Sistem pengapian merupakan salah satu jantung utama
dari kinerja sebuah mesin bensin. Ada 3 elemen utama sebuah mesin:
^tekanan kompresi yang tinggi contohnya 13:1
^saat pengapian yang tepat dan bunga api yang kuat
(disinilah fungsi sistem pengapian)
^campuran udara dan bahan bakar yang baik
Jadi fungsi utama sistem pengapian adalah SAAT PENGAPIAN YANG TEPAT DAN BUNGA API
YANG KUAT dari sinilah semua sistem
pengapian berawal mulai dari sistem pengapian platina> sistem pengapian
transistor> IIA integrated ignition assembly>ESA electronic spark advance
& VAST variable advance spark timing. Contoh penggunaan:
1. Sistem platinaè kijang mesin 5K
2. Sistem pengapian transistor
è ???
3. Sistem pengapian IIAè???
4. Sistem ESAè avanza, innova dan lain2
5. Sistem VASTè mesin
2S-E,22R-E,22R-TE,4Y-E, dan 4A-GE corolla.
Dari fungsi sistem pengapian diatas terdapat
syarat-syarat yang harus dipenuhi :
1. Bunga api yang kuat ???
pada saat campuran bahan bakar dikompresikan
didalam silinder, sangat sulit bagi bunga api untuk melewati udara (ini
disebabkan udara mempunyai tahanan listrik dan tahanan ini naik pada saat udara
dikompresikan) atau dengan kata lain semakin tinggi tekanan kompresi berarti
semakin tinggi tahananya
2. Saat pengapian yang
tepat??? Apabila pengapian tidak tepat bisa terjadi knocking/ngeitik yang
disebabkan oleh pengapian yang lebih awal dari pada sudut yang sudah
ditentukan, semisal sudut pengapian untuk rpm 700 adalah 5’BTDC(before top dead
center) tetapi busi sudah memercikan bunga api pada 10’ BTDC maka akan
menyebabkan tekanan maksimalnya piston pada BTDC bukan ATDC akibat yang paling
umum dari nglitik untuk kendaraan standar adalah terdapatnya kerak bahan bakar
yang menempel pada kepala piston, untuk mobil-mobil yang perbandingan kompresi
silindernya tinggi maka akan membuat lubang pada piston dan lama kelamaan aka
menembus piston. Selain ngelitik juga bisa terjadi gejala ngempos/ berkurangnya
tenaga yang diakibatkan oleh penyetelan waktu pengapian yang terlalu retard
atau mundur semisal 5’BTDC menjadi 2’BTDC shingga tekanan maksimal terjadi pada
saat piston sudah berada di daerah bawah.
3. Ketahanan yang
cukup??? Sistem pengapian harus mampu
menahan getaran, panas, dan tegangan tinggi yang dibangkitkan oleh sistem itu
maupun dari mesin.
Pada sistem pengapian
membutuhkan tegangan tinggi yang dapat mencapai 30.000volt untuk memercikan
bunga api di busi melawan gaya tekanan kompresi bahan bakar dan udara (semakin
tinggi tekanan=semakin tinggi hambatan) sedangkan mesin hanya mempunyai daya suplai
dari aki yang voltasenya 12v LALU
BAGAIMANA CARA MENCAPAI 30.000V????
Pada
saat di smp tentu kita diterangkan tentang trafo yang gunanya untuk menaikkan
tegangan yang sistemnya menggunakan induksi. Nahè untuk system pengapian
sendiri juga menggunakan prinsip induksi
yang dikenal dengan self induction dan mutual induction.
Sebelum
masuk ke pembahasan self induction kita harus mengetahui terlebih dahulu
syarat-syarat agar terjadinya induksi tegangan:
1. Adanya konduktor/penghantar
contohnya seperti besi/baja
2. Adanya medan magnet ==è ada beberapa macam cara
untuk membangkitkan medan magnet, di system pengapian sendiri menggunakan
lilitan koil yang dialiri arus.
3. Adanya pemutusan medan
magnet secara tiba-tiba==è pada system pengapian pemutusanya menggunakan
bantuan saklar, kalau pengapian konvensional menggunakan platina sedangkan
pengapian modern menggunakan transistor.
Sifat-sifat nya
adalah:
a. Semakin besar medan magnet
yang terbentuk dalam lilitan maka semakin besar tegangan yang diinduksikan.
b. Semakin banyak lilitan pada
kumparan(koil) maka semakin besar tegangan yang diinduksikan
c. Semakin cepat
pemutusan/perubahan garis gaya magnet/medan magnet maka semakin tinggi tegangan
induksi (harus diingat pengisian pada kumparan primer harus penuh)
Self induction
apakah itu??????
Self induction
sendiri bisa diartikan induksi diri sendiri.. lalu siapa yang melakukan self
induction???
Ok pada system pengapian
ada 2 lilitan koil (kumparan) yang satu disebut kumparan primer (lilitanya
lebih sedikit dari pada sekunder) inilah yang melakukan self induction dan yang
satu disebut kumparan sekunder yaitu kumparan yang melakukan mutual induction.
Menurut buku bacaan rumitnya seperti ini:::::>
Medan
magnet akan dibangkitkan pada saat arus mengalir melalui kumparan. Akibatnya,
EMF (elektro motive force) dibangkitkandan menghasilkan garis gaya magnet
(magnetic flux) dengan arah yang berlawanan dengan pembentukan garis-garis gaya
magnet dalam kumparan. Oleh karena itu arus tidak akan mengalir seketika pada
saat dialirkan ke kumparan tetapi membutuhkan waktu untuk menaikkan arus
tersebut.
Bila
arus mengalir dalam sebuah kumparan dan kemudian arus diputuskan tiba-tiba,
maka EMF akan dibangkitkan dalam kumparan dengan arah dimana arus cenderung
mengalir (arah yang merintangi hilangnya garis gaya megnet). Dengan cara ini,
bila arus mulai mengalir ke kumparan, atau bila arus diputuskan maka kumparan
membangkitkan EMF yang bekerja melawan perubahan garis gaya megnet pada kumparan.
Inilah yang disebut SELF INDUCTION
EFFECT
Rumit yaaaa???????
Nah
sekarang mutual induction effect (kumparan sekunder- yang berhubungan lansung
dengan busi) proses terjadinya sama namun tegangan yang dihasilkan berbeda,
jika pada self induction effect tegangan hasil induksi adalah 500v sedangkan
pada mutual induction yang dihasilkan sekitar 25.000-30.000v kenapa berlipat
ganda??? Dikarenakan pada kumparan sekunder lilitanya lebih banyak dari pada
kumparan primer.
Setelah
itu kita akan menyinggung sedikit tentang cara kerja pengapian
dasar>>>>
Nama
dan fungsi komponen:
11. Batteray >>> untuk mensuplay
arus utama pengapian
22. Ignition switch >>> untuk memutus dan
menyambungkan arus suplai dari batteray
33. Koil >>>sebagai pembangkit tegangan
dari 12v menjadi 30.000v
44. Platina >>> sebagai
switch dari kumparan primer
55. Dristibutor >>> sebagai pembagi
tegangan ke busi yang sedang bekerja
66. Busi >>> sebagai pengubah tegangan
menjadi percikan bunga api
77. Kondensor >>>sebagai penyimpan
tegangan saat primer koil diptutus tiba-tiba dan kondensor menyuplay arus simpananya
ke primer koil saat platina berhubungan kembali.
88. Internal/ external resistor
>>> sebagai pedukung suplai arus saat kecepatan tinggi dimana saat itu
suplay arus terhalangi oleh selfinduction effect,,, untuk lebih jelasnya
silahkan komentar dibawah agar dibahas<>><<>>
Cara kerja sistem pengapian konvensional:
ð> Saat breaker point
tertutup:
Arus dari baterai mengalir melalui terminal positif kumparan
primer, terminal negative dan breaker point, selanjutnya ke masa. (akibatnya
terbentuknya garis2 gaya magnet disekeliling kumparan)
ð> Saat breaker point terbuka:
Bila poros engkol memutarkan camshaft sehingga distributor cam
membuka breaker point, menyebabkan arus yang melalui kumparan primer tiba-tiba
terputus menyebabkan bangkitnya induksi dan diteruskan ke busi
Begitu seterusnya dan berulang-ulang.
HAL DIATAS BISA DISEBUT DENGAN INITIAL IGNITION TIMING ANGLE yaitu sudut pengapian yang ditentukan
berdasarkan sudut poros engkol dan posisi distributor (untuk pengapian
konvensional, lain halnya dengan yang sudah ESA)
ð MASUK KE PENGAPIAN MODERN ATAU ELECTRONIC SPARK ADVANCE (ESA)
Didalam pengapian ESA dapat di bagi menjadi 3 kelompok kerja:
1. ECU ++++ berperan mengatur waktu pengapian sesuai dengan sinyal yang
dikirim oleh sensor-sensor yang kemudian dikalkulasi terhadap data maping yang
sudah ditanam didalamnya. Kemudian tugas ecu mengirimkan sinyal IGT ke igniter
(koil) untuk membangkitkan kumparan primer (sinyal IGT diset ke on), kemudian
sinyal IGT diset ke off. Saat sinyal di set ke off terjadilah pengapian di
busi. Setelah pemutusan arus kekumparan primer ecu juga menerima sinyal IGF
dari igniter yang berupa konfirmasi bahwa telah ada pengapian *walaupun busi
tidak memercikan api, pengapian tetap dianggap ada* ^^komen untuk keterangan
lebih lanjut^^ (sinyal igf hanya ada di TOYOTA)
2. Koil = kumparan
primer+kumparan sekunder+igniter
Fungsi kumparanya sama seperti pengapian konvensional tetapi
disini terdapat igniter yang gunanya sebagai pengatur arus pada kumparan primer
sama halnya dengan fungsi platina tetapi
disini pengaturan arusnya menggunakan
sinyal yang bernama IGT jadi tidak ada lagi benda yang bergesekan
sehingga membutuhkan perawatan berkala.
Gambar igniter pengapian IIA (yang paling dasar)
####penjelasan awal#### pick up reluctor dan pick
up coil berfungsi sebagai pembangkit sinyal IGT yang digunakan untuk mengatur
arus kumparan primer. Cara kerja power transistor (saklar) disini power
transistor bekerja sebagai saklar elektronik yang bekerja sebagai
berikut>>>
Pada transistor terdapat 3 terminal yaitu basis,collector dan
emitor.
__terminal basis berfungsi sebagai penerima sinyal dan
penggerak saklar (putus atau menyambung)
__terminal collector sebagai penyabung arus positif
__terminal emitor sebagi penyambung ke masa
Cara kerjanya sangat simpel yaitu apabila pada terminal basis
dialiri arus maka arus dari terminal collector akan mengalir ke masa melewati
terminal emitor. Lamanya arus mengalir sesuai dengan panjang pendeknya sinyal
yang diberikan ke terminal basis.
CARA KERJA PENGAPIAN==>
Saat mesin berputar pick up reluctor pun juga ikut
berputar sehingga menyebabkan bangkitnya arus AC , seperti yang diketahui arus
AC berbentuk 1 gelombang dan 1 lembah tetapi disini sinyalnya berbentuk on dan
off jadi harus ada SHAPING untuk mengubah bentuk gelombang ac menjadi sinyal on
dan off.
Gambar dibawah ini menunjukkan ketika sinyal on
dikirim ke transistor (1 gunung)
Dan hasilnya seperti ini >>>
Gambar diatas adalah gambar
sinyal dari pengapian IIA yang masih menggunakan distributor, jadi
ketika sinyal yang dikirim oleh pick up koil berbentuk on maka akan
mengaktifkan saklar transistor dan mengalirkan
arus primer koil ke masa. Hasilnya
terbentuknya kemagnetan pada primer koil.
Kemudian pick up relucktor pun berputar lagi dan mengakibatkan
gelombang yang diciptakan menjadi lembah dan membuat sinyal berubah menjadi off
maka terjadilah penginduksian tegangan
yang disalurkan ke busi.
Begitu seterusnya cara kerja pengapian transistor. Mungkin ada yang
bertanya-tanya. Lha terus apa kegunaan dari ecu diatas,,, pada system pengapian
transistor apa?? disini peran ecu hanya sebagai penerima sinyal bahwa telah
terjadinya pengapian sehingga bisa digunakan untuk membantu mengatur waktu injeksi dari injector.
Cara kerja pengapian diatas tidak jauh berbeda dengan system
pengapian esa namun pada esa terdapat tambahan-tambahan komponen sehingga
menyebabkan pengapian menjadi lebih fleksibel dan responsive terhadap keadaan
mesin.
Inilah gambaran umum dari pengapian esa.
Skema kerjanya sebagagai berikut>>>
(disini yang perlu diketahui bahwa esa itu belum tentu sudah
satu koil satu busi kalau yang itu namanya adalah DLI/DIS. Kalu DLI sudah pasti
menggunakan system ESA)
System yang disini lebih rumit sedikit dari pada system yang
sebelumnya dan juga terdapat komponen yang diganti yaitu pick up coil dan
reluctornya >>> sensor crankshaft dan sensor chamshaft dan juga peran
ecu yang dari hanya penerima sinyal IGT menjadi tempat pengolah sinyal,pengirim
dan penerima sinyal konfirmasi (IGF) bahwa telah terjadinya pengapian. Disistem
ini pun juga ditambahkan sensor-sensor sebagai pemantau dari kondisi mesin agar
pengapian menjadi lebih responsive terhadap kondisi mesin.
Sinyalnya pun juga berbeda: (ini yang sinyal DIS direct
ignition Sistem)
Lebih jelasnya
Sinyal diatas sudah dibagi dari ecu sehingga igniter menerimanya
perbagian. Dari sinyal tersebut dapat kita pelajari bahwa sinyal IGF dinyalakan
setelah sinyal IGT menyala tetapi sinyal IGF mati ketika sinyal IGT dihidupkan itu karena
pembangkitan sinyal IGF berdasarkan gaya counter-electromotive
yang dihasilkan saat arus primer ke koil pengapian diputus atau menggunakan
volume arus primer. Disaat ecu menerima sinyal IGF ecu menentukan bahwa telah
terjadi pengapian *walau mungkin tidak terjadi percikan bunga api di busi*.
Apabila ecu tidak menerima sinyal konfirmasi (IGF) maka ECU akan menyimpulkan
bahwa terjadi kesalahan system dan menyalakan lampu check engine lalu menyimpan
DTC.
3.
Sensor-sensor
Disini sensor berperan sebagai pemantau terhadap kondisi mesin dari
mulai ngelitik,beban berat,kondisi dingin, dan lain-lain. Selanjutnya sensor
mengirimkan laporan berupa sinyal ke ECU agar di kalkulasikan sesuai kebutuhan
mesin dan dikirim ke setiap aktuator. Di sistem pengapian terdapat beberapa
sensor:
a.
Sensor crankshaft: *nama sinyalnya
CKP* sensor ini berperan dalam memantau sudut putaran dari poros engkol yang
digunakan sebagai data utama dari pengapian. Dan juga untuk menentukan sudut
initial timing (kondisi dimana sudut pengapian yang digunakan adalah sudut
dasar>>> kondisinya saat mesin cranking atau starting penentuanya
berdasarkan putaran mesin <500rpm ada juga yang menentukanya dari sinyal STA
<starter>, data dari sensor ckp ini sangat penting dalam memantau sudut
dari poros engkol untuk menentukan pemajuan pengapian. Kenapa pada saat
starting yang digunakan adalah sudut initial timing??? Karena pada saat
starting tekanan di intake manifold tidak stabil jadi yang digunakan adalah
sudut dasar pengapian (initial ignition timing angle)
b.
Sensor chamshaft: sensor ini
berperan dalam memantau silinder berapakah yang akan melakukan pengapian.
c.
Sensor tekanan udara: sensor ini biasa disebut
dengan MAP *Manifold Air Pressure* didalam system pengapian sensor ini
digunakan untuk memantau kerja mesin, apakah mesin sedang dalam keadaan beban
berat atau ringan. Mesin dikatakan dalam keadaan beban berat apabila throttle
terbuka penuh dan tekanan di intake manifold hampir setara dengan tekanan
atmosfer, sedangkan mesin dikatakan dalam beban ringan apabila kevakuman di
intake manifold lebih besar dari pada ruangan sebelum throttle . ketika mesin
dalam beban berat maka pengapian cenderung dimajukan dan ketika dalam beban
ringan pengapian cenderung dimundurkan.
d.
Sensor temperatur mesin/ Engine
Coolant temperature (ECT):
Sensor ini untuk memantau
suhu mesin, ketika mesin dalam keadaan dingin maka pengapian cenderung
dimajukan untuk menjaga keseimbangan mesin. Namun ketika mesin dalam keadaan
panas pengapian cenderung dimundurkan untuk mencegah knocking dan overheating.
e.
Sensor ketukan/knocking *nama sinyal
KNK*: sensor ini untuk memantau mesin apabila terjadi ketukan maka pengapian
akan dimundurkan, kemudian apabila knocking hilang pengapian dimajukan lagi.
Skemanya seperti dibawah:
f.
Sensor oksigen / oxygen: sensor ini
berguna untuk memantau kadar oxygen pada sisa pembakaran untuk memantau
penginjeksian bahan bakar agar terjadi idling yang stabil disamping itu
pengapian pun juga harus menselaraskan keja injector dan sudut pengapian.
g.
Sensor posisi throttle/ throttle
position sensor *TPS*:
Sensor ini digunakan untuk memantau
apakah mesin dalam keadaan idle. Ketika mesin dalam keadaan idle ecu membuat
target putaran mesin semisal targetnya adalah 750rpm maka pengapian disesuaikan
dengan target tersebut, ketika mesin berada di 800rpm pengapian dimundurkan dan
ketika mesin di 600rpm pengapian diajukan untuk mengejar target tersebut.
Saat idle pun pemantauan
pengapian juga dipengaruhi oleh kerja AC, apabila AC dinyalakan pengapian
dimajukan untuk menjaga kestabilan mesin saat idle.
Tentang sensor-sensor lain
akan dibahas di bab SENSOR agar lebih detail.
Seperti inilah contoh tabel
pengapian yang sudah termaping didalam ECU:
Dari
tabel itu kita bisa melihat data pengapian diambil dari pertemuan titik dari
beban mesin (MAP) dan putaran poros engkol (CKP). Semisal ketika rpm adalah 750
dan tekanan di intake manifold adalah 1 atm maka titiknya bertemu di 18 BTDC
dan berkesinambungan seperti grafik. (jadi ketika ecu di remap, yang dirubah
adalah datanya. Jadi pada system mobil sekarang ada yang namanya close loop dan
open loop. Close loop adalah system yang memerlukan koreksi setelah terjadinya
proses mesin. Semisal mesin starting (dikoreksi keadaanya oleh
sensor)>>ecu memproses data dari sensor kemudian mengirimkan sinyal
perintah ke actuator>> actuator memproses data dari ecu dan melakukan tugasnya >>mesin
melakukan proses kerja>> hasil dari proses kerja mesin dikosreksi lagi
oleh sensor, hasil pengoreksian dikirim ke ECU. Begitu seterusnya salaing
berhubungan. Sedangkan system open loop yaitu system yang tanpa ada proses
pengoreksian dari hasil kerja mesin.)
ð IGNITION ADVANCER:
Kenapa harus ada pemajuan sudut pengapian????
Dari sisi mekanikal pemajuan pengapian:
èUntuk pengapian konvensional terdapat 3
faktor:
1. Oktan selector: pengaturan
pengapian dipengaruhi oleh tingkat oktan bahan bakar yang digunakan
2. Vacuum advancer: pengaturan
pengapian dipengaruhi oleh tingkat kevacuman dari intake manifold
3. Governor advancer:
pengaturan pengapian yang dipengaruhi oleh kecepatan putaran mesin
èuntuk pengapian ESA:
Untuk pengapian ESA sudut pengapian dibagi mengadi
3 bagian:
1. Sudut INITIAL
TIMING>> yaitu sudut dasar yang sudah ditetapkan pada setiap mesin ,
sudut ini berfungsi sebagai dasar dari pengaturan sudut pengapian>> dan
juga digunakan sebagai sudut pada saat mesin melakukan cranking/saat starter.
Sudutnya pun berbeda-beda tergantung tipe mesin ada yang 5’ , 7’ atau 10’ BTDC
kalau di pengapian konvensional sama halnya seperti sudut ketika kita
menggeser2 distributor menggunakan timing light. Kenapa saat starter yang
digunakan adalah sudut dasar?? Karena pada saat itu tekanan di intake manifold
belum stabil jadi sinyal vg atau pim tidak digunakan.
Sistem pengolahan data IGT di ecu adalah sebagai berikut:
Sinyal dari sensor NE dan G diterima oleh back up IC diolah dan
langsung dikirim ke igniter tanpa melewati microprosesor.
