Sistem Pengapian pada Motor

Sistem Pengapian pada Motor - Pernahkah Anda melihat sebuah motor mogok di jalan? Lalu, apakah yang dilakukan oleh pengemudi? Ketika pengemudi tersebut sedang memegang budi yang telah dilepas dari mesin kendaraan, apakah yang sebenarnya terjadi?

Sebenarnya, yang sedang dilakukan oleh pengemudi adalah memeriksa kondisi busi. Mengapa busi diperiksa? Hal ini untuk mengetahui kondisi sebenarnya pada busi tersebut, yakni warna elektroda busi dan nyala warna api pada busi.

Busi adalah hasil akhir pada sebuah sistem pengapian. Sistem pengapian itu sendiri adalah serangkaian sistem kelistrikan yang berfungsi untuk menyalakan campuran bahan bakar dan udara yang ada di dalam ruang bakar.

Semua motor bensin memakai busi atau sparkplug untuk menyalakan pembakaran dalam ruang bakar. Berbeda dengan diesel yang tidak membutuhkan busi untuk penyalaan, motor bensin memerlukan penyalaan dikarenakan rasio kompresi yang rendah, yaitu di bawah 1:12.

Campuran udara dan bahan bakar selama langkah kompresi tidak mampu terbakar dengan hanya bantuan tekanan udara yang dimampatkan. Akan tetapi, campuran bahan bakar hanya menguap menjadi gas.

Kembali lagi pada pemeriksaan busi saat motor bensin bermasalah mungkin saja terjadi masalah di sistem pengapian kendaraan tersebut. Untuk itu, di sini kita akan mempelajari bagaimana cara kerja, komponen yang terlibat, cara pemeriksaan, dan diagnosis kerusakan sistem pengapian.

Diharapkan setelah menguasai sistem pengapian ini, mahasiswa akan mampu menguasa hal-hal yang telah disebutkan.

Sistem Pengapian Konvensional

Sistem pengapian konvensional adalah sistem pengapian yang menggunakan kontak pemutus atau platina sebagai komponen pemutus dan penghubung arus pada kumparan primer koil.

Bagian-bagian dari sistem pengapian konvensional (lihat gambar di bawah) terdiri dari baterai, sekering, kunci kontak, koil, distributor, kabel tegangan tinggi, dan busi.

Ciri khusus sistem pengapian konvensional ini adalah proses pemutusan arus primer dilakukan secara mekanik, yaitu dengan proses membuka dan menutupnya kontak pemutus.

Kontak pemutus bekerja seperti saklar dimana pada saat tertutup arus dapat mengalir dan saat kontak pemutus terbuka arus akan terhenti.

Prinsip Kerja Sistem Pengapian

Secara sederhana sistem pengapian konvensional dapat digambarkan dengan skema di bawah ini. Baterai memberikan arus yang besar (sekitar 4 A) pada kumparan primer yang mempunyai tahanan kecil.

Kontak pemutus yang dibuka oleh cam dengan cepat memutus aliran arus primer (I) sehingga arusnya menjadi nol. Perubahan medan magnet yang sangat cepat pada kumparan primer saat kontak pemutus terbuka menghasilkan tegangan induksi.

Jumlah kumparan sekunder yang jauh lebih banyak dibandingkan kumparan primer bekerja seperti transformator penaik tegangan yang dapat meningkatkan tegangan menjadi sangat tinggi pada kumparan sekunder. Kondensor dapat meredam percikan api di antara kontak pemutus saat kontak pemutus terbuka.

Berikut ini digambarkan rangkaian sistem pengapian konvensional untuk mesin empat silinder. Gambar di bawah mengilustrasikan cara kerja dan aliran arus pada rangkaian sistem pengisian.

Cara kerja sistem pengapian dijelaskan dalam tiga tahap, yaitu saat kontak pemutus tertutup, saat kontak pemutus membuka, dan saat kontak pemutus tertutup kembali. Secara rinci cara kerja sistem ini adalah sebagai berikut.

Saat kunci kontak on, kontak pemutus tertutup, arus dari terminal positif baterai mengalir ke kunci kontak (lihat gambar (a) di atas), ke terminal positif (+) koil, ke terminal negatif (-) koil, ke kontak pemutus, kemudian ke massa.

Aliran arus ke kumparan primer koil menyebabkan terjadinya kemagnetan pada coil (gambar (b)). Cam selalu berputar karena selama mesin hidup poros engkol memutarkan poros nok (cam shaft) dan poros nok memutarkan distributor di mana terdapat cam di dalamnya. Karena cam berputar, maka ada saatnya ujung cam mendorong kontak pemutus sehingga terbuka.

Jika kontak pemutus terbuka, arus yang mengalir ke kumparan primer seperti dijelaskan di atas terputus dengan tiba-tiba. Akibatnya kemagnetan di sekitar koil hilang / drop dengan cepat.

Dalam teori kemagnetan, jika terjadi perubahan medan magnet di sekitar suatu kumparan, maka pada kumparan tersebut akan terjadi tegangan induksi.

Karena saat kontak pemutus terbuka arus listrik terputus, maka medan magnet pada koil hilang dengan cepat atau terjadi perubahan garis-garis gaya magnet dengan cepat sehingga pada kumparan sekunder terjadi induksi tegangan.

Pada kumparan primer juga terjadi tegangan induksi. Tegangan induksi pada kumparan sekunder disebut dengan tegangan induksi mutual sedangkan pada kumparan primer disebut tegangan induksi diri.

Tegangan tinggi pada kumparan sekunder (10000 V atau lebih) disalurkan ke distributor melalui kabel tegangan tinggi dan dari distributor diteruskan ke tiap-tiap busi sesuai dengan urutan penyalaannya sehingga pada busi terjadi loncatan api pada busi.

Tegangan pada kumparan primer sekitar 300 sampai 500 V disalurkan ke kondensor. Penyerapan tegangan induksi diri oleh kondensor ini akan mengurangi loncatan bunga api pada kontak pemutus.

Efek tidak terjadinya loncatan pada kontak pemutus adalah pemutusan arus primer yang cepat sehingga menghasilkan perubahan garis-garis gaya magnat pada koil dengan cepat pula.

Cam yang selalu berputar menyebabkan cam kembali ke posisi bawah atau tidak mendorong kontak pemutus sehingga pegas kontak pemutus akan bekerja mendorong kontak pemutus sehingga kontak pemutus menutup kembali (perhatikan gambar di atas).

Pada saat ini arus dari baterai akan kembali mengalir ke kumparan primer koil sehingga prosesnya berulang lagi (timbul medan magnet pada koil).

Pada saat kontak pemutus menutup terjadi rangkaian tertutup pada kondensor sehingga muatan kondensor yang tadi tersimpan akan dibuang (discharge) ke massa melalui kontak pemutus.

Sistem Pengapian Elektronik

Sistem pengapian dengan pembangkit pulsa model induktif terdiri dari penghasil pulsa, ignitier, koil, distributor dan komponen pelengkap lainnya.

Sistem pembangkit pulsa induktif terdiri dari kumparan pembangkit pulsa (pick up coil), magnet permanen, dan rotor pengarah medan magnet. Secara sederhana rangkaian sistem pengapian ini digambarkan seperti skema berikut.

Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut.

1. Pada saat mesin mati

Pada saat kunci kontak ON arus mengalir menuju titik P. Besarnya tegangan pada titik ini (yang diatur oleh pembagi tegangan R1 dan R2) berada di bawah tegangan basis yang diperlukan untuk mengaktifkan transistor (melalui pick up coil). Hal ini menyebabkan transistor tidak aktif (OFF) selama engine mati sehingga tidak terjadi aliran arus pada kumparan primer koil.

2. Pada saat mesin hidup

Saat mesin sudah hidup, rotor sinyal berputar (mendekati pick up coil) dan menyebabkan terjadinya pulsa tegangan AC pada pick up coil.

Bila tegangan yang dihasilkan adalah positif, maka tegangan ini ditambahkan dengan tegangan yang terdapat pada titik P sehingga tegangan di titik Q naik dan besarnya melebihi tegangan basis transistor.

Adanya arus basis ini menyebabkan transistor menjadi aktif (ON) sehingga kaki kolektor dan emitornya terhubung yang menyebabkan arus dari baterai mengalir ke kunci kontak, ke kumparan primer koil, ke kaki kolektor, ke emitor, kemudian ke massa.

Aliran arus ke kumparan primer koil ini menyebabkan terjadinya medan magnet pada koil. Rotor selalu berputar, sehingga pada saat gigi rotor meninggalkan pick up coil terjadi tegangan AC dengan polaritas berbeda (negatif).

Tegangan ini jika ditambahkan dengan tegangan yang terdapat dalam titik P menjadi tegangan yang besarnya di bawah tegangan kerja transistor. Akibatnya adalah transistor menjadi tidak aktif (OFF) dan antara kaki kolektor dan emitor transistor menjadi tidak terhubung.

Hal ini menyebabkan aliran arus primer dengan cepat berhenti dan medan magnet pada koil dengan cepat berubah (collapse). Perubahan garis gaya magnet dengan cepat ini menyebabkan terjadinya tegangan induksi pada kumparan sekunder.

Tegangan tinggi ini diteruskan ke distributor dan dibagikan ke tiap tiap busi sesuai dengan urutan penyalaan (firing order).

Sistem pengapian pada motor bensin memerlukan serangkaian sistem elektronik untuk menghasilkan loncatan api pada busi yang berguna untuk membakar campuran bahan bakar dan udara di ruang bakar.

Hal ini dikarenakan motor bensin tidak mampu menciptakan self ignition seperti pada motor diesel sebab rasio kompresi pada motor bensin tidak cukup untuk membakar campuran udara dan bahan bakar. Timing pengapian pada motor bensin adalah beberapa derajat sebelum TMA.

Hal ini bertujuan untuk menanggulangi kemungkinan tekanan puncak pada diagram hubungan P (pressure) dan T (time) bisa terlambat. Semakin tinggi putaran mesin maka semakin besar pula sudut pemajuan awal pengapian.

Sudut dwel adalah lamanya platina menutup dengan kata lain sudut dwel bisa diartikan sebagai lamanya waktu pengisian arus pada kumparan primer, saat platina menutup maka kumparan primer pada koil pengapian menjadi medan magnet.

Fungsi dari kumparan sekunder pada koil adalah memperbesar arus yang dihasilkan oleh kumparan primer yang hanya sebesar ratusan volt, oleh kumparan primer tegangan tersebut dilipatgandakan menjadi puluhan ribu volt.

Tegangan demikian mampu membakar campuran udara dan bahan bakar dimana terdapat hambatan berupa tekanan udara yang sangat tinggi. Induksi yang terjadi di kumparan primer disebut self induction sedangkan tegangan induksi yang terjadi di kumparan sekunder disebut dengan mutual induction.