SISTIM
PENGAPIAN ELEKTRONIK
Sistem pengapian ini
memanfaatkan transistor untuk memutus dan mengalirkan arus primer koil. Jika
pada sistem pengapian konvensional pemutusan arus primer koil dilakukan secara
mekanis dengan membuka dan menutup kontak pemutus, maka pada sistem pengapian
elektronik pemutusan arus primer koil dilakukan secara elektronis melalui suatu
power transistor yang difungsikan sebagai saklar (switching transistor).
1. Sistem
Pengapian Semi Elektronik
Sistem
pengapian semi elektronik adalah sistem pengapian yang proses pemutusan arus
primer koil menggunakan transistor, tetapi masih menggunakan kontak pemutus
sebagai pengontrol kerja transistor. Pada sistem ini kontak pemutus hanya
dilewati arus yang sangat kecil sehingga tidak terjadi percikan api pada
kontakkontaknya dan efek baiknya adalah kontak pemutus awet dan tidak cepat
aus. Kontak pemutus ini hanya digunakan untuk mengalirkan arus basis pada
transistor yang sangat kecil jika dibandingkan dengan langsung digunakan untuk
memutus arus primer koil seperti pada sistem pengapian konvnesional.
Apabila kontak pemutus tertutup, maka arus dari positif baterai mengalir ke kaki emitor E transistor, ke kaki basis B, ke kontak pemutus, kemudian ke massa. Aliran arus ke kaki basis ini menyebabkan transistor ON sehingga kaki emitor dan kolektor dari transistor terhubung. ON-nya transistor ini menyebabkan arus mengalir juga (perhatikan gambar di bawah) dari baterai ke kaki emitor E, ke kaki kolektor C, ke kumparan primer koil, kemudian ke massa. Aliran arus ini menyebabkan terjadinya medan megnet pada koil.
Cam selalu berputar
pada saat mesin hidup, sehingga pada saat tertentu cam akan mendorong kontak
pemutus. Dorongan cam ini menyebabkan kontak terbuka dan arus primer koil
dengan cepat terhenti sehingga medan magnet yang tadi terbentuk dengan cepat
hilang. Perubahan garis-garis gaya magnet yang sangat cepat ini menyebabkan
terjadinya tegangan tinggi pada kumparan sekunder koil yang kemudian diteruskan
ke busi melalui distributor.
Dengan demikian pada
elektroda busi akan terjadi percikan bunga api yang digunakan untuk membakar campuran
udara bahan bakar di dalam ruang bakar.
2.
Sistem
Pengapian Full Elektronik
Sistem pengapian full
elektronik adalah pengembangan dari sistem pengapian semi transistor. Pada
sistem pengapian semi transistor sinyal untuk memicu kerja transistor berasal
dari kontak pemutus sedangkan pada sistem pengapian full transistor sinyal
pemicu kerja transistor berasal dari sinyal generator yang menghasilkan
tegangan ON dan OFF.
Rangkaian elektronik
pada sistem pengapian ini terbagi menjadi tiga bagian, yaitu bagian penghasil
pulsa (pulse generator), bagian penguat pulsa (amplifier), dan
bagian transistor daya yang berfungsi sebagai saklar. Generator pulsa berfungsi
untuk menghasilkan sinyal tegangan untuk mengontrol kerja transistor. Sinyal
tegangan ini biasanya dihasilkan dari beberapa macam, yaitu tipe induktif
(medan magnet dan kumparan), tipe efek Hall (semikonduktor dan magnet), dan
model infra merah atau model cahaya. Sinyal tegangan yang dihasilkan masih
sangat lemah sehingga tidak bisa langsung dimanfaatkan untuk memicu kerja
transistor sehingga perlu dikuatkan olah bagian penguat. Sinyal tegangan yang
sudah kuat kemudian digunakan untuk memicu transistor sehingga dapat bekerja ON
dan OFF untuk mengalirkan dan memutus arus primer koil.
A. Tipe
Induktif
Sistem pengapian dengan
pembangkit pulsa model induktif terdiri dari penghasil pulsa, ignitier, koil,
distributor dan komponen pelengkap lainnya. Sistem pembangkit pulsa induktif
terdiri dari kumparan pembangkit pulsa (pick up coil), magnet permanen,
dan rotor pengarah medan magnet. Secara sederhana rangkaian sistem pengapian
ini digambarkan seperti skema berikut.
1) Pada
saat mesin mati
Pada
saat kunci kontak ON arus mengalir menuju titik P. Besarnya tegangan pada titik
ini (yang diatur oleh pembagi tegangan R1 dan R2) berada di bawah tegangan
basis yang diperlukan untuk mengaktifkan transistor (melalui pick up coil).
Hal ini menyebabkan transistor tidak aktif (OFF) selama engine mati
sehingga tidak terjadi aliran arus pada kumparan primer koil.
2) Pada
saat mesin hidup
Saat
mesin sudah hidup, rotor sinyal berputar (mendekati pick up coil) dan
menyebabkan terjadinya pulsa tegangan AC pada pick up coil. Bila
tegangan yang dihasilkan adalah positif, maka tegangan ini ditambahkan dengan
tegangan yang terdapat pada titik P sehingga tegangan di titik Q naik dan
besarnya melebihi tegangan basis transistor. Adanya arus basis ini menyebabkan
transistor menjadi aktif (ON) sehingga kaki kolektor dan emitornya
terhubung yang menyebabkan arus dari baterai mengalir ke kunci kontak, ke
kumparan primer koil, ke kaki kolektor, ke emitor, kemudian ke massa. Aliran
arus ke kumparan primer koil ini menyebabkan terjadinya medan magnet pada koil.
Rotor selalu berputar, sehingga pada saat gigi rotor meninggalkan pick up
coil terjadi tegangan AC dengan polaritas berbeda (negatif). Tegangan ini
jika ditambahkan dengan tegangan yang terdapat dalam titik P menjadi tegangan
yang besarnya di bawah tegangan kerja transistor. Akibatnya adalah transistor
menjadi tidak aktif (OFF) dan antara kaki kolektor dan emitor transistor
menjadi tidak terhubung. Hal ini menyebabkan aliran arus primer dengan cepat
berhenti dan medan magnet pada koil dengan cepat berubah (collapse).
Perubahan garis gaya magnet dengan cepat ini menyebabkan terjadinya tegangan
induksi pada kumparan sekunder. Tegangan tinggi ini diteruskan ke distributor
dan dibagikan ke tiap-tiap busi sesuai dengan urutan penyalaan (firing order).
B.
Tipe
Half Effect
Pembangkit pulsa untuk mengaktifkan
power transistor dengan model hall effect digambarkan sebagai berikut:
Apabila bahan semikonduktor dialiri arus
listrik dari sisi kiri ke kanan dansemikonduktor tersebut berada dalam suatu
medan magnet, maka pada arah tegak lurus terhadap aliran arus itu akan timbul
tegangan yang disebut dengan tegangan Hall Vh (Hall adalah nama ilmuwan yang
meneliti fenomena tersebut). Apabila medanmagnet yang berada di sekitar
semikonduktor tersebut dihilangkan, maka tegangan yang tegak lurus terhadap
aliran arus itu juga akan hilang. Pada gambar 9.45, medan magnet dihalangi oleh
plat logam sehingga tidak melewati semi konduktor, dalam hal ini Vh = 0. Bila
bilah logam dihilangkan, maka medan magnet dapat melewati semikonduktor dan Vh
≠ 0. Bila bilah logam itu secara teratur melintasi medan magnet maka pada
tegangan Hall akan muncul dan hilang membentuk pulsa tegangan kotakkotak. Pulsa
inilah yang digunakan untuk mentriger rangkaian transistor untuk memutus dan
mengalirkan arus primer koil.
C. Sistem
Pengapian Model Iluminasi / Cahaya
Pada sistem
pengapian iluminasi, cahaya dimanfaatkan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan
phototransistor sehingga menghasilkan sinyal yang kemudian diperkuat oleh
bagian amplifier untuk power transistor. Pada saat power transistor ON, arus
mengalir melalui kumparan primer koil sehingga terbentuk medan magnet pada koil.
Pada saat transistor OFF, arus primer terputus sehingga medan magnet dengan cepat
hilang yang menyebabkan terjadinya induksi tegangan tinggi pada kumparan sekunder
koil.
Sumber cahaya bisanya berasal dari dioda
bercahaya yang menghasilkan sinar infra merah, dan cahaya tersebut diterima
oleh phototransistor yang dapat aktif atau bekerja apabila terkena cahaya.
Untuk menghalangi cahaya agar phototransistor OFF, digunakan rotor yang
berbentuk bilah-bilah dengan lebar coakan / celah sebesar sudut dwell. Bila
cahaya tidak terhalangi dan mengenai phototransistor, (hal ini identik dengan
saat kontak pemutus tertutup pada sistem pengapian konvensional), atau saat
terjadi aliran arus pada kumparan primer koil. Saat cahaya terhalangi oleh
bilah rotor, identik dengan kontak pemutus terbuka dan arus primer koil
terputus.
D. Sistem
Pengapian CDI
Kepanjangan dari
CDI adalah Capasitive Discharge Ignition, yaitu sistem pengapian yang
bekerja berdasarkan pembuangan muatan kapasitor. Konsep kerja sistem pengapian
CDI berbeda dengan sistem pengapian penyimpan induktif (inductive storage
system). Pada sistem CDI, koil masih digunakan tetapi fungsinya hanya
sebagai transformator tegangan tinggi, tidak untuk menyimpan energi. Sebagai pengganti,
sebuah kapasitor digunakan sebagai penyimpan energi. Dalam sistem ini kapasitor
diisi (charged) dengan tegangan tinggi sekitar 300 V sampai 500 V, dan pada
saat sistem bekerja (triggered), kapasitor tersebut membuang (discharge)
energinya ke kumparan primer koil pengapian. Koil tersebut menaikan tegangan
(dari pembuangan muatan kapasitor) menjadi tegangan yang lebih tinggi pada
kumparan sekunder untuk menghasilkan percikan api pada busi. Saat bekerja,
kapasitor dalam sistem pengapian ini secara periodik diisi oleh bagian pengisi
(charging device) dan kemudian muatannya dibuang ke kumparan primer koil
untuk menghasilkan tegangan tinggi.
Gambar
Diagram blok sistem pengapian CDI
Secara sederhana sistem pengapian CDI
digambarkan dengan skema seperti pada gambar di atas, dan rangkaian tersebut
jika dikelompokkan menjadi elemenelemen yang lebih kecil sesuai dengan kerjanya
masing-masing maka dapat dikelompokkan menjadi enam blok seperti pada gambar.
Keenam bagian utama dari sistem pengapian CDI tersebut dapat dijelaskan sebagai
berikut:
a.
Converter DC ke DC.
Bagian
ini berfungsi untuk mensuplai tegangan untuk pengisian kapasitor. Bagian ini
pada prinsipnya terdiri dari rangkaian pengubah arus searah (DC) dari baterai
menjadi (seolah-olah) arus bolak-balik (AC) dengan rangkaian flip-flop. Arus
AC yang dihasilkan kemudian dinaikan tegangannya oleh transformator step up menjadi
sekitar 300 sampai 500 Volt dan kemudian disearahkan kembali dengan dioda
sistem jembatan. Tegangan tinggi inilah yang digunakan untuk mengisi kapasitor.
Secara sederhana dapat dijelaskan bahwa bagian ini berfungsi untuk mengubah
arus DC menjadi AC kemudian dinaikan tegangannya dan kemudian disearahkan
kembali menjadi DC.
b.
Kapasitor berfungsi untuk menyimpan
energi listrik yang disuplai oleh Konverter DC ke DC.
c.
Generator pulsa berfungsi sebagai
pemicu (trigger) atau penghasil sinyal untuk mengaktifkan thyristor.
d.
Penguat pulsa (Amplifier)
berfungsi sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh bagian pembangkit sinyal
sehingga sinyal tersebut cukup kuat untuk mengaktifkan thyristor.
e.
Saklar thyristor (Thyristor switch)
berfungsi untuk mengalirkan energi dari
kapasitor ke koil pengapian. Thyristor ini merupakan komponen semikonduktor
yang akan bekerja (ON) oleh adanya pulsa tegangan pada kaki gate-nya.
Pada saat distributor berputar, pulsa tegangan dihasilkan oleh pick up coil.
Pulsa ini dikuatkan oleh amplifier untuk kemudian meng-ON-kan thyristor.
Pada saat ON inilah kapasitor mengeluarkan energinya ke kumparan primer
koil. Kemudian thyristor kembali OFF dan kapasitor terisi kembali.
f.
Koil berfungsi sebagai transformator yang menghasilkan
tegangan tinggi untuk disalurkan ke busi.