Sistem Penagapian

PROSEDUR CARA KERJA SISTEM PENGAPIAN

       2.1. Sistem Pengapian

Tujuan penggunaan system pengapian pada kendaraan adalah:

-          Menyediakan percikan bunga api bertegangan tinggi pada busi untuk membakar campuran udara/bahan bakar di dalam ruang bakar engine.

-          Mengatur saat pengapian untuk mendapatkan unjuk kerja terbaik dari engine pada seluruh kondisi kerja engine.

Gambar 1. Sistem Pengapian dengan Coil Pengapian Konvensional

Tegangan batere kendaraan biasanya 12 atau 24 volt, nilai yang terlalu rendah untuk dapat menghasilkan percikan bunga api pada celah busi di dalam silinder yang bertekanan. Sistem pengapian menghasilkan tegangan sekunder yang tinggi yang dapat mencapai 40.000 volt.    

Batere atau alternator menyediakan sumber listrik yang diperlukan oleh rangkaian primer system pengapian untuk menghasilkan medan magnet di sekeliling lilitan primer coil pengapian. Kontak poin distributor atau perangkat sakelar elektronik lainnya mengendalikan pembentukan dan kolapnya medan magnet.  Lilitan sekunder coil pengapian di bawah pengaruh medan magnet menghasilkan keluaran tegangan sekunder yang tinggi.  Coil pengapian bekerja seperti transformator step-up. Rotor, tutup distributor dan kabel tegangan tinggi mendistribusikan tegangan sekunder pada busi yang sesuai kebutuhan.

2.2. Ionisasi

Tegangan pembakaran menyebabkan celah percikan antara kedua elektroda busi menjadi penghantar listrik (yaitu “ionisasi) dan dengan demikian memungkinkan percikan bunga api melompat disepanjang celah.  Percikan bunga api listrik mempunyai energi panas yang cukup untuk membakar campuran udara/bahan bakar yang kemudian akan terbakar secara menyeluruh dengan sendirinya.

2.3. Hal-hal yang Menentukan Diperlukannya Tegangan Tinggi

Tegangan pada lilitan sekunder meningkat sampai tegangan pada busi cukup kuat untuk meloncat (ionisasi) pada celah yang ada sehingga percikan bunga api terjadi pada celah busi, dan sebagian tenaga sekunder ini muncul dalam bentuk busur api yang akan membakar campuran udara/bahan bakar.

Tegangan yang diperlukan untuk menimbulkan percikan bunga api pada busi tergantung pada banyak hal seperti:

a.       Tekanan kompresi engine

b.       Putaran engine

c.        Perbandingan campuran bahan bakar.

d.       Temperatur busi.

e.       Celah busi.

Catatan:

Ionisasi – Tegangan yang sangat tinggi akan menyebabkan elektron pada suatu substansi bertahanan tinggi bergerak bebas.  Substansi ini yang kemudian disebut ‘konduktif’

Tegangan yang sebenarnya yang dihasilkan system sekunder ditentukan oleh kebutuhan busi. Busi yang telah dipakai bisa jadi memerlukan sebanyak 5.000 volt dan lebih tinggi lagi pada busi yang baru, berkaitan dengan penambahan celah busi dan perubahan bentuk elektroda tengah yang terjadi akibat pemakaian.

Penyetelan kembali celah busi akan menurunkan kebutuhan tegangan kira-kira sama dengan busi baru, selama busi tidak mengalami kerusakan. Kebutuhan tegangan maksimum terjadi pada saat melakukan percepatan dari putaran rendah sampai 20.000 volt.

Tegangan lebih rendah diperlukan saat kecepatan konstan (kecepatan jelajah) Misalnya :

                 60 Km perjam    12.000 volt

                                    100 Km per jam     18.000 volt

Lebih banyak tenaga diperlukan maka tegangan akan naik pada batas yang diperlukan untuk melakukan ionisasi pada celah busi. Tegangan pada putaran langsam adalah rendah – 5.000 – 8.000 volt. Kondisi engine ‘tidak ada pembakaran’’ pertama terjadi pada putaran rendah, kondisi percepatan yang berat.  Tegangan yang dibutuhkan akan melebihi tegangan maksimum yang diijinkan. Tegangan yang diperlukan 50.000 volt, yang tersedia 40.000 volt, maka tidak akan terjadi pembakaran.

2.3.1.  Lamanya Percikan

Lamanya percikan pembakaran, atau panjangnya waktu loncatan bunga api listrik, menjadi sangat penting yang hubungannya dengan pengendalian gas buang.

Campuran kurus perlu untuk mendapatkan tingkat emisi gas buang yang rendah.  Bagaimanapun juga dengan campuran kurus, jika lamanya waktu pembakaran tidak cukup, campuran tidak akan terbakar dengan baik.  Lamanya waktu pembakaran harus berada antara 0,8 – 2 millidetik dengan arus antara 100 – 150 milliamper untuk mendapatkan pembakaran yang baik. Banyak osiliskop produksi terakhir mempunyai sekala millidetik sehingga memungkinkan melakukan pengukuran tersebut

.

Gambar 2. Osiloskop Pola bentuk gelombang Sekunder tunggal

2.3.2. Energi – Energi Pembakaran dan Putaran Engine

Hasil penelitian menunjukkan pembakaran campuran udara/bahan bakar dan demikian juga dengan unjuk kerja engine dapat dipengaruhi oleh jenis busi, saat pembakaran dan energi pembakaran.

Catatan:

Diperlukan kira-kira 0,2 millijoule (mJ) pada setiap pembakaran untuk membakar campuran udara/bahan bakar dengan percikan bunga api. Campuran kurus dan gemuk memerlukan lebih dari 3 mJ.

Energi yang terdapat pada percikan bunga api tergantung pada energi yang tersimpan pada coil primer selama masa dwell (kontak poin dalam keadaan menutup), dan pada coil, semakin tinggi arus primer semakin tinggi pula tenaga keluarannya.  Mungkin terjadi percikan dengan energi rendah dan hal ini tidak akan menghasilkan pembakaran.

Jika energi pembakaran yang tersedia tidak mencukupi, pembakaran tidak terjadi; campuran tidak dapat dibakar dan akan terjadi kegagalan pembakaran. Inilah sebabnya mengapa energi pembakaran yang cukup harus disediakan untuk menjamin bahwa, bahkan dalam kondisi eksternal yang paling buruk, campuran udara/bahan bakar selalu terbakar.  Hal ini mencukupi untuk membakar sedikit uap gas yang mudah terbakar dan kemudian gas yang telah terbakar ini akan membakar seluruh campuran di dalam silinder, dengan demikian menghasilkan pembakaran bahan bakar.

Sistem pengapian modern sementara menghasilkan tegangan yang lebih tinggi, adalah lebih penting menghasilkan percikan bunga api dengan lebih banyak energi dalam bentuk yang lebih sederhana (nyala yang lebih besar). Kebutuhan untuk menghasilkan energi yang besar maka arus pada lilitan primer adalah 7 – 8 amper. (Sistem Pengapian Energi Tinggi)

2.3.3.  Saat Pengapian

Tegangan sekunder harus diteruskan pada seluruh kondisi kerja engine sehinga engine dapat menghasilkan tenaga maksimum. Untuk mendapatkan tenaga engine maksimum, pembakaran harus dilakukan sebelum piston mencapai titik mati atas (TMA) pada saat langkah kompresi.  Campuran bahan bakar akan disulut, mulai terbakar dan akan mencapai tekanan pembakaran maksimum setelah piston melampaui TMA.  Piston kemudian akan ditekan ke bagian bawah silinder dengan tenaga penuh hasil pembakaran.

Pembakaran Normal

Gambar 3. Percikan bunga api terjadi

Pada saat piston bergerak ke atas pada langkah kompresi, percikan bunga api terjadi pada saat yang tepat untuk membakar campuran dan meneruskan proses pembakaran.

Gambar 4. Pembakaran dimulai

Piston masih bergerak ke atas, campuran sedang terbakar dengan ‘nyala depan’ dengan stabil merambat ke seluruh ruang bakar.

Gambar 5. Pembakaran selesai

Piston bergerak melampaui TMA dan pada kira-kira 10 derajat perputaran poros engkol setelah TMA, dihasilkan tekanan pembakaran maksimum.  Ini mendorong piston bergerak ke bawah pada saat langkah usaha.

Catatan:

Pembakaran campuran bahan bakar ini terjadi dalam waktu yang dapat diukur – proses pembakaran ini tidak terjadi seketika.

2.4. Pengendali Waktu Pengapian Centrifugal

Penyalaan dimajukan (yaitu dilakukan lebih cepat) secara otomatis sesuai peningkatan putaran engine dan diperlambat secara otomatis apabila putaran engine turun.

2.4.1. Pengendali Waktu pengapian Vacuum.

Saat pengapian diubah tergantung pada beban engine dilakukan dengan cara merubah kecepatan pembakaran.

-          Jika campuran kaya dan tekanan kompresi tinggi, campuran akan terbakar dengan cepat saat proses pembakaran.

-          Jika campuran miskin akan tekanan kompresi rendah, campuran akan terbakar dengan rentang yang lebih lambat.

Pengaturan saat pengapian untuk engine pembakaran dalam adalah hal yang sangat penting untuk mendapatkan unjuk kerja terbaik dan batas emisi gas buang yang ditentukan oleh perancang.  Adalah penting bagi orang yang terlibat dalam perawatan engine untuk menyadari pentingnya saat pengapian dan pengendalian emisi.

Pemajuan yang berlebihan dapat menyebabkan:

-          Detonasi

-          Overheating

-          Kehilangan tenaga (loss of power)

-          Peningkatan emisi

-          Kerusakan komponen mekanik yang parah termasuk terbakarnya piston, kerusakan ring, kerusakan bantalan dan kerusakan katup-katup.

   Mengatur agar pembakaran terlambat menyebabkan:

-          Kehilangan tenaga (loss of power)

-          Peningkatan emisi

-          Boros bahan bakar

-          Overheating

2.4.2. Pembakaran Awal (Pre-Ignition)

Pembakaran awal sesuai dengan nama yang diberikan adalah pembakaran yang terjadi sebelum waktunya.  Ada dua penyebab utama yang menimbulkan pembakaran awal.

a.    Penyetelan saat pengapian dibuat lebih awal

Pembakaran terjadi dan tekanan pembakaran maksimum dicapai sebelum piston mencapai titik mati atas (TMA).  Tekanan pembakaran mencoba mendorong piston mundur kebelakang dengan arah yang berlawanan.

Gambar 6. Pembakaran awal - akibat saat pengapian

dibuat lebih awal.

b.   Sebuah titik panas (arang yang membara) di dalam silinder membakar campuran bahan bakar sebelum percikan bunga api terjadi.  Tekanan pembakaran maksimum terjadi sebelum piston mencapai TMA.  Tekanan pembakaran mencoba mendorong piston mundur dengan arah yang berlawanan.

Gambar 7. Pembakaran awal -  akibat titik panas

membakar campuran bahan baker

2.5. Detonasi

Detonasi terjadi apabila temperatur di dalam ruang pembakaran berlebihan. Busi membakar campuran secara normal.  Secara tiba-tiba setelah pembakaran pertama, campuran dibakar oleh titik panas pada sisi lain ruang bakar. Terjadi pertemuan dua hasil pembakaran.  Campuran terbakar pada rentang peledakan (bukan pembakaran normal).  Dalam hal ini piston mendapatkan tekanan pukulan/hentakan.

Gambar 8. Ditonasi disebabkan pertemuan dua pembakaran

2.6. Gangguan Teknik Pada Sistem Pengapian

2.6.1. Engine Terus Hidup (Running On)

Engine terus hidup (dengan getaran yang tinggi) berarti engine tidak mau mati walaupun kunci kontak telah diputus.

Penyebab:

1.    Saat sistem pengapian terlalu maju (retarded) akan menyebabkan engine overheat.  Pada saat kunci kontak diputus sejumlah campuran udara/bahan bakar masih terus memasuki ruang bakar dan ini akan dibakar oleh titik panas yang terdapat pada ruang pembakaran, dan engine akan terus hidup.

2. Putaran langsam engine modern adalah sangat tinggi, karburator dilengkapi dengan mekanisme untuk menghentikan campuran bahan bakar memasuki engine saat dimatikan.  Penyetelan karburator yang tidak tepat dapat menyebabkan bahan bakar memasuki engine.  Pembakaran akibat temperatur tekanan kompresi yang tinggi dan bahan bakar akan menyebabkan engine tetap hidup.
3. Campuran udara/bahan bakar yang terlalu kaya atau terlalu kurus akan menyebabkan engine terlalu panas, saat kunci kontak dimatikan bahan bakar masuk ke dalam engine dan menyebabkan engine tetap hidup.

2.6.2. Engine Susah dihidupkan.

Penyebab :

1. Keadaan busi ada yang mati atau rusak
2. Keadaan platina yang rusak atau kotor
3. Hubungan kabel ke primer rusak atau putus
4. Kondensor rusak
5. Coil rusak atau mati
6. Rotor atau distributor cam retak atau bocor

2.6.3. Engine Misses ( Tidak hidup )

Penyebab :

1.    Busi Kotor, mati atau rusak

2.    Ada kbel yang lepas atau rusak

3.    Tutup delco retak, bocor atau army pada tututp delco yang menghubungkan rotor habis, rusak atau tidak ada

4.    Stelan platina terlalu rapat, terlalu renggang atau rusak.

C.  Rangkuman

Dari Pembelajaran 1 kita dapat menyimak bahwa modul OPKR 50.011 ini terdiri atas pembelajaran “ Memperbaiki Sistem Pengapian dan Komponennya” oleh karenanya pembelajaran ini menjadi prasyarat bagi seorang mekanik otomotif khususnya menyangkut kompetensi Merawat, mendiagnosa, memeriksa, membongkar, memperbaiki, dan merangkai sistem pengapian.

Untuk pembelajaran 1 rangkuman dibuat hanya dalam bentuk  garis besar pada  setiap pokok  materinya.

Tujuan penggunaan system pengapian pada kendaraan adalah:

Menyediakan percikan bunga api bertegangan tinggi pada busi untuk membakar campuran udara/bahan bakar di dalam ruang bakar engine.

Tegangan batere kendaraan biasanya 12 atau 24 volt, nilai yang terlalu rendah untuk dapat menghasilkan percikan bunga api pada celah busi di dalam silinder yang bertekanan. Sistem pengapian menghasilkan tegangan sekunder yang tinggi yang dapat mencapai 40.000 volt.

Ionisasi – Tegangan yang sangat tinggi akan menyebabkan elektron pada suatu substansi bertahanan tinggi bergerak bebas.  Substansi ini yang kemudian disebut ‘konduktif’

          Diperlukan kira-kira 0,2 millijoule (mJ) pada setiap pembakaran untuk membakar campuran udara/bahan bakar dengan percikan bunga api. Campuran kurus dan gemuk memerlukan lebih dari 3 mJ.

Pembakaran campuran bahan bakar ini terjadi dalam waktu yang dapat diukur proses pembakaran ini tidak terjadi seketika

Engine terus hidup (dengan getaran yang tinggi) berarti engine tidak mau mati walaupun kunci kontak telah diputus.

Penyebab:

Ø   Saat sistem pengapian terlalu maju (retarded) akan menyebabkan engine overheat.  Pada saat kunci kontak diputus sejumlah campuran udara/bahan bakar masih terus memasuki ruang bakar dan ini akan dibakar oleh titik panas yang terdapat pada ruang pembakaran, dan engine akan terus hidup.

Ø   Putaran langsam engine modern adalah sangat tinggi, karburator dilengkapi dengan mekanisme untuk menghentikan campuran bahan bakar memasuki engine saat dimatikan.  Penyetelan karburator yang tidak tepat dapat menyebabkan bahan bakar memasuki engine.  Pembakaran akibat temperatur tekanan kompresi yang tinggi dan bahan bakar akan menyebabkan engine tetap hidup.

Ø   Campuran udara/bahan bakar yang terlalu kaya atau terlalu kurus akan menyebabkan engine terlalu panas, saat kunci kontak dimatikan bahan bakar masuk ke dalam engine dan menyebabkan engine tetap hidup.