Bahan Ajar 1-2 Sistem Pengapian Elektronik

Bahan Ajar Sistem Pengapian Elektronik. By. TS. 20121

BAHAN AJAR

Nama Bahan Kajian : Teknologi OtotronikKode/Sks : OTO 116/4 SksProgram Studi : Teknik OtomotifFakultas : Fakultas TeknikPertemuan Ke : 1 dan 2Dosen : Toto Sugiarto, S.Pd, M.Si

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) terkait KKNI

Materi :

Sistem Pengapian Elektronik

1. Uraian umum sistem pengapian elektronik

2. Komponen dan konstruksi sistem pengapian elektronik

3. Rangkaian dan cara kerja sistem pengapian elektronik.

4. Jenis-jenis sistem pengapian elektronik

5. Diagnosa kerusakan sistem pengapian elektronik

6. Pemeliharaan dan perawatan sistem pengapaian elektronik

Materi Pertemuan 1 dan 2

Fungsi utama dari sistem pengapian adalah sebagai penyalur awal pembakaran

sesuai dengan waktu pembakaran dan besar api yang di butuhkan. Pada sistem

pengapian konvensional terdapat beberapa kelemahan yang selanjutnya akan

Mahasiswa dapat mengetahui prinsip kerja, nama dan fungsi komponen, cara kerja, danjenis serta analisa gangguan pada sistem pengapian elektronik.

Mahasiswa dapat menjelaskan perbedaan sistem pengapian elektronik dengan sistempengapian konvensional, serta mampu mendiagnosa kerusakan dan melakukanperawatan dan perbaikan pada sistem pengapian elektronik.

Soft skills/Karakter : Bekerja secara sistematis


menurunkan performance dari sistem pengapian tersebut apabila telah dipakai dalam

kurun waktu tertentu, disamping itu juga bila putaran mesin bertambah, tegangan tinggi

yang dihasilakan oleh ignition coil akan menurun sebanding dengan kenaikan putaran

mesin. Untuk memperbaiki hal-hal tersebut pada sistem pengapian digunakan sistem

pengapian transistor.

Sebelum mengikuti modul ini, peserta pelatihan harus sudah melengkapi

kompetensi berikut ini :

1. Sistem Pengapian Konvensional

2. Dasar kelistrikan otomotif

3. Kemagnetan.

4. Elektronika dasar

5. Dasar dasar keselamatan kerja.

Breaker point pada sistem pengapian biasanya memerlukan pemeliharaan berkala

karena beroksidasi selama adanya loncatan bunga api.

Sistem solid-state transistorized ignition (yang selanjutnya disebut dengan sistem

pengapian transistor) yang dikembangkan untuk menghapuskan perlunya pemeliharaan,

yang pada akhirnya mengurangi biaya pemeliharaan bagi pemakai.

Kelengkapan dari sistem pengapian transistor adalah sebagai berikut :

1. Distributor dengan signal rotor

2. Igniter

3. Ignition coil

4. Busi (Spark plug)

Pada sistem pengapian transistor, signal generator dipasang di dalam distributor untuk

menggantikan breaker point dan cam. Signal generator membangkitkan tegangan untuk

mengaktifkan transistor pada igniter untuk memutus arus primer pada ignition coil.

Transistor yang dipergunakan untuk memutus aliran arus primer tidak mengadakan

kontak logam dengan logam, sehingga tidak tejadi keausan dan penurunan tegangan

sekunder.


A. DISTRIBUTOR DAN SIGNAL GENERATOR

Bagian yang paling penting pada distributor untuk sistem pengapaian full transistor

adalah signal generator, signal generator terdiri dari :

Signal rotor

Pick-up coil

Bracket

Permanent magnet





Signal rotor

Pick-up coil

Bracket

Permanent magnet





Signal rotor

Pick-up coil

Bracket

Permanent magnet


Signal generator adalah semacam generator AC (arus bolak balik) berfungsi untuk

menghidupkan power transistor didalam igniter untuk memutuskan arus primer

ignition coil pada saat pengapian yang tepat.

1. Konstruksi

Signal generator terdiri dari magnet permanen yang memberi magnet kepada

pick-up coil untuk membangkitkan arus bolak balik (AC) dan signal rotor yang

menginduksi tegangan AC didalam pick-up coil sesuai dengan saat pengapian.

Signal rotor mempunyai gigi-gigi sebanyak jumlah silinder (4 gigi untuk 4

silinder dan 6 gigi untuk 6 silinder). Signal rotor dipasang pada distributor shaft

seperti pemasangan camlobe pada sistem pengapaian konvensional.

Pick-up coil dipasang pada bracket yang berfungsi untuk merubah fluksi magnet

menjadi tegangan induksi. Bracket sebagai inti besi dari pick-up coil yang

nantinya akan menjadi magnet induksi pada saat terjadi penghantaran medan

magnet dari magnet permanen melalui signal rotor.permanent magnet berfungsi

sebagai sumber dari induksi untuk pick-up coil yang dipasang pada bracket.

2. Prinsip Pembangkitan EMF

Garis gaya magnet (magnetic flux) dari magnet permanen mengalir dari sigal

rotor melalui pick-up coil. Celah udara antara rotor dan pick-up coil yang

berubah-ubah, maka kepadatan garis gaya magnet pada pick-up coil berubah.

Perubahan kepadatan garis gaya (flux density) ini membangkitkan EMF

(tegangan) dalam pick-up coil.





1. Konstruksi






















1. Konstruksi



















Gambar dibawah ini menunjukkan posisi signal rotor, perubahan garis gaya

yang terjadi dan EMF yang dibangkitkan pada pick-up coil.

Bila gigi rotor berada pada posisi A, celah dengan pick-up adalah celah yang

terbesar, jadi flux density amat lemah. Juga karena tingkat perubahan pada

(magnetic flux) garis gaya magnetnya nol, maka tidak ada EMF yang

dibangkitkan.

Signal rotor terus berputar lebih jauh dari posisi ini, maka celah udara mengecil

dan fluk density menjadi besar. Pada posisi B perubahan flux (garis gayanya)

yang terbesar dibangkitkan EMF maksimum. Pada posisi antara B dan C,

perubahan flux (garis gayanya) berkurang dan EMF yang dibangkitkan pun

berkurang.

Karena EMF dalam pick-up coil di induksikan dengan arah melawan perubahan

garis gaya, arah EMF terbalik pada saat gigi signal rotor mendekati pick-up coil

seperti terlihat pada B (pada saat celah udara berkurang dan menambah garis

gaya) dan pada saat signal rotor bergerak menjauhi pick-up coil seperti terlihat

pada D (pada waktu celah udara bertambah dari garis gaya berkurang), sehingga

keluar output AC.

Karena tegangan yang di bangkitkan bertambah bila variasi flux persatuan waktu

naik, maka tegangan yang dibangkitkan akan naik bila kecepatan mesin

meningkat.







dibangkitkan.





berkurang.






keluar output AC.



meningkat.







dibangkitkan.





berkurang.






keluar output AC.



meningkat.


Jadi kita dapat mengambil kesimpulan bahwa apabila gerakan gigi rotor

mendekati inti pick-up coil. pada pick-up coil akan tegangan positif dan

sebaliknya apabila gigi rotor bergerak menjauhi inti pick-up coil akan tercipta

tegangan negatif. Disamping itu tegangan paling maksimum tercipta saat gigi

rotor akan mendekati atau mulai menjauhi posisi sejajar dengan inti pick-up coil.

Sesuai dengan prinsip generator dimana tegangan yang dihasilkan akan

dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu :

E = Ndt

dOVolt

Dimana,

E ; Tegangan yang dihasilkan pick-up coil

N ; Jumlah lilitan pada pick-up coil

dt

dO; Kecepatan pemutusan fluksi magnet pada inti pick-up coil

Dengan jumlah lilitan pada pick up coil yang harganya tetap dan kecepatan

pemutusan fluksi magnet pada inti pick-up coil yang harganya tergantung dari

kecepatan putar dari signal rotor, maka tegangan yang dihasilkan oleh pick-up

coil sangat bergantung pada kecepatan putar dari signal rotor dimana bila

kecepatannya lambat (putarannya rendah), tegangan yang dihasilkan pick-up

coil juga rendah sebaliknya jika putaran tinggi tegangan yang dihasilkan juga

tinggi.

B. IGNITER

Igniter terdiri dari sebuah detekor yang mendeteksi EMF yang dibangkitkan oleh

signal generator dan berfungsi untuk mendeteksi signal dari tegangan pick-up coil

yang seterusnya akan mengontrol kerja dari igniter; signal amplifier dan power

transistor, yang melakukan pemutusan arus primer ignition coil pada saat yang tepat

sesuai dengan signal yang diperkuat.

Pengaturan dwell angle untuk mengoreksi primary signal sesuai dengan

bertambahnya putaran mesin disatukan didalam igniter.


Beberapa type igniter delengkapi dengan sirkuit pambatas arus (current limiting

circuit) untuk mengatur arus primer maksimum.

1.Prinsip Kerja Pengapian Transistor

Mengingat Rumitnya sirkuit igniter karena penggunaan IC (integrated cicuit),

maka cara kerja igniter disini dijelaskan dengan menggunakan sirkuit diagram

yang disederhanakan.

a. Mesin mati

Pada saat kunci kontak ON maka tegangan dialirkan ketitik P. tegangan pada

titik P berada dibawah tegangan basis yang diperlukan untuk mengaktifkan

transistor melalui pengatur tegangan R1 dan R2. akibatnya transistor akan

tetap OFF selama mesin mati, sehingga tidak ada arus primer yang mengalir

pada ignition coil.

b. Mesin hidup (tegangan positif dihasilkan pada pick-up coil)

Bila mesin dihidupkan, maka signal rotor pada distributor akan berputar,

meghasilkan tegangan AC dalam pick-up coil. Bila tegangan yang dihasilkan

adalah positif, tegangan ini ditambahkan dengan tegangan dari baterai (yang

dialirkan ketitik P), untuk menaikan tegangan pada titik Q diatas tegangan

kerjanya transistor, dan transistor ON. Akubatnya, arus primer ignition coil

mengalir ke transistor dari colector ( P ) ke emiter ( E ).








a. Mesin mati





pada ignition coil.















a. Mesin mati





pada ignition coil.









c. Mesin berputar (tegangan negatif dihasilkan dalam pick-up coil)

Bila tegangan AC yang dihasilkan dalam pick-up coil adalah negatif,

tegangan ini ditambahkan pada tegangan titik P sehingga tegangan pada titk

Q turun dibawah tegangan kerja transistor dan transistor OFF. Akibatnya

arus primer (primery current) terputus dan tegangan tinggi di induksikan

pada kumparan sekunder.

2. Pengaturan Dwell Angle

Lamanya arus mengalir melalui kumparan primer biasanya menurun bila

kecepatan mesin bertambah, dengan demikian tegangan induksi pada kumparan

sekunder berkurang











sekunder berkurang











sekunder berkurang


Yang dimaksud dengan pengaturan dwell angle disini adalah pengaturan secara

elektronika lamanya pengaliran arus ke ignition coil (disebut dwell angle) sesuai

dengan kecepatan putaran poros distributor.

Pada kecepatan rendah, dwell angle dikurangi untuk mencegah pengaliran arus

primer yang berlebihan, dan dweel angle ditambah bila putaran bertambah untuk

mencegah arus primer menurun, pengaturan ini dilakukan oleh dwell control.

3. Current Limiting Control

Current limiting control adalah suatu sistem yang mengontrol aliran arus pada

kumaparan primer, sehingga arus primer dipertahankan konstan pada setiap saat,

mulai dari kecepatan rendah sampai pada kecepatan tinggi dan memungkinkan

untuk menghasilkan tegangan sekunder yang konstan.

Dengan mengurangi tahanan kumparan dan mengontrol aliran arus, maka sistem

ini akan meningkat pengaliran arus. Namun demikian, dengan sistem ini dapat

berakibat coil atau power transistor terbakar. Oleh sebab itu, setelah arus

kumparan primer mencapai tingkat tertentu, akan diatur secara kelistrikan oleh

igniter agar tidak terjadi pegaliran arus yang berlebihan

Karena current limiting control membatasi aliran arus primer, maka untuk

ignition coil tipe ini tidak diperlukan external resistor.








































C. I I A

IIA adalah singkatan dari “Integrated Ignition Assembly “, IIA menggabungkan

igniter dan ignition coil dengan distributor, sedangkan pada “non IIA“ di pasang

secara terpisah

IIA dapat dijelaskan seperti berikut :

Kecil dan ringan

Tidak mengalami masalah putus sambungan, jadi kendalanya tinggi

Memiliki daya tahan yang tinggi terhadap air

Tidak mudah terpengaruh oleh kondisi sekitarnya.

D. E S A

ESA adalah singkatan “Electronica Spark Advancer “. Dalam sistem ini harga saat

pengapian optimum disimpan dalam engine control computer untuk setiap kondisi

mesin. Sistem ini bekerja mendeteksi kondisi mesin (putaran mesin, aliran udara

masuk, temperatur mesin dan lain-lain) berdasarkan sinyal dari setiap engine sensor,

selanjutnya menentukan saat pengapian yang optimum sesuai dengan kondisi mesin


C. I I A



secara terpisah


Kecil dan ringan




D. E S A







C. I I A



secara terpisah


Kecil dan ringan




D. E S A







dengan mengirim sinyal pemutus arus primer ke igniter yang mengontrol saat

pengapian.

Dengan sistem ini dapat diwujudkan pengaturan yang lebih teliti berdasarkan

kondisi kerja mesin dan ini tidak dapat diperoleh pada sistem Non-ESA yang hanya

dapat mengatur putaran mesin dan manifold vaccum dengan menggunakan vaccum

advencer yang terdapat pada distributor.

Dengan penggunaan electronik spark advance sistem, maka pick-up coil disatukan

dalam distributor yang membangkitkan sinyal putaran mesin (sinyal Ne) dan sinyal

posisi sudut poros engkol sebagai pedoman (G sinyal). Mekanisme vaccum

controller dan governor tidak digunakan.

Kecepatan Mesin

Beban Mesin

Temperatur mesin dll

KomputerSaat

PengapianOptimum



pengapian.









Kecepatan Mesin

Beban Mesin


KomputerSaat

PengapianOptimum



pengapian.









Kecepatan Mesin

Beban Mesin


KomputerSaat

PengapianOptimum


E. D L I ( DISTRIBUTOR LESS IGNITION) / PENGAPIAN TANPA

DISTRIBUTOR )

Pada sistem pengapian transistor

yang lama tegangan tinggi

dibangkitkan oleh satu ignition coil

yang didistribusikan ketiap busi oleh

distributor.

DLI adalah suatu sistem pengapian motor bensin yang tidak menggunakan distributor.

Pada Toyota, sistem ini mempergunakan sebuah ignition coil untuk setiap dua buah

busi. ECU (electric Controll Unit) mendistribusikan arus primer ketiap ignition coil

secara langsung dan menyebabkan busi melompatkan bunga api.



DISTRIBUTOR )





distributor.







DISTRIBUTOR )





distributor.






Sistem ini mempunyai keuntungan seperti berikut :

a) Ignition coil dapat ditempatkan didekat busi, kabel tegangan dapat diperpendek,

jadi dapat mengurangi suara berisik.

b) Dengan ditiadakannya distributor, maka kerugian internal discharge dapat

dihilangkan dan kebisinganpun dapat ditiadakan. Dengan adanya pengurangan

komponen yang bergerak, maka kemungkinan gangguan pada komponen-

komponen akan menjadi sedikit.

c) Karena tidak ada pengaturan secara fisik terhadap pengapian, seperti jarak side

electrode, maka saat pengapian dapat diatur pada skala yang lebih besar. Pada

saat pengapian dengan distributor, bila pengapian dimajukan terlalu banyak,

maka arus akan mengalir pada sebuah kedua sisi elektroda.

TROUBLE SHOOTING SISTEM PENGAPIAN ELEKTRONIKBila mencari penyebab gangguan, pertama yang harus dilakukan adalah

mengkonsentrasikan perhatian pada gejala gangguan. Bila gejala gangguan tidak

difahami dengan jelas, maka dibutuhkan waktu yang lama untuk memperbaikinya.

Untuk mempersingkat waktu yang dibutuhkan dalam mendapat penyebab gangguan

perlu dilakukan pemeriksaan pada sistem dengan urutan mulai dari yang paling kuat

kemungkinannya sebagai penyebab gangguan. Demikian dilakukan satu persatu secara

berurutan. Bila tidak ditemukan penyebab gangguan pada sistem pengapian, maka perlu

juga diperiksa sistem yang lain (sistem bahan bakar dan bagian utama mesin)

PROSEDUR TROUBLE SHOOTING

Bila ada gangguan pada sistem pengapian, problem dapat disebabkan oleh mesin yang

tidak tepat peyetelannya, diantaranya :

Misfiring (campuran udara-bahan bakar tidak terbakar)

Saat pengapian tidak tepat




















































Tidak BaikTidak BaikTidak Baik

Tidak Baik

Tahanan terlalalu tinggi

Atau isolasi rusak

Kurang dari 8 V

Putus atau short circuit

Kontak longgar ataurusak

Putus atau short

Tahanan kontak terlalu tinggi

Dwell angle tidak tepat (celahrubbing block

Tidak tepat

Putus atau short

Putus atau short circuit

Baik

Keausan elektroda terlalu banyakatau isolator retak

Tidak tepat

Kemungkinan ada penyebab-penyebab lainnya, tetapi inilah yang paling umum. Untuk

menentukan mana yang mungkin sebagai penyebab, maka perlu dilakukan pemeriksaan.

Table dan flow chart berikut menunjukkan cara-cara mencari gangguan.

Gejala gangguan Penyebab gangguan

Mesin tidak dapat hidup/susah hidup Idle kasar atau mati-mati

Mesin lemah/akselerasi lemah Bensin boros

Kemungkinan pertama sebagai

penyebab adalah misfiring. Selanjutnya

yang perlu di pertimbangkan adalah saat

pengapian

Terjadi ledakan terus menerus padamuffler

Terjadi ledakan balik pada mesin(backfire)

Mesin terlalu panas (over heat)

Bagian-bagian yang menunjukkan

adanya adalah saat pengapian.

1. Bila Diperkirakan Penyebabnya Adalah Misfiring

Perbaiki / ganti

Ganti

Perbaiki

Charger / ganti baterai

Ganti

Tes Bunga Api I

Tes Bunga Api II

Coba igniter yang lain

Periksa condensor

Periksa pick-up coil

Periksa celah udara pada distributor

Perika contac point pada distributor

Periksa tegangan baterai

Periksa wiring harnes

Periksa ignition coil

Ganti

Ganti

Ganti

Ganti igniter

Baik

Baik

Baik

Baik

Baik

Baik

Baik

Baik

Periksa kabel tegangan tinggi

Periksa tutup distributor dan rotor

Perbaiki atau Ganti

Perbaiki atau Ganti

Lanjutkan pada item 2 bila saat pengapian dianggap sebagai penyebab (bilapemeriksaan ini telah selesai, periksalah sistem lainnya.

Baik

Baik


Tidak tepat

Tidak tepat

Tidak bekerja

Tidak tepat

Baik

Tidak Baik

2. Bila Timing Pengapian Dianggap Sebagai Penyebab

a) lepas kabel tegangan tinggi yang menghubungkan ignition coil dengan tutup

distributor. Sambil memegang ujung kabel tegangan tinggi dan mengambil jarak

ujungnya 10 mm sampai 15 mm pada massa yang baik, putarkan mesin dan lihat

bahwa ujung logamnya memercikkan bunga api. Bila tidak, berarti sirkuit

primer, ignition coil, kabel tegangan tinggi atau bagian lainnya yang berkaitan

rusak. Tes ini melihat apakah tegangan sekunder cukup untuk pengapian. Yang

harus di perhatikan bahwa pengetesan bunga api boleh dilakukan dengan

memutar mesin satu atau dua detik. Pada model EFI putuskan konektor masing-

masing injektor untuk menghindari silinder terisi bensin.

b) Ukur tahanan kabel tegangan tinggi kemungkinan ada yang putus. Bila

tahanannya lebih dari 25 kilo ohm ganti kabel. Bila ujung logam kabel tegangan

tinggi terkena karat, tahanan kontaknya akan naik, dan menurunkan tegangan

sekunder. Ganti kabel yang rusak.

c) Perikasa tegangan baterai pada saat mesin distart, bila tegangannya kurang dari 8

V, maka tegangan tersebut terlalu rendah untuk mengalirkan arus pada

kumparan primer sesuai sfesifikasi. Bila terjadi seperti itu charger baterai.

Periksa saat pengapianpendahuluan

Periksa posisi octan selector

Setel

Setel

Periksa governor dan vaccumadvencer

Periksa kembali saat pengapianpendahuluan

Perbaiki atau ganti

setel

Coba igniter yang lain setel

Kembali ke item 1 bila diperkirakan penyebabnya adalagh misfiring (bilapemeriksaan telah selesai preriksa sistem yang lain

Baik

Baik

Baik

Baik


d) Bila terminal sirkuit primer terlalu longgar atau bila sambungan konektornya

kurang baik, tegangannya akan menurun. Keraskan atau perbaiki sambungan-

sambungan seperlunya.

e) Ukur tahanan ignition coil dan external resistor untuk memastikan bahwa tidak

terjadi short circuit atau putus.

f) Periksa permukaan kontak point untuk meyakinkan bahwa keadaannya bebas

dari kikisan yang berlebihan. Periksa bahwa dwell angle (celah rubbing block)

sesuai dengan ketentuan, bila celah terlalu rapat atau terlalu lebar maka tegangan

sekunder menjadi rendah.

g) Lepaskan kabel tegangan tinggi pada semua busi untuk mencegah mesin hidup.

Lakukan tes loncatan bunga api pada kabel tegangan tinggi setiap silinder

dengan menggunakan prosedur yang di jelaskan pada test bungan api. Bila kabel

tidak mengeluarkan bunga api berarti keadaannya rusak.

h) Bila tutup distributor, center contact place, rotor atau peralatan lainnya

keadaannya retak, rusak, hangus atau karat, maka pada sirkuit sekunder akan

terjadi kebocoran arus atau tahanan terlalu tinggi dan tidak dapat memberikan

tegangan yang cukup tinggi (tegangan sekunder). Kelembaman pada tutup

distributor juga mengakibatkan gangguan diatas.

i) Busi yang isolatornya retak, elektrodanya kotor atau aus atau celah elektrodanya

berlebihan tidak dapat memberikan bunga api. Celah elektroda yang terlalu kecil

dapat mengakibatkan pemadaman api oleh elektroda sehingga tidak

menimbulkan pembakaran meskipun busi memercikkan bunga api.

j) Bila dwell angle (celah rubbing block) terlalu kecil atau terlalu besar, akan

dihasilkan tegangan sekunder yang tidak cukup dan mengakibatkan tidak

terjadinya pembakaran.

k) Saat pengapian pendahuluan yang tidak tepat dapat mempengaruhi saat

pengapian pada segala kondisi kerja mesin. Timming yang terlalu maju akan

menyebabkan knocking dan timming yang terlalu mundur akan mengakibatkan

penurunan output serta menyebabkan panas yang berlebihan (over heating)

l) Bila advencer tidak bekerja dengan baik, busi akan menyala tidak pada saat yang

tepat sesuai dengan kecepatan dan beban mesin. Kondisi ini menyebabkan

akselerasi yang tidak baik, menurunkan output mesin atau menyebabkan

terjadinya gangguan yang lain.


m) Penyetelan dwell angle celah rubbing block), octan selector atau peralatan lain

yang berkaitan, akan merubah saat pengapian pendahuluan (intial timming). Bila

dilakukan penyetelan-penyetelan tersebut, setel kembali saat pengapian

pendahuluan (intial timing.

Documents

Bahan Ajar 1-2 Sistem Pengapian Elektronik