Sistem Pengapian Konvensional, Komponen, Rangkaian, Cara Kerja

Sistem pengapian konvensional merupakan sistem pengapian awal pada kendaraan yang didesain dapat selaras atau sinkron dengan putaran motor bakar. Jenis motor bakar yang menerapkan sistem ini disebut motor bensin. Alasan penambahan bensin adalah jenis bahan bakar yang digunakannya.

Mungkin rumit untuk anda pahami penjelasan diatas, disini akan saya jelaskan lebih detail. Motor bakar memiliki piston yang terhubung dengan poros engkol. Piston hanya bisa bergerak naik dan turun pada silinder karena terikat dengan poros engkol ini.

Sistem Pengapian Konvensional, Komponen, Rangkaian, Cara Kerja

Apa yang membuat piston ini dapat bergerak naik dan turun? Ialah ledakan karena pembakaran bensin yang dicampur dengan udara sehingga menghasilkan tekanan yang meningkat secara signifikan. Pembakaran ini tidak terjadi begitu saja, melainkan di bantu oleh sistem pengapian.

Sistem pengapian ini membuat terjadinya tegangan tinggi. Kemudian tegangan ini disalurkan keruang bakar dengan perantaraan sebuah busi. Letak busi ini paling akhir pada rangkaian sistem pengapian  dan memercikkan api.

1. Penemuan Sistem Pengapian

Kini anda akan tertanya-tanya, mengapa busi itu dapat memercikkan api ? Dari mana sumber api yang terjadi pada busi? Apakah  api ini dihasilkan menggunakan pemantik atau menggunakan listrik? Jika hal ini terjadi pada anda, berarti anda harus melanjutkan baca artikel Sistem Pengapian Konvensional hingga tuntas.

Busi pada motor bensin, komponen ini sebenarnya hanya media agar terjadi loncatan api pada celah elektrodanya. Sederhanya, busi hanya mengkonversi energi listrik yang meloncat tadi menjadi percikan bunga api. Listrik dalam komposisi tegangan dan arus besar ini, juga memiliki sifat yang sama seperti api, memiliki panas dan dapat membakar.

Bagaimana cara busi mengkonversi listrik menjadi api? Inilah tugas dari sistem pengapian, yang menyalurkan energi listrik dengan komposisi besar pada timming langkah piston yang tepat. Kami akan membahas materi lengkap sistem pengapian konvensional (komponen, rangkaian, cara kerja) alat ini kepada pembaca Pak Galingging.

2. Sejarah Sistem Pengapian Kendaraan

Sistem pengapian sudah banyak mengalami inovasi hingga menjadi kondisi sekarang ini. Sebelum tahun 1902 awalnya sistem ini menggunakan magnetto. Bentuk paling sederhana dari sistem pengapian ketika ditemukan saat itu. Poros engkol memutar magneto yang didalamnya terdapat koil, sebuah koil didalam magnet tetap, dan juga menggerakkan kontak poin (platina) untuk memutus arus dan menyebabkan peningkatan tegangan yang mampu meloncatkan bunga api pada celah busi.

Peninggalan sistem pengapian magneto

Pengapian dengan menggunakan sistem magneto ini memiliki banyak kekurangan, terlebih ketika mesin berputar lambat atau saat akan dihidupkan. Kelemahan ini terjadi karena metode menghasilkan listriknya benar-benar tergantung kepada putaran magneto. Jika poros engkol berputar lambat, otomatis magneto juga lambat dan arus yang dihasilkan koil sangat kecil, menyebabkan mesin sulit dihidupkan.

Sistem pengapian switchable

Beberapa tahun berikutnya diciptakan sistem pengapian switchable, sistem pengapian ini sangat bergantung kepada baterai non-rechargeable. Jika sistem magneto engine dapat dihidupkan tanpa kunci kontak, berbeda dengan generasi switchable ini. Sudah dilengkapi kunci kontak untuk dapat mematikan dan menghidupkan sistem pengapian sekaligus mesin.

Trembler Coil

Pada generasi sistem pengapian switchable digunakan koil pengapian yang diberi nama trembler coil. Kendaraan yang menggunakan sistem ini adalah mobil Ford Model T dan Motorwagon. Kedua kendaraan ini adalah mobil pertama yang diproduksi secara massal. Dari sini sistem pengapian mengalami inovasi kembali menjadi mechanically timed ignition atau yang kita sebut dengan sistem pengapian konvensional. Begitulah dulu sedikit sejarah sistem pengapian kendaraan yang dapat saya paparkan.

3. Sistem Pengapian Konvensional

Persyaratan agar sebuah mesin untuk dapat hidup adalah harus memiliki bahan bakar, udara, dan api. Udara diperoleh melalui sistem aliran udara dan bahan bakar akan diatur menggunakan sistem bahan bakar. Sedangkan api untuk memicu pembakaran pada mesin, diatur pada sistem pengapian.

Bunga api yang dihasilkan sistem pengapian bukan bara api, namun hanya sebatas percikan bunga api yang dihasilkan dari energi listrik. Walaupun perikan api kecil, namun ini sanggup membakar campuran udara dan bensin yang sebelumnya sudah dikompresi didalam silinder.

4. Pengertian Sistem Pengapian Konvensional

Sistem pengapian konvensional dadpat dikatakan sebuah rangkaian mekatronika sederhana tujuannya dibuat adalah untuk membangkitkan percikan api pada busi pada interval waktu yang ditentukan.

Percikan api pada busi, dapat terbentuk karena adanya energi listrik tegangan tinggi yang mengalir melalui elektroda busi. Tegangan Energi listrik tersebut mencapai 40.000 V DC. Sehingga dengan celah sekitar 0,7 - 0,8 mm pada elektroda busi, akan timbul lompatan elektron yang berbentuk percikan api.

Namun, percikan api tersebut hanya diperlukan saat langkah usaha saja. Untuk itu, ada rangkaian pemutus arus yang akan mengatur waktu busi untuk memercikan api. Sehingga busi tidak selamanya menyala. Agar lebih jelas, silahkan simak Prinsip kerja pengapian konvensional berikut.

5. Fungsi Sistem Pengapian Konvensional

Sistem pengapian konvensional memiliki fungsi untuk menaikkan tegangan baterai dari 12 volt menjadi 40.000 volt atau lebih dengan menggunakan bantuan ignition coil. Dan kemudian tegangan tinggi tersebut dibagi-bagikan ke masing-masing busi melalui distributor dan kabel tegangan tinggi.

Dapat disimpulkan bahwa sistem pengapian berfungsi sebagai:

1. Penghasil bunga api pada busi
2. Mengubah tegangan baterai 12 volt menjadi 40.000 VDC
3. Membakar campuran udara dan bensin yang telah dikompresikan didalam silinder
4. Alat utama menghidupkan engine

6. Komponen Sistem Pengapian Konvensional

Sistem ini terdiri atas beberapa komponen sistem pengapian konvensional yang saling bekerja sama dalam menghasilkan percikan bunga api pada unjung elektroda busi. Adapun komponen sistem pengapian konvensional dapat dilihat dibawah ini.

1. Kabel Busi

Kabel yang terhubung pada busi disebut kabel busi.Kabel ini memiliki bentuk dan kemampuan berbeda dengan kabel-kabel pada umumnya. Kabel ini biasanya dibuat dari tembaga berdiameter besar dengan dilapisi isolator yang tebal. Hal ini bertujuan karena kabel busi akan menghubungkan tegangan super tinggi dari output coil. Sehingga diperlukan kabel yang memiliki isolator yang bagus dan daya tahan besar.

2. Baterai

Fungsi utama baterai sebagai sumber arus, mengapa baterai termasuk kedalam komponen pengapian ? bukankah baterai merupakan komponen kelistrikan kendaraan ? Iya, memang dan sistem pengapian juga merupakan salah satu kelistrikan mobil, jadi semua sistem yang memerlukan arus listrik harus menyertakan baterai sebagai komponennya.

Tegangan baterai normal yang digunakan pada kendaraan umunya 12 volt entah pada motor ataupun mobil. Kita dapat melihat perbedaan antara aki motor dan mobil itu bukan dari tegangannya melainkan dari dayanya yang memiliki satuan Watt. Mobil memrlukan baterai dengan kapasitas besar, ini karena daya listrik pada mobil itu lebih besar dibanding sepeda motor selain sistem pengapian ada pula sistem penerangan dan aksesoris yang memerlukan daya listrik besar.

3. Ignition coil

Inilah komponen yang memiliki peranan paling penting, karena mengusung fungsi dan cara kerja sebagai trafo step up, dengan menaikan tegangan baterai. Sebelumnya sudah kita singgung diatas bahwa coil ini bekerja dengan prinsip induksi elektromagnet memakai dua buah coil didalamnya. Dimana koil pertama jumlah lilitan coil sekunder lebih banyak dari coil primer (koil kedua), sehingga ketika kemagnetan dari coil primer menginduksi coil sekunder dapat terjadi peningkatan tegangan.

4. Kunci kontak

Beberapa dari kita mengenal kunci kontak sebagai alat penstater mesin, atau komponen untuk menghidupkan starter mesin. Itu benar, tapi bukan hanya itu fungsi ignition switch. Pada lubang ignition ada 4 posisi yakni ;

• Posisi Batt
• Posisi ACC
• Posisi IG
• Posisi ST

Pada posisi ACC yang berarti accesories, sistem pengapian masih belum aktif dalam artian belum ada arus yang memasuki coil primer. Listrik baru akan masuk ke coil primer saat kunci kontak kita posisikan pada posisi ON. Pada posisi ini, bukan hanya coil primer yang mendapatkan arus tapi seluruh sistem utama kendaraan juga sudah siap diaktifkan.

5. Distributor

Pada sistem pengapian konvensional, distributor menjadi komponen yang digunakan dalam hal timming dan FO. Distributor terdiri dari poros yang terhubung dengan cam, cam ini dipakai untuk memutuskan aliran arus dari coil primer.

Sementara itu, dibagian tutup distributor akan anda temui dua komponen utama yang berkaitan dengan fairing order. Yakni rotor dan distributor cap. Rotor merupakan komponen konduktor yang membagikan output dari coil ke kabel busi sesuai FO, sementara distributor cap merupakan pangkal dari kabel busi untuk menyalurkan dan menerima output coil ke rotor. Selengkapnya bisa anda simak pula pada bagian-bagian distributor pengapian.

6. Governor advancer

Sentrifugal governor advancer juga sama seperti vacuum advancer, fungsi governorr advancer adalah mengubah timming pengapian mesin berdasarkan RPM mesin. Kondisinya, apabila RPM tinggi maka timming pengaian harus dibuat lebih awal agar tidak terjadi knocking dan self ignition.

Governoor advancer menggunakan dua buah bandul yang dapat meregang berdasarkan gaya sentrifugal yang mengenainya. Bandul ini akan menempel pada poros distributor dan putaran poros akan menimbulkan gaya sentrifugal pada bandul, regangan bandul digunakan untuk mempercepat sudut buka platina. Simak prinsip kerja governoor advancer untuk lebih detail,

7. Kontak point/platina

Contact point atau breaker point merupakan sebuah plat mirip saklar yang dapat terputus dan tersambung. Untuk apa fungsinya ? ini seperti prinsip kerja coil dimana untuk menghasilkan tegangan output yang besar perlu dilakukan pemutusan arus primer. Kontak inilah yang bertugas memutuskan arus primer sesuai dengan sudut pengapian.

Cara kerja kontak point yakni dengan memanfaatkan cam yang menyentuh kaki ebonit. Saat kaki ini tersentuh cam, maka kontak akan membuka dan menyebabkan arus primer terputus. Kontak ini juga familiar disebut platina karena memakai logam platina pada ujung kontaknya.

8. Kapasitor

Capasitor atau condensor merupakan komponen elektronika yang memiliki kemampuan menyerap arus dan mengeluarkannya saat diperlukan. Pada pengapian konvensional, kemampuan ini digunakan untuk menyerap api dari coil primer.

Ketika kontak point membuka, maka harusnya arus primer coil terputus. Namun, pembukaan platina itu hanya sekitar 0,5 mm. Dengan celah sekecil ini, maka listrik tegangan 12 volt bisa melompat sehingga akan muncul percikan api pada platina dan proses pemutusan arus terganggu.

Dengan adanya capasitor maka ketika platina membuka, arus listrik akan dipindahkan ke capasitor yang memiliki koneksi. Namun arusnya tidak disimpan didalam capasitor karena langsung dihubungkan ke masa. Proses ini akan membuat capasitor langsung mengalami kekosongan sehingga bisa dipakai secara cepat dan berulang-ulang.

9. Vacuum advancer

Vacuum advancer, bertugas pada bagian spark advancing, atau pengubahan timming pengapian. Mengapa timming perlu diubah ? ini bertujuan untuk menyesuaikan kondisi mesin dengan pengapian, misal pada saat mesin membawa beban berat. Kondisi ini akan menimbulkan gerakan piston yang lambat meski katup gas terbuka penuh.

Jika timming tetap, maka bisa jadi meimbukan efek contra yang justru menghambat laju piston. Untuk menyesuaikannya, maka timming pengapian akan dimundurkan hampir 0 derajat sehingga expansi hasil pembakaran bisa dipakai sepenuhnya untuk mendorong piston kebawah.

Vacuum advancer akan memundurkan pengapian berdasarkan beban mesin, ini dideteksi dari kevakuman di intake manifold. Jika kondisinya seperti diatas maka daya hisap pada piston menurun, dan kontak point akan bergeser lebih lambat. Untuk lebih detail bisa baca cara kerja vacuum advancer.

10. Busi

Komponen terakhir pada sistem pengapian mesin bensin ialah busi atau spark plug. Busi terdiri dari sebuah core atau batang elektroda sebagai penerima arus listrik dari output coil dan masa yang terletak pada body busi. Celah yang anda lihat pada busi, itu celah antara ujung elektroda yang memiliki listrik positif dan ground yang memiliki listrik negatif.

Sehingga jika arus listrik pada elektroda memiliki tegangan yang besar, maka listrik tersebut mampu keluar atau melompat ke ground yang berwujud percikan api. Begitulah cara busi menghasilkan api.

7. Rangkaian Sistem Pengapian Konvensional

Pada gambar diatas ditunjukkan rangkaian sistem pengapian konvensional pada mobil. Gambar rangkaian diatas, menjadi dasar pengembangan ditemukannya sistem pengapian elektronik atau full transistor yang sekarang banyak digunakan. Sehingga apabila anda memahami skema pengapian konvensional, harusnya anda juga dapat memahami bagaimana cara kerja sistem pengapian elektronik.

8. Cara Kerja Sistem Pengapian Konvensional

Selanjutnya Cara kerja pengapian konvensional akan kita bahas. Kami telah berusaha membuat sejelas mungkin cara kerja pengapian konvensional kepada pembaca Pak Galingging. Semoga saja tidak ada kekeliruan diantara kita.

a. Apa yang terjadi saat arus primer terputus ?

Sebelumnya, terdapat aliran arus pada kumparan primer yang menyebabkan adanya medan magnet pada kumparan primer. Saat arus primer tiba-tiba terputus, kemagnetan pada kumparan primer akan padam. Karena bentuknya yang melilit, medan magnet akan bergerak secara serentak ke bagian dalam sebelum menghilang.

Dibagian dalam kumparan primer terdapat kumparan sekunder dengan jumlah lilitan mencapai 10 kali lebih besar. Akhirnya, medan magnet tersebut mengenai kumparan sekunder. Sehingga tegangan pada kumparan sekunder meningkat drastis.

Hubungan arus dan tegangan coil

Tegangan ini bersifat sekejap karena terjadi saat adanya pergerakan medan magnet dari arus primer yang berlangsung sekejap pula. Untuk itu, untuk mendukung proses pengapian berlanjut platina harus dapat memutus dan menghubungkan arus primer dengan timing yang tepat.

Energi listrik bertegangan tinggi dari kumparan sekunder disalurkan ke busi melalui komponen distributor. Distributor akan mengalirkan listrik tersebut ke masing-masing busi dengan timing dan FO yang tepat. Sistem pengapian konvensional juga disebut sebagai sistem pengapian platina karena cara kerja platina pada pengapian konvensional sangatlah penting.

b. Saat kunci kontak “ON”

cara kerja pengapian konvenional dimulai saat kunci kontak berada pada posisi “ON” atau “IGN”, ignition relay dan main relay akan aktif sehingga terdapat aliran arus listrik dari baterai, ke Ignition relay dan main relay. Arus dari relay mengalir ke ignition coil. Didalam ignition coil, terdapat dua buah kumparan yaitu kumparan primer dan sekunder.

Kedua kumparan tersebut memiliki input yang sama sehingga saat input dialiri arus listrik, kedua kumparan juga akan teraliri arus listrik. Sementara itu, kedua kumparan memiliki output yang berbeda. Kumparan primer memiliki output yang mengarah ke rangkaian pemutus arus, sedangkan kumparan sekunder memiliki output yang mengarah ke busi.

Arus listrik yang mengaliri rangkaian sistem pengapian hanya stand by dan tidak ada perubahan tegangan pada coil karena belum ada pergerakan pada rangkaian pemutus arus. Sehingga busi tidak akan menyala saat flywheel belum berputar.

c. Saat posisi “START”

Sistem pengapian akan bekerja pada saat flywheel diputar oleh sistem starter. Pada sistem pengapian konvensional, terdapat rangkaian pemutus arus. Rangkaian ini, terletak menyatu dengan rangkaian distributor dan memiliki komponen poros distributor yang terhubung dengan crankshaft mesin. Sehingga saat mesin berputar, komponen ini juga ikut berputar sesuai RPM mesin.

Di poros distributor, terdapat cam atau nok yang berjumlah sesuai dengan banyaknya silinder mesin. Saat cam berputar, cam atau nok ini akan menyentuh kaki platina yang mengakibatkan kontak point terangkat dan menyebabkan arus primer terputus.

Sumber:montirpintar

Animasi Sistem Pengapian Konvensional berikut akan memperjelas materi kita kali ini. Bagaimana putaran rotor, kapan platina membuka, kapan busi memercikkan bunga api, dan aliran arus listrik saat kunci kontak ON, aliran arus listrik saat kunci kontak START dapat terlihat jelas pada animasi berikut ini.

Demikian pembahasan kita mengenai Materi Lengkap Sistem Pengapian Konvensional, komponen, Rangkaian, Cara Kerja. Semoga anda termotivasi dan lebih giat menggali ilmu otomotif kedepannya. Karena ilmu yang kami bagikan ini hanya sebagai pemicu saja.

Apa yang terjadi jika campuran bahan bakar kaya dan tekanan kompresi tinggi maka sewaktu disulut akan? pembahasannya disini.

Daftar Pustaka

1. Disusun dari berbagai sumber di internet.
2. https://www.montirpintar.com/2020/06/sistem-pengapian-konvensional.html
3. https://pakgalingging.blogspot.com/2021/03/materi-lengkap-sistem-pengapian-konvensional.html

David Sigalingging, S.Pd