sistem pengapian baterai konvensional
TRANSCRIPT
SISTEM PENGAPIAN BATERAI KONVENSIONALPADA MOBIL 4 SILINDER
Uraian Sistem pengapian adalah salah satu sistem yang ada di dalam motor bensin yang
menjamin agar motor dapat bekerja. Motor pembakaran dalam (internal combustion engine)
menghasilkan tenaga dengan jalan membakar campuran udara dan bahan bakar di dalam
silinder. Pada motor bensin, loncatan bunga api pada busi diperlukan untuk menyalakan
campuran udara-bahan bakar yang telah dikompresikan oleh torak di dalam silinder.
Sedangkan pada motor diesel udara dikompresikan dengan tekanan yang tinggi sehingga
menjadi sangat panas, dan bila bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder, akan terbakar
secara serentak. Karena pada motor bensin proses pembakaran dimulai oleh loncatan api
tegangan tinggi yang dihasilkan oleh busi, beberapa metode diperlukan untuk menghasilkan
arus tegangan tinggi yang diperlukan. Sistem pengapian (ignition system) pada automobile
berfungsi untuk menaikan tegangan baterai menjadi 10 kv atau lebih dengan mempergunakan
ignition coil dan kemudian membagi-bagikan tegangan tinggi tersebut ke masing-masing busi
melalui distributor dan kabel tegangan tinggi. Tipe sistem pengapian baterai ini dipergunakan
pada seluruh motor bensin untuk mobil modern khususnya pada mobil 4 silinder. Sistem
pengapian baterai biasanya terdiri baterai, kunci kontak, koil pengapian (ignition coil),
distributor, kabel tegangan tinggi, busi, motor listrik, dimer dan tachometer.
A. Sistem kerja
Gb. Sirkuit pengapian pada mesin 4 silinder
Apabila kunci kontak dihubungkan, arus lisirik akan mengalir dari baterai melalui
kunci kontak ke kumparan primer, ke platina (breaker point) dan ke masa. Dalam keadaan
seperti ini platina (breaker pont) masih dalam keadaan tertutup. Akibat mengalirnya 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 si1inder yang mengakhiri langkah kompresinya. Selanjutnya
tegangan tinggi pada busi akan diubah menjadi percikan bunga api guna pembakaran bahan
bakar pada ruang bakar.
B. FUNGSI DARI BAGIAN SETIAP KOMPONEN
Gb. Komponen sistem pengapian
A. Baterai Baterai adalah alat elektrokimia yang dibuat untuk mensuplai arus listrik ke sistem
starter, sistem pengapian, lampu-lampu dan sistem kelistrikan lainnya. Alat ini menyimpan
arus listrik dalam bentuk energi 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 pint. Plat-plat tersebut biasanya terbuat dan timbal
dan timah. Karena itu baterai sening disebut baterai timah. Ruang dalamnya dibagi menjadi
beberapa 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 (ignition coil) melalui kunci kontak.
Gb. Konstruksi baterai
B. Kunci kontak
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.
C. Koil
Koil pengapian (ignition coil) berfungsi menaikkan tegangan yang diterima dan
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 negatif 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.
Gb. Hubungan koil pengapian ( Ignition coil )
D. Kontak pemutus
Berfungsi menguhungkan dan memutuskan arus primer agar terjadi induksi tegangan
tinggi pada sirkuit sekunder sistem pengapian.
E. Distributor
Berfungsi membagi dan menyalurkan arus tegangan tinggi ke setiap busi sesuai dengan
urutan pengapian.
Gb. Distributor
Bagian dari distributor adalah :
Cam (nok)
Nok (cam lobe) berfungsi untuk membuka dan menutup platina (breaker point) pada sudut
poros engkol crank shaft yang tepat untuk masing-masing silinder sehingga platina (breaker
point) dapat memutus dan mcenghubungkan arus listrik pada kumparan primer koil
Gb. Cam ( NOK )
Platina (breaker point) 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 terbuka.
Gb. Platina ( breaker point )
Condensor/Capasitor
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).
Gb. Kondensor
Centrifugal Governor Advancer
Centrifugal Governor Advancer berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai
dengan putaran mesin. Prinsip kerja governor advancer ini memanfaatkan kecepatan putar
pada suatu benda yang selanjutnya timbul gaya sentrifugal, karena kecepatan putar dan masa
dan benda yang berputar tersebut. Gaya sentrifugal ini se1anjutnya digunakan untuk
merubah poisi nok (cam lobe) yang akan membuka platina (breaker point,) lebih awal
dibandingkan pada waktu putaran lambat. Bagian ini terdiri dari governor weight dan
governor spring.
Gb. Centrifugal Governor Advancer
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 vaccum 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).
Gb. Vaccum Advancer
Rotor
Rotor berfungsi untuk membagikan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil
pengapian (ignition coil) ke tiap-tiap busi sesuai dengan urutan pengapian.
Gb. Rotor
Distributor Cap
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.
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.
Gb. Kabel tegangan tinggi
F. Busi
Busi berfungsi untuk memberikan loncatan bunga api melalui elektrodanya ke dalam
ruang pembakaran, apabila ada arus tegangan energi mengalir ke busi.
Gb. Busi
Komponen utama busi yaitu:
a) Insulator keramik, 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 temperatur tinggi dan penghantar
panas (thermical conductivity).
b) Cassing, berfungsi untuk menyangga insulator keramik dan juga sebagai mounting busi
terhadap mesin.
c) Elektroda tengah terdini dari:
I. Sumbu pusat : mengalirkan arus dan
meradiasikan panas yang ditimbulkan oleh elektroda.
II. Seal glass : merapatkan antara poros
tengah (center shaft) dan insulator keramik dan mengikat antara poros tengah (center shaft)
dan elektroda tengah.
III. Resistor : mengurangi suara
pengapian untuk mengurangi gangguan frekuensi radio.
IV. Copper core (inti tembaga) : merambatkan panas
dan elektroda dan ujung insulator agar cepat dingin.
V. Elektroda tengah : membangkitkan loncatan
bunga api ke masa (elektroda masa). Elektroda masa, dibuat sama dengan elektroda tengah,
dengan tujuan memudahkan loncatan bunga api agar menaikkan kemampuan pengapian.
Gb. Elektroda Busi
G. Motor Listrik Motor listrik menggerakan distributor dengan kecepatan tertentu melalui puli-puli
yang dipasang pada motor dan distributor. Pada saat kunci kontak diposisikan pada posisi
ON, maka motor akan berputar menyebabkan puli yang terpasang pada motor dan poros
distributor ikut berputar sehingga akan memutar distributor.
H. Dimer Dimer ini berfungsi untuk menambah atau mengurangi kecepatan motor. Dengan
menggunakan dimmer kita dapat menambah atau mengurangi kecepatan motor sehingga
diperoleh Rpm yang diinginkan.
I. Tachometer Tachometer adalah alat untuk mengukur putaran mesin. Dan Tachometer dapat
diketahui motor ini pada Rpm berapa sehingga kita bisa mengamati pengapiannya.
C. Analisia Gangguan dan Cara Mengatasi pada Sistem Pengapian Adapun kemungkinan masalah-masalah yang timbul pada sistem pengapian antara
lain sebagai berikut :
1. Mesin sukar hidup saat dingin
Suatu mesin dikatakan sukar hidup jika saat start harus dilakukan berkali-kali baru mesin
tersebut dapat hidup. Penyebab utama mesin sukar hidup adalah kemampuan sistem
pengapian untuk membakar gas di dalam silinder terganggu. Terganggunya kemampuan
untuk membakar gas ini adalah sebagai akibat dari tidak normalnya kerja dan beberapa
komponen di dalam sistem pengapian, antara lain:
Koil pengapian (ignition coil) rusak
Kerusakan yang terjadi pada koil pengapian (ignition coil) yang dapat mengakibatkan mesin
sukar hidup saat dingin adalah:
a) Kotor pada bagian yang terbuat dan ebonit akan menyebabkan terjadinya hubungan
singkat antara terminal tegangan tinggi dengan terminal posilif (+) terminal negatif (-) atau
dengan bodi koil pengapian (ignition coil).
b) Ebonit yang pecah berakibat pada bocornya tegangan tinggi dan terminal tegangan
tinggi ke bodi. Dengan bocornya tegangan tinggi seperti uraian diatas, mengakibatkan busi
tidak bisa memercikan bunga api pada waktu pembakaran tiba. Untuk menangani hal
tersebut, maka koil pengapian (ignition coil) itu harus diganti dengan yang baru (masih
bagus).
Distributor rusak.
Kerusakan pada tutup distributor dapat berupa adanya kotoran pada tutup distributor, retak
tutup distributornya, dan retak rotornya. Kerusakan ini selanjutnya akan membocorkan
tegangan tinggi ke masa. Untuk mengatasi kerusakan tersebut, dengan cara menggantinya
dengan komponen yang baru.
Busi kurang baik.
Celah busi akan menjadi besar jika terus digunakan dalam mesin, jika celah busi besar maka
tegangan yang dibutuhkan juga menjadi besar. Sebaliknya jika tegangan yang dihasilkan
tetap, sedangkan celah elektroda membesar, loncatan bunga api pada elektroda busi menjadi
kecil dan lemah sekali sehingga menyebabkan mesin akan sukar hidup dalam keadaan dingin.
Untuk menanganinya dengan menyetel celah busi sesuai standarnya (0,7 mm).
Kabel tegangan tinggi putus.
Pada daerah dimana inti kabel tegangan tinggi putus terdapat konsentrasi tegangan, yang
selanjutnya akan menyebabkan tegangan tersebut bocor keluar dari kabel dan mengalir ke
masa. Tegangan yang disalurkan lebih kecil dari yang dibutuhkan, sehingga mengakibatkan
busi tidak akan meloncatkan bunga api. Untuk menanganinya dengan mengganti kabel
tegangan tinggi atau memperbaikinya.
Baterai lemah.
Sumber tegangan dalam sistem pengapian baterai adalah baterai. Tegangan yang dihasilkan
dari koil pengapian (ignition coil) tergantung dari arus primer yang di dapat dari baterai. Jika
tegangan baterai saat start mengalami penurunan yang drastis, maka tegangan tinggi yang
dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil) juga mengalami penurunan, sehingga yang
sampai pada elektroda busi menjadi kecil dan sukar untuk meloncatkan bunga api. Untuk
menanganinya dengan mengisi (carging) kembali baterai agar tegangannya menjadi normal
dan dapat digunakan untuk memutarkan motor starter.
2. Missfiring saat putaran lambat.
Saat mesin berputar pada putaran rendah (idling), jika pada keadaan tersebut fluktuasi
putaran yang melebihi 500 Rpm dan mesin cenderung untuk mati, berarti pada mesin tersebut
terjadi missfiring pada putaran lambat. Gejala ini timbul karena pada sistem pengapian,
dalam hal ini tegangan yang dihasilkan koil pengapian (ignition coil) terjadi penurunan
tegangan (unsteady voltage) yang disebabkan oleh beberapa faktor yang terjadi pada
komponen-komponen di bawah ini.
Koil pengapian (ignition coil).
Kondisi yang bocor pada ebonit dari koil pengapian (ignition coil) berakibat adanya
hubungan singkat antara terminal tegangan tinggi dengan terminal positif (+) atau terminal
negatif (-) melalui kotoran yang terdapat pada ebonit ini. Tegangan tingi ini selanjutnya akan
mengalir melalui kotoran yang tendapat pada ebonit tersebut. Selanjutnya hal itu akan
menyebabkan tidak adanya loncatan bunga api pada busi. Tidak adanya loncatan bunga api
pada busi, menyebabkan mesin cenderung untuk mati dan hidup kembali tergantung dari
besar kecilnya tahanan dari kotoran yang menghubungkan terminal-terminal pada ebonit koil
pengapian (ignition coil). Untuk mengatasinya dengan membersihkan ebonit koil pengapian
(ignition coil) atau menggantinya dengan yang baru.
Distributor
Terjadinya penurunan tegangan (unsteady voltage) pada distributor disebabkan oleb faktor
sebagai berikut :
a) Pada platina (breaker point) terdapat kotoran atau permukaannya sudah tidak rata. Jika
putaran mesin masih rendah cenderung timbul loncatan bunga api pada platina, yang
selanjutnya akan menurunkan tegangan tinggi yang dihasilkan kumparan sekunder.
b) Kapasitas kondensor terlalu kecil atau mendekati sirkuit pendek (short circuit),
kondisinya akan sama dengan kondisi dimana platina (breaker point) terdapat kotoran.
c) Bocornya ebonit tutup distributor. Untuk menanganinya dengan cara : pada platina
(breaker ponit) dengan membersihkannya menggunakan amplas (jika permukaannya sudah
tipis maka platina itu harus diganti ), mengganti kondensor dengan kapasitas yang sesuai,
membersihkan tutup distributor sampai bersih.
Busi
Jika celah busi terlalu besar dan pada elektroda busi terdapat kotoran, tegangan yang
dibutuhkan oleh busi menjadi lebih besar, padahal tegangan yang dihasilkan oleh koil
pengapian (ignition coil) pada putaran lambat itu cenderung sama. Sehingga busi akan sulit
untuk meloncatkan bunga api saat pembakaran. Untuk menanganinya dengan menyetel gap
(celah) busi sesuai standar dan membersihkan kotoran yang menempel pada elektroda busi.
Kabel busi
Kabel tegangan tinggi yang intinya putus, pada bagian inilah akan terdapat konsentrasi
tegangan tinggi yang memudahkan tegangan tinggi tersebut untuk bocor keluar. Untuk
menanganinya dengan mengganti kabel busi yang bocor dengan yang baru.
3. Missfiring saat putaran tinggi
Jika suatu mesin tidak dapat berputar pada putaran maksimum atau putaran mesin tidak dapat
mencapai maksimun, berarti pada mesin tersebut terjadi missfiring pada putaran tinggi.
Missfiring pada putaran tinggi berarti pada mesin tersebut saat berputar dengan kecepatan
tinggi tidak terjadi pembakaran atau tidak terjadi proses pembakaran. Penyebab missfiring
pada putaran tinggi adalah sebagai berikut :
Adanya kerusakan pada koil pengapian (ignition coil)
Jika kumparan koil pengapian (ignition coil) ada sebagian yang terbakar, jumlah
gulungannya akan berkurang, tegangan tinggi yang dihasilkan juga berkurang. Dengan
kecilnya tegangan yang dihasilkan, maka pada saat putaran tinggi, tegangan yang dihasilkan
akan lebih kecil. Untuk menanganinya dengan mengganti koil pengapian (ignition coil).
Adanya kerusakan pada distributor
Gangguan yang dimaksud adalah sebagai berikut :
Gangguan pada CDA (Cam Dweel Angle). Harga CDA harus sesuai dengan spesifikasi
mesin tersebut. Jika harga CDA tidak sesuai maka akan terjadi:
Celah (point gap) yang terlalu besar, CDA akan terlalu kecil dan lamanya platina (breaker
point) menutup akan singkat tegangan yang dihasilkan akan rendah saat mesin berputar pada
kecepatan tinggi.
Celah (breaker point) yang terlalu kecil, CDA akan terlalu besar dan lamanya platina
(breaker point) menutup akan menghasilkan tegangan pada koil yang besar. Jika hal ini
berlangsung terus menerus akan mengakibatkan terjadinya kenaikan temperatur pada
kumparan primer yang selanjutnya akan menaikkan harga tahanan dari kumparan primer
tersebut. Untuk menanganinya dengan menyetel harga CDA sesuai spesifikasi mesin tersebut
(tidak terlalu besar atau kecil).
Gangguan pada platina (breaker point). Adanya kotoran pada permukaan platina
(breaker point) akan menambah hambatan pada rangkaian primer sehingga mempunyai
tahanan total besar, arus primer akan menjadi kecil dan tegangan tinggi dihasilkan sangan
rendah pada putaran tinggi. Untuk menanganinya dengan membersihkan permukaan platina
(breaker point) dari kotoran yang menempel.
Adanya kerusakan atau kelainan pada busi
Kerusakan atau kelainan pada busi menyebabkan missfiring adalah sebagai berikut :
a) Gap (celah) busi terlalu besar
Jika gap busi teralu besar, tegangan yang dibutuhkan juga besar. Kebutuhan tegangan yang
besar ini jika putaran mesin dinaikkan, antara tegangan yang dihasilkan koil pengapaian
(ignition coil) dengan tegangan yang dibutuhkun busi akan saling berpotongan. Gap busi
yang besar disebabkan karena ausnya elektroda busi terutama elektroda positif. Untuk
menanganinya dengan menyetel busi atau mengganti busi dengan yang baru.
b) Busi terlalu dingin
Busi yang masih dingin, akan akan membutuhkan tegangan yang sangat besar. Dengan
menggunakan busi dingin, temperatur busi tetap rendah walaupun putaran mesin dinaikkan.
Menggunakan busi dingin menyebabkan elektrodanya lambat laun akan ditutupi dengan
endapan karbon, selanjutnya endapan karbon tersebut akan menyebabkan bocornya tegangan
tinggi dari elektroda. Untuk menanganinya dengan mengganti tipe busi dengan busi panas.
Adanya kelainan pada tegangan sistem kelistrikan. Tegangan yang dibutuhkan saat
mesin hidup adalah sekitar 13,8-14,8 Volt. Harga tegangan yang diluar spesifikasi akan
timbul gejala missfiring.
I. Jika tegangan baterai lebih kecil dan 12 Volt. Tegangan baterai
yang lebih kecil dari 12 Volt, pada sistem saat mesin hidup juga akan kecil dari 12 Volt.
Tegangan ini akan menyebabkan missfiring saat mesin berputar pada kecepatan tinggi. Untuk
menanganinya dengan mengisi (charge) baterai.
II. Jika tegangan sistem saat hidup lebih besar dai 14,8 Volt. Pada
kumparan primer akan terjadi induksi yang cenderung membuat percikan bunga api pada
platina (breaker point) yang dapat menyebabkan platina (breaker point) terbakar. Untuk
menanganinya dengan cara memeriksa sistem pengisian atau mengganti baterai.
Adanya kerusakan pada kabel busi
Inti kabel yang putus pada kabel busi akan menyebabkan tegangan yang sampai pada busi akan menjadi kecil. Tegangan yang kecil ini jika putaran mesin dinaikkan akan bertambah kecil yang kemudian akan terjadi gejala missfiring pada putaran tinggi. Untuk mengatasinya dengan mengganti kabel.