SISTEM PENYALAAN MOTOR BAKAR BENSIN

Pembakaran bb pd motor bensin dg rangkaian listrik.

Rangkaian listrik: baterai/accu – kunci kontak (12 V) – koil –distributor – busi (20.000 V) – massa.

1. Baterai/Accu 4. Distributor

2. Kontak 5. Busi

3. KoilSistem Pengapian Baterai

1. KOIL

Cara kerja transformator,

Tegangan yang dihasilkan = perbandingan jumlah gulungan sekunder dan gulungan primer.

Spark - 1

Untuk mengadakan loncatan pada jarak 0,6 mm diperlukan 8000 Volt.

Untuk mengadakan pembakaran yang lebih baik: 20.000 V – 30.000 V.

Garis-garis induksi Koil

Baterai – koil gulungan primer. Ujung kawat gulungan primer lainnya – gulungan sekunder.

Dengan adanya arus listrik pada gulungan primer (besi inti menjadi magnit), maka pada gulungan sekunder (yang mempunyai gulungan sangat banyak) akan menghasilkan listrik tegangan tinggi.

Dengan pemutusan aliran yang berulang-ulang pada platina, akhirnya listrik tegangan tinggi tersebut dikeluarkan dari koil melalui ujung lain gulungan sekunder pada terminal koil.

Dengan perantaraan kabel tegangan tinggi arus tersebut diteruskan ke distributor untuk dibagikan ke busi-busi.

Spark - 2

2. DISTRIBUTOR

Fungsi distributor: alat pembagi arus tegangan tinggi dari "koil" ke busi.

Distributor bekerja harus dengan tepat dan urutan yang tertentu seperti yang telah ditetapkan oleh urutan pengapian (firing order) dari motor yang bersangkutan, agar terjadi pembakaran sempurna.

Sebuah distributor terdiri dari bagian-bagian yang penting sebagai berikut:

a. Tutup distributor.

Bahan: plastik keras (berwarna coklat tua)

dilengkapi beberapa terminal untuk menghubungkan kabel tegangan tinggi dari koil ke distributor, dan dari distributor ke busi.

Pada motor empat silinder tersedia 1 + 4 terminal dan motor enam silinder ada 1 + 6 terminal dan seterusnya.

Tutup distributor dipasangkan pada badan hanya pada posisi tertentu, sehingga mudah dapat dibuka dan dipasang kembali.

b. Rotor

Rotor atau "lengan pembagi arus" terdapat di dalam distributor dan dipasang pada bagian ujung sumbu distributor.

Spark - 3

Rotor berfungsi sebagai penghubung antara "terminal tengah" dengan kabel-kabel busi.

Karena listrik yang dihantarkan adalah listrik tegangan tinggi, maka rotor juga dibuat dari bahan yang sama dengan tutup distributor.

c. Titik kontak (Contact breaker, platina )

Fungsi: pemutus dan penghubung arus.

Kontak platina dalam keadaan terbuka

Kontak platina dalam keadaan terbuka

Spark - 4

Permukaan kontak dilapisi (platina/tungsten) bahan yang tahan terhadap loncatan elektron listrik arus kuat, tahan benturan, dan harus kuat dan keras.

Pembukaan dan penutupan kontak diatur dan disesuaikan dengan kebutuhan pembakaran motor.

Platina: platina duduk dan platina hamer.

Pada waktu platina terbuka, maka arus listrik tegangan rendah dari koil mengalir ke kondensor. Loncatan bunga api pada busi terjadi pada saat kontak platina membuka

Jika platina tertutup maka arus mengalir dari koil, melalui platina terus ke massa..

d. Nok (bubungan)

Fungsi: mengangkat platina hamer sehingga arus terputus.

Nok dipasang pada batang distributor dan berputar bersama-sama rotor.

Jumlah sudut nok sama dengan jumlah silinder: 1; 2; 4; 6 dst.

Oleh karena sepatu platina bekerja selalu bergeser pada nok, maka permukaan nok ini pun dilapisi dengan bahan yang tahan gesekan (plastik).

Spark - 5

e. Kondensor (kapasitor)

Dihubungkan secara paralel dengan platina.

Fungsi: mencegah adanya bunga api pada titik kontak akibat loncatan elektron, meningkatkan kerja dari koil.

Kapasitas kondensor: 0,25 – 50 mF (mikrofarad).

Jika kapasitas kondensor yang dipakai lebih kecil dari yang dianjurkan pabrik, maka pada kontak platina akan masih terjadi bunga api akibat adanya loncatan elektron.

Kondensor ditempatkan di dalam distributor, atau di luar badan distributor.

3. WAKTU PEMBAKARAN DI DALAM RUANG

BAKAR

Pembakaran pendahuluan: peristiwa pembakaran (spark) dalam silinder yang terjadi sebelum piston mencapai titik mati atas/TMA (Top Dead Centre). Pembakaran pendahuluan diatur untuk mendapatkan tekanan yang lebih sempurna terhadap piston.

Secara teoritis, pembakaran itu terjadi persis pada saat piston mencapai TMA. tetapi karena pembakaran itu sendiri membutuhkan waktu dan berlangsung sesaat sebelum piston mencapai TMA dan berakhir sesaat pula setelah piston mencapai TMA.

Untuk menentukan waktu pembakaran ini dipakai sebagai pedoman putaran poros engkol atau putaran

Spark - 6

poros nok yang berputar dengan kecepatan 1/2 kali putaran poros engkol.

Gerakan poros engkol satu putaran (3600), dan lama pembakaran campuran bahan bakar agar dapat terbakar dengan sempurna, 1/10 putaran = 360.

Jika pembakaran mulai 170 sebelum TMA, pembakaran akan terus berlangsung sampai piston pada posisi 190 sesudah TMA 170 + 190 = 360.

Diagram pembukaan katup

Jika motor mempunyai putaran 1200 rpm, (20 rps). Satu kali putaran membutuhkan 1/20 det (0,05 det). Maka untuk sekali pembakaran 360 dibutuhkan waktu 36/360 x 0,05 det = 0,005 det. Untuk itu perlu lebih memajukan saat pembakaran tersebut.

Jika jumlah rps makin tinggi, sedangkan lama saat pembakaran untuk bahan bakar motor jenis ini tetap 0,005 detik.

Spark - 7

Jika putaran motor ditingkatkan menjadi dua kali (2400 rpm), maka untuk satu kali putaran hanya membutuhkan waktu 0,0025 detik.

Jika kita tidak menyukai pembakaran terlambat, maka saat mulainya harus dipercepat, dan nantinya akan berakhir pada saat yang sama, jika pada putaran 1200 rpm.

Sedangkan jika pembakaran tetap dimulai 17o sebelum TMA maka akan berakhir jauh sesudah piston melewati TMA. Pembakaran akan berlangsung selama 0,005/0,025 x 36o = 72o. Jadi jelas pembakaran akan terlambat berakhir, jika dimulai tetap 17o sebelum putaran.

Untuk mempercepat saat mulai pembakaran, maka motor dilengkapi dengan mechanical advance atau vacum advance, terutama untuk motor-motor yang memerlukan kenaikan jumlah putaran (kecepatan) pada waktu operasinya.

3.1. Mechanical Advance

Mechanical advance (centrifugal advance): bekerja berdasarkan gaya centrifugal dari dua buah sayap yang berputar pada sumbu kam dari distributor.

Jika kecepatan putaran dari sumbu distributor lebih besar dari kecepatan stationer maka advance mulai bekerja. Kedua sayap tersebut mulai mengembang, dan gerakan ini menyebabkan tempat kedudukan dari platina berputar sedemikian rupa, sehingga platina

Spark - 8

lebih cepat merenggang. Hal ini akan berarti pula pembakaran lebih cepat terjadi.

Mechanical advance ini akan kembali tidak bekerja jika kecepatan putaran diturunkan kembali pada kecepatan stasioner. Pengambilan posisi advance pada semula adalah akibat adanya pegas yang menarik sayap sentrifugal tadi.

Mechanical advance

Vacum advance

Pegas yang dipasang untuk menarik kembali sayap centrifugal haruslah mempunyai kekenyalan tertentu.

Spark - 9

Pegas yang lemah akan lebih cepat menerima (menghasilkan) gaya sentrifugal dan bila pegas terlalu kenyal (kaku), mechanical advance baru akan bekerja pada kecepatan yang lebih tinggi.

Reaksi mechanical advance terhadap pertambahan kecepatan untuk motor-motor, berbeda satu sama lain.

Perencana motor tersebut menentukan kekenyalan pegas yang akan dipakai. Umumnya centrifugal advance mulai bekerja sesudah putaran motor di atas 700 rpm (putaran poros engkol). Makin tinggi putaran motor, maka gaya sentrifugal makin besar dan saat pembakaran pun makin cepat terjadi.

3.2. Vacum advance

Tujuan dan fungsi vacum advance (= mechanical advance), pembakaran dipercepat dengan jalan :

a) Distributor diputar secara keseluruhan, sehingga platina lebih cepat membuka.

b) Tempat kedudukan platina (contact breaker) diputar, seperti pada mechanical advance.

Kekuatan memutar distributor maupun tempat kedudukan platina berasal dari sebuah tabung yang mendapat tekanan kurang (vacum).

Jika sebuah motor diberi suatu akselerasi (percepatan), maka kebutuhan terhadap udara baru juga makin meningkat. Pada intake manifold terjadi depresi (tekanan kurang). Ruangan intake manifold tersebut dihubungkan dengan tabung vacum.

Spark - 10

Dengan perantaraan tabung ini, vacum advance memutar distributor atau tempat kedudukan platina, sehingga platina lebih cepat merenggang, yang berarti pembakaran lebih cepat terjadi.

4. BUSI

Fungsi busi: mengadakan pengapian yang diperlukan untuk pembakaran motor bensin.

Pada motor diesel dipasang injektor, dan untuk pembakaran tidak diperlukan aliran listrik.

Bagian-bagian yang utama busi:

1. Isolator (porselen/mika): untuk mengisolasi agar tidak terjadi kebocoran aliran listrik dari elektroda tengah ke massa. Isolator harus berkwalitas sangat baik dan tahan terhadap temperatur tinggi. Bagi motor berpendinginan udara temperaturnya lebih tinggi, isolator businya: mika.

2. Kulit busi (shell) yang terbuat dari besi, ialah yang menghubungkan elektroda samping dengan massa, dibuat menjadi satu dengan ulir busi, sehingga pada waktu busi sedang terpasang, elektroda busi seolah-olah menjadi satu dengan kepala silinder dan berfungsi sebagai massa.

Untuk merapatkan pemasangan busi pada kepala silinder, dipasang sebuah ring (cincin) yang dibuat dari tembaga/aluminum. Cincin ini juga berfungsi untuk menghantarkan panas dengan cepat dari ruang bakar kepala silinder dalam usaha pendinginan.

Spark - 11

Busi

3. Elektroda tengah dan elektroda samping. Arus listrik tegangan tinggi dari koil melalui distributor, dihubungkan dengan elektroda tengah. Sifat dari listrik selalu berusaha mencari massa. Dengan adanya isolator yang sangat baik antara elektroda tengah dan massa (kepala silinder), maka massa yang terdekat adalah elektroda samping. Akan tetapi antara kedua elektroda terdapat jarak sekitar 0,8 mm. Dengan adanya tegangan tinggi maka elektron dapat meIoncat pada jarak tersebut sehingga menimbulkan bunga api yang menyebabkan terjadinya pembakaran. Pembakaran lebih sempurna, jika warna api biru. Jarak antara kedua elektroda tersebut harus disesuaikan dengan petunjuk pabrik dan pada setiap periode tertentu harus diperiksa dan disetel kembali.

Spark - 12

Busi: busi panas dan busi dingin.

Pembagian jenis busi ini didasarkan kemampuan busi tersebut untuk mengantarkan panas kepada media pendingin. Motor-motor dengan ciri tertentu membutuhkan busi panas sedangkan motor yang lain, walaupun mempunyai ukuran busi yang sama dibutuhkan busi dingin. Masing-masing tidak dapat ditukarkan pemakaiannya begitu saja.

a.Busi panas

Dikenal: ukuran ulir lebih pendek.

Pada waktu terpasang pada kepala silinder, kontak antara busi dengan kepala-silinder lebih kecil.

Karena itu pendinginannya kurang baik dan akan selalu dalam keadaan panas. Busi jenis ini dipakai untuk motor tekanan kompresi yang rendah atau disebut juga "motor dingin".

b. Busi dingin

Mempunyai ulir yang lebih panjang sehingga lebih mudah menghantarkan panas ke kepala silinder.

Busi jenis ini lebih mampu untuk menghantarkan panas untuk keperluan pendinginan maka dipakai

Spark - 13

untuk motor yang panas. Motor panas mempunyai tekanan kompresi yang tinggi dan putaran cepat.

Diameter ulir pada busi diukur dengan satuan milimeter. Standar ukuran yang ada: 18 mm; 14 mm; 10 mm dan masih ada yang lebih kecil untuk motor-motor yang lebih kecil pula. Akan tetapi yang terbanyak dipakai untuk mobil adalah yang berdiameter 14 mm.

Pembentukan loncatan listrik pada celah udara di antara kedua elektroda busi dipengaruhi oleh

1.Lebar celah udara : makin besar celah makin besar tegangan yang dibutuhkan;

2.Perletakan celah udara : makin kecil atau makin runcing ujung elektroda, membutuhkan kejatuhan tegangan yang lebih rendah;

3.Temperatur elektroda dan campuran udara-bahan-bakar di sekitarnya: makin tinggi temperatumya, makin rendah tegangan yang dibutuhkan;

4.Kerapatan campuran : makin tinggi kerapatannya (katup gas terbuka penuh), makin besar tegangan yang dibutuhkan;

5.Kenaikan tegangan pada celah udara : makin tinggi frekwensi tegangan listrik, makin besar tegangan berguna untuk membentuk nyala dan pengaruh kebocoran berkurang;

6.Gas Yang di-ionisasikan dalam celah;7.Perbandingan campuran udara bahan bakar yang

mempengaruhi sifat-sifat kelistrikan : campuran miskin membutuhkan kejatuhan tegangan yang lebih tinggi daripada campuran kaya;

Spark - 14

8.Ketahanan bocor penyekat : oksida karbon dan metalik membentuk lapisan konduktivitas listrik pada penyekat, sehingga arus listrik dapat langsung melalui celah udara

9.Bahan elektroda.

Sungguhpun loncatan listrik itu normal, belum tentu menghasilkan penyalaan campuran yang baik. Baik buruknya penyalaan masih dipengaruhi oleh beberapa hal berikut :

a. Keadaan campuran udara-bahan bakar yang terdapat di antara celah; campuran harus mudah terbakar. Untuk memenuhi ini, busi seharusnya ditempatkan pada atau dekat katup masuk, jadi bertentangan dengan kebiasaan yang ditempatkan dekat katup buang. Penempatan busi dekat katup buang bertujuan untuk menghindarkan detonasi;

b. Kerapatan campuran : makin tinggi kerapatan makin besar pembebasan tenaga, kemungkinan pengapian bertambah baik.

c. Makin kaya campuran makin baik penyalaan, karena tenaga yang dilepaskan makin besar

d. Sikap elektroda-elektroda busi terhadap gerakan campuran dalam ruang bakar;

e. Makin besar lebar celah makin memungkinkan penyalaan teratur.

Spark - 15