sistim pengapian konvensional
TRANSCRIPT
SISTEM PENGAPIAN SISTEM PENGAPIAN KONVENSIONALKONVENSIONAL
SIDIK ARGANASIDIK ARGANA
WIDYISWARA PPPG TEKNOLOGI MALANGWIDYISWARA PPPG TEKNOLOGI MALANG0812 5285356, 0341-76168660812 5285356, 0341-7616866
SISTEM PENGAPIAN SISTEM PENGAPIAN KONVENSIONALKONVENSIONAL
Baterai Busi
Tegangan baterai (12Volt) dinaikkan menjadi tegangan tinggi 5000 s/d 25000 Volt dengan menggunakan transformator (Koil)
Transformator
Jika pada sambungan primer transformator dihubungkan dengan arus bolak balik maka:
Ada perubahan arus listrik
Terjadi perubahan medan magnet
Terjadi tegangan induksi lampu menyala
Perbandingan Tegangan
Perbandingan tegangan sebanding dengan perbandingan jumlah lilitan
Jumlah lilitan sedikit tegangan induksi kecil
Jumlah lilitan banyak tegangan induksi besar
Transformasi dengan arus searahTransformasi dengan arus searahBagaimana jika transformator diberi arus searah ?
•Transformator tidak dapat berfungsi dengan arus searah, karena:
Arus tetap
Tidak terjadi perubahan medan magnet
Tidak terjadi tegangan induksi
Bagaimana agar tejadi perubahan medan magnet?
Dengan memberi saklar pada sambungan primer maka :
Jika saklar dibuka/ditutup (On-Off) terjadi:
•Arus primer terputus-putus
•Ada perubahan medan magnet
•Terjadi tegangan induksi
Komponen-komponen sistem pengapian Komponen-komponen sistem pengapian konvensionalkonvensional
Rangkaian Sistem Pengapian BateraiRangkaian Sistem Pengapian Baterai
Cara kerjaCara kerjaSaat kunci kontak “On”, kontak pemutus menutupSaat kunci kontak “On”, kontak pemutus menutup
1 2 3 4
1 3
2 4
Arus mengalir dari + baterai – kunci kontak – kumparan primer koil kontak pemutus – massa
•Terjadi pembentukan medan magnet pada inti koil
Cara kerjaCara kerjaSaat kunci kontak “On”, kontak pemutus menutupSaat kunci kontak “On”, kontak pemutus menutup
Arus primer terputus dengan cepat maka :•Ada perubahan medan magnet ( medan magnet jatuh )•Terjadi arus induksi tegangan tinggi pada saat sirkuit sekunder ( terjadi loncatan bunga api di antara elektroda busi )
Bagian-bagian Kontak PemutusBagian-bagian Kontak Pemutus
9
8
3 5
4
6
2
1
6
1
2
3 5
4
6
7
6
8
9
Bagian-bagian
1. Kam distributor
2. Kontak tetap ( wolfram )
3. Kontak lepas ( wolfram )
4. Pegas kontak pemutus
5. Lengan kontak pemutus
6. Sekrup pengikat
7. Tumit ebonit
8. Kabel (dari koil)
9. Alur penyetel
Sudut Pengapian dan Sudut DwellSudut Pengapian dan Sudut Dwell
1
2
2
1
C
B A
Sudut pengapian adalah :Sudut putar kam distributor dari saat kontak pemutus mulai membuka 1 sampai kontak pemutus mulai membuka pada tonjolan kam berikutnya 2 Contoh : sudut pengapian 360 : Z Z = jumlah silinderUntuk motor 4 silinder
Sudut pengapian = 360/4 = 90° P.KSudut putar kam distributor :A – B = Sudut buka KpB – C = Sudut tutup KpSudut tutup kontak pemutus dinamakan sudut dwelKesimpulan : sudut dwel adalah sudut putar kam distributor pada saat kontak pemutus menutup (B) sampai kontak pemutus mulai membuka ( C ) pada tonjolan kam berikutnya
Hubungan sudut dwell dengan celah kontak pemutusHubungan sudut dwell dengan celah kontak pemutus
ß
ß
Celah kontak pemutus kecil
Sudut buka kecil ( )
Sudut Dwel besar ( α )
Sudut dwel besar celah kontak
pemutus kecil
Celah kontak pemutus besar
Sudut buka besar ( )
sudut Dwel kecil ( α )
Sudut Dwel kecil celah kontak
pemutus besar
Sudut Pengapian =
Z = jumlah silinder
Z360
Sudut Dwell = ≈60% x sudut pengapian
≈ 60% x
Toleransi ± 2 %
Z360
Contoh : Menghitung sudut dwel motor 4 silinder
Motor 4 silinder
Sudut pengapian = = = 90° P.E
Sudut dwell = 60% x 90° = 54°
Toleransi ± 2 %
Besar sudut dwell = 54° ± 2 %
Rentang sudut dwell = 52° - 56°
Z360
4360
Besar Sudut Dwell dan Kemampuan PengapianKemampuan pengapian ditentukan oleh kuat arus primer.
Untuk mencapai arus primer maksimum, diperlukan waktu pemutusan kontak pemutus yang cukupSudut Dwell Kecil
Sudut Dwell Besar
Waktu penutupan kontak pemutus
pendek, sehingga Arus primer tidak
mencapai maksimum akibatnya
Kemampuan pengapian kurang
Kemampuan pengapian baik, tetapi
waktu mengalir arus terlalu lama
sehingga kontak pemutus menjadi
panas dan kontak pemutus cepat aus
Kesimpulan : Besar sudut dwel merupakan kompromis antara kemampuan pengapian dan umur kontak pemutus
KONDENSATORKONDENSATORApa yang terjadi jika sistem pengapian tanpa kondensator?
Pada sirkuit primerPada saat kontak pemutus mulai membuka. Ada loncatan bunga api diantara kontak pemutusArtinya : Arus tidak terputus dengan segeraKontak pemutus menjadi cepat aus (terbakar)
Pada sirkuit sekunderBunga api pada busi lemahMengapa bunga api pada besi lemah ?Karena arus primer tidak terputus dengan segera, medan magnit pada koil tidak jatuh dengan cepat sehingga Tegangan induksi rendah
Tanpa kondensator sistem pengapian tak berfungsi
Mengapa terjadi bunga api pada kontak Mengapa terjadi bunga api pada kontak pemutus saat arus primer dibukapemutus saat arus primer dibuka
Pada saat kontak pemutus membuka arus dalam sirkuit primer diputus maka terjadi perubahan medan magnet pada inti koil ( medan magnet jatuh ) Akibatnya terjadi induksi pada : Kumparan primer • Kumparan sekunder
Induksi pada sirkuit primer disebut “ induksi diri “
Bunga api yang terjadi pada saat memutuskan suatu sirkuit arus selalu disebabkan karena induksi diri
Sifat-sifat induksi diriSifat-sifat induksi diriTegangannya bisa melebihi tegangan sumber arus, pada sistem Tegangannya bisa melebihi tegangan sumber arus, pada sistem pengapian tegangannya pengapian tegangannya 300 - 400 Volt 300 - 400 VoltArus induksi diri adalah Arus induksi diri adalah penyebabpenyebab timbulnya bunga api pada kontak timbulnya bunga api pada kontak pemutuspemutusArah tegangan induksi diri selalu Arah tegangan induksi diri selalu menghambat menghambat perubahan arus perubahan arus primerprimer
Arus
I maks
a. Kontak pemutus menutup b. Kontak pemutus membuka
a. Kontak pemutus tutup, induksi diri memperlambat arus primer mencapai maksimum
b. Kontak pemutus buka, induksi diri memperlambat pemutusan arus primer, akibat adanya loncatan bunga api pada kontak pemutus
Waktu
Sistem Pengapian dengan KondensorSistem Pengapian dengan KondensorPada sistem pengapian, kondensator dihubungkan secara Pada sistem pengapian, kondensator dihubungkan secara paralel dengan kontak pemutus paralel dengan kontak pemutus
Kondensor
Cara kerja : Pada saat kontak pemutus mulai membuka, arus induksi diri diserap
kondensatorAkibatnya : Tidak terjadi loncatan bunga api pada kontak pemutus. Arus primer diputus dengan cepat ( medan magnet jatuh dengan cepat ). Tegangan induksi pada sirkuit sekunder tinggi, bunga api pada busi kuat. (Tegangan induksi tergantung pada kecepatan perubahan kemagnetan ).
KOIL PENGAPIANKOIL PENGAPIANKegunaan koil :Untuk mentransformasikan tegangan baterai menjadi tegangan tinggi pada sistem pengapian.
Macam-macam Koil Pengapian
A. Koil inti batang ( standart )
Keuntungan :
Konstruksi sederhana dan ringkas
Kerugian :
Garis gaya magnet tidak selalu
mengalir dalam inti besi, garis
gaya magnet pada bagian luar
hilang, maka kekuatan / daya
magnet berkurang
Koil Pengapian dengan inti tertutup
Sekunder
Inti koil
Garis gaya magnet
Primer Primer
Sekunder
Inti koil
Garis gaya magnet
Keuntungan :Garis gaya magnet selalu mengalir dalam inti besi daya magnet kuat hasil induksi besarKerugian :Sering terjadi gangguan interferensi pada radio tape dan TV yang dipasang pada mobil / juga di rumah (TV)
Koil Pengapian dengan Tahanan BallastKoil Pengapian dengan Tahanan Ballast
Kunci Kontak
ST1ST2IGB
+
Tahanan balastR
1,5 ΩPrimer
Sekunder
Koil
Kontak pemutus & Kondensor
―+
1,5 ΩPersyaratan perlu/tidaknya koil dirangkai dengan tahanan ballastPada sistem pengapian konvensional yang memakai kontak pemutus, arus primer tidak boleh lebih dari 4 amper, untuk mencegah :Keausan yang cepat pada kontak pemutusKelebihan panas yang bisa menyebabkan koil meledak ( saat motor mati kunci kontak ON )Dari persyaratan ini dapat dicari tahanan minimum pada sirkuit primer
R min = = = 3 Ohm
Jadi jika tahanan sirkiut primer koil < 3 , maka koil harus dirangkai dengan tahanan ballast
Imaks
U4
12
BUSIBUSI1
105
3 2
8 4
11
12
9
76
Bagian-bagian busi
5
1
10
3
8
11
12
6 7
9
4
2
1. Terminal
2. Rumah Busi
3. Isloator
4. Elektrode (paduan nikel)
5. Perintang rambatan arus
6. Rongga Pemanas
7. Elektrode massa (paduan nikel)
8. Cincin Perapat
9. Celah elektrode
10. Baut sambungan
11. Cincin perapat
12. Penghantar
35
Beban Beban Hal-hal yang dituntutHal-hal yang dituntutPanasPanas..Temperatur gas di dalam ruang bakar Temperatur gas di dalam ruang bakar berubah, temperatur pada pembakaran berubah, temperatur pada pembakaran 2000 - 3000°C dan waktu pengisian 0 - 2000 - 3000°C dan waktu pengisian 0 - `120°C`120°C
Elektrode pusat dan isolator harus tahan Elektrode pusat dan isolator harus tahan terhadap temperatur tinggi ≈ 800°Cterhadap temperatur tinggi ≈ 800°C
Cepat memindahkan panas sehingga Cepat memindahkan panas sehingga temperatur tidak boleh lebih dari 800°Ctemperatur tidak boleh lebih dari 800°C
MekanisMekanis Tekanan pembakaran 30 – 50 barTekanan pembakaran 30 – 50 bar Bahan harus kuatBahan harus kuat
Konstruksi harus rapatKonstruksi harus rapat
KimiaKimia Erosi bunga apiErosi bunga api
Erosi pembakaranErosi pembakaran
KotoranKotoran
Bahan elektroda harus tahan temperatur Bahan elektroda harus tahan temperatur tinggi (nikel, platinum)tinggi (nikel, platinum)
Bahan kaki separator yang cepat Bahan kaki separator yang cepat mencapai temperatur pembersih diri (± mencapai temperatur pembersih diri (± 400°C)400°C)
Elektris Elektris Tegangan pengapian mencapai 25000 Tegangan pengapian mencapai 25000 voltvolt
Bentuk kaki isolator yang cocok sehingga Bentuk kaki isolator yang cocok sehingga jarak elektrode pusat ker massa jauhjarak elektrode pusat ker massa jauh
Konstruksi perintang arus yang Konstruksi perintang arus yang cocokcocok
Beban dan tuntutan pada busiBeban dan tuntutan pada busi
Nilai Panas Nilai Panas Nilai panas busi adalah suatu indeks yang menunjukkan jumlah panas Nilai panas busi adalah suatu indeks yang menunjukkan jumlah panas yang dapat yang dapat dipindahkandipindahkan oleh busioleh busi
Kemampuan busi menyerap dan memindahkan panas tergantung pada Kemampuan busi menyerap dan memindahkan panas tergantung pada bentuk kakibentuk kaki isolator / luas permukaan isolatorisolator / luas permukaan isolator
Nilai panas harus sesuai dengan Nilai panas harus sesuai dengan kondisi operasi mesinkondisi operasi mesin
Busi panasBusi panas
Luas permukaan kaki isolator besarLuas permukaan kaki isolator besar
Banyak menyerap panasBanyak menyerap panas
Lintasan pemindahan panas panjang, Lintasan pemindahan panas panjang, akibatnya pemindahan panas sedikitakibatnya pemindahan panas sedikit
Busi dinginBusi dingin
Luas permukaan kaki isolator kecilLuas permukaan kaki isolator kecil
Sedikit menyerap panasSedikit menyerap panas
Lintasan pemindahan panas Lintasan pemindahan panas pendek, cepat menimbulkan panaspendek, cepat menimbulkan panas
Kondisi kerja mesin dapat ditunjukkan oleh keadaan permukaan busi Kondisi kerja mesin dapat ditunjukkan oleh keadaan permukaan busi saat dilepas dari mesinsaat dilepas dari mesin
NormalIsolator berwarna kuning atau coklat mudaPuncak isolator bersih, permukaan rumah isolator kotor berwarna coklat muda atau abu – abu ,•Kondisi kerja mesin baik•Pemakaian busi dengan nilai panas yang tepat
TerbakarElektrode terbakar, pada permukaan kaki isolator ada partikel-partikel kecil mengkilat yang menempelIsolator berwarna putih atau kuningPenyebab :•Nilai oktan bensin terlalu rendah•Campuran terlalu kurus•Knoking ( detonasi )•Saat pengapian terlalu awal•Tipe busi yang terlalu panas
Berkerak karena oliKaki isolator dan elektroda sangat kotor.Warna kotoran coklatPenyebab :•Cincin torak aus•Penghantar katup aus•Pengisapan oli melalui sistem ventilasi karter
Berkerak karbon / jelagaKaki isolator, elektroda-elektroda, rumah busi berkerak jelagaPenyebab :•Campuran terlalu kaya•Tipe busi yang terlalu dingin
Isolator retakPenyebab :•Jatuh•Kelemahan bahan•Bunga api dapat meloncat dari isolator langsung ke massa
SAAT PENGAPIANSAAT PENGAPIAN
Pengapian terjadi sebelum torakmencapai TMA (pengapian awal)
Pengapian terjadi setelah torak melewati TMA (pengapian lambat)
Saat pengapian adalah saat busi meloncatkan bunga api untuk mulai pembakaran, saat pengapian diukur dalam derajat poros engkol ( ° pe ) sebelum atau sesudah TMA
Persyaratan saat pengapianPersyaratan saat pengapianMulai saat pengapian sampai proses pembakaran selesai diperlukan waktu tertentu. Waktu rata – rata yang diperlukan selama pembakaran 2 ms ( mili detik )
1. Saat pengapian (Za) terlalu awal
2. Saat pengapian (Zb) yang tepat
3. Saat pengapian (Zc) terlambat
Usaha yang efektifUntuk mendapatkan langkah
usaha yang paling efektif, tekanan pembakaran maksimum harus dekat sesudah TMA
Saat pengapian yang tepatAgar tekanan pembakaran
maksimum dekat sesudah TMA saat pengapian harus ditempatkan sebelum TMA
Tekanan
Sebelum TMA Sesudah TMA
ab
c
c
ba
Hubungan pengapian dan daya motorHubungan pengapian dan daya motor
Tekanan
Sebelum TMA Sesudah TMA
ab
c
c
ba
Saat pengapian terlalu awalmengakibatkan detonasi /
knoking, daya motor berkurang, motor menjadi panas dan menimbulkan kerusakan ( pada torak, bantalan dan busi )
Saat pengapian tepatMenghasilkan langkah usaha
yang ekonomis, daya motor maksimum
Saat pengapian terlalu lambat
Menghasilkan langkah usaha yang kurang ekonomis / tekanan pembakaran maksimum jauh sesudah TMA, daya motor berkurang, boros bahan bakar
1. Saat pengapian (Za) terlalu awal
2. Saat pengapian (Zb) yang tepat
3. Saat pengapian (Zc) terlambat
Hubungan saat pengapian dengan putaran motorHubungan saat pengapian dengan putaran motorSupaya akhir pembakaran dekat sesudah TMA, saat pengapian harus 1 ms sebelum TMA. Untuk menentukan saat pengapian yang sesuai dalam derajat p.e, kita harus memperhatikan kecepatan putaran motor
1ms
1ms6°
36°
Kesimpulan :Supaya akhir pembakaran tetap dekat TMA, saat pengapian harus disesuaikan pada putaran motor
Putaran motor tinggi saat pengapian semakin awal
Putaran rendah
Sudut putar p.e selama 1 ms kecil
Putaran tinggi
Sudut putar p.e selama 1 ms kecil
Putaran motor : 1000 rpm
Waktu untuk 1 putaran p.e : 60 ms
Sudut putar selama 1 ms : 6° p.e
Putaran motor : 6000 rpm
Waktu untuk 1 putaran p.e : 10 ms
Sudut putar selama 1 ms : 36° p.e
Hubungan saat pengapian dengan beban motorHubungan saat pengapian dengan beban motorPada beban rendah, pembentukan campuran setelah langkah kompresi masih
kurang homogen karena :Pengisian silinder kurang temperatur hasil kompresi
rendahAliran gas dalam silinder pelan tolakan kurangAkibatnya : waktu bakar menjadi lebih lama dari pada ketika beban penuh
Agar mendapatkan akhir pembakaran tetap dekat sesudah TMA, maka pada beban rendah saat pengapian harus lebih awal daripada waktu beban penuh
Saluiran vakum
Saluiran vakum
Beban rendah = Katup gas terbuka sedikit
Beban penuh = Katup gas terbuka penuh
Saat pengapian dan nilai oktanSaat pengapian dan nilai oktanJika nilai oktan bensin rendah, saat pengapian sering harus diperlambat daripada spesifikasi, untuk mencegah knoking (detonasi )
Torak yang berlubang karena temperatur terlalu tinggi, akibat detonasi
Cincin torak, pen torak, bantalan rusak akibat tekanan yang tinggi karena detonasi
Pengajuan saat pengapianPengajuan saat pengapian
n = 1000 rpmn = 1000 rpm
Waktu ( t ) untuk 1 putaranWaktu ( t ) untuk 1 putaran
t = 1/n . 60 . 103 mst = 1/n . 60 . 103 ms
= 1/1000 . 60 . 103 = 60 ms= 1/1000 . 60 . 103 = 60 ms
Sudut putar p.e. dalam 1 msSudut putar p.e. dalam 1 ms
= 360/60 = 60 pe= 360/60 = 60 pe
Saat pengapian = 0,8 msSaat pengapian = 0,8 ms
Jadi T = 0,8 . 6 = Jadi T = 0,8 . 6 = 50 pe sebelum 50 pe sebelum TMATMA
4000
Rpm
20006000
1000 TMA
Hitunglah saat pengapian yang sesuai dalam 0p.e. untuk putaran : 1000, 2000, 4000, 6000 rpm, dengan ketentuan pengapian harus tetap 0,8 ms sebelum TMA
Analog :n = 2000 rpm Saat pengapian 100 pe sebelum TMAn = 4000 rpm Saat pengapian 200 pe sebelum TMAn = 6000 rpm Saat pengapian 300 pe sebelum TMA
Kesimpulan :Semakin cepat putaran motor, saat pengapian semakin maju (semakin awal)
Fungsi Advans Sentrifugal (gavernor)Fungsi Advans Sentrifugal (gavernor)
Untuk memajukan saat pengapian berdasarkan putaran motor digunakan advans sentrifugal
Pegas pengembali
Pemberat (bobot) sentrifugal
Poros distributor dengan plat pembawaa pemberat sentrifugal
Poros Gavernor dengan plat berkurva
Prinsip kerjaSemakin cepat putaran motor, semakin mengembang bobot-bobot sentrifugal. Akibatnya poros governor ( kam ) diputar lebih maju dari kedudukan semula kontak pemutus dibuka lebih awal ( saat pengapian lebih maju )
Cara kerja advance centrifugalCara kerja advance centrifugal
kelonggaran
Pegas belum bekerja
Putaran idle ( stasioner )•pemberat sentrifugal belum mengembang•plat kurva belum ditekan•advans belum bekerja•salah satu pegas pengembali masih longgar
Putaran rendah s / d menengah•Pemberat sentrifugal mulai mengembang•Plat kurva mulai ditekan•Advans sentrifugal mulai bekerja•Hanya satu pegas pengembali yang bekerja
Pembatas maksimum
Putaran tinggi•Pemberat sentrifugal mengembang sampai pembatas maksimum•Plat kurva ditekan•Advans bekerja maksimum•Kedua pegas pengembali bekerja
Karakteristik kurva advans sentrifugal
CatatanKurva advans sentrifugal harus sesuai dengan keperluan motor yang ditentukan berdasarkan percobaan di pabrikPengajuan saat pengapian bisa jauh berbeda pada berbagai macam tipe motorGrafik diatas merupakan keterangan mengenai batas – batas kerja advans sentrifugal secara umum
Advance vakumAdvance vakum
6
1
2
5
4
3
1
2
5
36
4
Bagian – bagian 1. Plat dudukan kontak pemutus yang bergerak radial2. Batang penarik3. Diafragma4. Pegas5. Langkah maksimum6. Sambungan slang vakum
Pada beban rendah atau mencegah, kecepatan bakar rendah karena tolakan rendah, temperatur rendah, campuran kurus. Oleh karena itu waktu pembakaran menjadi lebih lama, Agar mendapatkan tekanan pembakaran maksimum tetap dekat sesudah TMA, saat pengapian harus dimajukan612543Untuk memajukan saat pengapian berdasarkan beban motor digunakan advans vakum
Cara kerja advance VakumCara kerja advance Vakum
Advans vakum tidak bekerja( Pada saat idle dan beban penuh )•Vakum rendah membran tidak tertarik•Plat dudukan kontak pemutus masih tetap pada kedudukan semula•Saat pengapian tetap
Advans vakum bekerja( Pada beban rendah dan menengah )•Vakum tinggi, membran tertarik•Plat dudukan kontak pemutus diputar maju berlawanan arah dengan putaran kam governor•Saat pengapian semakin di majukan
Macam-macam kondisi vakum pada sambungan Advance Macam-macam kondisi vakum pada sambungan Advance vakumvakum
IdleVakum yang benar terjadi di bawah katup gasVakum belum mencapai daerah sambungan advans, maka advans vakum belum bekerja
Beban rendah & menengahVakum yang besar mencapai daerah sambungan advans, maka advans vakum bekerja
Beban penuhVakum pada daerah sambungan advans kecil, maka advans vakum tidak bekerja