sistem pengapian PLATINA

 

Bagian 2

Prosedur Cara Kerja dan Karakteristik Sistem Pengapian

 

2.1. Coil Pengapian

Konstruksi.

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.

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 1: Kontruksi Coil Pengapian yang umum

 

 

Lilitan primer, terdiri dari 200 – 500 lilitan kawat tembaga yang relatif tebal, di tempatkan dekat dengan bagian luar sekelililng lilitaan sekunder. Panjang dan lebar kawat akan menyebabkan resistansi lilitan primer berubah tergantung pada penggunaannya.

Coil 12 volt              berkisar                  13Ω (Ohms)

Tahanan Ballast        berkisar                  2,5Ω(Ohms)

Coil HEI                  berkisar                 1Ω (Ohms)

Tutup coil pengapian yang berinsulasi mempunyai terminal teganngan rendah untu batere dan sambungan untuk kontak poin dan sambungan untuk tegangan tinggi (puncak coil).

2.2. Identifikasi Coil Pengapian

a. Coil Pengapian terintegrasi.

 

 

 

 

 

Gambar 2: Coil Pengapian terintegrasi

Coil pengapian terintegrasi adalah coil yang paling umum digunakan dan digunakan sebagai coil standar yang dipasang oleh pabrik kendaraan. Coil ini diisi dengan oli yang tujuannya sebgai pendingin.

Penggunaan coil tertera pada rumah/badan coil. Misalnya :

-          6 V

-          12V

-          Digunakan dengan resistor ballast.

b. Coil Pengapian Terintegrasi Berdaya Besar (HEI, High Energy Ignition)

Gambar 3: Coil HEI terintegrasi.

Coil HEI dikembangkan mempunyai tahanan lilitan primer yang kecil, secara khusus digunakan pada system pengapian berdaya besar. Sistem ini dirancang untuk memberikan percikan penyulutan  yang besar dan lama untuk dapat membakar campuran  udara/bahan bakar yang kurus yang diperoleh pada engine-engine pengontrol emisi.

Coil HEI tidak dapat digunakan pada system pengapian dengan kontak point standard karena arus primer yang besar. Coil HEI diperlengkapi dengan katup pelepas tekanan untuk menjaga bila oli pendingin terlalu panas.

Catatan:

Coil harus diikatkan dengan katup yang menghadap pada balok engine untuk menjamin keselamatan diri dari semburan oli pendingin.

Resistansi coil primer HEI yang tipikal adalah:

          0,75 Ώ sampai 0,9 Ώ Coil Pengapian Tipe E

Gambar 4. Coil Pengapian Tipe E.

Coil pengapian tipe E tersedia untuk pemakaian  semua tipe coil.   Coil tersebut sekarang umumnya dipakai sebagai standard pada banyak kendaraan. Rancangan bagian dalam coil tipe E serupa  dengan coil yang terintegrasi, tetapi udaranya diinginkan sehingga tidak memberikan keamanan pada katup untuk pemakaian HEI.

Aplikasi coil dicetak ke dalam dudukan pengikat. Coil-coil tipe E kadang-kadang diikat ke dalam tutup distributor.  Ini memungkinkan hanya sedikit gangguan dari luar yang terjadi pada pengoperasian  dan memberikan lebih besar rangkaian sekunder bertahanan rendah yang dapat diandalkan.

 

 

 

c. Perangkat Coil Pengapian Pembakaran Langsung

Gambar 5. Modul Pengapian & Perangkat Coil Pengapian Pembakaran Langsung.

 

Perangkat coil ini bekerja pada system pengapian  tanpa distributor. Perangkat coil ini terdiri dari silinder yang masing-masing mempunyai coil sebagai pasangan silinder.

Modul pengendali system pengapian mengoperasikan masing-masing coilnya sebagai system tersendiri, menghidupkan dan mematikan untuk menyediakan bunga api pada masing-masing busi pada waktu yang tepat.

 

2.3. Cara Kerja Coil Pengapian

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 enerji dalam bentuk medan magnit.  Pada waktu yang ditentukan kontak poin terbuka, arus primer berhenti mengalir dan medan magnit kolap memotong coil sekunder menghasilkan tegangan tinggi ke dalamnya. Tegangan sekunder menyalakan busi.

 

Gambar 6. Medan Magnit dihasilkan oleh Lilitan Primer.

2.4. Cara Kerja Sistem Pengapian Waktu

1.  Rangkaian Primer

Gambar 7. 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 Primer Coil

·        Kontak Poin Distributor

·        Kondensor

 

 

2.  Rangkaian Sekunder

 

Gambar 8. 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

2.5. Cara Kerja Pengapian Induktif

a. Cara Kerja – Poin tertutup

Arus dari baterai mengalir melalui lilitan-lilitan primer coil, membentuk medan magnit, melalui kontak poin ke massa.

                      

Gambar 9. Cara Kerja Pengapian Poin-Poin Tertutup.

b. Cara Kerja Pengapian Poin-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 lilitan-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.

 

Gambar 10. Cara Kerja Pengapian Kontak-Poin Terbuka.

c. Kondensor

Kondensor (kapasitor) biasanya ditempatkan pada dasar distributor.

 

Gambar 11. 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 negative. 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

Gambar 12. Cara Kerja Kondensor Kontak-Poin Tertutup.

Arus mengalir melalui lilitan primer ke massa melalui poin yang tertutup. Medan magnit terbentuk di sekeliling coil pengapian.

Gambar 13. Osiloskop Menunjukkan Tegangan Kondensor.

1a. Pola osiloskop mengilustrasikan perubahan polaritas tegangan pada rangkaian kondensor coil. Tingkat tegangan adalah 12 V pada satu arah.

Tahap 2 – Poin Terbuka

Gambar 14. Cara Kerja Kondensor Poin Terbuka.

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 ke dalamnya juga. Tegangan ini akan menyebabkan arus mengalir ke dalam kondensor. Tegangan kondensor akan naik sampai tegangannya sama dengan tegangan coil.

Gambar 15: Tegangan Kondensor Naik.

2a. Saat medan magnet kolap tegangan naik dengan cepat.

Tahap 3.

Gambar 16: Pengosongan Kondensor

        Tengan primer mulai munurun. Tegangan kondensor sekarang akan mendorong balik arua 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.

Gambar 17: Tegangan kondensor turun.

      Gaya medan magnet yang kolap menghasilkan tegangan induksi dengan arah yang berlawanan.

Tahap 4

Gambar 18: Langkap Pengisian/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 samapi energi  listriknya hilang. Hal ini menimbulkan efek osilasi.

 

Gambar 19: Langkah Pengisian dan Pengosongan tegangan kondensor

Gangguan Kondensor.

Kondensor relatif murah, dan karena kondensor sering menjadi penyebab rusaknya kontak poin, mekanik biasanya mengambil langkah yang praktis dengan cara memasang kondensor yang baru apabila mereka mengganti kontak poin.

          Bagaimanapun juga, bila dilakukan diagnosa pada system pengapian, sering diperlukan menguji kondensor untuk menentukan penyebab gangguan. Empat pengujian dasar yang dilakukan pada kondensor adalah:

1. Kondensor mangalami hubungan singkat.
2. Kebocoran atau resistansi insulatornya rendah
3. Resistansi hubungan seri yang tinggi.
4. Kapasitas dalam microfarad.

 

Kondensor mengalami hubungan singkat.

Kondensor mengalami hubungan singkat disebabkan oleh rusaknya insulator di antara pelat-pelat kondensor. Kondensor yang mengalami hubungan singkat tidak akan mampu menyimpan muatannya dan mencegah kondensor berkerja.

 

 

 

 

 

Kebocoran.

Kondensor yang bocor disebabkan oleh resistansi insulator yang rendah.  Kondensor tidak mampu menyimpan muatan listrik pada waktu tertentu karena resistansi insulator yang rendah memungkinkan terjadi kebocoran dari satu pelat ke pelat yang lain.

 

Resistansi tinggi.

Resistansi seri ysng tinggi bisanya disebabkan oleh kerusakan kabel kondensor atau sambungan kondensor yang jelek.

 

Kapasitas.

Kapasitas kondensor ditentukan oleh luasnya permukaan pelat-pelat, jarak antar pelat, bahan insulator yang digunakan dan bahan-bahan yang diperkaya.

2.6. 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 berkerja 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 lilitan sekunder agar menghasilkan tegangan yang diperlukan untuk menyalakan busi.

Gambar 20: Sudut Dwell

Celah kontak poin dapat merubah sudut dwell. Celah kontak poin yang sempit akan menaikkan sudut dwell. Ini berarti kontak poin tertutup lebih cepat dan munutupnya terlambat dan ini meningkatkan sudut dwell.

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.

2.7. Penundaan Arus Primer Coil

Tegangan batere memaksa arus mengalir melalui lilitan primer coil saat kunci kontak dan kontak poin tertutup. Besar arus maksimum yang mengalir melalui rangkaian primer dibatasi oleh resistansi kawat tembaga lilitan perimer coil  dan seristansi lainnya yang terdapat pada rangkaian.

Pada saat kontak poin menutup arus mulai mengalir. Medan magnet di sekeliling kawat primer coil terbentuk memotong lilitan yang berdekatan dan hal ini menghasilkan tegangan balik yang melawan aliran arus masuk.

Tegangan balik memperlambat (dalam waktu singkat) pencapaian arus maksimum. Karakter ini disebut induktansi.  Pembentukan medan magnet primer menghasilkan tegangan induksi pada lilitan sekunder coil, tetapi ini tidak cukup kuat untuk membentuk percikan bunga api pada busi.  Perubahan tegangan dapat dilihat pada layar osiloskop sinyal penutupan kontak poin pada lilitan primer maupun sekunder.

 

Gambar 21: Kejenuhan medan magnet pada Coil

Output Tegangan Tinggi

Hal-hal yang mempengaruhi tegangan output coil adalah:

1. Arus primer.
2. Tegangan primer.
3. Perbandingan lilitan.
4. Kecepatan kolap medan magnet.
5. Bahan ini coil.

 

Tegangan yang diperlukan untuk menyalakan busi tergantung pada banyak hal, misalnya perbandingan kompresi engine, kecepatan engine, perbandingan campuran udara/bahan bakar, temperatur busi, bentuk dan lebar celah busi dan banyak hal-hal lainnya.

Tegangan nyata yang muncul pada system sekunder ditentukan oleh kebutuhan busi. Karena kebutuhan busi berubah-ubah, tegangan sekunder juga berubah-ubah, samapai tingkat maksimum yang dapat dicapai yang ditentukan oleh daya yang masuk ke coil dan hal-hal lainnya.  Kesalahan penyalaan selalu terjadi apabila tegangan yang masuk melebihi tegangan yang diperlukan.

Lamanya Penyulutan

Lamanya waktu penyulutan, atau lama terjadinya percikan bunga api, menjadi sangat penting untuk mengendalikan emisi gas buang. Diperlukan campuran yang kurus untuk mengendalikan emisi gas buang. Dengan campuran yang kurus bagaimanapun juga, jika lamanya nyal bunga api tidak cukup lama, campuran tidak akan terbakar dengan baik. Lamanya nyala bunga api pada busi haru berkisar 0,8 – 2 milidetik (mS, millisecond) dengan arus 100-150 miliamper untuk mendapatkan pembakaran yang baik.

Catatan:

Lamanya nyala bunga api pada busi ditentukan oleh daya yang dihasilkanoleh coil.

                   Daya = Tegangan (volt) X Arus (amper)

Dua jenis mekanisme pemaju saat pengapian digunakan pada system yang menggunakan kontak poin; pemaju sentrifugal (berhubungan dengan kecepatan putaran engine) dan pemaju vacuum (berhubungan dengan beban engine). Peralatan ini merubah saat pembakaran untuk kondisi kerja engine yang berbeda seperti dijelaskan pada alinea yang lain.

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 bagaian 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 poin.

Gambar 22: 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.

Gambar 23: Salah satu contoh Kurva untuk Mekanisme Pemaju Pengapian

 

 

Sentrifugal.

Kurva pemajuan pengapian di atas (untuk pengendalian sentrifugal) mungkin diberikan oleh sejumlah pabrik dalam bentuk gambar dua garis. Untuk grafik di atas dapat muncul (ditafsirkan) sebagai berikut:

RPM	500	700	900	1050	1200	1400	1700	2100	2600	3100	3600	4200
Derajad Engine	0	6	12	16	21	27	28	30	32	34	36	36

 

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.

 

Pengendali pemajuan percepatan pembakran Vacuum digunakan untuk merubah saat pengapian untuk menyesuaikan dengan perubahan beban engine

 

Gambar 24: Contoh suatu Kurva untuk Pemaju Pengapian Vacuum.

Mekanisme pengendali pemajuan pengapian vacuum terdiri dari unit diafragma vacuum, dihubungkan dengan pelat dudukan distributor dan sisilain 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.