BAB II DASAR TEORI 2.1. Sistem Pengapian 2.2. Sistem Pengapian dengan Baterai

Transkripsi

1 BAB II DASAR TEORI 2.1. Sistem Pengapian Mesin bensin dapat menghasilkan tenaga guna menjalankan mobil dengan jalan membakar campuran udara dan bensin didalam silinder, untuk menyalakan bahan bakar didalam silinder tersebut dibutuhkan loncatan api dan tugas untuk menciptakan loncatan api ini adalah dibebankan pada sistem pengapian. Setiap silinder mesin dilengkapi dengan sebuah busi yang mempunyai dua elektroda, kedua elektroda ini harus berada dibagian ruang bakar. Ketika arus tegangan tinggi disalurkan pada busi, maka arus listrik ini akan loncat pada kedua electroda tersebut sebagai loncatan api. Pada dasarnya semua sistem pengapian yang dipasang pada mobil adalah sama, kecuali mobil yang menggunakan sistem pengapian elektronik akan berbeda pada rangkaian dan detailnya. Jadi kesimpulannya sistem pengapian harus memberikan arus listrik dengan tegangan cukup tinggi pada busi, agar arus listrik tegangan tinggi tersebut loncat pada kedua electrode busi pada waktu yang setepat-tepatnya guna membakar bahan bakar yang ada diruang bakar. Sekarang ini sistem pengapian mobil terbagi dalam beberapa sistem pengapian antara lain : sistem dengan sumber pengapian Baterai, sistem pengapian konvensional (platina) dan sistem pengapian electonik (CDI) Sistem Pengapian dengan Baterai Baterai berfungsi sebagai sumber listirik untuk mengaktifkan sistem pengapian, motor listrik, lampu-lampu dan komponen lainnya. Baterai terdir dari beberapa sel yang dihubungkan secara seri dan setiap sel mempunyai tegangan listrik sebesar 2 volt, jadi Baterai yang berkekuatan 6 volt terdiri dari 3 buah sel dan Baterai 12 terdiri dari 6 buah sel. 1

2 Setiap sel Baterai terdiri dari beberapa buah pelat yang diberi atau direndam larutan sulphuric acid, larutan ini lebih dikenal dengan larutan electrolyte. Ketika baterai tersebut digunakan maka cairan electrolyte akan bereaksi dengan kedua pelat baterai, reaksi kimia yang terjadi antara cairan dan dan pelat tersebut kemudian dirubah menjadi energi listrik. Jadi pelat positif dan pelat negative akan tergabung dingan SO 4. Baterai yang telah kosong dapat diisi kembali dengan jalan distrom, selama proses pengisian ini arus listrik akan mengalir ke dalam baterai dengan arah arus yang berbeda dengan saat pengeluaran listrik dari baterai. Pada sistem pengapian baterai terdapat komponen-komponen utamanya antara lain: kunci kontak, Coil pengapian, distributor, busi dan baterai. a. Aturan Penyalaan Baterai Penyalaan dapat dipercepat dengan jalan memutar rumah pemutus dalam arah yang berlainan daripada arah bubungan pemutus, ini dapat dilakukan secara otomatik oleh pengatur pusingan (sentrifugal advance) yang dapat dibuat didalamnya, serta juga dapat dipercepat dan diperlambat dengan jalan mengatur putaran mesin. b. Bobin-bobin Bobin yang baik dapat meloncatkan bunga api dalam udara luar sepanjang 6 8 mm, jika suatu bobin meloncati jarak elektroda yang sangat besar ia makan sangat banyak arus, yang menyebabkan segera terbakarnya kontak-kontak pemutus. Dalam bobin terdapat kondensator yang kapasitasnya menyesuaikan bobin itu, biasanya kapasitasnya antara 0,2 0,25 mikro farad Sistem Pengapian Konvensional (Platina) Salah satu jenis sistem pengapian adalah sistem pengapian konvensional. Meskipun banyak digunakan oleh kendaraan sederhana, sistem pengapian konvensional juga mempunyai kelemahan. Didalam sistem ini contact breaker bekerja berdasarkan pengaturan secara mekanis saja, sehingga pada saat kecepatan tinggi ketelitiannya akan berkurang. 2

3 Untuk mengatasi kelemahan mekanis tersebut maka muncul sistem pengapian yang electronis seperti TAC (Transistor Assiated Contact), sistem magneto dan sistem pengapian CDI. Sistem pengapian konvensional dari motor bensin terdiri dari beberap komponen yaitu : baterai, kunci kontak, coil, distributor, kabel tegangan tinggi, dan busi. Instalasi diagram pengkawatan sistem pengapian dapat dilihat pada gambar berikut ini. Gambar 2.1. Instalasi (diagram Pengkawatan) sistem pengapian. Komponen-komponen sistem pengapian konvensional antar lain: Kunci Kontak Kunci kontak berfungsi sebagai alat untuk memutuskan dan menghubungkan arus dari baterai kerangkaian primer. Pada kunci kontak biasanya terdapat beberapa terminal. Pada kendaraan produk jepang, terminal-terminal tersebut biasanya diberi tanda secara alfabetis yakni ; B (baterai), G (pengapian), ST (stater), dan ACC (accesoris), sedangkan produk eropa, terminal-terminal pada kontak tersebut biasanya ditandai dengan angaka, misalnya 30 (baterai positif) 15 (pengapian) dan 50 (stater) 3

4 Gb.2.2. Kunci kontak Coil Pengapian Berfungsi untuk menaikkan tegangan baterai 12 volt menjadi tegangan tinggi yang diperlukan oleh busi untuk menghasilkan percikan api. Percikan api yang diproduksi oleh tegangan tinggi ini akan menyalakan campuran udara dan bahan bakar didalam ruang pembakaran. Gambar.2.3 Coil A. Prinsip Kerja Coil Terjadinya tegangan tinggi pada Coil disebabkan adannya induksi listrik pada kumparan yang terdapat pada coil. Bila saklar pada rangkaian tersebut ditutup, dari posisi dua, arus listrik akan segera mengalir ke kumparan. Hal ini akan menimbulkan medan magnet disekitar kumparan arus semakin besar sampai harga maksimumnya. Gambar.2.4. Prinsip dasar induksi diri 4

5 Saat arus mencapai pada rangkaian mencapai harga maksimumnya, keadaanya menjadi konstan, dan besarnya medan magnet disekitar kumparan juga berada pada harga maksimumnya dan tidak bertambah lagi. Pada kondisi ini arus hanya dibatasi oleh resistensi rangkaian dan tegangan yang diberikan. Bila saklar sekarang posisinya diubah dari posisi 1 ke posisi 3, arus listrik yang mengalir dari baterai akan segera terputus dan energi yang tersimpan dalam medan magnet disekitar kumparan akan dikembalikan ke rangkaian saat medan magnet collapse. Kelambatan kenaikkan ataupun penurunan arus sama dengan jika memberikan arus listrik ke sebuah rangkaian yang terdiri dari dari sebuah hambatan R dan sebuah indicator L. seandainya indicator tidak ada, maka arus listrik akan naik dengan cepat sampai nilai ε/r. akan tetapi karena adanya indicator, maka sebuah tegangan gerak elektrik imbas dari ε L muncul di dalam rangkaian tersebut dan dari hukum lenz maka tegangan gesek elektrik ini akan menentang polaritas tegangan gerak elektrik baterai. Gambar 2.5. rangkaian LR Untuk menghasilkan tegangan induksi diri yang lebih besar, maka dibuat dua kumparan yang mempunyai perbandingan tertentu seperti digunakan pada trasformator. Prinsip kerja transformator inilah merupakan dasar dari prinsip kerja Coil. 5

6 Oleh karena tegangan induksi terjadi pada kedua kumpaaran secara bersamaan, maka peristiwa ini dikenal dengan induksi bersama. Dengan terjadi induksi bersama dan adanya jumlah lilitan kumpaaran sekunder yang lebih banyak dari pada jumlah lilitan kumparan primer maka coil mampu membangkitkan tegangan tinggi Gambar 2.6. Induksi bersama Besarnya tegangan induksi pada kumparan sekunder tergantung dari perbandingan liitan antara kumparan primer dengan kumparan sekunder dan besarnya tegangan pada kumparan primer. Hubungan ini dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : E E ρ = dimana : E p E s N p N s N ρ s N s : tegangan pada kumparan primer (volt) : tegangan pada kumparan sekunder (volt) : jumlah lilitan kumparan primer : jumlah lilitan sekunder Untuk menyatakan daya kumparan primer dan kumparan sekunder dapat dinyatakan dengan rumus : E p.i s = E s.i s 6

7 Dimana : I p I s E p I s : arus pada kumparan primer (ampere) : arus pada kumparan sekunder (ampere) : tegangan pada kumparan primer (ampere) : tegangan pada kumparan sekunder (ampere) B. Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan tinggi pada coil Berdasarkan penjelasan yang sudah dibahas pada landasan teori ini, ada beberapa yang mempengaruhi besar kecilnya tegangan yang terinduksi pada kumparan sekunder. Beberapa diantaranya antara lain : a. Pengaruh lamanya contact point tertutup b. Pengaruh harga tahanan dari kumparan Semakin besar tegangan dari kumparan maka akan semakin kecil arus listrik yang dapat mengalir pada kumparan tersebut. Harga tahanan kumparan ditentukan dengan rumus sebagai berikut : R = ρ.1 A dimana : R Ρ : harga tahanan kumparan (Ω) : harga tahanan jenis dari kawat kumparan (Ωm) l : panjang kawat gulungan (m) A : luas penampang kawat (m 2 ) Pada ignition coil yang digunakan oleh Toyota. Kumparan primer tahanannya sekitar 1,4 Ω dimana ukuran kawatnya lebih besar dibanding kumparan sekunder. Dengan harga tahanan tersebut diatas, tegangan induksi pada kumparan primer akan berada sekitar 300 volt samapai 400 volt. 7

8 c. Pengaruh jumlah lilitan dari kumparan Semakin banyak lilitan pada kumparan primer maka akan semakin besar kekuatan magnetnya dan semakin besar induksi yang terjadi pada kumparan tersebut. Maka dari itu perlu diperhatikan faktor L/R dimana apabila harganya besar berarti arus listrik yang mengalir sangat lamban atau waktu yang dibutuhkan untuk arus listrik agar menjadi maksimum sangat lama. Dan sebaliknya, adapun waktu yang dibutuhkan arus listrik agar menjadi maksimum adalah sebagai berikut ini : t = L/R dimana : t L R : waktu yang dibutuhkan (detik) : harga induktansi dari kumparan (henry) : harga tahanan kumparan (Ω) Jadi bila L besar maka t akan besar atau sebaliknya sedangkan bila R besar maka t akan kecil atau sebaliknya. Besarnya L dipengaruhi oleh (N 2 ) sedangkan harga R dipengaruhi oleh panjang kawat atau banyaknya lilitan (N), sehingga : t = N N 2 t N Dengan demikian t sebanding dengan jumlah lilitan dimana apabila jumlah gulungan semakin besar maka waktu yang dibutuhkan oleh arus listrik agar menjadi maksimum juga bertambah lama dan sebaliknya. Besarnya jumlah lilitan dan bertambah besarnya arus listrik yang mengalir akan menyebabkan terjadinya kenaikkan temperatur pada kumparan. Hal ini akan menurunkan kemagnetan pada inti besi yang selanjutnya akan memperkecil tegangan induksi yang 8

9 terjadi. Untuk mengatasi hal tersebut pada sirkuit kumparan primer dipasangkan suatu alat pengaman berupa resistor yang disebut exsternal resistor Tahanan ballast Pada sistem pengapian menggunakan platina, terdapat rangkaian yang dilengkapi dengan resistor atau kawat resistor yang dikenal dengan tahanan ballast. Tahanan ini dipasang antara kunci kontak dan coil pengapian. Tahanan ini mengurangi tegangan pada coil pengapian yang memang dirancang untuk bekerja dibawah (lebih rendah) dari tegangan Baterai (12 volt) apa bila kunci kontak diarahkan pada posisi star untuk menghidupkan engine, tahanan ballast tidak dilewati arus karena coil engine hidup dan kunci kontak kembali pada posisi G tahanan ballast kembali dilewati arus yang dalirkan kerangkaian primer. Gb.2.7. Rangkaian sistem pengapian dengan tahanan ballast Distributor Distributor adalah suatu alat mekanik yang berfungsi sebagai jembatan yang menyesuaikan antara kerja sistem pengapian dan putaran mesin, pada distributor terdapat kontak platina yang menyambungkan dan memutuskan arus listrik pada lilitan kawat primer didalam coil pengapian, juga pada distributor dilengkapi dengan sebuah rotor yang membagikan atau mengatur pembagian arus tegangan tinggi pada busi sesuai dengan tertib pengapian mesin yang bersangkutan. 9

10 1. Tutup distributor 2. Rotor 3. Tutup penahan debu 4. Poros distributor 5. Cam 6. Sambungan ke saluran vacum 7. Vacum advancer 8. Kondensor Gb.2.8. Distributor Pada distributor terdapat komponen yang berguna untuk mempercepat saat terjadinya pengapian, yakni centrifugal advancer dan vacum advancer. Centrifugal advancer bekerja berdasarkan putaran mesin, sedangkan vakum advancer bekerja berdasarkan kevakuman pada saluran masuk. a. Pada bagian tegangan tinggi terdiri dari rotor, 4 titik pengapian dan sebuah titik Tegangan tinggi yang mendapat aliran tegangan tinggi dari coil. Gambar 2.9. Rator Dan 4 Titik Distribusi Tegangan Tinggi Tegangan tinggi dari coil diterima distribusi dan oleh rotor didistribusikan ke 4 titik pengapian yang pada akhirnya dialirkan ketiap-tiap elektroda busi sehingga timbul percikan bunga api. 10

11 b. Bagian tegangan rendah Gambar 2.10 Bagian tegangan Rendah Pada bagian tegangan rendah terdiri dari platina (point tetap dan point Penggerak), cam, kabel massa dan terminal tegangan rendah. Tegangan tinggi yang timbul pada ingnition coil adalah pada saat terputusnya arus listrik dari baterai kekumparan primer. Ini disebabkan karena membukanya titik kontak sehingga memutus aliran listrik dari baterai kekumparan primer. membukanya contact poin atau platina ini karena digerakkan oleh cam. Bila jumlah silindernya ada 4, maka jumlah camnya juga ada 4. ini berarti satu kali putaran cam terjadi 4 kali waktu pengapian atau 4 kali bukaan contact point Bagian Advencer Pada bagian Advancer distributor mempunyai alat pemaju pengapian yaitu governor advancer dan vacum advancer. a. Governor advancer Pembakaran bahan bakar dan udara pada ruang bakar harus dapat mengikuti kondisi mesin, dimana bila mesin berputar cepat maka pengapian harus harus lebih awal lagi dan sebaliknya. Kejadian ini harus berlaku secara otomatis untuk itulah maka pada distributor dilengkapi dengan alat pemaju pengapian yang sebanding dengan putaran mesin. Alat pemaju 11

12 pengapian tersebut adalah governor advancer atau centrifugal advance. Gambar.2.11 Governor advancer Kerja governor advancer ini memanfaatkan kecepatan putaran pada suatu benda yang selanjutnya mempunyai gaya sentrifugal karena kecepatan putar dan massa dari benda yang berputar tersebut. Gaya sentrifugal ini digunakan untuk merubah posisi cam yang membuka contact point lebih awal dibanding pada waktu putaran lambat. b. Vacum advancer Pada saat mesin berputar dengan kecepatan putar 600 rpm, waktu yang dibutuhkan untuk membakar campuran gas dari mulai penyalaan busi sampai tekanan pembakaran maksimum tercapai adalah 0,005 detik dengan catatan pada saat itu perbandingan campuran udara dan bahan bakar sekitar 11 : 1. apabila mesin tiba-tiba diakselerasi, maka karena adanya kelengkapan-kelengakapan pada sistem karburator akan menyebabkan campuran udara dan bahan bakar menjadi gemuk. Campuran gemuk ini selanjutnya dan menyebabkan sulit untuk dibakar atau dengan kata lain waktu yang dibutuhkan untuk membakar campuran gas yang gemuk menjadi lebih lama misalnya 0,006 detik pada 600 rpm. 12

13 Meskipun pada saat pengapian sudah dilengkapi dengan governor advancer, alat pemaju ini tidak dapat memajukan pengapian bila mesin diakselerasi karena pada saat diakselerasi putarannya masih rendah. Karena alasan inilah maka sistem pengapian ditambahkan suatu alat pemaju yang dapat memajukan pengapian pada saat mesin sedang diakselerasi. Alat pemaju pengapian tersebut vacum advancer. Disamping itu waktu penyalaan harus diajukan atau dipercepat apabila mesin bekerja didaerah beban rendah (part-load operation), yaitu keadaan operasi ketika katup gas tidak terbuka penuh atau pada waktu mesin bekerja dengan campuran bahan bakarudara yang miskin. Campuran yang miskin tidak cepat terbakar, jadi memerlukan waktu yang lebih lama. Untuk hal itu vacum advancer juga diperlukan. Prinsip kerja vacum advancer ialah dengan memanfaatkan kevakuman yang terjadi pada lubang diatas throttle valve yang selanjutnya dirubah menjadi gaya tarik pada diafragma dan gaya tarik tersebut diteruskan untuk menggerakkan breaker plate dengan gerakan putar yang berlawanan dengan cam. Oleh karena contact point ditempatkan pada braker plate, maka dengan berputarnya breaker plate ini akan menyebabkan contact point lebih awal membukanya yang berarti penyalaan busi lebih awal. Gambar vacum advancer unit 13

14 Kondensor Kondensor terbuat dari 2 lembar alumunium yang dibatasi dengan kertas isolasi. Lembaran ini digulung dan ditempatkan pada tabung logam. Kondensor dirangkai secara paralel dengan kontak platina. Plat-plat kondensor meredam arus yang dapat menimbulkan percikan pada platina. Hal ini mempercepat berhentinya aliran listrik pada rangkaian primer. Kodensor bekerja sebagai berikut: 1. Saat kontak platina terbuka, aliran arus pada kumparan primer coil pengapian terhenti dan terjadi perubahan medan magnet yang menyebabkan terbangkitnya tegangan tinggi pada kumparan sekunder. 2. Perubahan garis gaya magnet ini juga menghasilkan tegangan gaya induksi pada kumparan primer dan arus induksinya dapat mengalir melalui kontak platina yang masih terbuka. 3. Plat-plat kondensor menyediakan area yang luas untuk mengalirkan electron selama kontak platina terbuka. Keadaan ini menyebabkan diserapnya arus yang mengalir lewat kontak platina. 4. Secara cepat kondensor diisi, pada saat seperti ini, kontak platina mempunyai celah yang cukup untuk menghindari adanya percikan bunga api. Kesimpulannya kondensor bekerja sebagai penampung sementara. 5. Kondensor juga menghentikan arus secara cepat. Hal ini menyebabkan perubahan garis gaya magnet terjadi lebih cepat. Proses inilah yang diperlukan untuk pembangkitan tegangan tinggi pada kumparan sekunder Kontak Platina Kontrak platina merupakan komponen yang menghubung dan memutuskan arus pada rangkaian primer yang dikontrol oleh 14

15 breaker cam pada poros distributor. Arus yang mengalir pada kontak platina ini bisa mencapai 5 ampere dan tegangan yang hasilnya kumparan primer bisa mencapai 500 watt pada engine 4 silinder, saat engine pada putaran 6000 rpm, kontak platina membuka dan menutup hingga x dengan frekuensi 200 Hz. Kontak plaitina yang rusak dapat mengganggu pengaliran arus pada coil pengapian, sehingga konsumsi bahan bakar lebih tinggi dan inilah gas bekas yang lebih jelek. a. Dweel Angle Kondisi kontak platina berpengaruh pada dwel angle, atau juga disebut cam angle. Dwel angle adalah sudut yang dibentuk oleh cam pada distributor saat kontak mulai menutup hingga membuka kembali. Kontak platina menutup dalam waktu yang sangat singkat untuk memungkinkan mengalirnya arus kekumparan primer untuk membangkitkan medan magnet. Bila medan magnet lemah maka tegangan tinggi dari coil pengapian juga rendah, hal ini terjadi pada putaran tinggi. Maka itu diperlukan penyetelan yang baik. 15

16 Gambar kontak platina Busi Busi merupakan media untuk meloncatkan bunga api untuk membakar campuran bunga udara dan bahan bakar pada langkah kompresi. Busi menpunyai 2 elektroda yakni elektroda tengah dihubungkan keterminal busi dan elektroda sampai atau elektroda massa dihubungkan kebadan busi sebagai massa. Antara kedua elektroda tersebut terdapat celah untuk meloncatkan bunga api. Tegangan yang terinduksi pada coil pengapian akan dialirkan pada distributor, kabel, besi dan elektroda tengah busi, melalui celah busi ke elektroda massa. Suatu hal yang perlu diingat bahwa arus saat meloncati celah busi, percikan api akan terbangkit, inilah tujuan akhir dari sistem pengapian. 1. Mur terminal busi 2. Ulir terminal busi 3. Pencegah kebocoran 4. Isolasi 5. Sel penghantar khusus 6. Batang terminal 7. Bodi 8. Gasket 9. Isolator 10. Elektroda tengah 11. Elektroda massa Gambar konstruksi busi Kabel Tegangan Tinggi Kabel tegangan tinggi mengalirkan arus bertegangan tinggi yang dibangkitkan oleh coil melalui distributor kebusi. Pada ujung kabel tegangan tinggi terdapat penutup yang berguna untuk menjaga terminal dari korosi, minyak dan udara lembab. Penutup ini sifatnya fleksibel sehingga dapat menutup kabel dengan rapat ke tutup distributor, coil 16

17 pengapian dan busi. Engine untuk racing dan mobil-mobil lama biasanya menggunakan kabel-kabel tegangan tinggi dengan kawat solid. Dalam hal ini kawat yang digunakan ada beberapa buah yang diplintir bersama-sama. Kabel tegangan tinggi dengan serat kawat ini sudah mulai ditinggalkan karena mengganggu pesawat radio dan televisi. Kabel sekunder yang sekarang digunakan sudah diberi tahanan pada saat diproduksi. Tujuannya adalah untuk memfilter gangguan dan suara berisik pada radio. Kabel tegangan tinggi ini dibuat dari karbon yang dipasang ditengah-tengah anyaman nilon serta mempunyai tahanan sekitar Ohm. Gambar Kabel Tegangan tinggi 2.4. Cara Kerja Sistem Pengapian Konvensional Pada waktu start adalah pada saat kontak penyalaan dalam keadaan tertutup sedangkan kam dan rotor berputar sesuai dengan putaran mesin. Jika kontak penyalaan dalam keadaan on dan contact breaker tertutup, maka arus listrik mengalir dari baterai ke kumparan primer coil, contact breaker, kemudian ke massa (ground). Arus yang mengalir ke coil membangkitkan suatu medan magnet pada inti besi dari coil. Dalam keadaan ini besi menjadi magnet, bila contact breaker terbuka oleh cam yang terdapat pada poros distributor, arus yang mengalir pada kumparan primer akan terputus dengan seketika dan fluks magnet pada inti besi akan hilang dengan cepat. Hilangnya kemagnetan ini akan menyebabkan kumparan primer dan kumparan sekunder timbul tegangan induksi. Karena lilitan pada kumparan sekunder lebih banyak dari kumparan primer maka tegangan tinggi pada kumparan sekunder. Tegangan ini disalurkan ketiap-tiap busi dengan urutan penyalaan (firyng order) dari engine dengan cara memanfaatkan rotor yang berada pada bagian atas dari distributor. 17

18 Cara kerja sistem pengapian saat kontak platina menutup Apabila kunci kontak pada posisi ON arus mengalir dari baterai melalui kunci kontak ke kumparan primer pada Coil pengapian dan kontak platina ke massa. Dalam kondisi seperti ini pada Coil pengapian terbangkit garis gaya magnet. Gambar Pengaliaran arus pada rangkaian primer Besarnya arus listrik yang mengalir pada kumparan primer tidak segera mencapai maksimum, hal ini disebabkan karena pada saat contact poin mulai menutup. Arus listrik yang mengalir pada kumparan primer untuk membuat kemagnetan pada inti besi mengalami hambatan yang disebabkan oleh adanya counter elektromagnetive force, seperti gambar berikut ini : Gambar Counter electromotive force Pada gambar diatas memperlihatkan titik kontak saat mulai tertutup, harga tegangan counter elektromagnetive adalah maksimum 18

19 sehingga arus listrik sama sekali belum dapat mengalir. Arus listrik yang mengalir lambat laun menjadi besar setelah beberapa saat yang disebabkan oleh tegangan counter eletromagnetive force yang lambat laun mencapai harga nol. Pada saat harga arus listrik mencapai maksimum, harga tegangan counter elektromagnetive force akan mencapai nol. Untuk lebih jelasnya hubungan antara arus primer dengan waktu kontak contact point berada dalam keadaan tertutup dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut ini : dimana : Vo I = (1 e R I V o R V O R t L Rt / L ) : arus primer (ampere) : tegangan baterai (volt) : tahanan kumparan (ohm) : besarnya arus listrik maksimum yang dapat mengalir pada kumparan primer (ampere) : waktu contact point dalam keadaan tertutup (detik) : induksi rangkaian primer (henry) Dari rumus tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa untuk memperoleh besar arus yang maksimum, maka waktu menutupnya contact point yaitu t (detik) harus besar harganya agar harga e -Rt/L dapat mencapai nol. Sedangkan untuk mengetahui besarnya energi magnet yang tersimpan didalam kumparan primer adalah sebagai berikut ini : dimana : E = E p p 1 2 Lp. I 2 p : energi magnet pada kumparan primer (joule) L p : induktansi dari kumparan primer sebanding kuadrat I p jumlah lilitannya. : arus primer (ampere) 19

20 Adapun untuk mengetahui besarnya energi energi magnet yang tersimpan dalam rangakaian kumparan sekunder adalah sebagai berikut ini : dimana : 1 E s = CSV 2 E S C S V S 2 S : energi magnet pada kumparan sekunder (joule) : kapasitas seluruh komponen yang ada didalam rangkaian sekunder dan kabel ke busi (farad). : tegangan sekunder (volt) Cara kerja sistem pengapian saat kontak platina membuka Pada saat engine distart, poros engkol berputar sekaligus memutarkan poros distributor bersama camnya. Apabila camnya menyentuh kontak palatina, maka kontak platina akan terbuka karena sifat arus listrik selalu meneruskan gerakannya, maka arus ini beralih pengalirannya ke kondensor yang sekaligus menghentikan pengaliran arus listrik ini menyebabkan terjadinya perubahan garis gaya magnet disekiling kumparan primer dan sekunder dengan sangat cepat. Dengan adanya perubahan garis gaya magnet ini maka pada kedua kumparan akan terbangkit arus listrik. Arus listrik yang terbangkit pada kumparan primer diserap oleh kondensor sedangkan arus dengan tegangan tinggi terbangkit pada kumparan sekunder dan 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 sehingga pada celah busi timbul letikan bunga api. Proses ini terjadi antara kali perdetik tergantung pada putaran engine. 20

21 Gb Pengaliran arus rangkaian sekunder Pada waktu contact point terbuka, seluruh energi magnet didalam kumparan primer dapat dirubah menjadi energi listrik dalam rangkaian sekunder, hal ini berarti E p = E s. Dari kesamaan dan persamaan dapat diketahui harga puncak tegangan ini adalah tegangan maksimum dan disebut available voltage yang timbul dalam rangkaian sekunder adalah sebagai berikut ini : V = I Smaks P L S C S dimana : V Smaks : tegangan maksimum dalam rangkaian sekunder (volt). Tegangan maksimum akan tercapai dalam waktu sebagai berikut : τ s 1, 1 L S C S dimana : τs : waktu yang diperlukan V Smaks (detik) L S : induktansi dari kumparan sekunder (henry) Sedangkan waktu yang diperlukan untuk memuati kondensor pada waktu contact pont terbuka adalah sebagai berikut : τ s 1, 6 L S C S dimana : τp : waktu yang diperlukan kondensor (detik) C : kapasitas kondensor (farad) Energi maksimum yang ditransfer ke rangkaian sekunder diberikan dengan persamaan berikut ini : 21

22 dimana : 1 E Smaks = CSV 2 E S 2 Smaks : energi maksimum di rangkaian sekunder (jaoule) Demikian dengan tegangan maksimum dari sistem tersebut diberikan persamaan sebagai berikut ini : V Smaks 2E = C Smaks S V Smaks = 2E C Smaks S V Smaks 2E = C Smaks S Jika energi yang tersimpan pada rangkaian primer coil adalah sebesar ½ L p.i 2 p dan ditransfer ke rangkaian sekunder, maka persamaan akan menjadi persamaan seperti berikut ini : V V Smaks Smaks ( 2) 2 1/ LP I = CS L = C P S 1/ 2 2 p Dengan demikian tegangan maksimum yang terjadi pada kumparan sekunder dapat ditentukan dengan menghitung antara arus primer I P induktansi kumparan primer L P dan kapasitansi rangkaian sekunder C S seperti yang ditentukan pada persamaan Sistem Pengapian Elektronik Lebih banyak jumlah silinder sebuah mesin dan lebih tinggi putaran mesinnya, maka akan lebih besar kebutuhan tegangan listrik guna sistem pengapian, untuk kebutuhan tersebut diatas maka pada mobil-mobil modern condong untuk menggunakan sistem pengapian elektronik 22

23 Sistem pengapian elektronik yang digunakan pada mobil-mobil modern ada 2 macam, antara lain sistem pengapian tipe inductive atau tipe capacity discharge. Pada kedua sistem pengapian diatas, sebagai alat pengganti platinanya digunakan sistem optical atau sistem magnetic trigger. Untuk mesin-mesin dengan jumlah silinder 4 buah cukup menggunakan sistem pengapian inductive elektronik, sedangkan untuk mesin-mesin dengan jumlah silinder 6,8 dan 12 lebih cocok jika menggunakan sistem pengapian capacity discharge atau lebih dikenal dengan singkatan CDI Cara kerja sistem pengapian elektronik (CDI). Pada dasarnya sistem pengapian elektronik mempunyai komponen yang sama dengan sistem pengapian konvensional, namun untuk sistem pengapian konvensional pengaturan arus baik menghubungkan ataupun memutuskannya dilakukan oleh contact breaker (Platina) yang bekerja secara mekanis. sedangakan pada sistem pengapian elektronik (CDI) pengaturan arus tersebut dilakukan oleh sistem elektronik. arus yang berasal dari sumbernya (Accu) 12 volt kemudian masuk kedalam CDI yang kemudian dalam CDI arus tersebut diubah oleh kompenen elektronik itu untuk menghasilkan arus yang lebih besar. dalam CDI dipasang inveter sebagai rangkaian pembalik untuk menghasilkan arus yang lebih besar sekitar 25 K volt. Setelah melewati CDI arus diteruskan ke coil dan pada coil tersebut terjadi proses induksi yang disebabkan oleh menyabung dan memutusnya arus. kemudian arus dari coil diteruskan lagi ke busi. 23

24 Gb. Grafik perbandingan tegangan system pengapian elektronik dengan konvensional Rangkaian pada sistem pengapian elektronik Bagian inveter (pembalik tegangan dari AC ke DC) terdiri dari transistor TR1 dan TR2 serta perangkai transformer T1, sedangkan bias didapat dari pembagi tegangan (potensial divider) R3-R3-R3 dengan melewati R1-R2 serta feed back dari lilitan T1. dengan hubungan ini maka tegangan bias yang dibutuhkan untuk mengaktifkan bagian inventer diserahkan oleh penyearah diode D4-D7 dengan menghasilkan tegangan 500 volt dari 25 volt input, tegangan yang telah diserahkan ini kemudian diperhalus oleh kapasitor C2. untuk mendapat reduksi besar sebaiknya kapisitor C2 dari tipr disc. resistor R6 berfungsi sebagai pembatas arus minimum terhadap beban inveter, sehingga tegangan pada C3 atau SCR tidak terlampau tinggi. Pengisian serta pembuangan muatan kapasitor C3 berkisar kurang lebih 500 volt, selanjutnya pada saar Thyristor/SCR1 bekerja, maka kapasitor C3 akan langsung berhubungan dengan coil. Thyristor baru akan bekerja bila terminal gatenya(saklar) mendapat pulsa tegangan dari R-C network sederhana berupa R8, C4 dan C5. dengan adanya thristor ini maka tegangan yang masuk ke coil akan turun naik, sesuai dengan kerja dan tidaknya thyristor. resistor R4 akan berfungsi sebagai pembatas arus, sehingga rangkaian R-C network tersebut selalu menggunakan konsumsi arus yang tidak lebih dari 100 ma. transsitor TR3 berfungsi sebagai pemberi tegangan bias cadangan TR1 dan TR2 sewaktu unit ini sedang bekerja, oleh sebab adanya short pada saat thyristor bekerja. untuk mentriger TR3 digunakan R-C network lain berupa R5-R7 dan C1, 24

25 zener diode D1 dan D2 berfungsi sebagai pembatas kemungkinan terjadinya tegangan balik transformer. Gb Blok diagram sistem pengapian elektronik Keuntungan sistem pengapian CDI dibandingkan dengan sistem pengapian konvensional. Keuntungan sistem pengapian elektronik dibanding sistem pengapian konvensional antara lain : 1. Sistem pengapian elektronik akan memungkinkan pengontrolan saat penyalaan yang tepat dan dapat mengusahakan agar bahan bakar yang ada didalam berbagai kondisi campuran dapat menyala dengan baik, sehingga dengan demikian akan didapat penggunaan bahan bakar seefisien mungkin. 2. Sistem pengapian elektronik dapat membuat busi 50% lebih lama jangka pemakaiannya, serta sistem pengapian ini bebas perawatan hingga mencapai jarak tempuh kurang lebih sampai dengan km Sistem Pembakaran Karburator adalah bagian yang memegang peranan penting untuk memudahkan mesin menjadi hidup, mengakselerasi kendaraan tanpa ragu-ragu, membuat perjalanan menjadi ekonomis dan membuat mesin tetap hidup dengan lancar pada jalanan yang padat kendaraan. Pekerjaan utama karburator adalah 25

26 mencampurkan bensin dan udara dengan kompresi yang benar, sehingga bahan bakar ini dapat dinyalakan didalam ruang bakar. Bahan bakar yang dibawa kedalam ruang bakar ini bukan hanya sekedar dapat dinyalakan saja, tetapi dapat dijamin bahwa capuran bensin dan udara ini dapat dibagikan kesetiap silinder yang ada dengan kompresi yang tepat. Proses pengolahan bahan bakar ini bukan hanya pada karburator saja, tetapi ada faktor-faktor lainya yang harus diperhitungkan, antara lain jarak antara karburator dan ruang bakar, bagaimana bentuk inlet manifoldnya, bagaimana ukuran katup masuknya dan sebagainnya. Perbandingan udara dan campura bensin yang tepat agar dapat dinyalakan dengan sempurna menurut ilmu kimia adalah 15 bagian udara harus dicampur dengan bagian 1 bagian bensin dalam ukuran berat, tetapi campuran dengan kompresi 15 : 1 ini tidak dapat menghasilkan tenaga maksimum pada berbagai kecepatan mesin, bahkan secara umum tidak membuat pemakaian bahan bakar menjadi ekonomis Prinsip Kerja Karburator Udara dibawa masuk kedalam lubang silinder oleh gerakan torak dari TMA (batas pembakaran paling atas) menu TMB (batas pembakaran paling bawah) didalam langkah hisap, masukknya udara ke dalam silinder ini disebabkan terjadinya sebagian kevakuman didalam lubang silinder tersebut. Udara yang masuk kedalam lubang silinder ini melewati bagian karburator, dimana jumlah udara yang masuk kedalam lubang tersebut dapat diatur melalui katup throttle yang dihubungkan dengan pedal akselerasi didalam ruang kemudi. Untuk penyetelan karburator yang seharusnya perbandingan campuran harus terletak pada bidang yang diberi bergaris, untuk kecepatan puncak yang besar pada garis yang paling bawah, diatas bidang yang diberi bergaris, pemakaian bahan bakar yag tinggi dan berkurangnya kecepatan puncak, dibawah bidang yang diberi 26

27 bergaris, sangat turunnya kecepatan puncak dan dan nilainya pemakaian bahan bakar. 1. Tempat masuknya udara 2. Pompa akselerator 3. Baut penyetel troutlle 4. Penghubung aselerator 5. Baut penyetel volume 6. Penghubung pedal akselerator. Gb Karburator a. Pompa percepatan Gunanya untuk menjaga supaya pada pembukaan terus yang tiba-tiba dari pemasukian gas, campuran itu tidak menjadi terlalu miskin, sehingga motor menjadi tersentak, digerakkan dengan engkol kecil pada poros tingkap gas. Hasilnya biasanya dapat diubah dengan jalan mengikatkan batang penggerak dalam sebuah lubang yang lain dari engkol (dalam musim panas harus membuat langkah yang lebih kecil dari pada dalam musim dingin). b. Cuk: Digunakan untuk menutup hamper seluruh pemasukan udara ketika mengasut (menstarter) motor sehingga motor itu menghisap campuran yang kaya melalui percik pengasut dan percik utama dan menyebabkan mulai berputar dengan lancar. Kita membedakan cuk yang digerakkan oleh sebuah tombol (cuk tangan) dan cuk gerak sendiri (otomatis), cuk yang terakhir dilayani dengan sebuah thermostat dan makin panas motornya makin bertambah terbuka ia dengan cara teratur. 27

28 c. Karburator pengasut Pada beberapa karburator dipakai karburator Bantu yang kecil sebagai pengganti cuk, alat ini dibangun satu dengan karburator yang normal dan dijual denga pelayanan thermostik. Pelayanan karburator penghasut sama dengan pelayanan cuk. Kebaikannya; campuran yang cukap dan kaya untuk dapat mengasut dengan lancar, sedikit bahaya untuk campuran yang terlampau kaya, bila kita lupa mematikan alat itu sesudah motor menjadi panas. Karburator-karburator dengan by pass mempunyai perecik utama HS dengan mana mobil dapat mencapai kira-kira 75% dari kecepatan puncak, dalam pada itu tingkap gas akan terbuka + ¾. Dengan jalan membuka tingkap gas itu lebih lebar, by pass BS dapat dikerjakan. Engkol K menekan batang D kebawah, sehingga tingkap peluru BS dibuka dan juga dengan jalan ini bensin itu dimasukkan ke percik utama, sehingga campuran menjadi kaya dan daya motor akan naik Pompa Bahan Bakar Pompa bahan bakar peranannya sangat penting didalam menyalurkan bensin dari tangki ke karburator, perlunya pompa dipasang karena penempatan tangki yang rendah dan jauh dari mesin, serta posisi karburator selalu ada dibagian yang lebih tinggi dari pada posisi tangki. Ada 2 tipe pompa bensin yang digunakan saat ini, yaitu : pompa bensin mekanik dan pompa bensin elektrik. Pompa bensin mekanik ditempatkan pada bagian mesin, karena pompa bensin mekanik bekerja bila dihubungkan dengan tenaga putaran mesin. Ruangan pompa bensin mekanik terbagi menjadi 2 ruangan yang dipisahkan oleh membrane, pada bagian atas pompa terdapat saringan bensin, mangkuk tempat mengendapkan kotoran ada 2 buah buah katup yang diberi beban pegas untuk mengontrol aliran bensin. Bagian bawah pompa terdiri dari pegas yang mengatur pengisapan dan penekan bensin serta peralatan lainnya termasuk rocker arm (tuas pompa) yag digerakkan oleh dorongan bubungan pada poros bubungan (camshaft). Membran dapat menghisap 28

29 dan menekan bensin dengan jalan ditarik oleh alat yang menghubungkan bagian membrane dan tuas pompa, serta kembali kebagian atas untuk menekan bensin oleh kekuatan pegas. Ketika katup jarum pada karburator telah menutup saluran sebagai akibat ruangan pelampung telah penuh bensin, maka bensin yang ada didalam saluran antara pompa dan karburator tidak dapat ditekan oleh kekuatan pegas membran, sehingga posisi membrane sekarang ada dibagian bawah. Pompa bensin mekanik dapat bekerja setelah mesin dihidupkan. Gb Pompa bensin mekanik Pompa bensin elektrik bekerja dengan prinsip yang sama seperti pompa bensin mekanik, hanya membrane pada pompa bensin elektrik diaktifkan oleh solenoid (elektro magnet) sebagai pengganti poros bubungan. Ketika solenoid diberi arus listrik melalui sepasang kontak platina membrane akan ditarik dengan melawan beban pegas untuk menghisap bahan bakar dari tangki. Setelah langkah pengisapan kemudian kontak platinanya akan terbuka, akibat dari kontak platinanya terbuka maka pegas membrane akan menekan bahan bakar menuju karburator. Bila ruangan pelampung pada karburator telah penuh terisi bensin, maka kontak platina didalam pompa ada dalam keadaan terbuka. Pompa bensin elektrik tidak tahan terhadap panas mesin, oleh sebab itu penempatannya 29

30 selalu berada didekat tangki bahan bakar. Pompa bensin elektrik dapat bekerja segera setelah kunci kontak diputar, kerja pompa dapat dikenal dengan suara yang dikeluarkannya Gb Pompa bensin elektrik Penyemprotan pada tiap-tiap langkah kerja motor empat tak pada muatan penuh dalam gram : N 200 g = n 60 a 2 dimana : g = berat tiap-tiap jumlah penyemprotan pada tiap- tiap pembakaran. N = daya motor dalam tak 200 = pemakaian bahan bakar dalam gram pada tiap-tiap tkj(tenaga kuda/ jam). n = banyaknya perputaran tiap-tiap menit a = banyaknya silinder sedangkan penyemprotan motor 2 Tak : 30

31 g = N n a isi bahan bakar yang disemprotkan pada tiap-tiap langkah kerja dalam cm 3 : I = g = berat jenis g 0,83 a. Konstruksi pompa bahan bakar Pada umumnya pompa plunyer, hampir dengan tidak ada kecualinya dengan pengatur arus lebih, jarang pengatur bubungan yang miring (pada pompa bahan bakar untuk tekanan rendah, kira-kira 80 atm). Pengaturan dilakukan dengan pengatur, tetapi ada juga dilakukan dengan tegangan. Kadang-kadang (bosch) poros bubungan pompa dapat sedikit diputar terhadap pergerakkan sehingga penyemprotan dapat sedikit diperlambat atau dipercepat. Pengaturan dapat disetel dari dashboard untuk bermacam-macam kecepatan. b. Benda penyemprotan (pengabut) Ada 2 macam benda penyemprot yang dipakai, yakni benda penyemprot terbuka dan benda penyemprot-penyemprot tertutupm benda penyemprot terbuka tidak mempunyai tingkap atau hanya memakai tingkap yang dibebani oleh pegas ringan supaya tidak menetes. Benda penyemprot tertutup pada umumnya mempunyai tingkap-tingkap jarum yang dibebani pegas yang demikian beratnya sehingga barulah dapat dibuka setelah tercapai tekanan semprot. Untuk tekanan semprot yang rendah kebanyakan kita pakai tingkap jarum tap, disini juga dapat dipakai benda penyemprot yang langsung mengharuskan pemakaian pengabut yang mempunyai lebih dari satu lubang gerakan yang kecil Saringan Bahan Bakar Semua mobil modern akan selalu dilengkapi dengan saringan udara (air filter) pada saluran udara akan masuk ke karburator. Fungsi 31

32 saringan ini sangat penting didalam mencegah masuknya debu dan partikel-partikel lainnya ke dalam karburator dan silinder mesin. Saringan udara akan mempunyai efek sebagai tahanan udara yang akan masuk kedalam karburator, sehingga hal ini akan mempunyai dampak seolah-olah jet karburator tersumbat. Bila ini terjadi berarti performa mesin menjadi berkurang. Oleh sebab itu secara berkala, katakanlah setiap mobil telah menempuh jarak km. saringan udara harus dibersihkan atau diganti dengan yang baru. Saringan udara juga berfungsi sebagai peredam suara, dimana saringannya itu sendiri dapat menghilangkan suara mendesis udara yang masuk kedalam karburator. Saringan udara yang banyak digunakan saat ini adalah dibuat dari elemen kertas karena dapat dengan mudah kita buang bila sudah tidak dapat digunakan lagi. Sistem penyaringan udara yang lainya adalah dengan menggunakan bak oli dan saringan metal, sedangkan model terakhir yang dipasangkan dibuat dari bahan plastik. Ada beberapa tipe saringan udara, dari bentuk penampilannya akan segera diketahui model saringan udara tersebut. Saringan udara yang biasa digunakan adalah dari model elemen kertas, keunggulanya dari model bak oli adalah mempunyai bobot yang ringan dan bentuknya lebih kompak. Saringan udara model bak oli banyak digunakan pada mobil yang selalu digunakan didaerah yang udaranya banyak mengandung debu, contohnya daerah padang pasir Tipe pembersih udara yang sederhana dibuat dari jala kawat, sebelum jala kawat ini dipasang terlebih dahulu jala kawat diberi oli Bahan Bakar Bahan bakar merupakan unsur yang sangat penting bagi proses pembakaran dalam mobil. Mobil sekarang ini kebanyakan menggunakan bahan bakar bensin dan solar. Bensin merupakan bahan yang mempunyai volatile (mudah untuk menguap) untuk memudahkan didalam proses pembakaran sehingga memudahkan penghidupan mesin pada segala 32

33 cuaca. Tetapi bensin tidak boleh mudah menguap, sebab hal ini akan memungkinkan terjadinya vapour lock pada saliran bahan bakar atau justru nantinya penggunaan bahan bakarnya tidak ekonomis. Biasanya vapour lock terjadi pada saat mesin panas, hal ini terjadi karena penyaluran bensin kekarburator tidak lancar. Kadang-kala temperatur mesin dapat jika membuat mesin menjadi mendidih didalam karburator ketika mesinnya telah dimatikan, hal ini akan membuat campuran antara bensin dan udara menjadi kaya didalam inlet manifold. Bila ini terjadi berarti mesin akan sulit dihidupkan pada saat suhu mesinnya masih tinggi, dengan demikian berarti mesin tersebut dapat hidup setelah mesinnya dingin. Untuk mengatasi hal tersebut perlunya ditambahkan zat-zat adiktif yang berguna untuk menyesuaikan / menstabilkan mesin. Bensin juga harus tahan terhadap detonasi (detonasi dpaat diketahui dari suara yang timbul saat mesin hidup, bunyi suara seperti ketukan). Knocking dapat terjadi pada mesin bila bahan bakar yang digunakan mempunyai angka oktan terlalu rendah untuk perbandingan kompresi mesin yang digunakan, bila knocking ini terjadi terus-menerus berarti temperatur torak akan meningkat dan akhirnya akan membuat lubang silinder menjadi terbakar. Angka oktan suatu bensin dapat ditetapkan dengan jalan membandingkan bensin yang bersangkutan dengan 2 macam bensin yang telah mempunyai tingkat angka octane tertentu. Adapun kedua bensin sebagai bahan pembanding yang mempunyai angka octane tersebut ialah Iso-octane dan Normal heptane, Iso-octane mempunyai daya tahan yang btinggi terhadap timbulnya knocking dan diberi angka octane 100, sedangkan Normal heptane mempunyai daya tahan rendah terhadap timbulnya knocking dan diberi angka octane 0. Angka octane yang dibutuhkan mesin juga dapat berubah-ubah, hal ini tergantung dari berapa lama mesin tersebut dihidupkan dan seberapa jauh kendaraan tersebut digunakan. Banyak faktor yang akan 33

34 mempengaruhi kondisi mesin yang menyebabkan berubahnya angka octane yang dibutuhkan. Untuk itu perlu bahan kimia agar dapat meningkatkan daya tahan mesin tersebut. a. Control terhadap emisi gas buang Salah satu dari kemajuan sistem pengontrolan terhadap emisi ialah bagaimana caranya menyatukan antara saringan udara dan pengontrol temperatur, dimana udara yang akan dihisap oleh mesin melalui saringan tersebut selalu mempunyai temperatur yang tetap. Salah satu cara yang banyak dipakai di Eropa adalah dengan jalan melengkapi lubang pemasukan udaranya menjadi 2 buah, jadi bila musin dingin tiba, udara akan dinaikkan temperaturnya melalui salah satu lubang pemasukan yang dipanaskan oleh emisi gas buang, sedangkan bila musim panas tiba, maka salah satu lubang pemasukan tersebut akan dicabut dan emisi gas buangnya diajukan guna mendinginkan udara yang akan dihisap mesin. 34