Wednesday, February 27, 2013

sistem pengapian baterai pada mobil

SISTEM PENGAPIAN BATERAI KONVENSIONAL PADA MOBIL 4 SILINDER

SISTEM PENGAPIAN BATERAI KONVENSIONAL
PADA MOBIL 4 SILINDER

Uraian
            Sistem pengapian adalah salah satu sistem yang ada di dalam motor bensin yang menjamin agar motor dapat bekerja. Motor pembakaran dalam (internal combustion engine) menghasilkan 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 sehingga menjadi sangat panas, dan bila bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder, akan terbakar secara serentak. Karena pada motor bensin proses pembakaran dimulai oleh loncatan api tegangan tinggi yang dihasilkan oleh busi, beberapa metode diperlukan untuk menghasilkan arus tegangan tinggi yang diperlukan. Sistem pengapian (ignition system) pada automobile berfungsi untuk menaikan tegangan baterai menjadi 10 kv atau lebih dengan mempergunakan ignition coil dan kemudian membagi-bagikan tegangan tinggi tersebut ke masing-masing busi melalui distributor dan kabel tegangan tinggi. Tipe sistem pengapian baterai ini dipergunakan pada seluruh motor bensin untuk mobil modern khususnya pada mobil 4 silinder. Sistem pengapian baterai biasanya terdiri baterai, kunci kontak, koil pengapian (ignition coil), distributor, kabel  tegangan tinggi, busi, motor listrik,  dimer dan  tachometer.





A.   Sistem kerja
Gb. Sirkuit pengapian pada mesin 4 silinder

            Apabila kunci kontak dihubungkan, arus lisirik akan mengalir dari baterai melalui kunci kontak ke kumparan primer, ke platina (breaker point) dan ke masa. Dalam keadaan seperti ini platina (breaker pont) masih dalam keadaan tertutup. Akibat mengalirnya arus pada kumparan primer, maka inti besi menjadi magnet. Bila platina (breaker point) membuka arus yang mengalir pada kumparan primer akan terputus dan kemagnetan pada inti besi akan segera hilang. Hilangnya kemagnetan ini akan menyebabkan pada kumparan primer dan kumparan sekunder timbul tegangan induksi. Karena jumlah kumparan pada kumparan sekunder lebih banyak dari kumparan primer, maka  tegangan yang timbul pada kumparan sekunder akan lebih besar atau dengan kata lain pada kumparan sekunder akan timbul tegangan tinggi. Tegangan tinggi ini akan disalurkan ke rotor distributor untuk dibagi-bagikan ke busi pada  tiap si1inder yang mengakhiri langkah kompresinya. Selanjutnya tegangan  tinggi pada busi akan diubah menjadi percikan bunga api guna pembakaran bahan bakar pada ruang bakar.
B.     FUNGSI DARI BAGIAN SETIAP KOMPONEN

Gb. Komponen sistem pengapian
A.    Baterai
            Baterai adalah alat elektrokimia yang dibuat untuk mensuplai  arus listrik ke sistem starter, sistem pengapian, lampu-lampu dan sistem  kelistrikan lainnya. Alat ini menyimpan arus listrik dalam bentuk energi  kimia yang dikeluarkan bila diperlukan dan mensuplainya ke masing- masing sistem kelistrikan atau alat yang memerlukannya. Dalam baterai  terdapat terminal positif dan negatif dalam bentuk pint. Plat-plat tersebut  biasanya terbuat dan timbal dan timah. Karena itu baterai sening disebut  baterai timah. Ruang dalamnya dibagi menjadi beberapa sel  dan dalam masing masing sel terdapat beberapa  elemen yang terendam di dalam larutan elektrolit. Baterai menyediakan  arus listrik tegangan rendah (12 Volt). Kutub negatif baterai dihubungkan  dengan masa, sedangkan kutub positif baterai dengan koil, pengapian  (ignition coil) melalui kunci kontak.  
Gb. Konstruksi baterai

B.     Kunci kontak
            Kunci kontak berguna untuk menghubungkan dan memutuskan arus dari baterai ke koil pengapian (ignition coil). juga berhubungan dengan motor starter, jika dinyalakan akan memutarkan motor starter.

C.   Koil
            Koil pengapian (ignition coil) berfungsi menaikkan tegangan yang diterima dan baterai (12 V) menjadi tegangan tinggi (10 KV atau lebih), agar dapat terjadi loncatan bunga api listrik pada elektroda busi sehingga dapat memungkinkan terjadinya pembakaran di ruang bakar. Pada koil pengapian (ignition coil), kumparan primer dan sekunder digulung pada inti besi. Kumparan-kumparan ini akan menaikkan tegangan yang diterima dan baterai menjadi tegangan tinggi dengan cara induksi elektromagnet. Inti besi (core), yang dikelilingi oleh kumparan, terbuat dan baja silikon tipis yang digulung ketat, Kumparan sekunder dan kawat tembaga tipis (diameter 0,05-0,1 mm) yang digulung 15000-30000 kali lilitan pada inti besi, sedangkan kumparan primer terbuat dan kawat tembaga yang relatif lebih tebal (diameter 0,5-1,0 mm) yang digulung l50-300 kali lilitan mengelilingi kumparan sekunder. Untuk mencegah terjadinya hubungan singkat (chort circuit,) antar 1apisan yang berdekatan, antara lapisan satu dengan lainnya disekat dengan kertas yang mempunyai tahanan sekat yang tinggi. Seluruh ruangan kosong dalam tabung kumparan diisi dengan minyak atau campuran penyekat untuk menambah daya tahan terhadap panas. Salah satu ujung dan kumparan primer  dihubungkan dengan terminal negatif primer sedangkan ujung yang lain dihubungkan dengan terminal positif primer. Kumparan sekunder dihubungkan dengan cara serupa, dengan ujungnya dihubungkan dengan kumparan primer lewat terminal positif primer, sedangkan ujung yang lain dihubungkan dengan terminal tegangan tinggi melalui sebuah pegas. Kedua kumparan digulung dengan arah yang sama, dengan kumparan primer pada bagian luar. Koil pengapian (ignition coil) mempunyai tiga terminal yaitu:
a.  Terminal    (+)  dihubungkan dengan baterai.
 b.  Terminal (-) dihubungkan dengan platina (breaker point) dan kondensor.
 c.  Terminal tegangan tinggi dihubungkan dengan busi.
Gb. Hubungan koil pengapian ( Ignition coil )

D.  Kontak pemutus
       Berfungsi menguhungkan dan memutuskan arus primer agar terjadi induksi tegangan tinggi pada sirkuit sekunder sistem pengapian.



E.  Distributor
       Berfungsi membagi dan menyalurkan arus tegangan tinggi ke setiap busi sesuai dengan urutan pengapian.


Gb. Distributor

Bagian dari distributor adalah :
Ø  Cam (nok)
     Nok (cam lobe) berfungsi untuk membuka dan menutup platina (breaker point) pada sudut poros engkol crank shaft yang tepat untuk masing-masing silinder sehingga platina (breaker point) dapat memutus dan mcenghubungkan arus listrik pada kumparan primer koil
Gb. Cam ( NOK )

Ø  Platina (breaker point)
     Platina (breaker point) berfungsi memutuskan arus listrik yang mengalir melalui kumpaian primer dan koil pengapian (ignition coil), untuk menghasilkan arus listrik  tegangan tinggi pada kumparan sekunder dengan jalan induksi magnet  listrik. Induksi  terjadi saat platina (breaker point) diputus atau terbuka.
Gb. Platina ( breaker point )

Ø  Condensor/Capasitor
       Kondensor berguna untuk mencegah timbulnya bunga api pada kontak pemutus arus sewaktu membuka dan mempercepat arus primer menjadi pulih kembali dengan tujuan menaikkan tegangan koil sekunder. Kemampuan dan suatu kondensor dapat ditunjukkan dengan berapa besar kapasitasnya. Kapasitas kondensor diukur dalam mikrofarad ( μ f).
Gb. Kondensor

Ø  Centrifugal Governor Advancer
       Centrifugal Governor Advancer  berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai dengan putaran mesin. Prinsip kerja governor advancer ini memanfaatkan kecepatan putar pada suatu benda yang selanjutnya timbul gaya sentrifugal, karena kecepatan putar dan masa dan benda yang berputar tersebut.  Gaya sentrifugal ini se1anjutnya digunakan untuk merubah poisi nok (cam lobe) yang akan membuka platina (breaker point,) lebih awal dibandingkan pada waktu putaran lambat. Bagian ini terdiri dari governor weight dan governor spring.
Gb. Centrifugal Governor Advancer

Ø  Vaccum Advancer
            Vaccum Advancer berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai dengan beban mesin (kevakuman). Bagian ini terdiri dan plat pembawa (breaker plate) dan  vaccum advancer. Prinsip kerja vaccum advancer adalah memanfaatkan kevakuman yang terjadi pada lubang di atas  throtle valve ,yang selanjutnya dinibali menjadi gaya tarik tersebut di teruskan untuk  menggerakkan plat pembawa (breaker plale), dengan gerakan putar yang berlawanan dengan putaran bubungan (cam lobe,). Karena platina (breaker point,) menempel pada breaker plate maka dengan berputarnya plat pembawa (breaker plale) ini menyebabkan platina (breaker point) lebih awal membukanya. Hal ini berarti pelayanan busi terjadi lebih awal (lebih cepat).
Gb. Vaccum Advancer

Ø  Rotor
       Rotor berfungsi untuk membagikan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil) ke tiap-tiap busi sesuai dengan urutan pengapian.
Gb. Rotor
Ø  Distributor Cap
       Tutup distributor berfungsi untuk membagikan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil) dan   rotor ke kabel tegangan tinggi untuk masing-masing silinder sesuai dengan urutan pengapian.
Ø  Kabel tegangan tinggi
       Kabel tegangan tinggi berfungsi untuk mengalirkan arus listrik tegangan tinggi dan koil pengapian (ignition coil) ke busi. Kabel tegangan tinggi harus mampu mengalirkan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan di dalam koil pengapian (ignition coil) ke busi melalui distributor tanpa adanya kebocoran. OIeh sebab itu, penghantar (core) dibungkus.
Gb. Kabel tegangan tinggi


F.   Busi
            Busi berfungsi untuk memberikan loncatan bunga api melalui elektrodanya ke dalam ruang pembakaran, apabila ada arus tegangan energi mengalir ke busi.
                             Gb. Busi
           


            Komponen utama busi yaitu:
a)      Insulator keramik, berfungsi untuk memegang elektroda tengah dan berguna sebagai insulator  antara elektroda tengah dengan wadah (cassing). Gelombang yang dibuat pada permukaan insulator keramik berguna untuk memperpanjang jarak permukaan antara terminal dan wadah (cassing) untuk mencegah terjadinya loncatan bunga api tegangan tinggi. Insulator terbuat dari porselen aluminium murni yang mempunyai daya tahan panas yang sangat baik, kekuatan mekanikal, kekuatan  dielektrik, pada temperatur tinggi dan penghantar panas (thermical conductivity).
b)      Cassing, berfungsi untuk menyangga insulator keramik dan juga sebagai mounting busi terhadap mesin.
c)      Elektroda tengah terdini dari:
                                                                                                       I.            Sumbu pusat               : mengalirkan arus dan meradiasikan panas yang ditimbulkan oleh elektroda.
                                                                                                    II.            Seal glass                     : merapatkan antara poros tengah (center shaft) dan insulator keramik dan mengikat antara poros tengah (center shaft) dan elektroda tengah.
                                                                                                 III.             Resistor                      : mengurangi suara pengapian untuk mengurangi gangguan frekuensi radio.
                                                                                                 IV.            Copper core (inti tembaga) : merambatkan panas dan elektroda dan ujung insulator agar cepat dingin.
                                                                                                    V.             Elektroda tengah        : membangkitkan loncatan bunga api ke masa (elektroda masa). Elektroda masa, dibuat sama dengan elektroda tengah, dengan tujuan memudahkan loncatan bunga api agar menaikkan kemampuan pengapian.
Gb. Elektroda Busi

G. Motor Listrik
            Motor listrik menggerakan distributor dengan kecepatan tertentu melalui puli-puli yang dipasang pada motor dan distributor. Pada saat kunci kontak diposisikan pada posisi ON, maka motor akan berputar menyebabkan puli yang terpasang pada motor dan poros distributor ikut berputar sehingga akan memutar distributor.

H. Dimer
            Dimer ini berfungsi untuk menambah atau mengurangi kecepatan motor. Dengan menggunakan  dimmer kita dapat menambah atau mengurangi kecepatan motor sehingga diperoleh Rpm yang diinginkan.


I.    Tachometer
            Tachometer adalah alat untuk mengukur putaran mesin. Dan Tachometer dapat diketahui motor ini pada Rpm berapa sehingga kita bisa mengamati pengapiannya.

C.   Analisia Gangguan dan Cara Mengatasi pada Sistem Pengapian
            Adapun kemungkinan masalah-masalah yang timbul pada sistem pengapian antara lain sebagai berikut :
  1. Mesin sukar hidup saat dingin
Suatu mesin dikatakan sukar hidup jika saat start harus dilakukan berkali-kali baru mesin tersebut dapat hidup. Penyebab utama mesin sukar hidup adalah kemampuan sistem pengapian untuk membakar gas di dalam silinder terganggu. Terganggunya kemampuan untuk membakar gas ini adalah sebagai akibat dari  tidak normalnya kerja dan beberapa komponen di dalam sistem pengapian, antara lain:


*      Koil pengapian (ignition coil) rusak
Kerusakan yang terjadi pada koil pengapian (ignition coil) yang dapat  mengakibatkan mesin sukar hidup saat dingin adalah:
a)      Kotor pada bagian yang terbuat dan ebonit akan menyebabkan terjadinya hubungan singkat antara terminal tegangan tinggi dengan terminal posilif (+) terminal negatif (-) atau dengan bodi koil pengapian (ignition coil).
b)       Ebonit yang pecah berakibat pada bocornya tegangan tinggi dan terminal tegangan tinggi ke bodi. Dengan bocornya tegangan tinggi seperti uraian diatas, mengakibatkan busi tidak bisa memercikan bunga api pada waktu pembakaran tiba. Untuk menangani hal tersebut, maka koil pengapian (ignition coil) itu harus diganti dengan yang baru (masih bagus).  
*      Distributor  rusak.
Kerusakan pada tutup distributor dapat berupa adanya kotoran pada tutup distributor, retak tutup distributornya, dan retak rotornya. Kerusakan ini selanjutnya akan membocorkan tegangan tinggi ke masa. Untuk mengatasi kerusakan tersebut, dengan cara menggantinya dengan komponen yang baru.
*      Busi kurang baik.
Celah busi akan menjadi besar jika terus digunakan dalam mesin, jika celah busi besar maka tegangan yang dibutuhkan juga menjadi besar. Sebaliknya jika  tegangan yang dihasilkan tetap, sedangkan celah elektroda membesar, loncatan bunga api pada elektroda busi menjadi kecil dan lemah sekali sehingga menyebabkan mesin akan sukar hidup dalam keadaan dingin. Untuk menanganinya dengan menyetel celah busi sesuai standarnya (0,7 mm).
*      Kabel tegangan tinggi putus.
Pada daerah dimana inti kabel tegangan tinggi putus terdapat konsentrasi tegangan, yang selanjutnya akan menyebabkan tegangan tersebut bocor keluar dari kabel dan mengalir ke masa. Tegangan yang disalurkan lebih kecil dari yang dibutuhkan, sehingga mengakibatkan busi tidak akan meloncatkan bunga api. Untuk menanganinya dengan mengganti  kabel tegangan tinggi atau memperbaikinya.
*      Baterai lemah.
Sumber tegangan dalam sistem pengapian baterai adalah baterai. Tegangan yang dihasilkan dari koil pengapian (ignition coil) tergantung dari arus primer yang di dapat dari baterai. Jika tegangan baterai saat start mengalami penurunan yang drastis, maka tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil) juga mengalami penurunan, sehingga yang sampai pada elektroda busi menjadi kecil dan sukar untuk meloncatkan bunga api. Untuk menanganinya dengan mengisi (carging) kembali baterai agar tegangannya menjadi normal  dan dapat digunakan untuk memutarkan motor starter.
  1. Missfiring saat putaran lambat.
Saat mesin berputar pada putaran rendah (idling), jika pada keadaan tersebut  fluktuasi putaran yang melebihi 500 Rpm dan mesin cenderung untuk mati, berarti pada mesin tersebut terjadi missfiring pada putaran lambat. Gejala ini timbul karena pada sistem pengapian, dalam hal ini tegangan yang dihasilkan koil pengapian (ignition coil) terjadi penurunan tegangan (unsteady  voltage) yang disebabkan oleh beberapa faktor yang terjadi pada komponen-komponen di bawah ini.
*      Koil pengapian (ignition coil).
Kondisi yang bocor pada ebonit dari koil pengapian (ignition coil) berakibat adanya hubungan singkat antara terminal tegangan tinggi dengan terminal positif (+) atau terminal negatif (-) melalui kotoran yang terdapat pada ebonit ini. Tegangan tingi ini selanjutnya akan mengalir melalui kotoran yang tendapat pada  ebonit tersebut. Selanjutnya hal itu akan menyebabkan tidak adanya loncatan bunga api pada busi. Tidak adanya loncatan bunga api pada busi, menyebabkan mesin cenderung untuk mati dan hidup kembali tergantung dari besar kecilnya tahanan dari kotoran yang menghubungkan terminal-terminal pada  ebonit koil pengapian (ignition coil). Untuk mengatasinya dengan membersihkan ebonit koil pengapian (ignition coil) atau menggantinya dengan yang baru.


*      Distributor
 Terjadinya penurunan tegangan (unsteady voltage) pada distributor disebabkan oleb faktor sebagai berikut :
a)      Pada platina (breaker point) terdapat kotoran atau permukaannya sudah tidak rata. Jika putaran mesin masih rendah cenderung timbul loncatan bunga api pada platina, yang selanjutnya akan menurunkan tegangan tinggi yang dihasilkan kumparan sekunder.
b)       Kapasitas kondensor terlalu kecil atau mendekati sirkuit pendek (short circuit), kondisinya akan sama dengan kondisi dimana platina (breaker point) terdapat kotoran.  
c)       Bocornya ebonit tutup distributor. Untuk menanganinya dengan cara : pada platina (breaker ponit) dengan membersihkannya menggunakan amplas (jika permukaannya sudah tipis maka  platina itu harus diganti), mengganti kondensor dengan kapasitas yang sesuai, membersihkan tutup distributor sampai bersih.
*      Busi
Jika celah busi terlalu besar dan pada elektroda busi terdapat kotoran, tegangan yang dibutuhkan oleh busi menjadi lebih besar, padahal tegangan yang dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil) pada putaran lambat itu cenderung sama. Sehingga busi akan sulit untuk meloncatkan bunga api saat pembakaran. Untuk menanganinya dengan menyetel gap (celah) busi sesuai standar dan membersihkan kotoran yang menempel pada elektroda busi.
*      Kabel busi
Kabel tegangan tinggi yang intinya putus, pada bagian inilah akan terdapat konsentrasi tegangan tinggi yang memudahkan tegangan tinggi tersebut untuk bocor keluar. Untuk menanganinya dengan mengganti kabel busi yang bocor dengan yang baru.
  1. Missfiring saat putaran  tinggi
Jika suatu mesin tidak dapat berputar pada putaran maksimum atau putaran mesin tidak dapat mencapai maksimun, berarti pada mesin tersebut terjadi  missfiring  pada putaran tinggi.  Missfiring pada putaran tinggi  berarti pada mesin tersebut saat berputar dengan kecepatan tinggi tidak terjadi pembakaran atau tidak terjadi proses pembakaran. Penyebab missfiring pada putaran tinggi adalah sebagai berikut :
*      Adanya kerusakan pada koil pengapian (ignition coil)
Jika kumparan koil pengapian (ignition coil) ada sebagian yang terbakar, jumlah gulungannya   akan berkurang, tegangan tinggi yang dihasilkan juga berkurang. Dengan kecilnya tegangan yang dihasilkan, maka pada saat putaran tinggi, tegangan  yang dihasilkan akan lebih kecil. Untuk menanganinya dengan mengganti koil pengapian (ignition coil).
*      Adanya kerusakan pada distributor
Gangguan yang dimaksud adalah sebagai berikut :
Ø Gangguan pada CDA (Cam Dweel Angle). Harga CDA harus sesuai dengan spesifikasi mesin tersebut. Jika harga CDA tidak sesuai   maka akan terjadi: 
ü   Celah (point gap) yang terlalu besar, CDA akan terlalu kecil dan lamanya platina (breaker point)   menutup akan singkat tegangan yang dihasilkan akan rendah saat mesin berputar pada kecepatan tinggi.
ü   Celah (breaker point)   yang terlalu kecil, CDA akan terlalu besar dan lamanya platina (breaker point) menutup akan menghasilkan tegangan pada koil yang besar.  Jika hal ini berlangsung terus menerus akan mengakibatkan terjadinya kenaikan temperatur  pada kumparan primer   yang selanjutnya akan menaikkan harga tahanan dari kumparan primer tersebut. Untuk menanganinya dengan menyetel harga CDA sesuai spesifikasi mesin tersebut (tidak terlalu besar atau kecil).
*      Gangguan pada platina (breaker point). Adanya kotoran pada permukaan platina (breaker point) akan menambah hambatan pada rangkaian primer sehingga mempunyai tahanan total besar, arus primer akan menjadi kecil dan tegangan tinggi dihasilkan sangan rendah pada putaran tinggi. Untuk menanganinya dengan  membersihkan permukaan platina (breaker point) dari kotoran yang menempel.


*      Adanya kerusakan atau kelainan pada busi
Kerusakan atau kelainan pada busi menyebabkan missfiring adalah sebagai berikut :
a)      Gap (celah) busi terlalu besar
Jika gap busi teralu besar, tegangan yang dibutuhkan juga besar. Kebutuhan tegangan yang besar ini jika putaran mesin dinaikkan, antara tegangan yang dihasilkan koil pengapaian (ignition coil) dengan tegangan yang dibutuhkun busi akan saling berpotongan.  Gap  busi yang besar disebabkan karena ausnya  elektroda busi terutama elektroda positif. Untuk menanganinya dengan menyetel busi atau mengganti busi dengan yang baru.
b)      Busi terlalu dingin
Busi yang masih dingin, akan akan membutuhkan tegangan yang sangat besar. Dengan menggunakan busi dingin, temperatur busi tetap rendah walaupun putaran mesin dinaikkan. Menggunakan busi dingin menyebabkan elektrodanya lambat laun akan ditutupi dengan endapan karbon, selanjutnya endapan karbon tersebut akan menyebabkan bocornya tegangan tinggi dari elektroda. Untuk menanganinya dengan mengganti tipe busi dengan busi panas.
   
*      Adanya kelainan pada tegangan sistem kelistrikan. Tegangan yang dibutuhkan saat  mesin hidup adalah sekitar 13,8-14,8 Volt. Harga tegangan yang diluar spesifikasi akan timbul gejala missfiring.
                                                         I.            Jika tegangan baterai lebih kecil dan 12 Volt. Tegangan baterai yang lebih kecil dari 12 Volt, pada  sistem saat mesin hidup juga akan kecil dari 12 Volt. Tegangan ini akan menyebabkan missfiring saat mesin berputar pada kecepatan tinggi. Untuk menanganinya dengan mengisi (charge) baterai.
                                                      II.            Jika tegangan sistem saat hidup lebih besar dai 14,8 Volt. Pada kumparan primer akan terjadi induksi yang cenderung membuat percikan bunga api pada platina (breaker point) yang dapat menyebabkan platina (breaker point) terbakar. Untuk menanganinya dengan cara memeriksa sistem pengisian atau mengganti baterai.
*      Adanya kerusakan pada kabel busi
Inti kabel yang putus pada kabel busi akan menyebabkan tegangan yang sampai pada busi akan menjadi kecil. Tegangan yang kecil ini jika putaran mesin dinaikkan akan bertambah kecil yang kemudian akan terjadi gejala missfiring pada putaran tinggi. Untuk mengatasinya dengan mengganti kabel.

sistem pengapian baterai pada mobil

SISTEM PENGAPIAN BATERAI KONVENSIONAL PADA MOBIL 4 SILINDER

SISTEM PENGAPIAN BATERAI KONVENSIONAL
PADA MOBIL 4 SILINDER

Uraian
            Sistem pengapian adalah salah satu sistem yang ada di dalam motor bensin yang menjamin agar motor dapat bekerja. Motor pembakaran dalam (internal combustion engine) menghasilkan 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 sehingga menjadi sangat panas, dan bila bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder, akan terbakar secara serentak. Karena pada motor bensin proses pembakaran dimulai oleh loncatan api tegangan tinggi yang dihasilkan oleh busi, beberapa metode diperlukan untuk menghasilkan arus tegangan tinggi yang diperlukan. Sistem pengapian (ignition system) pada automobile berfungsi untuk menaikan tegangan baterai menjadi 10 kv atau lebih dengan mempergunakan ignition coil dan kemudian membagi-bagikan tegangan tinggi tersebut ke masing-masing busi melalui distributor dan kabel tegangan tinggi. Tipe sistem pengapian baterai ini dipergunakan pada seluruh motor bensin untuk mobil modern khususnya pada mobil 4 silinder. Sistem pengapian baterai biasanya terdiri baterai, kunci kontak, koil pengapian (ignition coil), distributor, kabel  tegangan tinggi, busi, motor listrik,  dimer dan  tachometer.





A.   Sistem kerja
Gb. Sirkuit pengapian pada mesin 4 silinder

            Apabila kunci kontak dihubungkan, arus lisirik akan mengalir dari baterai melalui kunci kontak ke kumparan primer, ke platina (breaker point) dan ke masa. Dalam keadaan seperti ini platina (breaker pont) masih dalam keadaan tertutup. Akibat mengalirnya arus pada kumparan primer, maka inti besi menjadi magnet. Bila platina (breaker point) membuka arus yang mengalir pada kumparan primer akan terputus dan kemagnetan pada inti besi akan segera hilang. Hilangnya kemagnetan ini akan menyebabkan pada kumparan primer dan kumparan sekunder timbul tegangan induksi. Karena jumlah kumparan pada kumparan sekunder lebih banyak dari kumparan primer, maka  tegangan yang timbul pada kumparan sekunder akan lebih besar atau dengan kata lain pada kumparan sekunder akan timbul tegangan tinggi. Tegangan tinggi ini akan disalurkan ke rotor distributor untuk dibagi-bagikan ke busi pada  tiap si1inder yang mengakhiri langkah kompresinya. Selanjutnya tegangan  tinggi pada busi akan diubah menjadi percikan bunga api guna pembakaran bahan bakar pada ruang bakar.
B.     FUNGSI DARI BAGIAN SETIAP KOMPONEN

Gb. Komponen sistem pengapian
A.    Baterai
            Baterai adalah alat elektrokimia yang dibuat untuk mensuplai  arus listrik ke sistem starter, sistem pengapian, lampu-lampu dan sistem  kelistrikan lainnya. Alat ini menyimpan arus listrik dalam bentuk energi  kimia yang dikeluarkan bila diperlukan dan mensuplainya ke masing- masing sistem kelistrikan atau alat yang memerlukannya. Dalam baterai  terdapat terminal positif dan negatif dalam bentuk pint. Plat-plat tersebut  biasanya terbuat dan timbal dan timah. Karena itu baterai sening disebut  baterai timah. Ruang dalamnya dibagi menjadi beberapa sel  dan dalam masing masing sel terdapat beberapa  elemen yang terendam di dalam larutan elektrolit. Baterai menyediakan  arus listrik tegangan rendah (12 Volt). Kutub negatif baterai dihubungkan  dengan masa, sedangkan kutub positif baterai dengan koil, pengapian  (ignition coil) melalui kunci kontak.  
Gb. Konstruksi baterai

B.     Kunci kontak
            Kunci kontak berguna untuk menghubungkan dan memutuskan arus dari baterai ke koil pengapian (ignition coil). juga berhubungan dengan motor starter, jika dinyalakan akan memutarkan motor starter.

C.   Koil
            Koil pengapian (ignition coil) berfungsi menaikkan tegangan yang diterima dan baterai (12 V) menjadi tegangan tinggi (10 KV atau lebih), agar dapat terjadi loncatan bunga api listrik pada elektroda busi sehingga dapat memungkinkan terjadinya pembakaran di ruang bakar. Pada koil pengapian (ignition coil), kumparan primer dan sekunder digulung pada inti besi. Kumparan-kumparan ini akan menaikkan tegangan yang diterima dan baterai menjadi tegangan tinggi dengan cara induksi elektromagnet. Inti besi (core), yang dikelilingi oleh kumparan, terbuat dan baja silikon tipis yang digulung ketat, Kumparan sekunder dan kawat tembaga tipis (diameter 0,05-0,1 mm) yang digulung 15000-30000 kali lilitan pada inti besi, sedangkan kumparan primer terbuat dan kawat tembaga yang relatif lebih tebal (diameter 0,5-1,0 mm) yang digulung l50-300 kali lilitan mengelilingi kumparan sekunder. Untuk mencegah terjadinya hubungan singkat (chort circuit,) antar 1apisan yang berdekatan, antara lapisan satu dengan lainnya disekat dengan kertas yang mempunyai tahanan sekat yang tinggi. Seluruh ruangan kosong dalam tabung kumparan diisi dengan minyak atau campuran penyekat untuk menambah daya tahan terhadap panas. Salah satu ujung dan kumparan primer  dihubungkan dengan terminal negatif primer sedangkan ujung yang lain dihubungkan dengan terminal positif primer. Kumparan sekunder dihubungkan dengan cara serupa, dengan ujungnya dihubungkan dengan kumparan primer lewat terminal positif primer, sedangkan ujung yang lain dihubungkan dengan terminal tegangan tinggi melalui sebuah pegas. Kedua kumparan digulung dengan arah yang sama, dengan kumparan primer pada bagian luar. Koil pengapian (ignition coil) mempunyai tiga terminal yaitu:
a.  Terminal    (+)  dihubungkan dengan baterai.
 b.  Terminal (-) dihubungkan dengan platina (breaker point) dan kondensor.
 c.  Terminal tegangan tinggi dihubungkan dengan busi.
Gb. Hubungan koil pengapian ( Ignition coil )

D.  Kontak pemutus
       Berfungsi menguhungkan dan memutuskan arus primer agar terjadi induksi tegangan tinggi pada sirkuit sekunder sistem pengapian.



E.  Distributor
       Berfungsi membagi dan menyalurkan arus tegangan tinggi ke setiap busi sesuai dengan urutan pengapian.


Gb. Distributor

Bagian dari distributor adalah :
Ø  Cam (nok)
     Nok (cam lobe) berfungsi untuk membuka dan menutup platina (breaker point) pada sudut poros engkol crank shaft yang tepat untuk masing-masing silinder sehingga platina (breaker point) dapat memutus dan mcenghubungkan arus listrik pada kumparan primer koil
Gb. Cam ( NOK )

Ø  Platina (breaker point)
     Platina (breaker point) berfungsi memutuskan arus listrik yang mengalir melalui kumpaian primer dan koil pengapian (ignition coil), untuk menghasilkan arus listrik  tegangan tinggi pada kumparan sekunder dengan jalan induksi magnet  listrik. Induksi  terjadi saat platina (breaker point) diputus atau terbuka.
Gb. Platina ( breaker point )

Ø  Condensor/Capasitor
       Kondensor berguna untuk mencegah timbulnya bunga api pada kontak pemutus arus sewaktu membuka dan mempercepat arus primer menjadi pulih kembali dengan tujuan menaikkan tegangan koil sekunder. Kemampuan dan suatu kondensor dapat ditunjukkan dengan berapa besar kapasitasnya. Kapasitas kondensor diukur dalam mikrofarad ( μ f).
Gb. Kondensor

Ø  Centrifugal Governor Advancer
       Centrifugal Governor Advancer  berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai dengan putaran mesin. Prinsip kerja governor advancer ini memanfaatkan kecepatan putar pada suatu benda yang selanjutnya timbul gaya sentrifugal, karena kecepatan putar dan masa dan benda yang berputar tersebut.  Gaya sentrifugal ini se1anjutnya digunakan untuk merubah poisi nok (cam lobe) yang akan membuka platina (breaker point,) lebih awal dibandingkan pada waktu putaran lambat. Bagian ini terdiri dari governor weight dan governor spring.
Gb. Centrifugal Governor Advancer

Ø  Vaccum Advancer
            Vaccum Advancer berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai dengan beban mesin (kevakuman). Bagian ini terdiri dan plat pembawa (breaker plate) dan  vaccum advancer. Prinsip kerja vaccum advancer adalah memanfaatkan kevakuman yang terjadi pada lubang di atas  throtle valve ,yang selanjutnya dinibali menjadi gaya tarik tersebut di teruskan untuk  menggerakkan plat pembawa (breaker plale), dengan gerakan putar yang berlawanan dengan putaran bubungan (cam lobe,). Karena platina (breaker point,) menempel pada breaker plate maka dengan berputarnya plat pembawa (breaker plale) ini menyebabkan platina (breaker point) lebih awal membukanya. Hal ini berarti pelayanan busi terjadi lebih awal (lebih cepat).
Gb. Vaccum Advancer

Ø  Rotor
       Rotor berfungsi untuk membagikan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil) ke tiap-tiap busi sesuai dengan urutan pengapian.
Gb. Rotor
Ø  Distributor Cap
       Tutup distributor berfungsi untuk membagikan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil) dan   rotor ke kabel tegangan tinggi untuk masing-masing silinder sesuai dengan urutan pengapian.
Ø  Kabel tegangan tinggi
       Kabel tegangan tinggi berfungsi untuk mengalirkan arus listrik tegangan tinggi dan koil pengapian (ignition coil) ke busi. Kabel tegangan tinggi harus mampu mengalirkan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan di dalam koil pengapian (ignition coil) ke busi melalui distributor tanpa adanya kebocoran. OIeh sebab itu, penghantar (core) dibungkus.
Gb. Kabel tegangan tinggi


F.   Busi
            Busi berfungsi untuk memberikan loncatan bunga api melalui elektrodanya ke dalam ruang pembakaran, apabila ada arus tegangan energi mengalir ke busi.
                             Gb. Busi
           


            Komponen utama busi yaitu:
a)      Insulator keramik, berfungsi untuk memegang elektroda tengah dan berguna sebagai insulator  antara elektroda tengah dengan wadah (cassing). Gelombang yang dibuat pada permukaan insulator keramik berguna untuk memperpanjang jarak permukaan antara terminal dan wadah (cassing) untuk mencegah terjadinya loncatan bunga api tegangan tinggi. Insulator terbuat dari porselen aluminium murni yang mempunyai daya tahan panas yang sangat baik, kekuatan mekanikal, kekuatan  dielektrik, pada temperatur tinggi dan penghantar panas (thermical conductivity).
b)      Cassing, berfungsi untuk menyangga insulator keramik dan juga sebagai mounting busi terhadap mesin.
c)      Elektroda tengah terdini dari:
                                                                                                       I.            Sumbu pusat               : mengalirkan arus dan meradiasikan panas yang ditimbulkan oleh elektroda.
                                                                                                    II.            Seal glass                     : merapatkan antara poros tengah (center shaft) dan insulator keramik dan mengikat antara poros tengah (center shaft) dan elektroda tengah.
                                                                                                 III.             Resistor                      : mengurangi suara pengapian untuk mengurangi gangguan frekuensi radio.
                                                                                                 IV.            Copper core (inti tembaga) : merambatkan panas dan elektroda dan ujung insulator agar cepat dingin.
                                                                                                    V.             Elektroda tengah        : membangkitkan loncatan bunga api ke masa (elektroda masa). Elektroda masa, dibuat sama dengan elektroda tengah, dengan tujuan memudahkan loncatan bunga api agar menaikkan kemampuan pengapian.
Gb. Elektroda Busi

G. Motor Listrik
            Motor listrik menggerakan distributor dengan kecepatan tertentu melalui puli-puli yang dipasang pada motor dan distributor. Pada saat kunci kontak diposisikan pada posisi ON, maka motor akan berputar menyebabkan puli yang terpasang pada motor dan poros distributor ikut berputar sehingga akan memutar distributor.

H. Dimer
            Dimer ini berfungsi untuk menambah atau mengurangi kecepatan motor. Dengan menggunakan  dimmer kita dapat menambah atau mengurangi kecepatan motor sehingga diperoleh Rpm yang diinginkan.


I.    Tachometer
            Tachometer adalah alat untuk mengukur putaran mesin. Dan Tachometer dapat diketahui motor ini pada Rpm berapa sehingga kita bisa mengamati pengapiannya.

C.   Analisia Gangguan dan Cara Mengatasi pada Sistem Pengapian
            Adapun kemungkinan masalah-masalah yang timbul pada sistem pengapian antara lain sebagai berikut :
  1. Mesin sukar hidup saat dingin
Suatu mesin dikatakan sukar hidup jika saat start harus dilakukan berkali-kali baru mesin tersebut dapat hidup. Penyebab utama mesin sukar hidup adalah kemampuan sistem pengapian untuk membakar gas di dalam silinder terganggu. Terganggunya kemampuan untuk membakar gas ini adalah sebagai akibat dari  tidak normalnya kerja dan beberapa komponen di dalam sistem pengapian, antara lain:


*      Koil pengapian (ignition coil) rusak
Kerusakan yang terjadi pada koil pengapian (ignition coil) yang dapat  mengakibatkan mesin sukar hidup saat dingin adalah:
a)      Kotor pada bagian yang terbuat dan ebonit akan menyebabkan terjadinya hubungan singkat antara terminal tegangan tinggi dengan terminal posilif (+) terminal negatif (-) atau dengan bodi koil pengapian (ignition coil).
b)       Ebonit yang pecah berakibat pada bocornya tegangan tinggi dan terminal tegangan tinggi ke bodi. Dengan bocornya tegangan tinggi seperti uraian diatas, mengakibatkan busi tidak bisa memercikan bunga api pada waktu pembakaran tiba. Untuk menangani hal tersebut, maka koil pengapian (ignition coil) itu harus diganti dengan yang baru (masih bagus).  
*      Distributor  rusak.
Kerusakan pada tutup distributor dapat berupa adanya kotoran pada tutup distributor, retak tutup distributornya, dan retak rotornya. Kerusakan ini selanjutnya akan membocorkan tegangan tinggi ke masa. Untuk mengatasi kerusakan tersebut, dengan cara menggantinya dengan komponen yang baru.
*      Busi kurang baik.
Celah busi akan menjadi besar jika terus digunakan dalam mesin, jika celah busi besar maka tegangan yang dibutuhkan juga menjadi besar. Sebaliknya jika  tegangan yang dihasilkan tetap, sedangkan celah elektroda membesar, loncatan bunga api pada elektroda busi menjadi kecil dan lemah sekali sehingga menyebabkan mesin akan sukar hidup dalam keadaan dingin. Untuk menanganinya dengan menyetel celah busi sesuai standarnya (0,7 mm).
*      Kabel tegangan tinggi putus.
Pada daerah dimana inti kabel tegangan tinggi putus terdapat konsentrasi tegangan, yang selanjutnya akan menyebabkan tegangan tersebut bocor keluar dari kabel dan mengalir ke masa. Tegangan yang disalurkan lebih kecil dari yang dibutuhkan, sehingga mengakibatkan busi tidak akan meloncatkan bunga api. Untuk menanganinya dengan mengganti  kabel tegangan tinggi atau memperbaikinya.
*      Baterai lemah.
Sumber tegangan dalam sistem pengapian baterai adalah baterai. Tegangan yang dihasilkan dari koil pengapian (ignition coil) tergantung dari arus primer yang di dapat dari baterai. Jika tegangan baterai saat start mengalami penurunan yang drastis, maka tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil) juga mengalami penurunan, sehingga yang sampai pada elektroda busi menjadi kecil dan sukar untuk meloncatkan bunga api. Untuk menanganinya dengan mengisi (carging) kembali baterai agar tegangannya menjadi normal  dan dapat digunakan untuk memutarkan motor starter.
  1. Missfiring saat putaran lambat.
Saat mesin berputar pada putaran rendah (idling), jika pada keadaan tersebut  fluktuasi putaran yang melebihi 500 Rpm dan mesin cenderung untuk mati, berarti pada mesin tersebut terjadi missfiring pada putaran lambat. Gejala ini timbul karena pada sistem pengapian, dalam hal ini tegangan yang dihasilkan koil pengapian (ignition coil) terjadi penurunan tegangan (unsteady  voltage) yang disebabkan oleh beberapa faktor yang terjadi pada komponen-komponen di bawah ini.
*      Koil pengapian (ignition coil).
Kondisi yang bocor pada ebonit dari koil pengapian (ignition coil) berakibat adanya hubungan singkat antara terminal tegangan tinggi dengan terminal positif (+) atau terminal negatif (-) melalui kotoran yang terdapat pada ebonit ini. Tegangan tingi ini selanjutnya akan mengalir melalui kotoran yang tendapat pada  ebonit tersebut. Selanjutnya hal itu akan menyebabkan tidak adanya loncatan bunga api pada busi. Tidak adanya loncatan bunga api pada busi, menyebabkan mesin cenderung untuk mati dan hidup kembali tergantung dari besar kecilnya tahanan dari kotoran yang menghubungkan terminal-terminal pada  ebonit koil pengapian (ignition coil). Untuk mengatasinya dengan membersihkan ebonit koil pengapian (ignition coil) atau menggantinya dengan yang baru.


*      Distributor
 Terjadinya penurunan tegangan (unsteady voltage) pada distributor disebabkan oleb faktor sebagai berikut :
a)      Pada platina (breaker point) terdapat kotoran atau permukaannya sudah tidak rata. Jika putaran mesin masih rendah cenderung timbul loncatan bunga api pada platina, yang selanjutnya akan menurunkan tegangan tinggi yang dihasilkan kumparan sekunder.
b)       Kapasitas kondensor terlalu kecil atau mendekati sirkuit pendek (short circuit), kondisinya akan sama dengan kondisi dimana platina (breaker point) terdapat kotoran.  
c)       Bocornya ebonit tutup distributor. Untuk menanganinya dengan cara : pada platina (breaker ponit) dengan membersihkannya menggunakan amplas (jika permukaannya sudah tipis maka  platina itu harus diganti), mengganti kondensor dengan kapasitas yang sesuai, membersihkan tutup distributor sampai bersih.
*      Busi
Jika celah busi terlalu besar dan pada elektroda busi terdapat kotoran, tegangan yang dibutuhkan oleh busi menjadi lebih besar, padahal tegangan yang dihasilkan oleh koil pengapian (ignition coil) pada putaran lambat itu cenderung sama. Sehingga busi akan sulit untuk meloncatkan bunga api saat pembakaran. Untuk menanganinya dengan menyetel gap (celah) busi sesuai standar dan membersihkan kotoran yang menempel pada elektroda busi.
*      Kabel busi
Kabel tegangan tinggi yang intinya putus, pada bagian inilah akan terdapat konsentrasi tegangan tinggi yang memudahkan tegangan tinggi tersebut untuk bocor keluar. Untuk menanganinya dengan mengganti kabel busi yang bocor dengan yang baru.
  1. Missfiring saat putaran  tinggi
Jika suatu mesin tidak dapat berputar pada putaran maksimum atau putaran mesin tidak dapat mencapai maksimun, berarti pada mesin tersebut terjadi  missfiring  pada putaran tinggi.  Missfiring pada putaran tinggi  berarti pada mesin tersebut saat berputar dengan kecepatan tinggi tidak terjadi pembakaran atau tidak terjadi proses pembakaran. Penyebab missfiring pada putaran tinggi adalah sebagai berikut :
*      Adanya kerusakan pada koil pengapian (ignition coil)
Jika kumparan koil pengapian (ignition coil) ada sebagian yang terbakar, jumlah gulungannya   akan berkurang, tegangan tinggi yang dihasilkan juga berkurang. Dengan kecilnya tegangan yang dihasilkan, maka pada saat putaran tinggi, tegangan  yang dihasilkan akan lebih kecil. Untuk menanganinya dengan mengganti koil pengapian (ignition coil).
*      Adanya kerusakan pada distributor
Gangguan yang dimaksud adalah sebagai berikut :
Ø Gangguan pada CDA (Cam Dweel Angle). Harga CDA harus sesuai dengan spesifikasi mesin tersebut. Jika harga CDA tidak sesuai   maka akan terjadi: 
ü   Celah (point gap) yang terlalu besar, CDA akan terlalu kecil dan lamanya platina (breaker point)   menutup akan singkat tegangan yang dihasilkan akan rendah saat mesin berputar pada kecepatan tinggi.
ü   Celah (breaker point)   yang terlalu kecil, CDA akan terlalu besar dan lamanya platina (breaker point) menutup akan menghasilkan tegangan pada koil yang besar.  Jika hal ini berlangsung terus menerus akan mengakibatkan terjadinya kenaikan temperatur  pada kumparan primer   yang selanjutnya akan menaikkan harga tahanan dari kumparan primer tersebut. Untuk menanganinya dengan menyetel harga CDA sesuai spesifikasi mesin tersebut (tidak terlalu besar atau kecil).
*      Gangguan pada platina (breaker point). Adanya kotoran pada permukaan platina (breaker point) akan menambah hambatan pada rangkaian primer sehingga mempunyai tahanan total besar, arus primer akan menjadi kecil dan tegangan tinggi dihasilkan sangan rendah pada putaran tinggi. Untuk menanganinya dengan  membersihkan permukaan platina (breaker point) dari kotoran yang menempel.


*      Adanya kerusakan atau kelainan pada busi
Kerusakan atau kelainan pada busi menyebabkan missfiring adalah sebagai berikut :
a)      Gap (celah) busi terlalu besar
Jika gap busi teralu besar, tegangan yang dibutuhkan juga besar. Kebutuhan tegangan yang besar ini jika putaran mesin dinaikkan, antara tegangan yang dihasilkan koil pengapaian (ignition coil) dengan tegangan yang dibutuhkun busi akan saling berpotongan.  Gap  busi yang besar disebabkan karena ausnya  elektroda busi terutama elektroda positif. Untuk menanganinya dengan menyetel busi atau mengganti busi dengan yang baru.
b)      Busi terlalu dingin
Busi yang masih dingin, akan akan membutuhkan tegangan yang sangat besar. Dengan menggunakan busi dingin, temperatur busi tetap rendah walaupun putaran mesin dinaikkan. Menggunakan busi dingin menyebabkan elektrodanya lambat laun akan ditutupi dengan endapan karbon, selanjutnya endapan karbon tersebut akan menyebabkan bocornya tegangan tinggi dari elektroda. Untuk menanganinya dengan mengganti tipe busi dengan busi panas.
   
*      Adanya kelainan pada tegangan sistem kelistrikan. Tegangan yang dibutuhkan saat  mesin hidup adalah sekitar 13,8-14,8 Volt. Harga tegangan yang diluar spesifikasi akan timbul gejala missfiring.
                                                         I.            Jika tegangan baterai lebih kecil dan 12 Volt. Tegangan baterai yang lebih kecil dari 12 Volt, pada  sistem saat mesin hidup juga akan kecil dari 12 Volt. Tegangan ini akan menyebabkan missfiring saat mesin berputar pada kecepatan tinggi. Untuk menanganinya dengan mengisi (charge) baterai.
                                                      II.            Jika tegangan sistem saat hidup lebih besar dai 14,8 Volt. Pada kumparan primer akan terjadi induksi yang cenderung membuat percikan bunga api pada platina (breaker point) yang dapat menyebabkan platina (breaker point) terbakar. Untuk menanganinya dengan cara memeriksa sistem pengisian atau mengganti baterai.
*      Adanya kerusakan pada kabel busi
Inti kabel yang putus pada kabel busi akan menyebabkan tegangan yang sampai pada busi akan menjadi kecil. Tegangan yang kecil ini jika putaran mesin dinaikkan akan bertambah kecil yang kemudian akan terjadi gejala missfiring pada putaran tinggi. Untuk mengatasinya dengan mengganti kabel.