Sistem pengapian adalah rangkaian kelistrikan didalam mesin yang berfungsi mengubah listrik menjadi percikan bunga api untuk kemudian digunakan saat proses pembakaran.
Kita mengenal busi sebagai komponen yang memercikan bunga api, tapi busi tersebut sebenarnya hanya konduktor. Sementara untuk memperoleh percikan api, maka perlu dibuat rangkaian penguat tegangan yang kemudian disebut sistem pengapian.
Secara singkat, ada 4 macam sistem pengapian yang paling populer yakni ;
Yang paling banyak digunakan adalah nomor 2 dan 4. Karena CDI digunakan hampir pada semua sepeda motor silinder tunggal sementara DLI digunakan pada hampir semua mobil berteknologi injeksi.
Namun dari keempat jenis pengapian diatas, semuanya berawal dari sistem pengapian konvensional. Karena prinsip kerja penguat tegangan didalam sistem pengapian, itu paling bisa dipahami pada jenis pengapian konvensional.
Oleh sebab itu, diartikel ini akan kita ulas secara detail skema dan cara kerja sistem pengapian konvensional.
Sebelum kita mengulas bagaimana proses kerjanya, terlebih dahulu anda harus memahami bagian-bagian penting pada sistem pengapian konvensional.
Disini menekankan pada dua komponen, yakni
1. Ignition coil
Ignition coil adalah komponen yang berfungsi menguatkan atau menaikan tegangan primer aki dari 12 Volt menjadi 20 KV. Prinsip kerja ignition coil, itu mirip trafo step up. Dimana ada dua lilitan, lilitan sekunder lebih banyak dibandingkan lilitan primer. Sehingga tegangan sekunder lebih besar.
Tapi perbedaannya, ada pada penempatan lilitan. Pada ignition coil, lilitan sekunder terletak didalam lilitan primer. Peletakan ini, disesuaikan dengan kebutuhan pada sistem pengapian yang hanya membutuhkan tegangan tinggi pada satu waktu, jadi tipikal ignition coil dapat menaikan tegangan dengan durasi kurang dari satu detik.
Lalu bagaimana caranya ? nanti kita bahas dibawah.
2. breaker point
Beberapa orang lebih menyebutnya platina, fungsinya sebagai pemutus arus primer dari coil. Mengapa harus diputus ? ini berhubungan dengan desain ignition coil.
Saat arus listrik melewati lilitan, maka akan terbentuk medan magnet dengan arah tertentu. Saat arus listrik tersebut diputus secara tiba-tiba, maka akan terjadi efek close wave. Yakni dimana medan medan magnet yang sebelumnya terbentuk pada sekitar lilitan bergerak secara cepat ke inti lilitan.
Hal diatas, diaplikasikan pada coil. Saat arus pada lilitan primer diputus secara tiba-tiba, maka medan magnet akan bergerak kearah dalam secara cepat. sementara itu, didalam lilitan primer terdapat lilitan sekunder, sehingga gerakan medan magnet tersebut akan menginduksi lilitan sekunder.
Hasilnya, tegangan akan naik karena jumlah lilitan pada lilitan sekunder lebih banyak.
Lalu bagaimana cara pemutusan arus pada breaker point ?
Ini menggunakan mekanisme cam, seperti gambar yang ditujukan diatas. Breaker point terdiri dari sebuah lengan, kaki kecil yang terhubung ke camshaft, lalu ada contact point diujungnya.
Saat camshaft berputar, maka nok juga akan berputar. Saat nok ini menyentuh kaki platina, otomatis contact point akan terangkat/ada celah. Sehingga arus pada lilitan primer terputus.
Sekarang mari kita pelajari proses lengkap sistem pengapian konvensional dari mesin mati hingga mesin menyala.
1. Saat kunci kontak ON
Saat kunci dimasukan kemudian diputar pada posisi ON, maka arus dari baterai mengalir melalui fuse, relay, dan masuk ke dalam ignition coil.
Arus listrik ini, akan mengaliri kedua lilitan baik lilitan primer maupun sekunder.
Output dari coil, ada dua yakni output lilitan primer dan sekunder. Output lilitan primer mengalir ke breaker point sementara output lilitan sekunder mengalir ke busi.
Pada tahap ini, sudah terbentuk medan magnet pada lilitan primer ignition coil. Tapi karena platina belum bergerak, dengan kata lain belum ada pemutusan arus maka tidak ada pergerakan medan magnet. Sehingga percikan api belum terbentuk.
2. Saat starter
Saat anda memutar kunci ke posisi ST, maka motor starter akan bekerja. Ini memicu poros engkol berputar, dan karena camshaft pada platina terhubung ke poros engkol mesin maka saat poros engkol berputar, camshaft juga berputar.
Disinilah pemutusan arus terjadi, ketika cam menyentuh kaki platina maka platina akan membuka/contact point tidak menempel. Sehingga arus primer coil akan terputus secara tiba-tiba. Hal itu akan memicu close wave yang bergerak ke arah lilitan sekunder.
Sehingga tegangan pada lilitan sekunder naik hingga 20 KV dengan interval sangat singkat. Ketika cam menjauhi kaki platina, maka contact point akan kembali menutup/menempel. Sehingga arus lilitan primer coil kembali tersambung. Ini menyebabkan medan magnet pada lilitan primer kembali terbentuk, dan saat cam kembali menyentuh kaki platina maka pemutusan arus akan terjadi dan induksi pada lilitan sekunder kembali terjadi.
Siklus diatas akan berulang terus menerus selama kunci kontak masih ON.
Bagaimana listrik tegangan tinggi menjadi percikan api ?
Mungkin beberapa dari anda ada yang masih bingung, output sistem pengapian itu hanya listrik bertegangan tinggi. Tapi mengapa sampai diujung busi, bentuknya berubah menjadi percikan api ?
Percikan api pada ujung busi tersebut sebenarnya wujud dari elektron yang loncat dari elektroda busi (kutub positif) ke ground (kutub negatif), memang elektron ini tidak terlihat tapi kalau tegangannya sangat tinggi maka elektron mampu loncat pada celah sempit.
apabila anda mendekatkan sumber arus (tegangan tinggi misal 220 V) pada masa, maka sebelum sumber arus tersebut menempel akan ada pecikan. Konstruksi busi pun demikian, dimana ada celah antara elektroda dan masa. Sehingga ketika ada listrik bertegangan tinggi pada elektoda busi, percikan api dapat terbentuk.
Bagaimana dengan timming pengapian ?
Satu lagi mengenai timming pengapian, kalau kita memahami siklus pengapian konvensional diatas maka kita dapat menarik kesimpulan bahwa yang menentukan timming atau yang menentukan kapan busi mengeluarkan api itu ada pada saat pembukaan platina.
Dan yang mempengaruhi pembukaan platina, adalah nok. Sehingga timming ini dipengaruhi oleh sudut nok terhadap sudut kaki platina.
Kita mengenal busi sebagai komponen yang memercikan bunga api, tapi busi tersebut sebenarnya hanya konduktor. Sementara untuk memperoleh percikan api, maka perlu dibuat rangkaian penguat tegangan yang kemudian disebut sistem pengapian.
Secara singkat, ada 4 macam sistem pengapian yang paling populer yakni ;
- Sistem pengapian konvensional
- Sistem pengapian CDI
- Sistem pengapian transistor
- Sistem DLI
Yang paling banyak digunakan adalah nomor 2 dan 4. Karena CDI digunakan hampir pada semua sepeda motor silinder tunggal sementara DLI digunakan pada hampir semua mobil berteknologi injeksi.
Namun dari keempat jenis pengapian diatas, semuanya berawal dari sistem pengapian konvensional. Karena prinsip kerja penguat tegangan didalam sistem pengapian, itu paling bisa dipahami pada jenis pengapian konvensional.
Oleh sebab itu, diartikel ini akan kita ulas secara detail skema dan cara kerja sistem pengapian konvensional.
Rangkaian Pengapian Konvensional Mesin 4 Silinder
- Ignition coil
- Breaker point/platina
1. Ignition coil
Tapi perbedaannya, ada pada penempatan lilitan. Pada ignition coil, lilitan sekunder terletak didalam lilitan primer. Peletakan ini, disesuaikan dengan kebutuhan pada sistem pengapian yang hanya membutuhkan tegangan tinggi pada satu waktu, jadi tipikal ignition coil dapat menaikan tegangan dengan durasi kurang dari satu detik.
Lalu bagaimana caranya ? nanti kita bahas dibawah.
2. breaker point
Beberapa orang lebih menyebutnya platina, fungsinya sebagai pemutus arus primer dari coil. Mengapa harus diputus ? ini berhubungan dengan desain ignition coil.
Saat arus listrik melewati lilitan, maka akan terbentuk medan magnet dengan arah tertentu. Saat arus listrik tersebut diputus secara tiba-tiba, maka akan terjadi efek close wave. Yakni dimana medan medan magnet yang sebelumnya terbentuk pada sekitar lilitan bergerak secara cepat ke inti lilitan.
Hal diatas, diaplikasikan pada coil. Saat arus pada lilitan primer diputus secara tiba-tiba, maka medan magnet akan bergerak kearah dalam secara cepat. sementara itu, didalam lilitan primer terdapat lilitan sekunder, sehingga gerakan medan magnet tersebut akan menginduksi lilitan sekunder.
Hasilnya, tegangan akan naik karena jumlah lilitan pada lilitan sekunder lebih banyak.
Lalu bagaimana cara pemutusan arus pada breaker point ?
Ini menggunakan mekanisme cam, seperti gambar yang ditujukan diatas. Breaker point terdiri dari sebuah lengan, kaki kecil yang terhubung ke camshaft, lalu ada contact point diujungnya.
Saat camshaft berputar, maka nok juga akan berputar. Saat nok ini menyentuh kaki platina, otomatis contact point akan terangkat/ada celah. Sehingga arus pada lilitan primer terputus.
Sekarang mari kita pelajari proses lengkap sistem pengapian konvensional dari mesin mati hingga mesin menyala.
Cara Kerja Sistem Pengapian Konvensional
1. Saat kunci kontak ON
Saat kunci dimasukan kemudian diputar pada posisi ON, maka arus dari baterai mengalir melalui fuse, relay, dan masuk ke dalam ignition coil.
Arus listrik ini, akan mengaliri kedua lilitan baik lilitan primer maupun sekunder.
Output dari coil, ada dua yakni output lilitan primer dan sekunder. Output lilitan primer mengalir ke breaker point sementara output lilitan sekunder mengalir ke busi.
Pada tahap ini, sudah terbentuk medan magnet pada lilitan primer ignition coil. Tapi karena platina belum bergerak, dengan kata lain belum ada pemutusan arus maka tidak ada pergerakan medan magnet. Sehingga percikan api belum terbentuk.
2. Saat starter
Saat anda memutar kunci ke posisi ST, maka motor starter akan bekerja. Ini memicu poros engkol berputar, dan karena camshaft pada platina terhubung ke poros engkol mesin maka saat poros engkol berputar, camshaft juga berputar.
Disinilah pemutusan arus terjadi, ketika cam menyentuh kaki platina maka platina akan membuka/contact point tidak menempel. Sehingga arus primer coil akan terputus secara tiba-tiba. Hal itu akan memicu close wave yang bergerak ke arah lilitan sekunder.
Sehingga tegangan pada lilitan sekunder naik hingga 20 KV dengan interval sangat singkat. Ketika cam menjauhi kaki platina, maka contact point akan kembali menutup/menempel. Sehingga arus lilitan primer coil kembali tersambung. Ini menyebabkan medan magnet pada lilitan primer kembali terbentuk, dan saat cam kembali menyentuh kaki platina maka pemutusan arus akan terjadi dan induksi pada lilitan sekunder kembali terjadi.
Siklus diatas akan berulang terus menerus selama kunci kontak masih ON.
Bagaimana listrik tegangan tinggi menjadi percikan api ?
Mungkin beberapa dari anda ada yang masih bingung, output sistem pengapian itu hanya listrik bertegangan tinggi. Tapi mengapa sampai diujung busi, bentuknya berubah menjadi percikan api ?
Percikan api pada ujung busi tersebut sebenarnya wujud dari elektron yang loncat dari elektroda busi (kutub positif) ke ground (kutub negatif), memang elektron ini tidak terlihat tapi kalau tegangannya sangat tinggi maka elektron mampu loncat pada celah sempit.
apabila anda mendekatkan sumber arus (tegangan tinggi misal 220 V) pada masa, maka sebelum sumber arus tersebut menempel akan ada pecikan. Konstruksi busi pun demikian, dimana ada celah antara elektroda dan masa. Sehingga ketika ada listrik bertegangan tinggi pada elektoda busi, percikan api dapat terbentuk.
Bagaimana dengan timming pengapian ?
Satu lagi mengenai timming pengapian, kalau kita memahami siklus pengapian konvensional diatas maka kita dapat menarik kesimpulan bahwa yang menentukan timming atau yang menentukan kapan busi mengeluarkan api itu ada pada saat pembukaan platina.
Dan yang mempengaruhi pembukaan platina, adalah nok. Sehingga timming ini dipengaruhi oleh sudut nok terhadap sudut kaki platina.