Sistem Pengapian Elektronik

MODUL LISTRIK DAN ELEKTRONIKA OTOMOTIF Di susun oleh : Lalu Teguh Kurniawan/14504241030 Enggar Dista Pratama/14504241031

Program Studi Pendidkan Teknik Otomotif-S1 Fakultas Teknik Universita Negeri Yogyakarta 2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas limpahan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan modul yang berjudul “Sistem Pengapian Elektronik” dengan lancar. Modul ini disusun sebagai salah satu tugas terstruktur mata kuliah Listrik dan Elektronika Otomotif. Adapun modul “Sistem Pengapian Elektronik” ini telah kami usahakan semaksimal mungkin dan tentunya dengan bantuan berbagai pihak, sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami tidak lupa menyampaikan bayak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu saya dalam pembuatan modul ini. Kami menyadari bahwa modul “Sistem Pengapian Elektronik” masih banyak kekurangan dalam segi penulisan dan tata bahasanya. Oleh karena itu kami mengharapkan segala kritikan dan saran yang dapat membangun guna menyempurnakan pembuatan modul ini. Akhirnya kami mengharapkan semoga dari makalah “Sistem Pengapian Elektronik” ini dapat diambil hikmah dan manfaatnya sehingga dapat memberikan inpirasi terhadap pembaca.

Yogyakarta, 20 November 2015

Penyusun

Daftar Isi

KATA PENGANTAR.............................................................................I DAFTAR ISI ........................................................................................II BAB. I PENDAHULUAN.....................................................................1 A. Deskripsi .....................................................................................1 B. Tujuan Akhir ...............................................................................2 BAB. II PEMELAJARAN....................................................................3 Kegiatan Belajar ...................................................................................3 Kegiatan Belajar 1. Konstruksi , Fungsi dan Cara Kerja Sistem Pengapian Elektronik...............................................................................................3 a. Tujuan Kegiatan Pemelajaran .....................................................3 b. Uraian Materi ..............................................................................3 c. Rangkuman.................................................................................... d. Tugas ............................................................................................. e. Tes Formatif .................................................................................. f. Kunci Jawaban.............................................................................. g. Lembar Kerja ................................................................................ Kegiatan Belajar 2. Perbaikan Sistem Pengapian Elektronik.......... a. Tujuan Kegiatan Pemelajaran ....................................................... b. Uraian Materi ................................................................................ c. Rangkuman ................................................................................... d. Tugas ............................................................................................. e. Tes Formatif .................................................................................. f. Kunci Jawaban .............................................................................. g. Lembar Kerja ................................................................................

BAB I

PENDAHULUAN A. Deskripsi Modul sistem pengapian elektronik dan komponennya bertujuan untuk mempersiapkan mahasiswa menjadi pelaksana pemeriksaan sistem pengapian elektronik yang memiliki pengetahuan dan keterampilan melakukan pemeriksaan sistem pengapian elektronik. Modul ini terdiri atas dua kegitan belajar. Kegiatan belajar 1 membahas tentang pengenalan sistem pengapian, fungsi dan cara kerja komponen sistem pengapian elektronik. Kegiatan belajar 2 membahas diagnosis kerusakan, dan cara pemeriksaan sistem pengapian elektronik. Setelah mempelajari modul diharapkan peserta diklat memperoleh pengetahuan dan keterampilan sebagai berikut: 1. Memberikan dasar-dasar pengetahuan dan keterampilan tentang pekerjaan pemeriksaan sistem pengapian elektronik. 2. Sasarannya adalah segala macam pekerjaan yang menggunakan proses pemeriksaan sistem pengapian elektronik yang ada di industri maupun dibengkel bengkel kerja meliputi: a) Menyiapkan peralatan b) Mengoperasikan paralatan dan menyiapkan alat-alat Bantu c) Melakukan pemeriksaan sistem pengapian 3. Penekanan pembelajaran dari unit ini adalah hal-hal praktik tentang melakukan rutinitas pemeriksaan sistem pengapian elektronik sesuai dengan spesifikasi pabrik. 4. Kondisi keselamatan dan kesehatan kerja yang selalu diperhatikan. 5. Penggunaan alat-alat yang sesuai dengan fungsi dan kegunaannya. 6. Bekerja berdasarkan prosedur operasi standar 7. Lingkungan kerja yang sehat dan aman dengan sirkulasi tata udara yang memadai. B. Tujuan Akhir Tujuan akhir dari kegiatan belajar pada modul ini adalah: 1. Memberikan dasar-dasar pengetahuan dan keterampilan tentang melakukan sistem pengapian elektronik. 2. Sasarannya adalah segala macam pekerjaan yang berhubungan dengan melakukan pemeriksaan sistem pengapian elektronik, yang terdiri dari: a. Menyiapkan peralatan yang akan digunakan b. Menyiapkan seperangkat sistem pengapian/Analiyzer engine c. Menentukan peralatan tambahan yang akan digunakan d. Melakukan kegiatan pemeriksaan sistem pengapian elektronik 3. Penekanan pembelajaran adalah pada hal-hal praktik tentang melakukan kegiatan pemeriksaan sistem pengapian elektronik sesuai buku manual kendaraan. 4. Kondisi keselamatan dan kesehatan kerja yang selalu diperhatikan. 5. Penggunaan alat-alat yang sesuai dengan fungsi clan kegunaannya.

6. Bekerja berdasarkan prosedur operasi standar. 7. Lingkungan kerja yang sehat dan aman dengan sirkulasi tata udara yang memadai.

BAB II PEMBELAJARAN KEGIATAN BELAJAR

Kegiatan Belajar 1 A. Konstruksi , Fungsi dan Cara Kerja Sistem Pengapian Elektronik. 1. Tujuan Kegiatan Pembelajaran Setelah mempelajari kegiatan belajar ini, siswa diharapkan dapat : a. Membedakan rangkaian pengapian elektronik dengan pengapian konvensional. b. Menjelaskan keuntungan sistem pengapian elektronik c. Menjelaskan pembangkit sinyal pada sistem pengapian elektronik. d. Menyebutkan macam-macam pengapian elektronik e. Menjelaskan kontruksi dan cara kerja sistem pengapian elektronik 2. Uraian Materi A. Pengenalan Motor pembakaran dalam ( internal combustion engine ) menghasilan 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 menjadi sangat panas,dan bila bahan bakar disemprotkan ke dala silinder,kan terbakar secara serentak. Karena pada motor bensin proses pembakaran di mulai oleh loncatan api tegangan tinggi yang dihasilkan oleh busi, beberapa metode diperlukan untuk menghasilkan arus tegangan tinggi yang diperlukan. Sistem pengapian berfungsi unuk menaikkan tegangan baterai menjadi 10 KV atau lebih dengan mempergunakan ignition coil dan kemudian membagibagikan tegangan tinggi tersebut ke masing-masing busi melalui distributor dan kabel tegangan tinggi. Pada motor bensin, campuran udara dan bahan bakar yang dikompresikan didalam silinder harus dibakar untuk menghasilkan tenaga sistem pengapian berfungsi untuk membakar campuran udara dan bensin didalam ruang bakar pada akhir langkah kompresi. Sistem pengapian yang digunakan adalah pengapian listrik, dimana untuk mengahsilkan percikan api digunakan tenaga listrik sebagai pemercik api. Agar sistem pengapian bisa berfungsi secara optimal, maka sistem pengapian harus memiliki kriteria seperti di bawah ini: 1. Percikan Bunga Api Harus Kuat Pada saat campuran bensin-udara dikompresi di dalam silinder, maka kesulitan utama yang terjadi adalah bunga api meloncat di antara celah elektroda busi sangat sulit, hal ini disebabkan udara merupakan tahanan listrik dan tahanannya akan naik pada saat dikompresikan. Tegangan listrik yang diperlukan harus cukup tinggi, sehingga dapat membangkitkan bunga api yang kuat di antara

celah elektroda busi. Terjadinya percikan bunga api yang kuat antara lain dipengaruhi oleh pembentukan tegangan induksi yang dihasilkan oleh sistem pengapian. Semakin tinggi tegangan yang dihasilkan, maka bunga api yang dihasilkan bisa semakin kuat. Penjelasan lebih jauh tentang pembentukan tegangan induksi yang baik dibahas pada bagian E sampai H (koil pengapian sampai busi). Namun secara garis besar agar diperoleh tegangan induksi yang baik dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut ini: a. Pemakaian koil pengapian yang sesuai b. Pemakaian kondensor yang tepat c. Penyetelan saat pengapian yang sesuai d. Penyetelan celah busi yang tepat e. Pemakaian tingkat panas busi yang tepat f. Pemakaian kabel tegangan yang tepat 2. Saat Pengapian Harus Tepat Untuk memperoleh pembakaran, maka campuran bensin-udara yang paling tepat, maka saat pengapian harus sesuai dan tidak statis pada titik tertentu, saat pengapian harus dapat berubah mengikuti berbagai perubahan kondisi operasional mesin. Saat pengapian dari campuran bensin dan udara adalah saat terjadinya percikan bunga api busi beberapa derajat sebelum Titik Mati Atas (TMA) pada akhir langkah kompresi. Saat terjadinya percikan waktunya harus ditentukan dengan tepat supaya dapat membakar dengan sempurna campuran bensin dan udara agar dicapai energi maksimum.

Gambar 4.1 Batas TMA dan TMB piston Setelah campuran bahan bakar dibakar oleh bunga api, maka diperlukan waktu tertentu bagi api untuk merambat di dalam ruangan bakar. Oleh sebab itu akan terjadi sedikit keterlambatan antara awal pembakaran dengan pencapaian tekanan pembakaran maksimum. Dengan demikian, agar diperoleh output maksimum pada engine dengan tekanan pembakaran mencapai titik tertinggi (sekitar 100 setelah TMA), periode perambatan api harus diperhitungkan pada saat menentukan saat pengapian (ignition timing). Karena diperlukannya waktu untuk perambatan api, maka campuran bahan bakar – udara harus sudah dibakar sebelum TMA. Saat mulai terjadinya pembakaran campuran bahan bakar dan udara tersebut disebut dengan saat pengapian (ignition timing). Agar saat pengapian dapat disesuaikan dengan kecepatan, beban mesin dan lainnya diperlukan peralatan untuk merubah (memajukan atau memundurkan) saat pengapian. Salah satu diantaranya adalah dengan menggunakan vacuum advancer dan governor advancer untuk pengapian konvensional. Dalam sepeda motor biasanya disebut dengan unit pengatur saat pengapian otomatis atau ATU (Automatic Timing Unit). ATU akan mengatur pemajuan saat pengapian. Pada sepeda motor dengan sistem pengapian konvensional

(menggunakan platina) ATU diatur secara mekanik sedangkan pada sistem pengapian elektronik ATU diatur secara elektronik Bila saat pengapian dimajukan terlalu jauh (lihat gambar 4.2 titik A) maka tekanan pembakaran maksimum akan tercapai sebelum 100 sesudah TMA. Karena tekanan di dalam silinder akan menjadi lebih tinggi dari pada pembakaran dengan waktu yang tepat, pembakaran campuran udara bahan bakar yang spontan akan terjadi dan akhirnya akan terjadi knocking atau detonasi.

Gambar 4.2 Posisi saat pengapian Keterangan : B. Saat pengapian tepat A. Saat pengapian terlalu maju C. Saat pengapian terlambat A,B,C = saat pengapian Knocking merupakan ledakan yang menghasilkan gelombang kejutan berupa suara ketukan karena naiknya tekanan yang besar dan kuat yang terjadi pada akhir pembakaran. Knocking yang berlebihan akan mengakibatkan katup, busi dan torak terbakar. Saat pengapian yang terlalu maju juga bisa menyebabkan suhu mesin menjadi terlalu tinggi. Sedangkan bila saat pengapian dimundurkan

terlalu jauh (lihat gambar 4.2 titik C) maka tekanan pembakaran maksimum akan terjadi setelah 100 setelah TMA (saat dimana torak telah turun cukup jauh). Bila dibandingkan dengan pengapian yang waktunya tepat (gambar 4.2 titik B), maka tekanan di dalam silinder agak rendah sehingga output mesin menurun, dan masalah pemborosan bahan bakar dan lainnya akan terjadi. Saat pengapian yang tepat dapat menghasilkan tekanan pembakaran yang optimal. Saat pengapian yang optimal didefinisaikan dengan berbagai parameter. Parameter terpenting adalah putaran mesin, rancangan mesin, kualitas bahan bakar, dan kondisi-kondisi kerja mesin (start awal, idle/stasioner, posisi pembukaan katup, dll). Kesimpulannya pemajuan saat pengapian sangat dipengaruhi oleh putaran mesin dan kevakuman intake manifold sebagai penafsir kondisi kerja mesin.

Gambar 10.3 Hubungan kevakuman dengan pemajuan saat pengapian Keterangan: 1. Beban sebagian 2. Beban penuh

Gambar 10.6 Hubungan saat pengapian dengan momen

Gambar 10.5 Hubungan saat pengapian dengan konsumsi bahan bakar Berhubungan dengan kenyataan bahwa efek langsung dari bermacam komponen gas buang, pengapian memiliki efek signifikan dengan emisi gas buang. Kenyataannya terkadang berkebalikan dengan pemakaian bahan bakar yang ekonomis. Kebiasaan pengemudian dan hal-hal lain juga berpotensi sebagai

kriteria pengoptimalan, hal ini tidak selalu memungkinkan menspesifikasi saat pengapian ideal untuk emisi gas buang minimal. Penggeseran saat pengapian berpengaruh terbalik dengan respon konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang. Ketika pemajuan saat pengapian meningkatkan daya mesin dan akan menurunkan konsumsi bahan bakar, ini juga menaikkan HC dan terkadang emisi NO. Pemajuan yang berlebihan dapat menyebabkan mesin knocking dan akan merusakkan mesin. Pengapian yang terlambat menghasilkan temperatur emisi gas buang yang tinggi yang juga terlarang untuk mesin.

Gambar 10.4 Hubungan saat pengapian dan emisi gas buang

3. Sistem Pengapian Harus Kuat dan Tahan Sisem pengapian harus kuat dan tahan terhadap perubahan yang terjadi setiap saat pada ruang mesin atau perubahan kondisi operasional kendaraan; harus tahan terhadap getaran, panas, atau tahan terhadap tegangan tinggi yang dibangkitkan oleh sistem pengapian itu sendiri. Komponen-komponen sistem pengapian seperti koil pengapian, kondensor, kabel busi (kabel tegangan tinggi) dan busi harus dibuat sedemikan rupa sehingga tahan pada berbagai kondisi. Misalnya dengan naiknya suhu di sekitar mesin, busi harus tetap tahan (tidak meleleh) agar bisa terus memberikan loncatan bunga api yang baik. Oleh karena itu, pemilihan tipe busi harus benar-benar tepat. Begitu pula dengan koil pengapian maupun kabel busi, walaupun terjadi perubahan suhu yang cukup tinggi (misalnya karena mesin bekerja pada putaran tinggi yang cukup lama), komponen tersebut harus mampu menghasilkan dan menyalurkan tegangan tinggi (induksi) yang cukup. Pemilihan tipe koil hendaknya tepat sesuai kondisi operasional sepeda motor yang digunakan. Pada umumnya sistem pengapian terbagi menjadi dua jenis yaitu : 1. Sistem pengapian Konvensional 2. Sistem Pengapian Elektronik Kelemahan system pengapian konvensional adalah ketika mesin berputar cepat maka frekuensi pemutusan kontak pemutus tinggi. Frekuensi pemutusan kontak pemutus yang tinggi menyebabkan waktu penutupan pendek akibatnya arus primer tidak mencapai maxsimal, kemampuan pengapian kurang, masalah ini terjadi khususnya pada motor bersilinder banyak. Perbandingan motor 4 langkah silinder dengan 6 silinder pada Putaran motor 5000 rpm

Selain kelemahan diatas terdapat juga kelemahan pada kontak pemutus (platina) yaitu : 1. Karena tumit kontak pemutus selalu bergesekan dengan nok akan menyebabkan keausan sehingga tumit akan aus. Akibat dari ausnya tumit adalah: a. Sudut dwell menjadi bertambah besar b. Saat pengapian terlambat c. Kontak pemutus tidak dapat membuka lagi 2. Terjadi pengikisan platina 3. Kekuatan pegas Pegas yang kuat menyebabkan Tuas ebonit cepat aus, timbulnya pentolan (prelling) pada kontak pemutus, bantalan poros distribusi aus. Pegas yang lemah pada putaran tinggi membuat kontak pemutus melayang, tidak bisa menutup/melekat dengan baik sesuai bentuk nok sehingga akan selalu membuka

Untuk menutupi kelemahan dari sistem pengapian konvensional, digunakan sistem pengapian elektronik yang merupakan penyempunaan atau modifikasi pengapian konvensional. Kelebihan sistem pengapian elektronik dibandingkan dengan sistem pengapian konvensional adalah sebagai berikut: 1. Saat pengapian stabil 2. Sudut dwell bisa diatur sampai 80 % 3. Transistor mampu dialiri arus yang besar (8 ampere) kemampuan tinggi 4. Tidak akan terjadi pentalan (prellung) 5. Tidak terjadi keausan karena tidak memiliki titik kontak sehingga Interval perawatan cukup lama B. Macam- macam sistem pengapian elektronik Banyak kendaraan masih menggunakan pengapian konvensional. Ketika kontak pemutus menutup dan kunci kontak ON, arus primer dari baterai atau alternator mengalir melalui kumparan primer menghasilkan medan magnet sebagai energi yang tersimpan. Ketika suatu saat kontak pemutus membuka maka kemagnetan hilang seketika dan tegangan tinggi terinduksi pada kumparan sekunder. Tegangan ini dialirkan melalui kabel tegangan tinggi dan sebuah distributor menuju salah satu busi. Dibawah ini gambaran dasar hubungan kecepatan putar mesin 4 tak dengan jumlah pembakaran dalam setiap menitnya.

gambar dasar hubungan kecepatan putar mesin 4 tak dengan jumlah pembakaran Pada putaran rendah, kontak pemutus menutup dengan waktu yang cukup untuk menyimpan energi potensial yang penuh, tetapi pada putaran tinggi lamanya kontak menutup (sudut dwell) semakin pendek waktunya sehingga pemutusan arus primer terjadi sebelum energi potensial maksimum tersimpan pada

kumparan, hal ini menyebabkan berkurangnya energi tegangan tinggi dari sekunder koil. Pada pengapian konvensional pemajuan pengapiannya secara mekanik dengan menggunakan bobot pemaju dan membran/diafragma, dimana semakin tinggi putaran mesin bobot sentrifugal memajukan saat pengapian semakin maju, dan ketika intake manifold berkurang kevakumannya semakin mundur saat pengapiannya.

Gambar 10.7 Rangkaian sistem pengapian konvensional

Gambar 10.8 Bobot sentrifugal Saat putaran tinggi bobot sentrifugal mengembang dan mendorong cam berputar sedikit lebih cepat membuka kontak pemutus. Semakin cepatnya kontak pemutus membuka berarti semakin maju saat pengapian.

Gambar 10.9 Vakum advancer Ketika hisapan saluran vakum semakin kuat dudukan kontak pemutus digeser melawan putaran cam sehingga pengapian dimajukan. Karena kerjanya secara mekanis maka sering terjadi kerusakan kerusakan mekanis dan merubah saat pengapian yang semestinya. Kerugian-kerugian sistem pengapian konvensional adalah : 1. Frekuensi pemutusan kontak pemutus tinggi sehingga waktu penutupan pendek, arus primer tidak mencapai maksimal, akibatnya kemampuan pengapian kurang, masalah ini terjadi khususnya pada motor bersilinder banyak. Pada jumlah pengapian 12000/menit merupakan batas peralihan kemampuan dari pengapian konvensional. 2. Keausan pada tumit ebonit menyebabkan perubahan sudut dwell dan perubahan setelan saat pengapian, lama-lama kontak tidak dapat membuka lagi. 3. Keausan pada kontak pemutus terjadi menyebabkan daya pengapian berkurang. Akibat rugi tegangan pada kontak pemutus daya juga berkurang, rugi tegangan maksimal yang diijinkan adalah 0,5 volt. 4. Kekuatan pegas kontak pemutus menyebabkan tumit ebonit cepat aus dan bantalan poros distribusi aus. Pegas juga memiliki daya pantul pada kontak pemutus sehingga pada putaran tinggi kontak pemutus melayang, tidak bisa menutup/melekat dengan baik sesuai bentuk nok, sehingga kontak pemutus akan selalu membuka.

Gambar 10.10 Perbandingan pemajuan derajat pengapian sistem konvensional dan elektronik Pada umumnya sistem pengapian elektronik di bagi menjadi : 1. Sistem Pengapian Transistor dengan kontak pemutus / Transistorized Control Ignition – Contact (TCI-C) 2. Sistem Pengapian Transistor dengan sinyal Induktif / Transistorized Control Ignition – Inductive (TCI-I) 3. Sistem Pengapian Transistor dengan sinyal Hall / Transistorized Ignition Control – Hall (TCI-H) 4. Sistem Pengapian komputer a. Sistem pengapian komputer dengan distributor b. sistem pengapian komputer tanpa distributor / DLI (Distributorless Ignition System).

C. Pembangkit Pulsa sistem pengapian elektronik

Ada beberapa cara untuk menghasilkan pulsa sinyal pada distributor: 1. Pembangkit pulsa 2. Pembangkit efek Hall 3. Sensor optik 1. Sensor Penghimpun Magnet (Pembangkit Pulsa) a. Konstruksi Sensor penghimpun magnet (Magnetic Pick-Up Sensor) terdiri dari lilitan kawat dan inti magnet permanen. Magnet permanen membentuk medan magnet di sekeliling lilitan kawat. b. Cara kerja Ketika benda logam mengganggu keseimbangan medan magnet, tegangan listrik terbentuk pada lilitan kawat. Tegangan ini dibangkitkan pada lilitan kawat. Sinyal tegangan ini diperkuat oleh mikrokomputer.

Gambar 16. konstruksi Sensor posisi poros engkol Sensor posisi poros engkol (CP, Crankshaft position) adalah salah satu contoh dari penghimpun magnet. Sensor CP mempunyai perangkat penghimpun magnet. Sensor CP biasanya di tempatkan pada blok engine. Cincin pulsa poros engkol ditempatkan pada poros engkol. Tonjolan logam ditempatkan di bagian pinggiran cincin pulsa. Saat cincin pulsa berputar, tonjolan sejajar dengan ujung sensor posisi poros engkol. Tonjolan logam tersebut memotong medan magnet. Gangguan terhadap medan magnet membangkitkan tegangan sinyal tegangan pada lilitan kawat. Sinyal tegangan ini diperkuat oleh ECU. Penghimpun magnet yang digunakan pada system pengendali elektronik mencakup: a) Sensor posisi poros engkol

b) Sensor kecepatan kendaraan c) Penghimpun saat pengapian Tegangan yang dihasilkan pembangkit pulsa adalah arus bolak-balik (AC). Saat kecepatan meningkat, tegangan dan frekuensinya juga meningkat. CPU memantau frekuensi sinyal untuk menghitung kecepatan poros dan posisinya.

Gambar 17. Bentuk gelombang pembangkit pulsa Perubahan terjadi dalam perencanaan pembangkit pulsa, tetapi semuanya menggunakan dasar kerja yang sama.

Gambar 18. Perubahan Rancangan Pembangkit Pulsa 2. Pembangkit Efek Hall a. Dasar Kerja efek Hall Efek hall adalah nama yang diberikan berdasarkan E.H. Hall yang menemukan efek ini pada tahun 1879. Bahan semi konduktor tipis yang berbentuk garis (pembangkit hall) mempunyai aliran arus konstan yang mengalirinya. Ketika medan magnet didekatkan pada pembangkit hall sehingga medan magnet tegak lurus terhadap bahan semi konduktor (pembangkit hall), akan muncul tegangan rendah pada sisi semi konduktor yang berbentuk garis. Tegangan ini disebut "Tegangan Hall". Saat magnet dijauhkan tegangan hall akan turun pada titik nol. Kedua hal tersebut di atas, arus yang konstan dan medan magnet yang tegak lurus terhadap bahan semi konduktor diperlukan untuk membangkitkan tegangan hall. Jika salah satu atau keduanya tidak ada maka tegangan hall tidak akan dapat dihasilkan.

Gambiar 19. Tidak ada magnet, tidak ada efek hall

Gambar 20. Kemagnetan 900 tegangan hall muncul Bentuk gelombang output sensor hall disebut gelombang digital sebab perubahan magnet terhadap bahan semi konduktor yang berbentuk garis dari 90° akan mematikan tegangan hall. Tegangan keluaran adalah "Ada atau tidak Ada".

Signal Output: V1 = Kecepatan Rendah V2 = Kecepatan Tinggi Gambar 21. Prinsip Kerja Sensor Kecepatan dan Sinyal Keluarannya Sensor yang ditempatkan pada distributor digunakan untuk menentukan putaran engine dan saat pengapian. Saat poros distributor berputar, sensor memberikan sinyal kepada mikrokomputer informasi tentang posisi poros distributor.

Gambar 22. Konstruksi/Tempat Sensor Sensor ini terdiri dari tutup sudu yang berputar dan saklar efek Hall. Tutup sudu yang berputar di tempatkan di bagian atas poros distributor. Saklar efek Hall berada di bagian dasar distributor.

Gambar 23. Tutup Sudu berputar, sakelar efek hall Tutup sudu berputar clan sakelar efek Hall ditempatkan sedemikian rupa sehingga sudu-sudu dapat melalui celah sakelar saat sudu-sudu berputar. Bila tidak ada sudu yang berada di celah medan magnet menyebabkan munculnya tegangan hall. Bila sudu berada diantara celah, medan magnet terhalang dari bagian sensor. Tidak akan ada tegangan Hall yang muncul. Frekuensi (kecepatan) tegangan sinyal akan tergantung pada putaran poros dan jumlah sudu-sudu. Lebar sinyal akan beragam tergantung pada ukuran sudu.

3. Sensor Posisi Poros Engkol Optik Hampir sama dengan sensor Hall, sensor posisi poros engkoi optik menggunakan piringan yang secara langsung dihubungkan dengan poros pemutar. Sebagai pengganti sudu, piringan dilengkapi dengan lubang-lubang yang posisinya berhubungan dengan derajat perputaran. Contoh: - 90° untuk engine 4 silinder - 60° untuk engine 6 silinder - 45° untuk engine V 8 silinder Sensor-sensor modern mungkin mempunyai perputaran poros 360°.

Gambar 24. Sensor Posisi Poros Engkol Optik Ditempatkan pada setiap sisi piringan sebuah LED (Light Emitting Diode) dan sebuah Phototransistor. Lubang pada piringan memungkinkan cahaya dari LED mencapai phototransistor, digunakan sebagai sensor. Output phototransistor diperkuat untuk memberikan sinyal tegangan ke ECU.

Gambar 25. Output Pulsa D. Cara Kerja Sistem Pengapian Elektronik 1. Sistem Pengapian Transistor dengan kontak pemutus / Transistorized Control Ignition – Contact (TCI-C)

Gambar 1 Sistem pengapian TCI-C

Pada pengapian elektronik fungsi kontak pemutus diganti dengan transistor atau dimodifikasi dengan ditambahkan transistor. Pada modifikasi ini kontak pemutus hanya mentriger/memicu kerjanya transistor. Sistem modifikasi ini dikenal dengan Transistorized Control Ignition– Contact (TCI-C). Arus yang bekerja pada kumparan primer koil dilewatkan transistor, kontak pemutus hanya dilewati arus yang kecil untuk memicu transistor sehingga kontak pemutus akan lebih awet dari kemungkinan terbakar dan pemutusan arus primer dapat bekerja lebih cepat akibatnya induksi pada kumparan sekunder lebih besar. Namun demikian keausan pada bagian kontak pemutus dengan cam

distributor dan keausan poros distributor tetap terjadi sehingga masih harus sering menyetel celah kontak pemutus. System pengapian ini merupakan penyempurnaan atau modifikasi dari system pengapian konvensional. Keuntungan : 1. Arus primer lebih besar sehingga daya pengapian lebih tinggi 2. ontak pemutus tidak aus lagi karena arus pengendali kecil 3. Bila kontrol unit rusak mudah dirubah kembali ke pengapian konvensional Kelemahan : 1. Tumit ebonit masih bisa aus sehinga saat pengapian perlupenyetelan ulang (pada waktu yang cukup lama) 2. Pada putaran tinggi terjadi pentalan yang mempengaruhi kerjakontrol unit 3. Kontak pemutus masih sensitif terhadap kotoran 4. Untuk mendapat hasil yang memuasakan (daya pengapian besar) sebaiknya koil pengapian diganti yang sesuai karakter unit pemutus arus. Prinsip Kerja : 1. Saat kunci kontak ON dan kontak pemutus menutup

Gambar 2 TCI-C saat kunci kontak ON dan kontak pemutus menutup

Ketika kunci kontak ON dan kontak pemutus menutup (gambar 2) maka basis Tr1 berhubungan dengan ground melalui R4 sehingga: 1. mengalir arus dari + baterai R1 terminal 15 ECU Colektor Tr1 Basis Tr1 R4 Kontak pemutus ground, akibatnya Tr1 ON 2. karena TR1 ON maka mengalir arus dari Colektor Tr1 Emitor Tr1 Basis Tr2 Emitor Tr2 Ground, sehingga Tr2 juga ON 3. karena TR2 ON maka mengalir tegangan dari + baterai R1 R2 terminal 15 kumparan primer koil terminal 1 Colektor Tr2 Emitor Tr2 Ground, sehingga timbul medan magnet pada koil

pengapian

Selanjutnya jika mesin berputar maka tonjolan cam akan menekan kontak pemutus mulai membuka seperti pada gambar 3

2. Saat kunci kontak ON dan kontak pemutus membuka

Gambar 3 TI-C saat kunci kontak ON dan kontak pemutus membuka

Karena seketika kontak pemutus membuka maka : 1. basis Tr1 kehilangan ground akibatnya Tr1 OFF 2. arus menuju basis Tr2 hilang dan Tr2 juga OFF 3. arus pada kumparan primer koil terputus seketika dan kemagnetannya hilang seketika akibatnya timbul induksi tegangan tinggi pada kumparan

sekunder koil yang dialirkan menuju busi melalui rotor dan kabel tegangan tinggi.

2.Sistem Pengapian Transistor dengan sinyal Induktif / Transistorized Control Ignition – Inductive (TCI-I) Pada sistem ini tidak menggunakan kontak pemutus, fungsi pemutusan digantikan dengan sebuah pembangkit sinyal / pulse generator yang menghasilkan pulsa tegangan secara magnetic. Tegangan ini akan mengontrol ON dan OFF dari transistor yang mengendalikan Koil pengapian. Selanjutnya pembagian tegangan tinggi menuju busi-busi diatur oleh distributor yaitu pada bagian rotor dan kabel-kabel tegangan tinggi busi. Induksi yang dihasilkan oleh pembangkit sinyal ini berupa tegangan bolak balik / AC (Alternating Current). Jumlah gigi /sinyal rotor pada distributor sesuai dengan jumlah silinder mesin. Pada system ini pemajuan saat pengapian masih dengan cara mekanis, dengan bobot sentrifugal dan vakuum advancer.

Gambar 4 Distributor dengan pembangkit sinyal induktif Frekwensi dan amplitudo dari sinyal AC ini dipengaruhi oleh putaran mesin. ECU pada sistem memproses tegangan AC untuk mengatur pengapian. Ketika poros distributor berputar rotor sinyal ikut berputar, saat rotor sinyal mendekati stator kutup terjadilah perubahan kekuatan medan magnet pada inti kumparan akibatnya timbul induksi pada kumparan.

Jika dilihat dengan osciloscope bentuk sinyal induksinya sebagai berikut:

Gambar 5 Bentuk sinyal induktif Keuntungan dari sistem TCI-I adalah: 1. Tidak menggunakan kontak pemutus 2. Penyetelan saat pengapian saat pertama memasang dan dikontrol waktu servis 3. Tidak ada gangguan pentalan pegas 4. Mudah dalam pemeriksaan 5. Bantalan pada poros distributor tidak terbebani tekanan sehingga keausan terjadi pada waktu yang lama. Kerugian dari sistem TCI-I adalah: 1. Sinyal yang dikirim masih dalam bentuk arus bolak-balik, maka pada kontrol unit elektronik masih harus dilengkapi dengan pembentuk sinyal segi empat /kotak 2. Memberi informasi hanya pada saat pengapian saja 3. Pemajuan saat pengapian masih mekanis.

Gambar 6 Bagian-bagian pembangkit sinyal induktif

Prinsip Kerja :

Gambar 7 Rangkaian sistem pengapian TCI-I Bila rotor sinyal berputar maka terjadi sinyal induktif yang masuk ke ECU. Sinyal tersebut memberikan informasi agar ECU, mulai memutus atau menghubung arus primer. Akibatnya akan terjadi tegangan induksi Pada sistem pengapian elektronik TCI-I ECU memiliki bagian-bagian berikut: 2a. Perubah sinyal Merubah bentuk sinyal dari arus bolak-balik menjadi sinyal berbentuk segi empat 2b. Pengatur dwell Mengatur lamanya arus primer mengalir sesuai dengan jumlah putaran 2c. Penguat (Amplifier) Memperkuat sinyal pengendali sesuai dengan kebutuhan dari rangkaian darlington

2d. Rangkaian Darlington Menghubung dan memutuskan arus primer 3. Stabilisator tegangan Menstabilkan tegangan agar kerja dari komponen elektronik tidak terpengaruh oleh kenaikan/ penu-runan tegangan.

Gambar 8 Bagian-bagian ECU sistem TCI-I

3.Sistem Pengapian Transistor dengan sinyal Hall / Transistorized Ignition Control – Hall (TCI-H) Pada sistem fungsi pemutusan digantikan dengan sebuah pembangkit sinyal / hall generator untuk memicu tegangan tinggi pada sistem pengapian. Prinsip dari IC Hall adalah sbb:

Gambar 9 IC Hall ketika menghasilkan sinyal Pada IC hall terdapat empat buah terminal. Antara terminal 2 dan 1 dihubungkan dengan sumber tegangan, antara terminal 3 dan 4 merupakan terminal tegangan hall yang akan dibangkitkan. Apabila permukaan IC Hall tidak ditembus medan magnet, maka pada penampang IC akan terdistribusi elektron dengan merata yang mengalir dari terminal 2 menuju

terminal 1, pada saat ini antara terminal 3 dan 4 tidak terdapat beda potensial (tidak timbul tegangan hall). Namun jika permukaan IC Hall ditembus medan magnet, maka elektron yang mengalir dari terminal 2 menuju terminal 1 pada penampang IC akan terdistribusi tidak merata, elektron akan terdesak mendekati terminal 3, karena terjadi perbedaan jumlah elektron antara terminal 3 dan 4 maka terdapat beda potensial (timbul tegangan hall). Ketika sudu sedang berada di dalam celah maka medan magnet akan dialirkan keatas dan tidak menembus IC Hall kemagnetan tidak ada, akibatnya tidak timbul tegangan hall.

Gambar 10 Distributor dengan hall generator Nama Komponen : 1. Sudu 2. Plat penghantar 3. Magnet 4. IC hall 5. Plak penghantar Bila rotor sinyal berputar, sudu akan meninggalkan celah, medan magnet menembus IC hall, sehingga timbul tegangan hall. Dengan berputarnya rotor terus

menurus tegangan hall timbul dan hilang silih berganti. Dengan sebuah pengolah sinyal (inverter/pembalik) maka saat ada tegangan hall tegangan sinyal tidak timbul, sebaliknya saat tidak ada tegangan hall timbullah tegangan sinyal yang masuk ke ECU untuk memutus atau menghubung arus primer pada koil.

Gambar 11 Hubungan kemagnetan dalam sudu dengan tegangan hall dan tegangan sinyal

Rangkaian lengkap TCI-H seperti berikut :

Gambar 12 Bagian sistem pengapian TCI-H Pada sistem pengapian TCI-H ECU memiliki bagian-bagian berikut:

Gambar 13 Bagian ECU sistem pengapian TCI-H

Stabilisator A: Berfungsi untuk menstabilkan tegangan yang masuk ke ECU dan tegangan yang masuk ke Pick up tetap stabil. Secara prinsip kontrol unit hall sama dengan kontrol unit induktif, tetapi pada kontrol unit hall lebih sederhana sehingga ada bagian lain yang tidak diperlukan seperti pembentuk sinyal dan pengatur dwell, sedang bagian utama masih tetap seperti penguat dan darlington. Pada pengapian elektronik TCI-I dan TCI-H, ECU memiliki fungsifungsi tambahan : 1. Regulasi sudut dwell minimum dan maksimum, pada putaran rendah agar koil tidak panas (arus primer diregulasi mengalir tidak terlalu lama), sebaliknya pada putaran mesin tinggi agar daya percikan besi tetap tinggi®sehingga pembakaran sempurna (± 18% s/d 80%). 2. Pembatas arus primer, sehingga arus primer maksimal selalu tetap (± 8A). 3. Pemutus arus, atas dasar jumlah pulsa yang dikirim pengirim sinyal, apabila kurang dari 10 pulsa/menit maka pemutus arus akan memberi informasi kepada penguat sehingga darlington akan memutus arus primer. 4. Pembatas putaran maksimal, pada saat motor berputar sudah mencapai maksimum (6200 rpm) maka pembatas putaran memberitahu kepada

penguat supaya darlington tidak memutus arus primer lagi sehingga tidak terjadi induksi tegangan tinggi pada koil. 4. Sistem Pengapian Komputer Ada dua macam sistem pengapian komputer, yaitu: 1. Sistem pengapian komputer dengan distributor 2. sistem pengapian komputer tanpa distributor / DLI (Distributorless Ignition System). Pada pengapian komputer, pemajuan saat pengapian dengan sensor rpm untuk penyesuaian terharap putaran mesin dan dengan MAP sensor untuk menyesuaikan terhadap beban kendaraan. Pengoptimalan derajat pengapian sudah dilakukan secara presisi dengan elektronis/pemrograman sehingga lebih optimal dan memperoleh banyak keuntungan. Secara prinsip kedua sistem sama, distributor hanya berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi saja. Putaran mesin dan posisi poros engkol dimonitor secara langsung dengan roda gigi, menggunakan dua sensor yang terpisah atau dengan satu buah sensor pada roda gigi yang salah satu giginya dibuang sebagai referensi untuk membedakan dengan posisi gigi-gigi lainnya. Ketika kedua sinyal muncul bersamaan digunakan untuk menentukan top silinder. Selanjutnya sinyal gigi-gigi yang banyak juga digunakan sebagai sensor putaran mesin.

Gambar 10.24 Sistem pengapian komputer dengan distributor Keterangan : 1. koil dengan igniter 2. distributor tegangan tinggi 3. busi 4. ECU 5. sensor temperatur 6. knok sensor

7. sensor rpm dan sensor top silinder 1 8. gigi-gigi untuk sensor 9. throtle position sensor (TPS) 10. Baterai 11. kunci kontak

Gambar 10.25 Sistem pengapian komputer tanpa distributor (DLI) Keterangan : 1. busi 2. koil individual 3. throtle position sensor (TPS) 4. ECU 5. sensor temperatur 6. knok sensor 7. sensor rpm dan sensor top silinder 1 8. gigi-gigi untuk sensor 9. baterai 10. kunci kontak

Kegiatan Belajar 2

B. Perbaikan Pengapian Elektronik 1. Tujuan Kegiatan Pembelajaran Setelah mempelajari kegiatan belajar ini, siswa diharapkan dapat : a. Mengetahui masalah atau problem yang sering terjadi pada sistem pengapian elektronik b. Mengetahui cara pemeriksaan komponen sistem pengapian elektronik yang mengalami kerusakan c. Mengetahui cara perbaikan komponen sistem pengapian elektronik yang mengalami kerusakan 2. Uraian Materi A. Perbaikan Sistem Pengapian Elektronik Berbagai permasalahan dapat ditemukan dalam sistem pengapian, oleh karena itu penyelesaian masalah perlu dilakukan dengan prosedur dan keselamatan kerja yang memadai. Pemeriksaan dapat dilakukan mulai dari pemeriksaan sumber tegangan pada sistem apakah sudah memenuhi sarat untuk bekerjanya sistem. Sumber tegangan yang terlalu redah pada sistem menyebabkan induksi tegangan tinggi pada koil tidak mampu memercikkan api pada busi. Apabila sumber tegangan telah memenuhi sarat untuk bekerjanya sistem (11 sampai 13 Volt), maka pemeriksaan pada sensor perlu dilakukukan terlebih dahulu, mengingat dari sensorlah informasi yang akan diolah oleh ECU. A. Memeriksa pengirim sinyal induktif 1. Pemeriksaan secara visual

Gambar Pemeriksaan celah udara

a. Periksa jarak celah udara antara rotor sinyal dan stator secara visual atau dengan fuler (lihat spesifikasi). Celah udara harus merata pada setiap putaran. b. Periksa kekuatan magnit dengan cara memutar poros distributor dengan tangan, ketika rotor mendekati dan menjauhi stator terasa ada tahanan magnet.

2. Pemeriksaan dengan Ohm-meter Sensor induktif dapat diperiksa dengan cara melakukan pengukuran tahanan antara kedua terminal kumparannya menggunakan Ohm meter, tahanan sekitar 500-1200 W (lihat spesifikasi).

Gambar 10.49 Pemeriksaan dengan ohm meter Dapat juga dengan mengukur tegangan induksi antara kedua terminal kumparannya menggunakan Volt meter pada skala ukur terendah, kemudian putarkan poros sehingga rotor mendekati dan menjauhi stator, pada saat itu jarum avo meter bergoyang apabila kumparan baik.

B. Memeriksa pengirim sinyal hall Pemeriksaan sensor hall dengan memberi tegangan pada kabel merah +12 volt dan kabel hitam ground, sementara pada kabel hijau diukur dengan volt meter, pada saat sudu didalam celah udara maka semestinya terukur tegangan sinyal, sebaliknya saat sudu tidak berada dalam celah udara tegangan hilang.

Gambar 10.50 Pemeriksaan sensor hall Keterangan : a) kabel merah = 8h = + b) kabel hijau = 7 = 0 c) Kabel hitam = 31d = C. Menguji/ memeriksa Koil Koil sistem pengapian pada dasarnya dapat dibedakan dalam 2 kelompok: 1. Koil terpisah dengan igniter 2. Koil dan igniter terangkai jadi satu

Untuk koil terpisah dengan igniter kebanyakan buku manual menunjukkan cara pengukuran tahanan kumparan primer dan sekundernya dengan ohm meter. Namun pengukuran tahanan tidak menjamin koil dapat bekerja memercikkan bunga api dengan kuat. Sering terjadi kerusakan koil terjadi karena kebocoran loncatan induksi di dalam bodi koil itu sendiri.

Gambar 10.51 Pemeriksaan koil ganda tanpa igniter Pada koil tanpa igniter pengetesan dengan merangkaikan sebuah igniter seperti pada gambar diatas, kemudian pada basis igniter diberikan sinyal pemicu dengan frekwensi 10 Hz sampai 100 Hz agar igniter menghubung dan memutuskan terminal 1 koil ke ground. Koil yang baik akan menghasilkan induksi pada kabel yang dipasang pada terminal tegangan tinggi dengan celah lebih besar dari 1 cm.

Gambar 10.52 Pemeriksaan koil dengan igniter Pada koil dengan igniter pengetesan dengan sinyal pemicu berfrekwensi 10 Hz sampai 100 Hz pada basis igniter sehingga igniter menghubung dan memutuskan terminal koil ke ground. Koil yang baik akan menghasilkan induksi

pada kabel yang dipasang pada terminal tegangan tinggi dengan celah lebih besar dari 1 cm. D. Memeriksa ECU system TCI-I dan TCI-H Sebelum melakukan pengujian pada ECU perhatikan keselamatan kerja, jauhkan dari bahan yang mudah terbakar dan hati-hati dengan induksi tegangan tinggi. Pengujian ECU dapat dilakukan dengan dirangkai pada sistem lengkap kecuali konektor sensor yang dilepas. Tegangan baterai harus cukup (11 volt sampai 13 volt), tegangan ini harus ada pada ECU dan sebelumnya koil harus dalam keadaan baik. Pengujian ECU dengan cara memberikan simulasi sinyal yang sesuai pada terminal sinyal menuju ECU tersebut. Pada ECU pengapian TCI-I terminal sinyal berada antara terminal 3 dan 7, terminal ini yang berhubungan dengan sensor induktif. Antara terminal 3 dan 7 menuju ECU dipasang baterai 1,5 volt dan dilengkapi dengan sebuah saklar sesuai gambar 10.41 Pada saat saklar di ON dan OFF kan berulang, semestinya pada koil timbul induksi tegangan tinggi, apabila tidak berarti ECU rusak.

Gambar 10.53 Pemeriksaan ECU TCI-I

Pada ECU pengapian TCI-H, ECU semestinya mengeluarkan tegangan menuju sensor (IC hall) melalui terminal 6 sebagai terminal + sensor dan terminal 3 sebagai terminal – sensor, sehingga pemeriksaan tegangan keluaran dari ECU dapat dilakukan dengan Volt meter digital (Gambar 10.42). Besar tegangan terukur sekitar 8 volt sampai 10 volt, cocokkanlah dengan spesifikasi buku manual. Apabila tegangan keluar ada harus dilakukan pengetesan lanjut. ECU pengapian TCI-H akan bekerja menghubung dan memutus arus primer koil jika kaki 5 sebagai terminal masukan sinyal dari sensor saat mendapat tegangan dari sinyal dan hilang. Pengujian dengan memasangkan kabel pada terminal 5 ECU dan dihubung putuskan terhadap ground (Gambar 10.43). ECU yang bagus akan memicu koilmeloncatkan bunga api.

Gambar 10.54 Pengukuran tegangan sumber sensor hall

Gambar 10.55 Pengetesan fungsi ECU TCI-H