap besar, sehingga percikan api
busi tetap besar dan mesin mudah dihidupkan.
Rangkaian dan
cara kerja sistem pengapian dengan resistor adalah sebagai berikut:
a.
Aliran listrik saat mesin distarter
Gambar
13. Aliran listrik saat mesin di starter
Arus
listrik tidak melewati resistor (by pass melalui terminal 30) sehingga arus
yang mengalir pada primer koil lebih bersar, tegangan induksi lebih tinggi,
percikan api lebih kuat dan mesin lebih mudah dihidupkan
- Aliran listrik saat mesin hidup
- Gambar 14. Aliran listrik saat mesin hidup. Saat mesin hidup terminal B kontak berhubungan dengan terminal IG, sehingga arus listrik mengalir. Aliran listrik melalui resistor, arus ke primer koil lebih kecil, koil pengapian tidak cepat panas.
3 komentar:
tes...
Trimakasih Gan
Mantap artikelnya
Posting Komentar