SISTIM PENGAPIAN ELEKTRONIK

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.