SISTEM PENGAPIAN

Perkembangan teknologi yang sangat pesat termasuk di bidang otomotif, memicu diproduksinya kendaraan-kendaraan yang dilengkapi dengan fitur-fitur yang canggih. Namun demikian masih ada saja masyarakat yang menggunakan kendaraan-kendaraan dengan teknologi yang masih konvensional. Oleh karena itu, teknologi konvensional harus tetap dipelajari karena sebagai seorang mekanik tetap harus mampu menangani kendaraan yang masih menggunakan teknologi konvensional. Pengguna kendaraan teknologi konvensional ini tentu mempunyai pemikiran tersendiri berkaitan dengan kendaraan yang mereka pakai, murah harganya, murah suku cadangnya, mudah, tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal untuk merawatnya. Hal inilah yang menjadi pertimbangan mengapa teknologi yang konvensional tetap masih dipelajari agar kemampuan mekanik menangani kendaraan tidak diragukan lagi. Sistem pengapian (ignition system) pada kendaraan berfungsi untuk menghasilkan percikan api pada busi guna membakar campuran bahan bakar di dalam silinder dengan metode merubah tegangan listrik 12 Volt – 14 Volt menjadi 20.000 Volt – Volt, dan mengalirkan ke busi sehingga terjadi percikan api pada busi. Sistem pengapian (ignition system) merupakan salah satu dari tiga syarat utama yang menyebabkan mesin bensin (gasoline engine) dapat dihidupkan, disamping ketersediaan bahan bakar yang cukup dan tekanan kompresi pada mesin kendaraan yang memadai. Sistem pengapian (ignition system) merupakan sistem kelistrikan pada kendaraan yang dikategorikan sebagai sistem kelistrikan mesin (engine electrical system). Disebut sebagai sistem pengapian konvensional (conventional ignition system) karena teknologi ini diaplikasikan pada kendaraan-kendaraan keluaran awal. Untuk kendaraan-kendaraan modern saat ini sudah tidak lagi menggunakan sistem pengapian konvensional, namun sudah mengaplikasikan sistem pengapian yang memanfaatkan komponen-komponen elektronik.

A. Sistem Pengapian Konvensional pada Mesin Kendaraan

Sistem pengapian (ignition system) yang digunakan pada kendaraankendaraan keluaran lama masih mengaplikasikan sistem konvensional, yaitu memanfaatkan kontak platina (breaker point) sebagai alat untuk memutus hubungkan aliran arus primer pada sistem. Selain menggunakan platina, pada sistem pengapian konvensional juga menggunakan komponen spesifik lain, yaitu kondensor. Kondensor atau kapasitor memiliki fungsi untuk mengeliminasi terjadinya percikan bunga api listrik pada permukaan platina, sehingga platina memiliki masa pakai lebih lama (awet).

Kondisi putus-hubung pada rangkaian arus primer akan menimbulkan induksi listrik tegangan tinggi pada koil pengapian (ignition coil). Arus listrik bertegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil pengapian selanjutnya didistribusikan ke masingmasing busi oleh distributor sesuai dengan FO (firing order) mesin bersangkutan.

B. Komponen dan Cara Kerja Sistem Pengapian Konvensional

1. Baterai (battery)

Dalam konteks sistem pengapian (ignition system), beterai memiliki fungsi memberi atau mensuplay kebutuhan energi listrik untuk mengoperasikan komponen sistem pengapian pada saat mesin kendaraan dihidupkan. Baterai mensuplay arus primer 12 volt yang dialirkan pada jalur primer sistem pengapian (beterai - fusible link - kunci kontak - kumparan primer koil - platina - massa). Posisi penempatan baterai pada masing-masing kendaraan berbeda- beda sesuai dengan konstruksi kendaraan bersangkutan, yang terpenting diletakkan sejauh mungkin dari ruang pengemudi maupun ruang penumpang dan sedekat mungkin dengan mesin.

2. Kunci kontak (ignition switch)

Kunci kontak pada sistem pengapian berfungsi untuk memutus atau menghubungkan arus dari baterai ke sistem pengapian. Selain itu kunci kontak juga berfungsi untuk mematikan mesin, karena dengan tidak aktifnya sistem pengapian maka mesin tidak akan hidup karena tidak ada yang memulai pembakaran pada ruang bakar (motor bensin). Kunci kontak biasanya terletak di bawah roda kemudi, pada jenis kendaraan terbaru ada yang tanpa kunci kontak (key less) hanya dilengkapi remote control. Posisi atau letak kunci kontak pada kendaraan dapat dilihat pada gambar di bawah.

Kunci kontak pada kendaraan terdiri dari empat terminal yang satu sama lain dapat saling dihubungkan menggunakan anak kuncinya. Terminal-terminal pada kunci kontak diantaranya terminal B yang dihubungkan dengan terminal positif baterai melalui fusible link. Terminal ACC dihubungkan dengan sistem aksesoris yang ada pada kendaraan. Terminal IG dihubungkan dengan sistem pengapian pada kendaraan. Kemudian terminal ST dihubungkan dengan sistem starter pada kendaraan. Prinsip kerja kunci kontak dalam konteks sistem pengapian, ketika posisi OFF maka akan memutus arus listrik dari baterai menuju ke semua sistem kelistrikan pada kendaraan, termasuk supply kelistrikan kepada sistem pengapian. Kemudian ketika kunci kontak pada posisi ON maka akan menghubungkan arus listrik dari baterai menuju ke semua sistem kelistrikan pada kendaraan, termasuk sistem pengapian, terkecuali sistem starter. Kemudian ketika kunci kontak posisi START maka hanya menghubungkan arus listrik dari baterai menuju sistem starter dan sistem pengapian saja.

3. Koil pengapian (ignition coil)

Koil pengapian (ignition coil) pada sistem pengapian kendaraan merupakan sebuah komponen yang dapat menaikkan tegangan input atau sebuah trafo. Sistem pengapian membutuhkan koil pengapian karena untuk dapat menghasilkan percikan pada elektroda busi dibutuhkan tegangan yang sangat tinggi (20.000 Volt s/d 30.000 Volt), sementara yang tersedia pada baterai adalah arus listrik yang bertegangan 12 Volt. Sehingga untuk menaikkan tegangan ribuan volt dibutuhkan koil pada sistem pengapian kendaraan. Koil pengapian biasanya diletakkan dekat dengan mesin kendaraan, dengan tujuan bentangan kabel tegangan tinggi tidak terlalu panjang. Kabel tegangan tinggi menghubungkan antara koil dan distributor yang posisinya menempel pada mesin.

Prinsip kerja koil pengapian (ignition coil) pada sistem pengapian adalah menaikkan tegangan beterai 12 Volt menjadi tegangan pengapian sebesar 20.000 Volt – 30.000 Volt. Koil (coil) tersusun dari lilitan/gulungan kawat penghantar primer dan lilitan/gulungan kawat penghantar sekunder. Lilitan (coil) primer memiliki diameter kawat penghantar yang besar dan pendek, sedangkan lilitan sekunder memiliki diameter kawat penghantar yang kecil/ lembut dan panjang. Besar kecilnya tegangan listrik yang dapat diinduksikan oleh koil tergantung perbandingan antara lilitan primer dan lilitan sekunder ini.

4. Distributor (distributor)

Distributor (distributor) memiliki fungsi untuk membagi arus listrik bertegangan tinggi yang dibangkitkan oleh koil pengapian dan akan didistribusikan ke masing-masing busi (spark plug) pada setiap silinder mesin sesuai dengan FO (firing order) pengapian. Distributor unit terdiri dari sebuah poros yang diputar oleh mesin melaui poros nok, rotor yang dipasang pada ujung poros dan berputar bersama poros distributor, serta sebuah tutup distributor yang terdapat titik-titik terminal sebagai dudukan ujung kabel tegangan tinggi menuju masing-masing busi. Unit distributor merupakan satu kesatuan antara distributor, platina, centrifugal advancer, vacuum advancer dan oktan selector, yang masingmasing komponen tersebut memiliki fungsi yang spesifik dan bekerja saling mendukung untuk mendapatkan performa mesin kendaraan yang optimal.

Prinsip kerja distributor adalah membagi arus tegangan tinggi ke masingmasing busi kendaraan dengan urutan pengapian sesuai dengan firing order mesin bersangkutan. Arus listrik tegangan tinggi dari koil diterima oleh terminal tengah yang ada pada tutup distributor dan disalurkan secara bergantian oleh rotor terhadap masing-masing busi melalui terminal bagian tepi pada tutup distributor.

5. Kontak pemutus (breaker point)

Kontak pemutus (breaker point) atau yang lebih populer dengan sebutan platina memiliki fungsi untuk memutus-hubungkan aliran arus primer pada jaringan sistem pengapian. Pada saat pemutusan arus primer akan terjadi induksi arus bertegangan tinggi pada koil pengapian. Kondisi putus hubung terjadi berulang-ulang selama mesin dinyalakan. Kontak pemutus (breaker point) terletak di dalam distributor, dipasang di atas breaker plate atau bahasa bengkelnya piringan platina/dudukan platina. Kontak pemutus (breaker point) dalam bahasa bengkel disebut dengan platina. Posisi kontak pemutus (breaker point) dapat dilihat pada gambar dibawah.

Prinsip kerja dari kontak pemutus (breaker point) adalah mengubah gerak putar poros distributor menjadi gerakan buka tutup pada kedua permukaan platina, gerakan buka- tutup ini sebagai saklar yang selalu akan memutushubungkan jaringan kelistrikan primer dari sistem pengapian. Sebagai efek dari pemutusan rangkaian primer dengan tiba-tiba akan bangkit arus tegangan tinggi pada kumparan sekunder koil pengapian. 

6. Kondensor/kapasitor (condensator/capasitor)

Kondensor/kapasitor (condensator/capasitor) pada sistem pengapian memiliki fungsi untuk menyerap arus listrik pada saat platina terbuka, sehingga kecepatan pemutusan arus lebih tinggi dan induksi tegangan tinggi dari koil meningkat. Kondensor terletak menempel pada bodi distributor, kabel kondensor dihubungkan dengan kabel dari koil (-). Letak kondensor dapat dilihat pada gambar di bawah.

Prinsip kerja kondensor/kapasitor (condensator/capasitor) seperti halnya prinsip kerja baterai. Kondensor akan menyimpan arus listrik dalam durasi waktu yang sangat singkat, yaitu selama platina membuka, ketika platina menutup arus yang tersimpan akan dikeluarkan kembali. Oleh karena itu dengan adanya kondensor dapat mencegah kemungkinan terjadinya percikan bunga api listrik pada permukaan platina ketika platina mulai membuka, sehingga platina lebih awet.

7. Bobot pemaju saat pengapian (centrifugal advancer)

Bobot pemaju saat pengapian (centrifugal advancer) memiliki fungsi untuk memajukan saat pengapian terutama pada saat putaran mesin (rpm) tinggi. Centrifugal advancer ini merupakan komponen mekanis yang terdiri dari dua bobot sentrifugal yang dipasangkan pada unit distributor di bawah plat dudukan platina.

Prinsip kerja dari centrifugal advancer adalah memajukan saat pengapian dengan memanfaatkan gaya sentrifugal yang bekerja pada bobot sentrifugal. Semakin tinggi putaran poros distributor semakin tinggi gaya sentrifugal yang timbul. Besarnya sudut pengapian yang diajukan berbanding lurus dengan besarnya gaya sentrifugal yang terjadi.

8. Vakum pemaju saat pengapian (vacuum advancer)

Vakum pemaju saat pengapian (vacuum advancer) adalah komponen dari sistem pengapian yang memiliki fungsi untuk memajukan pengapian terutama pada saat kevakuman pada intake manifold tinggi. Kondisi ini dominan terjadi pada saat katup gas posisi menutup atau pada saat putaran mesin (rpm) rendah. Komponen vacuum advancer menjadi satu kesatuan dengan unit distributor. Vacuum advancer terdiri dari sebuah ruangan yang disekat oleh lembaran membran, satu ruangan dihubungkan dengan intake manifold menggunakan selang dan ruangan yang lain dihubungkan dudukan platina menggunakan mekanisme batang penarik. Prinsip kerja dari vacuum advancer adalah memanfaatkan kevacuuman yang terjadi pada intake manifold untuk menggeser dudukan platina agar terjadi pemajuan saat pengapian. Kevacuuman terjadi karena katup gas dalam kondisi menutup, kevacuuman yang terjadi menarik membran pada ruang vacuum, membran menarik batang penarik yang dihubungkan dengan plat dudukan platina di dalam distributor.

9. Kabel tegangan tinggi (high tension cord)

Kabel tegangan tinggi (high tension cord) pada sistem pengapian memiliki fungsi untuk mengalirkan arus listrik bertegangan tinggi dari koil pengapian menuju terminal tengah pada tutup distributor, dan dari terminal tepi pada tutup distributor menuju ke masing-masing busi. Jumlah kabel tegangan tinggi pada setiap kendaraan berbeda-beda sesuai dengan jumlah silindernya. Mesin empat silinder menggunakan lima buah kabel tegangan tinggi dan mesin enam silinder menggunakan tujuh buah kabel tegangan tinggi.

Prinsip kerja kabel tegangan tinggi (high tension cord) pada sistem pengapian adalah mengalirkan arus listrik bertegangan tinggi dari koil pengapian menuju distributor dan dari distributor menuju masing-masing busi.

10. Busi/pemantik api (spark plug)

Busi (spark plug) merupakan komponen sistem pengapian yang memiliki fungsi untuk memercikkan bunga api listrik di dalam ruang bakar mesin. Bunga api listrik harus mampu memercik di dalam ruang bakar bertekanan tinggi karena adanya langkah kompresi. Untuk memenuhi hal ini maka dibutuhkan arus listrik bertegangan tinggi.

Prinsip kerja busi (spark plug) pada sistem pengapian kendaraan adalah memercikkan bunga api listrik di dalam ruang bakar mesin kendaraan. Bunga api akan terpercik pada celah diantara elektroda pusat yang dihubungkan dengan kabel tegangan tinggi dengan elektroda tepi yang dihubungkan dengan massa. Besar kecilnya celah elektroda ini sangat berpengaruh terhadap kualitas percikan bunga api listrik.

C. Pengkabelan Sistem Pengapian Konvensional

Sistem pengapian konvensional pada unit kendaraan ringan terdiri dari beberapa komponen yang satu sama lain dihubungkan membentuk suatu rangkaian. Komponenkomponen dari sistem pengapian konvensional diantaranya baterai (battery), kunci kontak (ignition switch), koil pengapian (ignition coil), distributor (distributor), kontak pemutus (breaker point), kondensator (condensator), kabel tegangan tinggi (high tension cord) dan busi (spark plug). Rangkaian dari komponen-komponen tersebut dapat diilustrasikan seperti gambar di bawah ini.

Rangkaian dari komponen-komponen sistem pengapian konvensional pada unit kendaraan ringan dapat dilihat pada pengkabelan (wiring diagram) sebagai berikut.