Pada kali ini kita akan membahas sebuah sistem kelistrikan pada engine yaitu sistem pengapian konvensional. Sistem pengapian konvensional merupakan dasar dan prinsip kerja dari sistem pengapian generasi berikutnya.
Pengertian Sistem Pengapian Konvensional
Sistem pengapian Konvensional adalah suatu sistem didalam kendaraan bermotor atau mobil khususnya kendaraan yang berbahan bakar bensin (gasoline) yang bertugas untuk menghasilkan bunga api pada busi saat piston pada akhir langkah kompresi dan membakar campuran udara dan bahan bakar.
Pengertian lengkap dari sistem pengapian konvensional adalah sistem pengapian terdiri dari beberapa komponen yang terdapat pada kendaraan bermotor, komponen utama yang bekerja pada sistem pengapian komvensional adalah platina sebagai pemutus dan penghubung arus ke sistem pengapian.
Sistem pengapian konvensional juga dapat kita sebutkan sebagai sebuah rangkaian mekatronika sederhana yang dibuat dengan tujuan untuk menghasilkan percikan bunga api pada busi pada interval waktu tertentu.
Percikan bunga api pada busi terbentuk karena adanya energi listrik dengan tegangan tinggi yang mengalir melewati elektroda busi dan didekatkan dengan massa. Energi listrik Tegangan tinggi ini dapat mencapai 40.000 V DC sehingga dengan celah busi sekitar 0,8 mm pada elektroda busi, akan menimbulkan lompatan elektron yang kita sebut percikan bunga api busi.
Fungsi Sistem Pengapian Konvensional
Sistem pengapian Konvensional berfungsi untuk menghasilkan percikkan bunga api pada busi di engine konvensional agar terjadi pembakaran campuran bahan bakar dan udara didalam ruang bakar. Nantinya tekanan dari proses pembakaran campuran bahan bakar dan udara akan digunakan untuk mendorong piston dan menghasilkan putaran pada poros engkol kemudian disalurkan ke flywheel atau roda gila.
1. Mengubah tegangan baterai 12 menjadi ± 40.000 V DC
2. Menimbulkan lompatan elektron pada celah busi
3. Menghasilkan bunga api pada celah busi
Komponen Sistem Pengapian Konvensional
Sistem pengapian konvensional memiliki beberapa komponen pendukungnya. Komponen sistem pengapian konvensional ini memiliki peran masing-masing dalam mendukung kerja dari sistem pengapian. Berikut akan kami jabarkan komponen sistem pengapian konvensional, antara lain:
a. Baterai (accu)
Baterai (accu) berfungsi untuk memberikan (menyuplai) arus listrik ke sistem pengapian konvensional pada kendaraan. Baterai atau accu memiliki sel listrik yang di dalamnya berlangsung proses elektrokimia reversibel (dapat berbalikan) dengan efisiensi yang tinggi sehingga menghasilkan tegangan 12V DC.
Maksud dari proses elektrokimia reversibel adalah di dalam baterai dapat berlangsung proses perubahan energi kimia (elektrolit dan plat nikel) menjadi energi listrik (proses pengosongan), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi energi kimia (proses pengisian). Pengisian kembali baterai atau accu terjadi dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai.
b. Sekering atau Fuse
Sekering atau fuse berfungsi sebagai pengaman jika terjadi kelebihan arus listrik pada rangkaian sistem pengapian konvensional. Sekering atau fuse ini akan terputus apabila ada arus listrik yang melewati sekering melebihi batas arus maksimal atau kapasitas yang tertera pada body sekering.
c. Kunci Kontak (Ignition Switch)
Kunci kontak (Ignition switch) berfungsi untuk menghubungkan dan memutus arus listrik dari baterai ke kumparan primer pada sistem pengapian konvensional. Kunci kontak terdapat didalamnya beberapa terminal, kunci kontak untuk mobil produk Eropa terdiri dari kode 30, 15, 50 sedangkan kunci kontak untuk mobil produk Jepang terdiri dari kode B, IG, ST, ACC.
Fungsi masing-masing terminal pada kunci kontak :
1. Terminal B / 30 (Baterai) untuk arus/tegangan positif dari baterai
2. Terminal IG / 15 (Ignition) untuk menghubungkan arus listrik positif dari baterai ke coil
3. Terminal ST / 50 (Starter) untuk menghubungkan arus listrik positif dari baterai ke motor starter
4. Terminal ACC (Accesoris) untuk menghubungkan arus listrik positif dari baterai ke sistem aksesoris pada mobil
d. Resistor (External / Internal)
Ada dua tipe resistor pada koil pengapian yaitu External dan Internal Resistor. Pada tipe koil pengapian dengan External Resistor berarti resistornys ditempatkan atau dipasang berada di luar Ignition Coil, sedangkan koil pengapian dengan Internal Resistor berarti resistor ditempatkan atau dipasang berada di dalam Ignition Coil. Resistor koil pengapian berfungsi untuk mengurangi penurunan tegangan pada kumparan sekunder pada saat engine berputar pada putaran tinggi.
e. Koil Pengapian atau Ignition Coil
Ignition Coil atau Koil Pengapian berfungsi untuk merubah arus listrik bertegangan 12 V yang diterima oleh dari baterai menjadi arus listrik bertegangan tinggi (10 kV atau lebih). Pada coil terdapat 2 lilitan yaitu lilitan primer dan lilitan sekunder.
Ciri-ciri lilitan primer koil pengapian:
1. Menciptakan medan magnet
2. Jumlah lilitannya hanya sedikit (sekitar 500 lilitan)
3. Luas penampangnya besar
Ciri-ciri lilitan sekunder koil pengapian:
1. Merubah induksi magnet menjadi listrik tegangan tinggi
2. Jumlah lilitannya banyak (sekitar 30.000 lilitan)
f. Distributor
Distributor berfungsi untuk membagikan arus tegangan tinggi yang dihasilkan oleh kumparan sekunder pada ignition coil ke busi ke tiap-tiap silinder sesuai dengan urutan pengapian (Firing Order). Misalnya pada engine Toyota 4K memiliki urutan pengapian (Firing Order) 1-3-4-2. Distributor akan menyalurkan arus tegangan tinggi ke silinder 1 (busi) -lalu- silinder 3 (busi) -lalu- silinder 4 (busi) -lalu- silinder 2 (busi).
Pada distributor terdapat beberapa komponen yang dipadukan dan sinkron :
- Cam Lobe : Fungsinya untuk membuka platina (breaker point) sesuai sudut crankshaft yang tepat untuk masing-masing silinder.
- Breaker Point atau platina : fungsinya untuk memutus hubungan arus listrik yang mengalir melalui kumparan primer dari ignition coil ke masa agar terjadi mutual induksi pada kumparan sekunder coil termasuk induksi kumparan primer.
- Kondensor atau kapasitor: fungsinya untuk menyerap loncatan bunga api yang terjadi pada platina (breaker point).
- Centrifugal Governer Advancer : fungsinya untuk memajukan saat pengapian sesuai dengan pertambahan putaran mesin.
- Vacuum Advancer : fungsinya untuk memajukan atau mengundurkan saat pengapian sesuai dengan beban mesin (kevakuman Intake Manifold) yang bisa bertambah atau berkurang
- Rotor : fungsinya untuk membagikan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan oleh ignition coil ke busi
- Tutup Distributor : fungsinya untuk membagikan arus listrik tegangan listrik yang telah dibangkitkan di kumparan sekunder dari rotor ke kabel tegangan tinggi.
g. Busi (Spark Plug)
Busi (Spark Plug) berfungsi untuk bunga api melalui celah elektrodanya. Temperatur elektroda busi dapat mencapai ± 2000°C (3632°F) selama langkah pembakaran (langkah ekspansi), namun suhu ± 2000°C (3632°F) ini akan turun drastis pada saat langkah hisap karena didinginkan oleh campuran udara dan bahan bakar.
h. Kabel Tegangan Tinggi (High-Tension Cord)
Kabel tegangan tinggi berfungsi untuk mengalirkan arus listrik bertegangan tinggi dari ignition coil ke busi. Kabel tegangan tinggi harus mampu mengalirkan arus listrik bertegangan tinggi yang dihasilkan oleh kumparan sekunder di dalam ignition coil menuju ke busi melalui distributor tanpa adanya kebocoran.
Cara Kerja Sistem Pengapian Konvensional
Komponen sistem pengapian konvensional dibentuk menjadi sebuah rangkaian listrik. Setiap komponen memiliki hubungan dengan beberapa komponen sistem pengapian konvensional lainnya. Hal ini dilakukan agar didapat sistem yang bekerja dengan baik. Rangkaian sistem pengapian konvensional ini bekerja dengan dua kondisi yaitu, kondisi saat platina menutup dan kondisi platina membuka.
1. Cara Kerja Sistem Pengapian Konvensional kondisi saat platina Menutup
Berikut cara kerja dan aliran listrik rangkian sistem pengapian konvensional saat platina membuka. Ketika kunci kontak diputar ke posisi ON dan platina (breaker point) "kebetulan" masih tertutup, arus dari baterai mengalir melewati kunci kontak dan fuse, kemudian arus positif baterai ini masuk ke terminal (+) pada ignition coil dan melalui kumparan primer. Kemudian arus listrik dari kumparan primer keluar melalui terminal (-) ignition coil dan diteruskan ke kontak poin atau platina (breaker point), lalu ke masa. Saat kondisi ini terjadi kemagnetan pada coil keseluran sehingga terbentuklah medan magnet pada kumparan primer ignition coil. Perhatikan garis merah pada gambar diatas, garis merah itu menunjukkan aliran arus positif baterai menuju massa.
2. Cara Kerja Sistem Pengapian Konvensional kondisi saat platina Membuka
Ketika engine berputar cam lobe akan menekan platina membuka, arus yang mengalir melalui platina terputus sehingga terjadi induksi pada kumparan primer (self induksi) dan kumparan sekunder (mutual induksi). Dalam waktu yang sangat singkat, kumparan sekunder dapat menghasilkan arus listrik bertegangan tinggi. Arus tegangan tinggi yang dihasilkan kumparan sekunder (mutual induksi) ini mengalir dari ignition coil melalui kabel tegangan tinggi menuju ke distributor, kemudian distributor akan membagikan arus tegangan tinggi ke masing-masing busi sesuai dengan urutan pengapian (Firing Order).
Demikianlah cara kerja Sistem Pengapian Konvensional dalam menghasilkan percikan bunga api pada celah busi. Bunga api yang dihasilkan oleh sistem pengapian konvensional harus kuat dan dapat membakar campuran udara dan bahan bakar yang dikompressikan.