TUGAS TERSTRUKTUR MOTOR BAKAR DAN TENAGA PERTANIAN
SISTEM KELISTRIKAN
Oleh : Danis Nur Rohmah Anggi Pradiska Abadi Abdul Rauf Y.T Heri Setiono Mustika Ervina R Irfanuddin Suryawinata Suryawinata Aditya Prabaningrum Prabaningru m Noviardi
AIH007013 A1H009030 A1H009056 A1H009061 A1H009069 A1H009072 A1H011001 A1H011002
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS JENDRAL SOEDIRMAN FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO 2013
I.
PENDAHULUAN
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang cepat membawa dampak bagi perkembangan dunia industri terutama industri daya dan mesin. Mengingat kebutuhan daya yang terus meningkat dan perkembangan motor bakar yang demikian pesat, para produsen mesin kini berlomba-lomba menampilkan mesin-mesin baru dengan berbagai keunggulan baik dari segi desain maupun keunggulan teknologinya. Mesin sendiri terdiri dari berbagai komponen yang kerjanya saling terkait satu sama lain. Beberapa sistem yang merupakan komponen vital dalam mesin diantaranya sistem bahan bakar, sistem pengisian, sistem pengapian, sistem pelumasan, dan sistem sist em pendinginan. Komponen komponen tersebut dari waktu ke waktu mengalami perkembangan yamg tujuannya untuk mendapatkan komponen yang lebih praktis dan efisien. Pada dasarnya campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam ruang bakar harus disundut. Penyundutan merupakan salah satu komponen yang mengalami perkembangan pesat dalam dunia permesinan khususnya mesin bensin adalah pada komponen sistem pengapian. Perkembangan sistem pengapian listrik secara singkat adalah mulai dari sistem pengapian konvensional, semi transistor, full transistor, IIA (integrated (integrated ignition assembly), assembly), dan yang terbaru adalah DLI (distributor less ignition). ignition). Sistem pengapian terbagai menjadi sistem nyala terbuka, sistem bola pijar, sistem kompresi dan sistem listrik. Sistem nyala terbuka dan sistem bola pijar merupakan sistem pengapian konvensional yang lebih dahulu digunakan. Dewasa ini keduanya mulai ditinggalkan. Dewasa ini produsen mesin lebih memilih sistem listrik untuk motor berbahan bakar bensin dan sistem kompresi untuk motor berbahan bakar minyak solar atau yang biasa disebut dengan mesin Diesel.
II.
SISTEM LISTRIK
A. TEORI KELISTRIKAN
Sistem pengapian pada motor bensin pada dasarnya ditujukan untuk menghasilkan percikan bunga api yang kuat dan tepat agar diperoleh daya mesin yang optimal. Sistem pengapian pada motor menggunakan sistem pengapian batere yang prinsipnya prinsi pnya adalah menaikkan tegangan baterai 12 volt menjadi ± 10 kV agar menghasilkan percikan bunga api pada elektroda busi. Teori dasar kelistrikan yang erat kaitannya dengan sistem pengapian adalah teori induksi listrik. 1. Induksi Sendiri ( Self Induction Effect ) Effect ) Medan magnet akan dibangkitkan pada saat arus listrik dialirkan melalui kumparan, akibatnya garis gaya listrik dibangkitkan dan menghasilkan garis gaya magnet (magnetic (magnetic flux) flux) dengan arah yang berlawanan dengan pembentukan garis gaya magnet dalam kumparan. Oleh karena itu arus tidak akan mengalir seketika pada saat dialirkan kekumparan tetapi membutuhkan waktu untuk menaikkan arus tersebut. Saat arus mengalir dalam kumparan kemudian arus diputuskan tiba-tiba, maka gaya gerak listrik akan dibangkitkan dalam kumparan dengan arah cenderung menghalangi hilangnya garis gaya magnet. Dengan cara ini apabila kumparan yang dialiri arus kemudian arus diputus secara tiba-tiba maka akan dibangkitkan gaya gerak listrik yang arahnya melawan perubahan garis gaya magnet. ( Fundamental of Electricity Step 2, 1996 : 3 )
Gambar 1. Induksi sendiri ( Self Induction Effect ) Effect ) 2. Induksi Timbal Balik ( Mutual ( Mutual Induction Effect ) Effect ) Saat dua kumparan disusun dalam satu garis dan besarnya arus yang mengalir pada satu kumparan diubah, maka gaya gerak listrik akan dibangkitkan pada kumparan lainnya dengan arah melawan perubahan garis gaya magnet pada kumparan primer. Pada gambar dibawah ini bila arus tetap mengalir pada kumparan primer maka tidak ada perubahan gaya gerak listrik pada kumparan sekunder, tetapi saat arus yang mengalir diputuskan maka gaya gerak listrik dibangkitkan pada kumparan sekunder. Kemudian apabila arus dihubungkan kembali maka pada kumparan sekunder akan dibangkitkan gaya gerak listrik dengan arah yang berlawanan dengan garis gaya magnet pada kumparan primer. ( Fundamental of of Electricity Step 2, 1996 : 4 )
Gambar 2. Induksi Timbal Balik ( Mutual ( Mutual Induction Effect ) Effect )
Koil pengapian membangkitkan tegangan tinggi dengan cara yang sama seperti uraian diatas, yang terjadi saat arus primer tiba-tiba diputuskan dengan membuka breaker point. Besarnya gaya gerak listrik yang dihasilkan dipengaruhi oleh tiga hal yaitu banyaknya garis gaya magnet yang dipengaruhi oleh besarnya arus yang dialirkan pada kumparan primer, banyaknya jumlah lilitan pada kumparan, dan kecepatan pemutusan arus pada kumparan primer. pada sistem kelistrikan ini menggunakan sistem konvensional. jadi penggunaannya masih tergantung dengan magnet yang ada pada samping poros engkol. cara kerja dari sistem kelistrikan ini adalah sebagai berikut:
1.kunci kontak dalam posisi on, guna intuk menyambung rangkaian. 2.magnet diputar baik secara manual(kick starter) ataupun menggunakan sistem starter. 3.ketika tonjolan yang ada pada magnet bertemu dengan pulsa akan terjadi medan magnet yang mengalirkan induksi secara cepat. 4.kemudian induksi yang ada dialirkan ke CDI(capacitor discharger ignition) 5.dalam CDI di proses kemudian dialirkan menuju coil, guna untuk menaikkan tegangan induksi. 6.setelah melewati coil tegangan menjadi 5-25 kV. sehingga ketika di lewatkan pada busi dapat memberikan loncatan bunga api pada busi.
Gambar 3. Sistem Kelistrikan Pada Motor Bensin
B. KOMPONEN SISTEM KELISTRIKAN
Gambar 4. Komponen sistem kelistrikan 1. Baterai 2. Sikring (fuse) 3. Kunci kontak (switch) 4. External resistor 5. Ignition coil 6. Distributor 7. Busi 8. Kabel tegangan tinggi
1. Baterai Berfungsi untuk menyediakan arus listrik tegangan rendah untuk ignition coil. Tegangan baterai kendaraan biasanya 12 atau 24 volt, nilai yang terlalu rendah untuk dapat menghasilkan percikan bunga api pada celah busi di dalam silinder yang bertekanan.
Gambar 5. Baterai
2. Koil Menaikkan tegangan yang diterima dari baterai menjadi tegangan tinggi yang diperlukan untuk pengapian. Koil berfungsi merubah arus listrik 12V yang diterima dari baterai menjadi tegangan tinggi (10 KV atau lebih) untuk menghasilkan loncatan bunga api yang kuat pada celah busi.
Gambar 6. Ignition coil
3. Kontak pemutus Kontak pemutus berguna untuk menghubungkan dan memutuskan arus primer agar terjadi induksi tegangan tinggi pada sirkuit sekunder sistem pengapian
4. Kondensator Kondensator berfungsi untuk : a.
Mencegah loncatan bunga api diantara celah kontak pemutus pada saat kontak mulai membuka
b. Mempercepat pemutusan arus primer sehingga tegangan induksi yang timbul pada sirkuit sekunder sekunder tinggi
5. Distributor Fungsi distributor dapat dibagi dalam 4 bagian : a. Bagian pemutus
Pada bagian ini terdiri dari breaker point, camlobe, dan kondenser. Fungsi breaker point adalah untuk memutuskan arus listrik dan menghubungkannya dari kumparan primer coil ke massa agar terjadi induksi pada kumparan sekunder coil. Induksi terjadi pada saat breaker point diputus atau terbuka. Condensor berfungsi untuk menghilangkan atau mencegah terjadi loncatan api atau bunga api listrik pada breker point. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar dibawah. Kemampuan dari suatu kondensor dapat ditunjukan dg berapa besar kapasitasnya. Kapasitas kondensor diukur dalam mikro farad. Terbakarnya breaker point sering juga diakibatkan oleh kondenser yang tidak sesuai dg kapasitasnya atau kapasitasnya tidak normal. b. Bagian Distributor Bagian ini berfungsi membagi-bagikan (mendistribusikan) arus tegangan tinggi yang dihasilkan (dibngkitkan) oleh kumparan sekunder pada igniton coil ke busi pada tiap-tiap tiap-ti ap silinder sesuai dg urutan pengapian (ignition order). Bagian ini terdiri dari tutup distributor dan rotor. c. Bagian Governor Advancer Bagian ini berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai dengan pertambahan putaran mesin. Bagian ini terdiri dari governor weight dan governor spring (pegas governor). d. Bagian Vakcum Advancer Bagian ini berfungsi untuk memundurkan atau memajukan saat pengapian pada saat baban mesin bertambah atau berkurang. Bagian ini terdiri dari breaker plate dan vacum advancer, yang akan bekerja atas dasar kevakuman yang terjadi didalam intake manidfold
Gambar Gambar 7. Distributor
6. Busi Busi atau elektroda berfungsi meloncatkan bunga api listrik diantara kedua elektroda busi di dalam ruang bakar, sehingga sehingga pembakaran pembakaran dapat dapat dimulai
Gambar 8. Busi
7. Kabel tegangan tinggi Kabel tegangan tinggi berfungsi sebagai penyalur arus yang dihsilkan oleh koil. Kabel tegangan tinggi dihubungkan dengan busi lewat sebuah Choke yang berguna untuk menjepit kelapa elektroda.
C. CARA KERJA SISTEM PENGAPIAN LISTRIK DENGAN CDI
Sistem pengapian kondensator (kapasitor) atau CDI (bahasa Inggris: Capacitor Discharge Ignition) merupakan salah satu jenis sistem pengapian pada kendaraan bermotor yang memanfaatkan arus pengosongan muatan (discharge current) dari kondensator, guna mencatudaya Kumparan pengapian (ignition coil). Pada saat magnet permanen (dalam flywheel magnet) berputar, maka akan dihasilkan arus listrik AC dalam bentuk induksi listrik dari source coil . Arus ini akan diterima oleh CDI unit dengan tegangan sebesar 100 sampai 400 volt. Arus tersebut selanjutnya dirubah menjadi arus setengah gelombang (menjadi arus searah) oleh diode, kemudian disimpan dalam kondensor (kapasitor) dalam CDI unit. Kapasitor tersebut tidak akan melepas arus yang disimpan sebelum SCR (thyristor) bekerja. Pada saat terjadinya pengapian, pulsa generator akan menghasilkan arus sinyal. Arus sinyal ini akan disalurkan ke gerbang (gate) SCR. Seperti terlihat pada gambar di bawah ini: Dengan adanya trigger (pemicu) dari gate tersebut, kemudian SCR akan aktif (on) dan menyalurkan arus listrik dari anoda (A) ke katoda (K) (lihat posisi anoda dan katoda. Dengan berfungsinya SCR tersebut, menyebabkan kapasitor melepaskan arus (discharge) dengan cepat. Kemudian arus mengalir ke kumparan primer (primary coil) koil pengapian untuk menghasilkan tegangan sebesar 100 sampai 400 volt sebagai tegangan induksi sendiri (lihat arah panah aliran arus pada kumparan primer koil). Akibat induksi diri dari kumparan primer tersebut, kemudian terjadi induksi dalam kumparan sekunder dengan tegangan sebesar 15 KV sampai 20 KV. Tegangan tinggi tersebut selanjutnya mengalir ke busi dalam bentuk loncatan bunga api yang akan membakar campuran bensin dan udara dalam ruang bakar. Terjadinya tegangan tinggi pada koil pengapian adalah saat koil pulsa dilewati oleh magnet, ini berarti waktu pengapian (Ignition Timing) ditentukan oleh penetapan posisi koil pulsa, sehingga sistem pengapian CDI tidak memerlukan penyetelan waktu pengapian seperti pada sistem pengapian
konvensional. Pemajuan saat pengapian terjadi secara otomatis yaitu saat pengapian dimajukan bersama dengan bertambahnya tegangan koil pulsa akibat kecepatan putaran motor. Selain itu SCR pada sistem pengapian CDI bekerja lebih cepat dari contact breaker (platina) dan kapasitor melakukan pengosongan arus (discharge) sangat cepat, sehingga kumparan sekunder koil pengapian teriduksi dengan cepat dan menghasilkan tegangan yang cukup tinggi untuk memercikan bunga api pada busi. busi.
D. CARA KERJA SISTEM PENGAPIAN LISTRIK DENGAN PLATINA
Platina sebagai plat kontak untuk menghubungkan dan memutus aliran listrik primer koil agar terjadi induksi/GGL pada sekunder yang berupa listrik tegangan tinggi untuk mensuplai busi agar memercikkan memerci kkan bunga api. Platina adalah plat kontak yang berfungsi sebagai penghubung & pemutus yang di hubungkan oleh ebonit/kaki platina dan di kontrol oleh nok delco(Distributor), apabila kaki ebonit tidak terdorong oleh nok delco maka plat kontak akan terhubung sekaligus mengalirkan aliran listrik primer koil ke ground dan menciptakan medan magnet pada primer coil, dan pada saat nok delco menyentuh/mendorong ebonit platina maka listrik dari primel coil akan terputus, pada saat listrik primer coil terputus maka terjadi GGL/induksi tegangan tinggi pada sekunder coil, dengan adanya kondesor/kapasitor yang terhubung secara paralel dengan platina akan membantu meningkatkan besar induksi dan menghilangkan bunga api pada saat platina mulai terbuka/memutus, hal ini bertujuan agar plat kontak platina tidak mudah terbakar dan mampu berumur panjang. Besar/lamanya saat platina terhubung di pengaruhi oleh lebar Permukaan AS delco yang rata/datar hal ini di sebut dengan sudut dwell, dimana sudut/lama saat platina menghubungkan aliran listrik ke primer coil. Apabila celah platina kita bikin rapat so pasti sudut dwell akan menjadi besar dan kebalikannya. CDI dan Platina adalah suatu alat yang digunakan pada mesin untuk pengapian, maksudnya untuk mengatur waktu pengapian. jadi pada saat piston
pada posisi dibawah (Titik Mati Bawah) busi tidak mengeluarkan api, nah pada saat piston diatas (titik mati atas), busi akan memercikan bunga api, untuk mengatur hal ini digunakan platina atau CDI. Platina menggunakan cara konvesional untuk mematikan dan menyalakan busi, yaitu masih mengandalkan pegas pegas yang menempel pada rotor.. kelemahan platina : - cepet rusak, karena terjadi gesekan antara platina dan rotor - pada putaran mesin yang tinggi, pengapian kurang sempurna kelebihan platina : - murah - masih bisa disetel kalau udah mulai rusak Sedangkan CDI, untuk mematikan dan menyalakan busi menggunakan cara elektronik dengan bantuan pulser yang ada di medan magnet. kelemahan CDI : - mahal (kalau yang murah cepet rusak dan harus diganti dengan yang baru)
E. PERKEMBANGAN PERKEMBANGAN SISTEM PENGAPIAN LISTRIK
Sistem pengapian pada perkembangannya telah mengalami banyak inovasi yang tentu tujuannya untuk memperoleh kualitas pengapian yang semakin sempurna. 1. Sistem Pengapian Konvensional Sistem pengapian konvensional menggunakan breaker point untuk memutus dan menghubungkan arus pada kumparan primer. Sistem ini memerlukan perawatan berkala terutama pada breaker point yang point yang dikarenakan hubungan antar benda logam disertai arus listrik sehingga menyebabkan breaker point cepat point cepat aus. Namun demikian sistem ini masih banyak digunakan sampai saat ini. ( New Step 1 Training Manual, 1996 : 6-7 ) 2. Sistem Pengapian Semi Transistor Sistem pengapian semi transistor menggunakan transistor untuk memutus dan menghubungkan arus ke kumparan primer pada koil pengapian.
Sedangkan
untuk
mematikan
dan
menghidupkan
transistor
tersebut
menggunakan breaker point. Sistem ini relatif lebih bagus daripada system pengapian konvensional karena breaker point tidak point tidak menghubungkan arus yang besar sehingga relatif lebih tahan terhadap keausan. ( New Step 1 Training Manual, 1996 : 6-7 ) 3. Sistem Pengapian Full Transistor Sistem pengapian full transistor menggunakan transistor untuk memutus dan menghubungkan arus pada kumparan primer koil pengapian. Sedangkan untuk menghidupkan dan mematikan transistor menggunakan signal rotor dan rotor dan generator yang cara kerjanya dengan induksi listrik. Ada juga yang untuk mematikan dan menghidupkan transistor ini dengan menggunakan sensor infra merah. ( New Step 1 Training Manual, 1996 : 6-7 ) 1. Integrated Ignition Assembly ( IIA ) Sistem pengapian ini menggunakan sistem pengapian full transistor hanya saja keunggulannya adalah koil pengapian disatukan didalam distributor sehingga dari segi konstruksi lebih kompak dan praktis. ( Fundamental of Electricity Step 2, 1996 : 42 ) 2. Electronic Spark Advancer ( Advancer ( ESA ) Sistem pengapian ini juga menggunakan sistem pengapian full transistor seperti pada IIA , keunggulannya adalah mekanisme pemajuan saat pengapian tidak lagi di kontrol secara mekanik tetapi dikontrol menggunakan computer sehingga pemajuan saat pengapian lebih akurat baik berdasar putaran mesin ataupun beban mesin. ( Fundamental of Electricity Step 2, 1996 : 43 ) 3. Distributor Less Ignition ( DLI ) Sesuai namanya sistem ini tidak lagi menggunakan distributor. Sistem ini menggunakan sebuah koil untuk dua buah busi. Pengaturan arus yang masuk ke kumparan primer dikontrol langsung oleh komputer. Keunggulan sistem ini adalah koil pengapian dapat ditempatkan dekat dengan busi sehingga kabel tegangan tinggi dapat diperpendek, selain sistem ini tidak memerlukan penyetelan-penyetelan seperti pada sistem yang lain. ( Fundamental of Electricity Step 2, 1996 : 44
III.
KESIMPULAN
1. Sistem kelistrikan pada motor bakar digunakan untuk sistem penyundut atau pematik api pada sistem pembakaran 2. CDI dan Platina adalah suatu alat yang digunakan pada mesin untuk pengapian, maksudnya untuk mengatur waktu pengapian. jadi pada saat piston pada posisi dibawah (Titik Mati Bawah) busi tidak mengeluarkan api, nah pada saat piston diatas (titik mati atas), busi akan memercikan bunga api, untuk mengatur mengatur hal ini digunakan platina atau CDI. 3. Komponen sistem kelistrikan berupa Baterai
Sikring (fuse)
Kunci kontak (switch)
External resistor
Ignition coil
Distributor
Busi
Kabel tegangan tinggi
DAFTAR PUSTAKA
Adin,
Fikri. 2006. Teknik Dasar Motor Bakar . http://www.bukabuku.com. Diakses 3 April 2013.
(On-line).
Anonymous. 2007. Bahan Ajar Motor dan Tenaga Pertanian . (On-line). http://www.ipb.ac.id. Diakses 3 April 2013. Anonymous. 2008. Prinsip Kerja Motor Bakar . http://www.fateta.ipb.ac.id. Diakses 3 April 2013.
(On-line).
Hardjosentono, Mulyoto.1978. Mesin-mesin Mulyoto.1978. Mesin-mesin Pertanian. Pertanian. Yasaguna: Jakarta. Smith, Harris P & Wilkes, Lambert H. 1990. Mesin dan Peralatan Usaha Tani. Tani . Gadjah Mada University Press: Yogyakarta. Sitompul R.G., Djojomartono, & Daywin, Frans. 1991. Motor 1991. Motor Bakar Internal dan Tenaga di bidang Petanian. IPB : Bogor
