KD 5 SISTEM PENGAPIAN

SISTEM PENGAPIAN (IGNITION SYSTEM)

9.1.     Pendahuluan

Sistem pengapian merupakan sistem yang berfungsi untuk menghasilkan percikan bunga api pada busi yang kuat dan tepat untuk memulai pembakaran campuran udara bahan bakar di ruang bakar pada motor bensin. Percikan api yang terjadi pada busi harus terjadi pada saat yang tepat (pada akhir langkah kompresi) untuk menjamin pembakaran yang sempurna sehingga mesin bekerja dengan halus dan ekonomis. Secara umum komponen sistem pengapian terdiri dari baterai, kunci kontak, koil, distributor, kabel tegangan tinggi dan busi. Di dalam distributor terdapat beberapa komponen pendukung lainnya yaitu kontak pemutus (atau pulse generator pada sistem pengapian elektronik), kondensor, cam, vakum dan sentrifugal advancer.

Gambar 9.1. Sistem pengapian

Fungsi dari masing-masing komponen system pengapian adalah 1) baterai sebagai sumber arus, 2) kunci kontak untuk menghidupkan dan mematikan sistem pengapian, 3) koil untuk menaikan tegangan baterai menjadi tegangan tinggi di atas 10000 volt. Tegangan tinggi pada kumparan sekunder terjadi karena jumlah kumparan sekunder jauh lebih banyak dari kumparan primer, 5) distributor berfungsi untuk mendistribukan tegangan tinggi dari koil ke tiap busi sesuai dengan urutan penyalaannya, 6) kabel tegangan tinggi berfungsi untuk menghantarkan tegangan tinggi dari koil sampai ke busi, 7) busi berfungsi untuk meloncatkan bunga api.

Beberapa syarat dari sistem pengapian adalah 1) sistem pengapian harus mempunyai suatu sumber energi, 2) sistem pengapian harus mampu mensuplai arus yang cukup (ke koil) untuk menghasilkan medan magnet yang kuat untuk mendapatkan energi yang tinggi sehingga dapat menghasilkan bunga api untuk membakar campuran udara bahan bakar di dalam ruang bakar, 3) sistem pengapian harus menghasilkan tegangan puncak yang lebih tinggi dari pada syarat batas tegangan busi pada semua tingkat kecepatan, 4) durasi loncatan api harus cukup lama dengan energi yang cukup untuk menjamin terjadinya penyalaan campuran udara dan bahan bakar, 5) sistem pengapian harus mendistribusikan tegangan tinggi ke tiap busi pada saat yang tepat dalam tiap siklus, 6) sistem pengapian harus mempunyai ketahanan yang cukup untuk menahan getaran dan panas yang dihasilkan oleh mesin.

9.1.1. Prinsip Dasar Sistem Pengapian

Pembangkitan tegangan tinggi pada sistem pengapian terjadi di koil. Apabila kontak pemutus (breaker point) dalam keadaan tertutup (gambar 9.2 kiri), maka arus dari baterai akan mengalir ke kumparan primer, ke kontak pemutus, kemudian ke massa. Aliran arus pada kumparan ini akan menyebabkan terjadinya medan magnet di sekeliling kumparan. Pada keadaan ini, energi listrik yang mengalir diubah menjadi energi dalam bentuk medan magnet. Apabila secara tiba-tiba kontak pemutus terbuka (gambar 9.2 kanan), maka dengan cepat arus pada kumparan primer terputus. Terputusnya aliran arus ini menyebabkan medan magnet di sekitar kumparan hilang dengan cepat. Perubahan garis gaya magnet dengan cepat di sekitar kumparan menyebabkan terjadinya tegangan pada kumparan tersebut. Jadi, energi dalam bentuk medan magnet tersebut dikembalikan ke kumparan dalam bentuk energi listrik. Pada kedua kumparan akan terjadi tegangan induksi. Pada kumparan primer disebut dengan induksi diri (self induction) dan pada kumparan sekunder disebut induksi mutual (mutual induction). Apabila pada ujung kumparan sekunder terdapat celah di antara elektroda positif dan negatif akan terjadi loncatan bunga api.

Pembakaran pada motor bensin diawali dengan pecikan bungan api pada busi (titik 1) sekitar 10⁰ menjelang titik mati atas (TMA) pada akhir langkah kompresi (lihat gambar 9.3). Pembakaran dimulai pada titik 2 dengan mulai terjadinya perambatan api dan pembakaran maksimum terjadi di sekitar 10⁰ setelah TMA. Proses pembakaran di dalam ruang bakar membutuhkan waktu yang relatif konstan baik pada putaran lambat maupun tinggi. Dari mulai dipercikan api (titik 1) sampai terjadi pembakaran dengan tekanan maksimum (titik 3) membutuhkan waktu sekitar 0,003 detik. Pada putaran tinggi, diperlukan waktu yang sama untuk pembakaran yaitu 0,003 detik. Karena pada putaran tinggi poros engkol berputar lebih cepat, maka untuk memenuhi waktu 0,003 detik saat pengapian harus dimajukan untuk memenuhi waktu pembakaran sehingga tekanan maksimum pembakaran tetap berada sekitar 10⁰ setelah titik mati atas baik

pada putaran rendah maupun tinggi. Pemajuan saat pengapian ini dilaksanakan oleh sentrifugal advance dan vakum advance (pada sistem pengapian konvensional). Secara khusus ini akan dibahas pada bagian lain dalam bab ini.

Selang waktu di antara busi memercikan api (titik 1) dan dimulainya pembakaran (titik 2) disebut dengan kelambatan pengapian (ignition delay). Apabila ignition delay pada motor bensin terlalu singkat (karena nilai oktan bahan bakar terlalu maka akan mengakibatkan terjadinya knocking atau ketukan. Hal ini terjadi karena kecepatan atau laju pembakaran tidak sesuai dengan gerakan piston.

Untuk lebih detail dan jelasnya silahkan download link berikut: https://drive.google.com/file/d/1Pig0eDuBV42eyJCgJHXbnmyl4i4E4WVi/view?usp=sharing

Read More

KD 4 SISTEM PENGISIAN (CHARGING SISTEM)

SISTEM PENGISIAN (CHARGING SISTEM)

8.1.     Pendahuluan

Sistem pengisian berfungsi untuk 1) mengisi kembali baterai, dan 2) mensuplai arus listrik ke seluruh sistem kelistrikan setelah mesin hidup. Komponen -komponen pada sistem pengisian adalah seperti ditunjukkan pada gambar di ba wah ini, terdiri dari baterai, kunci kontak, alternator, dan regulator. Alternator berfungsi untuk mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Tegangan yang dihasilkan oleh alternator bervariasi tergantung dari kecepatan putaran dan besarnya beban. Karen a tegangan alternator bervariasi akibat putaran, maka digunakan regulator yang berfungsi untuk menjaga tegangan output alternator tetap konstan dengan mengatur besar kecilnya arus listrik atau kuat lemahnya medan magnet pada kumparan rotor (rotor coil). Regulator ada dua macam, pertama tipe konvensional atau tipe kontak point, kedua tipe regulator 1C.

Sistem pengisian terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu baterai, alternator, regulator, kunci kontak, dan beberapa komp onen pendukung seperti tali kipas, lampu indikator, dan kabel-kabel atau harness. Tegangan yang dihasilkan oleh sistem pengisian harus selalu stabil meskipun putaran mesin berubah -ubah. Berikut ini dijelaskan dasar-dasar sistem pengisian.

Prinsip Dasar Alternator

Pembangkitan arus AC (alternating current) satu fasa. Gambar di bawah memperlihatkan prinsip dasar alternator. Alternator adalah generator untuk menghasilkan arus bolak-balik. Pada alternator, kumparan yang diam berada di luar dan mengitari medan magnet yang berputar. Jika magnet berputar, maka arah (kutub) magnet yang diterima oleh kumparan (penghantar) akan berubah -ubah. Hal ini menyebabkan terjadi tegangan induksi pada penghantar yang arahnya juga berubah - ubah. Makin tinggi putaran, maka tegang an induksi pada penghantar tersebut makin tinggi.

Gambar di bawah mengilustrasikan tegangan yang dihasilkan oleh kumparan saat medan magnet berputar. Satu gelombang adalah perubahan gaya electromotif dari a ke a' dan frekwensinya adalah banyaknya pengulangan tersebut dalam satu detik. Saat magnet berputar satu kali dalam satu detik, frekuensinya adalah satu siklus. Jika menggunakan 4 kutub magnet, maka perubahan yang sama terjadi setiap 1/2 putaran, jadi 2-siklus terjadi setiap satu kali putaran magnet. Apabila jumlah kutub magnetnya bertambah atau putarannya naik, maka frekwensinya juga meningkat.

Apabila tiga buah kumparan yang mempunyai gulungan yang sama, A-A', B-B' dan C-C' (lihat gambar di bawah), dililitkan dengan arah 120°, dan ketika magnet berputar di sekitar kumparan, maka akan dihasilkan tegangan AC 3 fasa seperti tampak pada gambar 8.4. Setiap gerakan magnet sejauh 120⁰, maka dihasilkan tegangan, sehingga untuk satu putaran magnet menghasilkan tiga tegangan yang berurutan yang dihasilkan oleh ketiga kumparan tersebut.

Berdasarkan prinsip dasar alternator yang telah dijelaskan di atas , maka dapat diambil kesimpulan bahwa ada tiga hal pokok agar alternator dapat menghasilkan tegangan, yaitu ada medan magnet, ada kumparan yang memotong medan magnet, dan ada gerakan (putaran) yang menyebabkan terjadinya perpotongan antara medan magnet dan kumparan. Apabila salah satu dari ketiga hal tersebut tidak ada, maka alternator tidak dapat menghasilkan tegangan. Putaran mesin pada kendaraan tidak konstan karena bekerja pada putaran rendah, sedang, atau tinggi tergantung dari kebutuhan. Naik turunnya putaran akan mempengaruhi tegangan yang dihasilkan alternator. Bila putaran naik, maka tegangan yang dihasilkan juga akan naik dan bila putaran turun maka tegangan akan turun juga. Jumlah kumparan sta tor juga akan mempengaruhi besar kecilnya tegangan yang dihasilkan. Kuat lemahnya medan magnet juga akan mempengaruhi besar kecilnya tegangan. Jumlah lilitan pada

lternator adalah tetap, putaran mesin selalu berubah -ubah. Besarnya tegangan baterai pada kendaraan adalah konstan (12 V), sehingga tegangan outpu t alternator tidak boleh terlalu tinggi melebihi 14,8 V.

Berdasarkan kondisi tersebut, untuk menghasilkan tegangan yang stabil, tidak mungkin mempertahankan putaran pada kecepatan tertentu karena mesin selalu berputar turun naik. Untuk menghasilkan tegang an yang stabil juga tidak mungkin mengurangi atau menambah jumlah lilitan pada alternator. Untuk menstabilkan tegangan yang dihasilkan alternator, yang dapat dilakukan hanya dengan mengatur kuat lemahnya medan magnet. Jika putaran mesin naik, maka medan ma gnet harus dilemahkan agar tegangan yang dih asilkan tidak terlalu tinggi, dan sebaliknya pada saat putaran rendah medan magnet harus dikuatkan untuk mencegah tegangan alternator turun. Jadi pengaturan output alternator agar tegangan yang dihasilkan selalu stabil adalah dengan mengatur medan magnet pada alternator.

Untuk lebih jelas dan detailnya silahkan download materi dengan link berikut: https://drive.google.com/file/d/1UqC0KWgfz9jLEr_4hYv5CaTm8LH1_WnK/view?usp=sharing

Read More

KD 3 SISTEM STARTER (STARTING SYSTEM)

SISTEM STARTER (STARTING SYSTEM)

7.1.     Pendahuluan

Saat mesin dalam keadaan mati, tidak ada tenaga yang dihasilkannya. Karena itu mesin tidak dapat memutarkan dirinya sediri pada saat akan dihidupkan. Tenaga untuk memutarkan mesin pertama kali harus berasal dari luar mesin. Gerakan awal untuk memutarkan mesin diperlukan untuk melakukan proses kerja mesin mulai dari langkah isap, kompresi (saat akhir langkah kompresi busi memercik pada motor bensin atau bahan bakar diinjeksikan pada motor diesel), kemudian usaha (terjadi pembakaran) sehingga mesin dapat hidup, dan langkah buang. Jadi yang memberikan tenaga pertama kali untuk melakukan proses kerja mesin berasal dari luar mesin. Sistem yang memberikan tenaga awal untuk menghidupkan mesin disebut dengan sistem starter.

Gambar di atas memperlihatkan mesin sebuah kendaraan. Motor starter pada mesin tersebut terletak di bagian belakang mesin karena saat bekerja motor starter harus berkaitan dengan roda penerus (flywheel) pada mesin tersebut. Jika motor starter bekerja atau berputar, roda gigi (pinion gear) pada motor starter memutarkan roda penerus sehingga poros engkol berputar. Gerakan putar inilah yang menyebabkan piston bergerak untuk melakukan proses isap, kompresi, usaha, dan buang sehingga mesin dapat hidup. Sistem starter pada kendaraan meliputi beberapa komponen yaitu motor starter, kunci kontak, baterai, dan kabel-kabel penghubung antar komponen (harness). Sumber energi untuk menggerakan motor starter berasal dari baterai.

Sistem starter bekerja untuk mengubah energi listrik dari baterai menjadi energi gerak (mekanik/putaran). Komponen utama untuk mengubah energi listrik
menjadi energi mekanik adalah motor listrik. Motor ini harus dapat membangkitkan momen puntir yang besar untuk dapat memutarkan mesin saat pertama kali dihidupkan. Kecepatan minimum yang diperlukan untuk menghidupkan mesin berbeda tergantung dari konstruksi dan kondisi kerja mesin.

7.1.1. Prinsip Dasar Sistem Starter

Motor starter memanfaatkan medan magnet yang terjadi akibat aliran arus listrik dalam suatu penghantar untuk menghasilkan tenaga mekanik sebagai penggerak awal mesin. Jika arus mengalir pada suatu penghantar menjauhi kita, medan magnet yang dibangkitkan searah dengan jarum jam. Sebaliknya, jika arus mengalir pada penghantar mendekati kita, maka medan magnet yang dibangkitkan berlawanan arah dengan jarum jam.

Gambar 7.2. Arah aliran arus dan arah medan magnet yang dihasilkan

Jika penghantar yang dialiri arus listrik seperti ditunjukkan gambar di atas ditempatkan di dalam suatu medan magnet (gambar di bawah), maka garis-garis gaya magnet dari kutub utara ke kutub selatan akan berbelok mengikuti arah garis gaya magnet yang berasal dari penghantar. Garis-garis gaya magnet dari kutub utara ke selatan tersebut akan berbelok ke bagian atas penghantar. Apabila garis-garis gaya magnet yang berbelok itu diumpamakan sebagai karet, maka karet itu akan mendorong penghantar ke arah bawah. Demikian juga dengan garis-garis gaya magnet tersebut akan mendorong penghantar untuk bergerak atau terlempar ke bawah.

Gambar 7.3. Efek penghantar yang dialiri arus dalam suatu medan magnet

Arah gerakan penghantar yang dialiri arus digambarkan dengan hukum tangan kiri Fleming. Jari telunjuk menggambarkan arah medan magnet dari utara ke selatan, jari tengah menunjukkan arah arus, dan ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar. Pada gambar di atas, arah aliran arus adalah meninggalkan kita sehingga medan magnet berbelok ke atas dan mendorong penghantar bergerak ke bawah. Jika penghantar tersebut dibentuk seperti huruf U (gambar 7.4 a) dan diletakkan dalam suatu medan magnet, maka arah aliran arusnya ada dua yaitu mendekati dan menjauhi kita. Kedua arah arus ini akan membentuk medan magnet yang arahnya berbeda pula sehingga garis-garis gaya magnet (gambar 7.4 c) akan berbelok ke arah bawah (pada arus yang mendekati kita) dan berbelok ke atas (pada arus yang meninggalkan kita). Hal ini akan menimbulkan arah gerakan penghantar yang berbeda, satu ke atas dan satu ke bawah.

Gambar 7.4. Penghantar dengan bentuk U dalam medan magnet

Gerakan naik dan turun ini hanya terjadi satu kali saja karena arus tidak dapat berubah arah dengan sendirinya. Untuk mendapatkan putaran yang kontinyu, gerakan ini harus terjadi berulang-ulang dengan cepat dan arah arus yang mendekati kita harus selalu berada di sisi sebelah kiri (gambar 7.4 c) dan arus yang meninggalkan kita harus selalu berada di sisi sebelah kanan. Untuk itu, maka dipasang suatu komponen yang berfungsi untuk menjamin sisi sebelah kiri adalah arus yang mendekati kita dan sebelah kanan adalah arus yang meninggalkan kita. Komponen ini adalah cincin belah (komutator) yang dipasang pada ujung penghantar. Satu segmen untuk sisi kiri dan satu segmen untuk sisi kanan (gambar 7.5). Pada masing-masing segmen komutator terdapat sikat. Sikat berfungsi untuk mengalirkan arus dari baterai ke komutator.

Apabila penghantar sebelah kiri terdorong ke atas dan yang sebelah kanan terdorong ke bawah, maka kedua penghantar tersebut juga menyebabkan komutator ikut berputar pada porosnya. Komutator akan berputar searah jarum jam, dan komutator yang berhubungan dengan sikat negatif akan bergerak menjauhi sikat negatif, begitu pula komutator yang berhubungan dengan sikat posistif akan menjauhi sikat posistif. Karena efek putaran ini, komutator yang bertanda negatif akan mendekati sikat positif dan kemudian terhubung dengan sikat positif. Sekarang, komutator yang semula berhubungan dengan sikat negatif berganti dan berhubungan dengan sikat positif dan komutator yang semula berhubungan dengan sikat positif berganti dan berhubungan dengan sikat negatif. Proses tersebut terjadi secara berulang sehingga kumparan akan terus berputar.

Motor starter yang digunakan pada kendaraan umumnya menggunakan magnet tidak permanen. Medan magnet dihasilkan dari kumparan pada field coil atau kumparan medan yang dialiri arus. Gambar 7.6 memperlihatkan dasar motor starter. Penghantar dililitkan pada inti besi untuk menghasilkan medan magnet kutub utara (N = north) dan dihubungkan lagi dengan inti besi lainnya untuk menghasilkan medan magnet kutub selatan (S =south), kemudian penghantar tersebut dihubungkan dengan komutator, dan komutator lainnya ke negatif baterai. Saat motor bekerja arus mengalir dari terminal positif baterai ke kumparan medan (N), ke kumparan medan (S), ke komutator positif, ke kumparan pada armatur, ke komutator negatif, kemudian ke massa (negatif baterai). Akibatnya terjadi medan magnet pada kedua inti besi kumparan medan, dan arus yang mengalir melalui kumparan armatur juga akan menghasilkan medan magnet dan efeknya adalah terjadi fenomena seperti yang telah digambarkan pada gambar 7.4.c. Maka armatur atau penghantar berputar seperti juga yang telah dijelaskan melalui gambar 7.5.

Untuk lebih jelas dan detail mempelajari materi ini silahkan download materi dengan link : https://drive.google.com/file/d/1q7l_zGwzGHQQb9i75PP1Z2OSTKJptbqN/view?usp=sharing

Read More