1
BAB I PENDAHULUAN
A. Deskripsi Modul sistem Pengapian ini sebagai pemandu pelatihan sekaligus merupakan bahan informasi dalam pembelajaran dan pelatihan yang mengubah sikap / perilaku peserta diklat menjadi seorang yang memiliki kompetensi sesuai standart. Pembelajaran dengan modul ini dapat dilakukan secara klasikal dengan atau tanpa instruktur, bahkan individual.
B. Tujuan Pembelajaran 1. Tujuan Umum Setelah mempelajari bahan ajar ini, siswa dapat : 1.
Mengetahui komponen dan fungsi komponen sistem pengapian.
2.
Mengetahui cara kerja sistem pengapian.
2. Tujuan Khusus Setelah mempelajari kegiatan belajar 1, siswa dapat : 1.
Mengidentifikasi komponen sistem pengapian.
2.
Menjelaskan fungsi komponen sistem pengapian.
3.
Menjelaskan cara kerja sistem pengapian
C. Petunjuk Penggunaan Modul Modul “Sistem Pengapian” dirancang untuk pelaksanaan pembelajaran mandiri tanpa kehadiran guru atau pembelajaran klasikal. Apabila digunakan pada pembelajaran mandiri, ikutilah petunjuk berikut agar memudahkan dalam mempelajarinya. 1. Pahami tujuan umum pembelajaran (TUP) dari bahan ajar dan tujuan khusus pembelajaran (TKP) kegiatan belajar, agar dapat mengukur ketercapaian pembelajarannya. 2. Pelajari materi kegiatan belajar dengan seksama sesuai dengan selera, situasi dan kondisi yang dikehendaki.
1
2
3. Jika dirasa telah paham dengan materi yang dipelajari, kerjakan latihan yang ada pada kegiatan belajar. 4. Cocokkan hasil pekerjaan latihan dengan kunci jawaban latihan yang tersedia di belakang soal latihan. 5. Jika ada yang belum sesuai antara hasil pekerjaan latihan dengan kunci jawaban, pelajari kembali materi dari soal latihan yang belum terjawab dengan benar tadi, kemudian coba lagi mengerjakan soal latihannya hingga jawabannya benar. 6. Setelah semua soal latihan terjawab dengan benar, kerjakanlah soal tesnya. 7. Cocokkan hasil pengerjaan soal tes dengan kunci jawaban yang tersedia pada bagian akhir dari bahan ajar ini. 8. Jika ada yang belum sesuai antara hasil pengerjaan soal tes dengan kunci jawaban, ulangi kembali mengerjakan soal tersebut sampai jawabannya benar. 9. Selama mempelajari isi bahan ajar ini, diperkenankan menggunakan referensi lain atau minta keterangan dari teman sejawat atau guru pembimbing. 10. Setelah menyelesaikan semua aktifitas pembelajaran dan dirasa telah menguasai materi sesuai dengan tujuan pembelajaran, disarankan menemui guru pembimbing untuk tindak lanjutnya.
D. Alokasi Waktu Modul ini dipelajari untuk satu kali pertemuan tatap muka di kelas atau dengan waktu belajar secara mandiri selama 4 x @ 120 menit.
E. Peralatan Dalam Penggunaan Modul Peralatan yang digunakan dalam mempelajari modul ini adalah: 1. Buku 2. Pena
3
BAB II SISTEM PENGAPIAN
I.
Pertemuan 1: Sistem Pengapian Konvensional A. Tujuan Khusus Pembelajaran Setelah mempelajari kegiatan belajar 1, siswa dapat: 1. Mengidentifikasi komponen sistem pengapian konvensional. 2. Menjelaskan fungsi komponen sistem pengapian konvensional.
B. Uraian Materi Ada tiga sarat suatu pembakaran dapat terjadi yakni ada bahan bakar,udara dan ada api. Api dalam pembakaran tidak mungkin muncul dengan begitu saja, pasti ada sebab kemunculannya. Untuk memunculkan api ini maka perlu dibuat suatu sistem yang disebut sistem pengapian. Jadi sistem pengapian adalah suatu sistem yang terdiri dari berbagai komponen yang memilki fungsi yang berbeda yang dirangkai sedemikian rupa sehinga memiliki satu fungsi yakni memercikkan bunga api yang di gunakan untuk membakar campuran udara dan bahan bakar yang telah dikompresikan di dalam silinder. Agar hasil yang diperoleh sistem pengapian sempurna, maka rangkaian ini harus memenuhi beberapa kriteria, antara lain : 1. Dapat merubah tegangan rendah menjadi tegangan tinggi. 2. Dapat beroperasi dengan sumber tegangan yang berbeda (tegangan batere dan/atau alternator). 3. Dapat mengalirkan tegangan tinggi ke busi-busi sesuai dengan urutan pengapian. 4. Waktu pembangkitan tegangan tinggi harus tepat sesuai dengan putaran mesin.
Sistem pengapian pada dasarnya dapat dibedakan dalam beberapa jenis, antara lain: a) Sistem pengapian konvensional b) Sistem pengapian elektronik c) Sistem pengapian IIA (Integrated Ignition Assembly) d) Sistem pengapian ESA (Electronic Spark Advancer) 3
4
e) Sistem pengapian DLI (Distributor Less Ignitions)
C. Rangkaian Sistem Pengapian Konvensional
Gambar 1. Rangkaian Sistem Pengapian Konvensional
Keterangan gambar: 1. Baterai 2. Kunci Kontak 3. Koil 4. Distributor 5. Kondensor 6. Kontak platina 7. Busi
1. Saat pengapian dan penyetelan saat pengapian Waktu antara saat awal pembakaran hingga pembakaran sempurna terjadi sekitar dua mili detik. Percikan bunga api harus cukup untuk menghasilkan tekanan pembakaran yang optimal pada berbagai kondisi kerja
5
engine. Saat pengapian harus memenuhi kebutuhan-kebutuhan seperti tercantum di bawah ini, yakni : a. Tenaga engine maksimum. b. Konsumsi bahan bakar yang ekonomis. c. Tidak terjadi “engine knock”. d. Gas bekas bersih.
Kebutuhan di atas tidak bisa dipenuhi secara serempak, dengan demikian permasalahan yang timbul harus ditemukan dari kasus perkasus secara mendasar. Saat pengapian yang optimum tergantung pada beberapa faktor yaitu : data kecepatan engine, beban dan desain, bahan bakar dan kondisi kerja seperti starting, idling dan overrun. Saat pengapian dihubungkan langsung dengan kondisi kerja engine melalui mekanisme pengaju saat pengapian (centrifugal dan vacum advancer). Kedua jenis penyetel saat pengapian ini dapat memberikan efek secara individual maupun secara bersama-sama.
2. Urutan pengapian Urutan pengapian merupakan urutan pengaliran arus bertegangan tinggi ke busi-busi saat akhir kompresi. Urutan pengapian sudah dirancang dan disesuaikan dengan silinder engine. Penomoran silinder pada engine biasanya dimulai dari depan meskipun demikian ada beberapa variasi pada engine jenis V.
Pada engine empat
silinder, urutan pengapiannya 1 - 3 - 4 - 2 atau 1 - 2 - 4 - 3, sedangkan untuk engine enam silinder, secara umum urutan pengapiannya 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4. Urutan pengapian sangat penting diperhatikan, oleh karena itu kabel tegangan tinggi antara tutup distributor dengan busi-busi harus dihubungkan dengan urutan yang benar.
6
Gambar 2. Penempatan Kabel Busi Pada Distributor Untuk Engine 4 Silinder (Urutan Pengapian: 1-3-4-2)
3. Komponen sitem pengapian konvensional a. Baterai
Gambar 3. Baterai
Baterai berfungsi sebagai sumber listrik untuk mengaktifkan sistem pengapian, dan komponen yang lainnya (penyedia arus). Baterai terdiri dari beberapa buah sel yang dihubungkan secara seri dan setiap sel mempunyai tegangan listrik sebesar 2 volt, jadi baterai yang berkekuatan 6 volt terdiri
7
dari tiga buah sel dan baterai 12 volt terdiri dari 6 buah sel. Setiap sel mempunyai 2 buah pelat yang diberi atau direndam larutan sulphuric acid, larutan sulphuric acid ini lebih dikenal dengan nama cairan electrolyte.
b. Kunci kontak
Gambar 4. Kunci Kontak
Kunci kontak berfungsi sebagai alat untuk memutuskan dan menghubungkan arus dari batere ke rangkaian primer pada sistem pengapian.
Pada kunci kontak biasanya terdapat beberapa terminal,
terminal-terminal tersebut biasanya diberi tanda secara alphabetis yakni ; B (batere), IG (ignition/pengapian), ST (starter) dan ACC (accessories), khususnya kendaraan produksi Jepang. Sedangkan kendaraan produksi Eropa, terminal-terminal pada kunci kontak tersebut biasanya ditandai dengan angka, misalnya 30 (batere positif), 15 (ignition/pengapian), 50 (starter/solenoid).
8
c. Koil Pengapian (Ignition Coil)
Gambar 5. Koil Pengapian
Keterangan gambar: 1. Terminal tegangan tinggi 2. Isolasi pemisah kumparan 3. Isolasi penutup 4. Penghubung tegangan tinggi melalui kontak pegas 5. Rumah/body 6. Pengikat 7. Plate jacket (magnetic) 8. Kumparan primer 9. Kumparan sekunder 10. Sealing compound 11. Insulator 12. Inti besi
9
Koil berfungsi untuk merubah tegangan rendah dari batere menjadi tegangan tinggi untuk menghasilkan bunga api pada busi. Koil menghasilkan tegangan tinggi dengan prinsip induksi. Sebuah koil terdiri dari rangka logam yang menahan plate jacket untuk mengurangi penyebaran medan manget. Didalamnya terdapat dua buah kumparan, yakni kumparan primer dan kumparan sekunder yang dililitkan pada inti besi. Kumparan sekunder dililitkan langsung pada inti besi yang sudah dilaminasi sedangkan kumparan primer dililitkan setelah kumparan sekunder. Jumlah lilitan pada kumparan primer dan kumparan sekunder bervariasi, walaupun demikian biasanya kedua kumparan ini mempunyai perbandingan sekitar 1 : 100 (primer : sekunder). Kumparan primer mempunyai tahanan antara 2 ohm sampai dengan 3 ohm, tergantung pada jenis koil. Di dalam koil juga terdapat oli yang digunakan sebagai pendingin. Pada koil biasanya terdapat tiga terminal yakni, terminal positif (terminal 15), terminal negatif (terminal 1) dan terminal tegangan tinggi (terminal 4).
d. Tahanan Ballast (Ballast Resistor) Pada sistem
pengapian yang menggunakan platina, terdapat
rangkaian yang dilengkapi dengan resistor atau kawat resistor yang dikenal dengan nama tahanan ballast (ballast resistor). Tahanan ini dipasang antara kunci kontak dan koil, tahanan ini mengurangi tegangan pada koil yang memang dirancang untuk bekerja di bawah (lebih rendah) dari tegangan batere 12 volt. Apabila kunci kontak diarahkan pada posisi start untuk menghidupkan engine, tahanan ballast tidak
dilewati arus karena koil mendapat tegangan dari terminal “ST”
(cranking voltage). Setelah engine hidup dan kunci kontak kembali pada posisi “IG” tahanan ballast kembali dilewati arus yang dialirkan ke rangkaian primer, dengan demikian tegangan pengapian saat start dan saat engine hidup relatif sama. Beberapa jenis tahanan ballast sensitif terhadap panas. Saat engine dihidupkan pada putaran rendah, kontak platina menutup relatip lebih lama
10
daripada saat kecepatan tinggi.
Pada kecepatan rendah, tahanan ballast
menjadi panas. Kondisi ini menyebabkan naiknya nilai tahanan pada tahanan ballast, dengan demikian arus yang mengalir pada kontak platina menurun, Cara ini membantu memperpanjang umur kontak platina. Pada putaran tinggi, tahanan ballast mempunyai suhu yang rendah, hal ini memungkinkan mengalirnya arus yang besar, yang membantu kerja koil.
e. Distributor
Gambar 6. Distributor
Keterangan gambar: 1. Tutup dirstributor 2. Rotor 3. Tutup penahan debu 4. Poros distributor 5. Cam
11
6. Sambungan ke saluran vakum 7. Vacuum advancer 8. Kondensor
Pada dasarnya sebuah distributor berfungsi untuk mengalirkan arus betegangan tinggi dari koil ke busi-busi sesuai dengan urutan pengapian. Untuk lebih detailnya bisa disimpulkan bahwa distributor mempunyai tiga fungsi yaitu : 1) Menghubungkan dan memutuskan arus pada rangkaian primer sehingga koil menghasilkan tegangan tinggi (bagian kontak pemutus/platina). 2) Menjadikan tepatnya waktu pembangkitan tegangan tinggi sesuai dengan putaran mesin (Bagian mekanis centrifugal advancer dan vacuum advancer). 3) Meneruskan arus bertegangan tinggi pada busi sesuai dengan urutannya. Pada
distributor
terdapat
komponen
yang
berguna
untuk
mempercepat saat terjadinya pengapian yakni centrifugal advancer dan vacuum advancer. Centrifugal advancer bekerja berdasarkan putaran mesin sedang vacuum advancer bekerja berdasarkan kevakuman yang terjadi pada saluran masuk (intake manifold). 1. Mekanisme Centrifugal Advancer Plat
penopang
yang
berputar
bersama
poros
merupakan tempat terpasangnya bobot pemberat (fly weight).
distributor
12
Gambar 7. Centrifugal Advancer
Keterangan gambar: 1. Plat penopang 2. Cam 3. Pengungkit 4. Bobot pemberat 5. Poros distributor 6. Yoke
2. Vacuum Advancer Vacuum advancer bekerja berdasarkan kevakuman yang terjadi pada saluran pemasukan (intake manifold).
13
Gambar 8. Vacuum Advancer
Dipasangnya vacuum advancer merupakan metode untuk mempercepat saat pengapian ketika beban engine rendah dan pembukaan katup gas pada posisi medium. Ketika katup gas menutup saluran, pada saluran ke vacuum advancer tidak terjadi kevakuman.
Dengan demikian tidak ada
percepatan saat pengapian. Bila katup gas digerakkan sampai setengah pembukaan katup, maka udara yang bergerak melewati saluran vakum menyebabkan daerah ini mempunyai kevakuman yang tinggi, akibatnya membran pada vacuum advancer terhisap.
Gerakan membran ini
menyebabkan tertariknya tuas membran yang dihubungkan pada dudukan platina. Karena gerakan ini berlawanan dengan arah putaran poros distributor, maka saat membukanya platina menjadi lebih awal, artinya pengapian juga terjadi lebih awal. Kevakuman akan menurun saat percepatan dan katup gas terbuka penuh. Pada kedua kondisi ini vacuum advancer tidak bekerja untuk mempercepat saat pengapian. Walaupun demikian, saat pedal gas diinjak secara mendadak, dimana centrifugal advancer belum berfungsi
14
karena putaran engine masih rendah, maka vacuum advancer ini bekerja mempercepat saat pengapian.
f. Kondensor Kondensor terbuat dari dua lembar alumunium yang dibatasi dengan kertas isolasi. Lembaran ini digulung dan ditempatkan pada tabung logam. Dalam pemasangannya kondensor dirangkai secara paralel dengan kontak platina. Plat-plat kondensor meredam arus yang dapat menimbulkan percikan api pada kontak platina pada saat membuka. Hal ini mempercepat berhentinya aliran listrik pada rangkaian primer.
Gambar 9. Kondensor
Proses kerja kondensor : 1) Saat kontak platina terbuka, aliran arus pada kumparan primer terhenti dan terjadi perubahan medan magnit yang menyebabkan terbangkitnya tegangan tinggi pada kumparan sekunder. 2) Perubahan garis gaya magnit ini juga menghasilkan tegangan induksi pada kumparan primer dan arus induksinya dapat mengalir melalui kontak platina yang masih terbuka. 3) Plat-plat pada kondensor menyediakan area yang luas untuk mengalirkan elektron selama kontak platina terbuka. Keadaan ini menyebabkan diserapnya arus yang akan mengalir lewat kontak platina.
15
4) Secara cepat kondensor diisi, dalam keadaan seperti ini, kontak platina mempunyai celah yang cukup untuk menghindarkan adanya percikan api. Kesimpulannya kondensor bekerja sebagai penampung arus listrik sementara. 5) Kondensor juga menghentikan arus secara cepat, hal ini menyebabkan perubahan garis gaya magnit terjadi lebih cepat. Proses inilah yang diperlukan untuk pembangkitan tegangan tinggi pada kumparan sekunder. g. Kontak Platina
Gambar 10. Kontak Platina
Kontak platina merupakan komponen yang menghubung dan memutuskan arus pada rangkaian primer yang dikontrol oleh breaker cam pada poros distributor. Arus yang mengalir pada kontak platina ini bisa mencapai 5 amper dan tegangan yang dihasilkan kumparan primer bisa mencapai 500 volt. Pada engine 4 silinder, saat engine pada putaran 6000 Rpm, kontak platina membuka dan menutup hingga 12.000 kali dengan frekuensi 200 Hz. Kontak platina yang rusak dapat mengganggu pengaliran arus pada koil pengapian, sehingga konsumsi bahan bakar menjadi lebih tinggi dan nilai gas bekas yang lebih jelek. Kondisi kontak platina berpengaruh pada dwell angle, atau biasa juga disebut cam angle.Dwell angle adalah sudut yang dibentuk oleh cam pada distributor saat kontak platina mulai menutup hingga membuka
16
kembali. Kontak platina menutup dalam waktu yang sangat singkat, hal ini memungkinkan mengalirnya arus listrik ke kumparan primer untuk membangkitkan medan magnit. Bila medan magnit lemah maka tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil juga rendah, hal ini terjadi terutama pada putaran tinggi. Karena besarnya sudut dwell dipengaruhi besarnya celah platina maka kondisi kontak platina perlu penanganan khusus. Dengan berubahnya celah kontak platina maka besarnya sudut dwell juga berubah. Semakin kecil celah kontak platina, makin besar sudut dwellnya dan saat pengapian lebih lambat. Sedangkan semakin besar celah kontak platina, makin kecil sudut dwellnya dan saat pengapian terjadi lebih awal. Kontak platina membuka
Kontak platina menutup
Kontak platina membuka
Dwell angle
Kontak platina
Gambar 11. Sudut Dwell (Dwell Angel)
Keterangan gambar : a Kontak platina menutup b Celah kontak platina besar, sudut dwell kecil c Celah kontak platina kecil, sudut dwell besar
Gambar 12. Hubungan Celah Kontak Platina Dengan Sudut Dwell
17
Pemeriksaan sudut dwell yang akurat hanya bisa dilakukan dengan alat pemeriksa sudut dwell elektronik (Electronic Dwell Angle Tester). Penyetelan celah kontak platina harus dilakukan pertama kali, artinya sudut dwell sudah benar sebelum saat pengapian disetel. h. Busi Busi merupakan media untuk meloncatkan bunga api untuk membakar campuran udara dan bahan bakar pada akhir langkah kompresi. Busi mempunyai dua elektroda yakni elektroda tengah (elektroda positif) yang dihubungkan ke terminal busi dan elektroda samping (elektroda negatif) yang dihubungkan ke badan busi sebagai massa. Antara kedua elektroda tersebut terdapat celah untuk meloncatkan bunga api. Tegangan tinggi yang terinduksi pada koil akan dialirkan pada distributor, kabel tegangan tinggi, busi (elektroda tengah busi), dan melalui celah busi dialirkan ke elektroda massa. Suatu hal yang perlu diingat bahwa saat arus melompati celah busi, percikan api akan terbangkit, inilah tujuan akhir dari sistem pengapian.
Gambar 13. Busi
18
Keterangan gambar: 1. Mur terminal busi 2. Ulir terminal busi 3. Barrier 4. Isolasi 5. Seal penghantar khusus 6. Batang terminal 7. Bodi 8. Gasket 9. Isolator 10. Elektroda tengah 11. Elektroda massa
D. Rangkuman Sistem pengapian berfungsi untuk membangkitkan percikan bunga api pada busi yang digunakan untuk membakar campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan di dalam silinder. Sistem pengapian konvensional mempunyai beberapa komponen, antara lain : kunci kontak, koil, distributor, kondensor, busi kabel tegangan tinggi dan kabel penghubung. Komponen yang berfungsi untuk memajukan saat pengapian adalah vacuum advancer dan centrifugal advancer, kedua komponen ini bisa bekerja bersama-sama atau individual.Saat pengapian pada kendaraan bersilinder banyak harus mengikuti urutan yang baku. Pada engine empat silinder, urutan pengapiannya 1 - 3 - 4 - 2 atau 1 - 2 - 4 - 3, sedangkan
untuk
engine
enam
silinder, secara
umum urutan
pengapiannya 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4. Urutan pengapian sangat penting diperhatikan, oleh karena itu kabel tegangan tinggi antara tutup distributor dengan busi-busi harus dihubungkan dengan urutan yang benar.
19
E. Latihan Jawablah pertanyaan dibawah ini dengan singkat ! 1.
Jelaskan fungsi sistem pengapian pada kendaraan!
2.
Sebutkan fungsi komponen-komponen pengapian di bawah ini ! a.
Koil
b.
Distributor
c.
Kondensor
d.
Platina
e.
Tahanan ballast (ballast resistor)
3.
Apa yang di maksud dengan dwell angel?
4.
Sebutkan komponen-komponen dari busi?
20
II.
Pertemuan 2: Cara Kerja Sistem Pengapian Konvensional A. Tujuan Khusus Pembelajaran Setelah mempelajari bahan ajar ini, siswa dapat : 1.
Menjelaskan cara kerja sistem pengapian saat kontak platina menutup.
2.
Menjelaskan cara kerja sistem pengapian saat kontak platina membuka.
B. Materi pembelajaran 1.
Cara Kerja Sistem Pengapian Sistem pengapian menggunakan arus bertegangan rendah dari batere dan membangkitkan tegangan tinggi untuk menghasilkan percikan api pada busi. Proses pembangkitan tegangan tinggi ini harus akurat dan tepat, biasanya sampai 100 x per detiknya atau lebih. Hal inilah yang menyebabkan mengapa pemeliharaan menjadi begitu penting. Sistem pengapian konvensional dapat dibagi dalam dua kategori rangkaian, yakni rangkaian primer dan rangkaian sekunder. Rangkaian primer terdiri dari kunci kontak, kumparan primer, platina dan kondensor, dengan memanfaatkan tegangan rendah dari batere. Sedangkan rangkaian sekunder dialiri arus bertegangan tinggi sebagai hasil kerja koil. Agar lebih sederhana, cara kerja sistem pengapian dibagi dalam dua tahap, yakni saat platina menutup dan saat platina membuka. a.
Cara Kerja Sistem Pengapian Saat Kontak Platina Menutup Apabila kunci kontak pada posisi “ON”, arus mengalir dari batere melalui kunci kontak ke kumparan primer pada koil dan kontak platina ke massa. Dalam kondisi seperti ini pada koil terbangkit garis gaya magnit.
21
Gambar 14. Cara Kerja Sistem Pengapian Saat Platina Menutup
b.
Cara Kerja Sistem Pengapian Saat Platina Membuka Pada saat engine distart, poros engkol berputar sekaligus memutarkan poros distributor bersama camnya.
Apabila cam
menyentuh kontak platina, maka kontak platina akan terbuka. Karena sifat arus selalu meneruskan gerakannya, maka arus listrik ini beralih pengalirannya ke kondensor yang sekaligus menghentikan pengaliran arus pada rangkaian primer. Berhentinya pengaliran arus listrik ini menyebabkan terjadinya perubahan garis gaya magnit di sekeliling kumparan primer dan sekunder dengan sangat cepat.Dengan adanya perubahan garis gaya magnit ini maka pada kedua kumparan akan terbangkit arus listrik. Arus yang terbangkit pada kumparan primer diserap oleh kondensor, sedangkan arus dengan tegangan tinggi yang terbangkit pada kumparan sekunder dialirkan pada terminal kabel tegangan tinggi pada tutup distributor, selanjutnya melalui rotor arus bertegangan tinggi tersebut dialirkan ke busi sesuai dengan urutan pengapian. Pada busi, arus listrik tersebut akan mengalir pada elektroda tengah ke elektroda massa melalui celah busi sehingga pada celah busi timbul letikan bunga api.
22
Proses ini terjadi antara 50 sampai 150 kali perdetik tergantung pada putaran engine.
Gambar 15. Cara Kerja Sistem Pengapian Saat Platina Membuka
2.
Osilogram sistem pengapian Oscilloscope pengapian memungkinkan seluk beluk pada sistem pengapian dapat diperiksa dengan cepat dan lengkap. Gambar dasar untuk rangkaian arus primer dan sekunder memungkinkan bentuk kerjanya dapat ditentukan dan penyimpangan dari gambar dasar ini menunjukkan kondisi tiap bagian atau kerja yang tidak efektif dari komponen tersebut, seperti : tegangan pengapian dan pembakaran maksimum, polaritas tegangan pengapian, resistans pada rangkaian pengapian, isolasi sistem pengapian, kondisi koil pengapian dan busi-busi, kondisi kondensor serta perubahan sudut dwell. Osilogram hanya dapat dievaluasi jika dasar gambar rangkaian primer dan sekunder yang ditampilkan oleh sistem pengapian bekerja dengan urutan kerja yang tepat dan jika penyimpangan phase individual dari proses pengapian dapat diinterpretasikan dengan tepat. Kondisi pengapian yang baik akan menampilkan gambar seperti berikut
23
Gambar 16. Dasar Osilogram Rangkaian Primer dan Sekunder
C. Rangkuman Pada dasarnya pengaliran arus listrikn pada rangkaian sistem pengapian dapat dibedakan menjadi dua yakni aliran listrik pada rangkaian primer dan aliran listrik pada rangkaian sekunder. Sedangkan cara kerjanya dapat dibedakan menjadi dua, yakni saat kontak platina menutup dan saat kontak platina membuka.
D. Latihan Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan singkat ! 1.
Sebutkan komponen-komponen yang termasuk pada rangkaian primer !
2.
Sebutkan komponen-komponen yang termasuk pada rangkaian sekunder !
24
III.
Pertemuan 3 : Sistem Pengapian Elektronik A. Tujuan Khusus Pembelajaran Setelah mempelajari bahan ajar ini siswa dapat: 1.
Mengidentifikasi Komponen system pengapian elektronik
2.
Menjelaskan fungsi komponen system pengapian elektronik
B. Uraian Materi 1.
Pengertian Sistem pengapian elektronik adalah 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 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)
2.
Komponen Sistem Pengapian Elektronik Di dalam Distributor Pada sistim pengapian full transistor didalam distributor terdapat : a.
Signal Rotor Berupa rotor yang terpasang pada poros distributor dan berputar sesuai dengan putaran poros distributor, dan memiliki tonjolan sesuai dengan jumlah silinder mesin.
b.
Signal Generator Berupa gulungan yang disebut pick-up coil, yang menghasilkan tegangan induksi karena adanya perubahan flux magnet pada saat signal rotor berputar.
25
Gambar 17. Signal Generator
c.
Ignitor Rangkaian
elektronik
yang
berfungsi
untuk
meutus
dan
menghubungkan arus lisktrik pada primary koil d.
Pick – Up Coil Generator yang berfungsi untuk menghasilkan arus maupun tegangan untuk mengaktifkan ignitor.
e.
Magnet Permanen Sebagai sumber induksi
Gambar 18. Rotor Position Relative To Pick-Up Coil
26
Keterangan: Gambar B. Kaki rotor mendekati mendekati inti pick-up coil : kemagnetan membesar ke arah positif ( + ) Gambar C. Kaki rotor lurus dengan inti pick-up coil : kemagnetan pada inti maximum tegangan = 0 Gambar D. Kaki rotor menjauhi inti pick-up coil : kemagnetan membesar ke arah negatif ( - )
Igniter terdiri dari 3 bagian utama : 1) Switching circuit , medeteksi signal pengapian dari pick-up coil 2) Driving circuit, memperkuat signal, memutus dan menghubungkan arus primer 3) Over voltage circuit atau protective circuit, pengaman kelebihan tegangan
Gambar 19. Igniter Circuitry
3.
Cara Kerja Sistem Pengapian Elektronik a.
Kunci kontak on mesin mati: Pada titik “P” diset pada tegangan dibawah operasi transistor dengan menggunakan R1 & R2 sehingga transistor akan tetap “ OFF “ arus dari primari koil tidak dapat mengalir .
27
Gambar 20. Engine Stopped
b.
Mesin hidup ( ½ periode positif ) : Jika mesin berputar, signal rotor pada distributor berputar, akibatnya pada pick-up coil dibangkitkan tegangan. Pada saat dibangkitkan tegangan positif pada pick-up koil, tegangan tersebut akan ditambahkan pada tegangan yang sudah ada pada titik “P” sehingga tegangan pada titik “Q” menjadi lebih besar dari tegangan operasi transistor. Akibatnya transistor menjadi “ON” arus dari primari koil dapat mengalir melalui colector
Gambar 21. Transistor On
28
c.
Mesin hidup ( ½ periode negatif ) : Pada saat dibangkitkan tegangan negatif pada pick-up koil, tegangan tersebut akan ditambahkan pada tegangan yang sudah ada pada titik “P” sehingga tegangan pada titik “Q” turun drastis dibawah dari tegangan operasi transistor. Akibatnya transistor menjadi “OFF “ arus dari primari koil tidak dapat mengalir melalui colector ke emitor.
Gambar 22. Transistor Off
C. Rangkuman Sistem
pengapian
elektronik
adalah
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 generator yang cara kerjanya dengan induksi listrik. Ada juga yang untuk mematikan dan menghidupkan transistor ini dengan menggunakan sensor infra merah.
D. Latihan Jawablah pertanyaan berikut dengan singkat! 1. Apa yang dimaksud dengan Sistem pengapian elektronik? 2. Jelaskan komponen yang terdapat dalam distributor system pengapian elektronik!
29
IV.
Pertemuan 4 : Sistem Pengapian IIA A. Tujuan Khusus Pembelajaran Setelah mempelajari modul ini siswa dapat: 1.
Mengidentifikasi komponen sistem pengapian IIA
2.
Menjelaskan fungsi komponen sistem pengapian IIA
3.
Menjelaskan cara kerja sistem pengapian IIA
B. Materi Pembelajaran 1.
Pengertian sistem pengapian IIA Pengapian
transistor
dengan
distribusi
tipe
IIA
adalah
menggabungkan igniter dan ignition coil dengan distributor. IIA adalah singkatan dari “INTEGRATED IGNITION ASSEMBLY”. Keuntungan dari tipe IIA adalah:
2.
a.
Kecil dan ringan.
b.
Tidak mengalami putus sambungan, jadi keandalannya tinggi.
c.
Memiliki daya tahan yang tinggi terhadap air.
d.
Tidak mudah terpengaruh oleh kondisi sekitarnya.
Komponen Sistem Pengapian IIA a.
Baterai Baterai berfungsi sebagai sumber listrik untuk mengaktifkan system pengapian, dan komponen yang lainnya. Baterai terdiri dari beberapa buah sel yang dihubungkan secara seri dan setiap sel mempunyai tegangan listrik sebesar 2 volt, jadi baterai yang berkekuatan 6 volt terdiri dari tiga buah sel dan baterai 12 volt terdiri dari 6 buah sel.Setiap sel mempunyai 2 buah pelat yang diberi atau direndam larutan sulphuric arid, larutan sulphuric arid ini lebih dikenal dengan nama cairan electrolyte.
b.
Coil Coil berfungsi sebagai pembangkit tegangan 12 volt menjadi 15000 volt. Sebagai pembangkit tegangan ke primer coil dan inti besi terjadi medan magnet. Jika arus primer coil terputus dan medan magnet hilang akan terjadi induksi pada sekunder coil yang membangkitkan tegangan 15000 volt.
30
Fungsi coil dengan resistor bila arus mulai mengalir melalui coil maka arus yang mengalir ini cenderung terhalang oleh efek selfinduction ( yang terjadi mulai saat breaker point tertutup sampai tercapai nilai arus jenuh. Pada saat aliran arus mukai mengalir pada kumparan primer ingnition coil, arus primer akan naik secara bertahap. Aliran arus akan semakin lambat bila banyaknya gulungan dalam kumparan bertambah. Keuntungan lain dari pengunaan ingnition coil dengan resistor ialah mempermudah starter mesin. Karena arus yang mengalir ke motor starter pada saat engine start cukup besar, maka tegangan baterai akan menurun, mengurangi arus primer pada ignition coil. Akibatnya tegangan sekunder menurun dan loncatan bung api menjadi lemah. Untuk mencegah hal itu, resistor dihubungkan bypass selama mesin diputar oleh motor starter dengan tujuan memberikan arus langsung pada kumparan primer untuk menghasilkan bunga api yang kuat. Pada saat resistor dihubungkan bypass, maka arus primer naik. c.
Signal Generator Signal generator adalah semacam generator AC ( arus bolak balik ) berfungsi untuk menghidupkan power transistor di dalam igniter. Jika tegangan yang di hasilkan negatif transistor akan off, jika positif transistor akan on. Signal generator terdiri dari magnet permanent yang memberi magnet kepada pick-up coil, pick-up coil untuk membangkitkan arus bolak balik (AC) dan signal rotor yang meninduksi tegangan AC didalam pick-up coil sesuai dengan saat pengapian. signal rotor mempunyai gigi-gigi sebanyak jumlah silinder ( 4 gigi untuk 4 silinder dan 6 gigi untuk 6 silinder ). Garis gaya magnet (magnetic flux) dari magnet permanent mengalir dari signal rotor melui pick-up coil. Celah udara antara rotor dengan pick-up coil yang berubah-ubah, maka kepadatan garis gaya magnet pad pick-up coil berubah. Perubahan kepadatan garis gaya ( flux density ) ini membangkitkan EMF (tegangan) dalam pick-up coil.
31
d.
Igniter Igniter terdiri dari sebuah detektor yang mendeteksi EMF yang dibangkitkan oleh signal generator;signal amlifier dan power transistor, yang melakukan pemutusan arus primer ignition coil pada saat yang tepat sesuai dengan signal yang diperkuat. Pengaturan dwell angle untuk mengoreksi primary signal sesuai dengan bertambahnya putaran mesin disatukan didalam igniter.
3.
Cara kerja sistem pengapian IIA a.
Mesin mati Pada saat kunci kontak ON mesin mati arus dari baterai tidak bisa mengalir ke primer coil, karena transistor off pada inti besi tidak ada medan magnet.
b.
Mesin hidup Bila mesin di hidupkan signal rotor pada distributor akan berputar, jika tegangan yang dihasilkan positif (+) maka transistor akan ON, primer coil terhubung dengan massa, pada inti besi ada medan magnet. Bila mesin di hidupkan signal rotor pada distributor akan berputar, jika tegangan yang dihasilkan negatif (-) maka transistor akan OFF, primer coil akan terputus dan medan magnet akan hilang secara tiba – tiba, terjadinya induksi pada sekunder coil dengan tegangan 15000 volt yang menuju ke rotor dan rotor akan membagi ke tiap – tiap busi untuk memercikan bunga api.
C. Rangkuman Pengapian transistor dengan distribusi tipe IIA adalah menggabungkan igniter dan ignition coil dengan distributor. IIA adalah singkatan dari “INTEGRATED
IGNITION
ASSEMBLY”.pengapian
system
IIA
juga
mempunyai keuntungan antara lain; kecil dan ringan,tidak mengalami putus sambungan jadi keandalannya tinggi,memiliki daya tahan yang tinggi terhadap air dan juga tidak mudah terpengaruh oleh kondisi sekitarnya. Dari uraian di atas menyimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
32
1.
Sistem ini berfungsi untuk membangkitkan bunga api yang dapat membakar campuran bahan bakar-udara di dalam silinder.
2.
Syarat-syarat pengapian yang baik antara lain ; Bunga api yang kuat, Saat pengapian yang tepat, dan juga Ketahanan yang cukup.
3.
Sistem ini bekerja mendeteksi kondisi mesin ( putaran mesin,aliran udara masuk, temperatur mesin dan lain-lain) berdasarkan signal dari setiap engine sensor. Selanjutnya menentukan saat pengapian yang optimum sesuai dengan kondisi mesin dengan mengirim signal pemutusan arus primer ke igniter yang mengontrol saat pengapian.
4.
Dengan sistim ini dapat diwujudkan pengaturan yang lebih teliti berdasarkan kondisi kerja mesin dan ini tidak dapat di peroleh pada sistem non IIA yang hanya dapat mengatur putaran mesin dan manipold vacuum dengan menggunakan governor advancer yang terdapat dalam distributor.
D. Latihan Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan singkat! 1.
Sebutkan keuntungan dari sistem pengapian IIA !
2.
Sebutkan cara kerja sistem pengapian IIA !
33
BAB III EVALUASI
A. Test Waktu
: 60 Menit
Petunjuk Soal
: Kerjakanlah Soal-soal di Bawah ini Sendiri-sendiri
1. Jelaskan fungsi sistem pengapian pada kendaraan! 2. Sebutkan fungsi komponen-komponen pengapian di bawah ini ! a. Koil b. Distributor c. Kondensor d. Platina e. Tahanan ballast (ballast resistor) 3. Apa yang di maksud dengan dwell angel? 4. Sebutkan komponen-komponen dari busi? 5. Sebutkan komponen-komponen yang termasuk pada rangkaian primer ! 6. Sebutkan komponen-komponen yang termasuk pada rangkaian sekunder ! 7. Gambar dan jelaskan cara kerja sistem pengapian saat platina menutup ! 8. Gambar dan jelaskan cara kerja sistem pengapian saat kontak platina membuka ! 9. Apa yang dimaksud dengan Sistem pengapian elektronik? 10. Sebutkan komponen yang terdapat dalam distributor system pengapian elektronik! 11. Sebutkan keuntungan dari sistem pengapian IIA ! 12. Sebutkan cara kerja sistem pengapian IIA !
34
33
35
B. Kunci Jawaban Latihan 1. Fungsi system pengapian pada kendaraan yakni memercikkan bunga api yang di gunakan untuk membakar campuran udara dan bahan bakar yang telah dikompresikan di dalam silinder.
2. Fungsi komponen pengapian adalah: a. Koil Berfungsi untuk merubah tegangan rendah dari baterai menjadi tegangan tinggi untuk menghasilkan bunga api pada busi. b. Distributor Berfungsi untuk mengalirkan arus tegangan tinggi dari koil ke busi-busi sesuai dengan urutan pengapian. c. Kondensor Berfungsi untuk meredam arus yang dapat menimbulkan percikan api pada kontak platina. d. Platina Berfungsi untuk menghubung dan memutuskan arus pada rangkaian primer yang dikontrol breaker cam pada poros distributor. e. Tahanan ballst Berfungsi untuk mengurangi tegangan pada koil yang memang dirancang untuk bekerja di bawah tegangan 12 volt.
3. Dwell angle adalah sudut yang dibentuk oleh cam pada distributor saat kontak platina mulai menutup hingga membuka kembali.
4. Komponen-komponen dari busi adalah: a. Mur terminal busi b. Ulir terminal busi c. Barrier d. Isolasi e. Seal penghantar khusus f. Batang terminal g. Bodi
36
h. Gasket i. Isolator j. Elektroda tengah k. Elektroda massa
5. Komponen yang termasuk pada rangkaian primer adalah : batere, kunci kontak, kumparan primer, kontak platina dan masa.
6. Komponen yang termasuk pada rangkaian sekunder adalah : kumparan sekunder, rotor, kabel tegangan tinggi, busi dan masa. 7. Cara kerja sistem pengapian saat platina menutup
Kontak platina menutup
Koil pengapian Distributor
Apabila kunci kontak pada posisi “ON”, arus mengalir dari batere melalui kunci kontak ke kumparan primer pada koil dan kontak platina ke massa. Dalam kondisi seperti ini pada koil terbangkit garis gaya magnit.
8. Cara kerja sistem pengapian saat platina membuka Pada saat engine distart, poros engkol berputar sekaligus memutarkan poros distributor bersama camnya. Apabila cam menyentuh kontak platina, maka kontak platina akan terbuka. Karena sifat arus selalu meneruskan gerakannya, maka arus listrik ini beralih pengalirannya ke kondensor yang sekaligus menghentikan pengaliran arus pada rangkaian primer.
37
Tutup Kontak platina membuka
Rotor
Distributo r
Distributor
Berhentinya pengaliran arus listrik ini menyebabkan terjadinya perubahan garis gaya magnit di sekeliling kumparan primer dan sekunder dengan sangat cepat. Dengan adanya perubahan garis gaya magnit ini maka pada kedua kumparan akan terbangkit arus listrik. Arus yang terbangkit pada kumparan primer diserap oleh kondensor, sedangkan arus dengan tegangan tinggi yang terbangkit pada kumparan sekunder dialirkan pada terminal kabel tegangan tinggi tinggi pada tutup distributor, selanjutnya melalui rotor arus bertegangan tinggi tersebut dialirkan ke busi sesuai dengan urutan pengapian. Pada busi, arus listrik tersebut akan mengalir pada elektroda tengah ke elektroda massa melalui celah busi sehingga pada celah busi timbul letikan bunga api. Proses ini terjadi antara 50 - 150 kali perdetik tergantung pada putaran engine.
9. Sistem pengapian elektronik adalah 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 generator yang cara kerjanya dengan induksi listrik. Ada juga yang untuk mematikan dan menghidupkan transistor ini dengan menggunakan sensor infra merah.
38
10. Komponen-komponen yang terdapat pada distributor system pengapian elektronik adalah: a. Signal Rotor Berupa rotor yang terpasang pada poros distributor dan berputar sesuai dengan putaran poros distributor, dan memiliki tonjolan sesuai dengan jumlah silinder mesin. b. Signal Generator Berupa gulungan yang disebut pick-up coil, yang menghasilkan tegangan induksi karena adanya perubahan flux magnet pada saat signal rotor berputar. c. Ignitor Rangkaian elektronik yang berfungsi untuk meutus dan menghubungkan arus lisktrik pada primary koil d. Pick – Up Coil Generator yang berfungsi untuk menghasilkan arus maupun tegangan untuk mengaktifkan ignitor. e. Magnet Permanen Sebagai sumber induksi
11. Keuntungan dari system pengapian IIA adalah: a. Kecil dan ringan. b. Tidak mengalami putus sambungan, jadi keandalannya tinggi. c. Memiliki daya tahan yang tinggi terhadap air. d. Tidak mudah terpengaruh oleh kondisi sekitarnya.
12. Cara kerja sistem pengapian IIA a. Mesin mati Pada saat kunci kontak ON mesin mati arus dari baterai tidak bisa mengalir ke primer coil, karena transistor off pada inti besi tidak ada medan magnet. b. Mesin hidup Bila mesin di hidupkan signal rotor pada distributor akan berputar, jika tegangan yang dihasilkan positif (+) maka transistor akan ON, primer coil terhubung dengan massa, pada inti besi ada medan magnet.
39
Bila mesin di hidupkan signal rotor pada distributor akan berputar, jika tegangan yang dihasilkan negatif (-) maka transistor akan OFF, primer coil akan terputus dan medan magnet akan hilang secara tiba – tiba, terjadinya induksi pada sekunder coil dengan tegangan 15000 volt yang menuju ke rotor dan rotor akan membagi ke tiap – tiap busi untuk memercikan bunga api.
C. Umpan Balik Materi yang sedang Anda pelajari merupakan pengetahuan pendukung terhadap kompetensi “Perbaikan Sistem Pengapian Elektronik”. Berdasarkan kriteria tingkat penguasaan kompetensi : Kompetensi utama
: 90% - 100%
Kompetensi pendukung
: 75% - 90%
Kompetensi pelengkap
: 60% - 75%
Maka standar minimal yang ditetapkan untuk penguasaan materi ini adalah 75. Bandingkan hasil jawaban tes Anda dengan kunci jawaban yang terdapat pada bagian akhir bahan ajar ini, kemudian ukurlah hasil penguasaan yang telah dicapai menggunakan rumus berikut : Jawaban benar Tingkat penguasaan = -------------------------- X 100% Soal
Jika hasil yang diperoleh telah mencapai 75% atau lebih, maka Anda telah menguasai materi yang dipelajari dan berhak melanjutkan pembelajaran berikutnya dengan persetujuan guru pembimbing. Namun jika hasil yang diperoleh belum mencapai 75% Anda masih harus mengulangi atau mempelajari kembali bahan ajar ini.
40
DAFTAR PUSTAKA
Toyota, Pedoman Reparasi Mesin Seri K, PT Toyota Astra Motor, 1996 Toyota, New Step 1 Training Manual, PT Toyota Astra Motor, 1995 Daryanto,Sistem Pengapian Mobil, Bumi Askara, 2000
