Sistem Pengapian

Sistem Pengapian

Lokasi Komponen

Gambar 1 Lokasi Komponen Sistem Pengapaian Mobil Daihatsu Sigra

*1	IGNITION COIL ASSEMBLY	*2	SPARK PLUG (BUSI)
*3	ENGINE ROOM RELAY BLOCK - IG MAIN FUSE - E/G FUSE	*4	RELAY INTEGRATION NO. 1 - RELAY IG2
*5	ECM	-	-

NO	NAMA	GAMBAR/LOKASI
1	IGNITION COIL ASSEMBLY
2	SPARK PLUG (BUSI)
3	ENGINE ROOM RELAY BLOCK - IG MAIN FUSE - E/G FUSE
4	RELAY INTEGRATION NO. 1 - RELAY IG2
5	ECM

Diagram

Gambar 2 Diagram Sistem Pengapian Mobil Daihatsu Sigra

Wiring Diagram Sistem Pengapian

Cara Kerja

Ketika kunci kontak ON maka relah IG2 akan ON tetapi arus listrik tidak bisa mengalir ke igniter karena transistor di dalam igniter masih OFF. Saat engine distarter atau ketika engine hidup maka ECU akan mengeluarkan sinyal perintah ke igniter meng-ON-kan transistor di dalam igniter sehingga arus listrik dapat mengalir ke igniter yaitu ke terminal positif igniter→lilitan primer→terminal negatif igniter→massa.

Pada saat ECU membaca sudut pengapian telah tercapai berdasarkan informasi dari sensor-sensor maka ECU akan menghentikan sinyal IGT sehingga igniter akan memutuskan aliran arus ke lilitan primer. Seketika tegangan tinggi dihasilkan di lilitan sekunder saat arus ke lilitan primer diputus. Karea busi langsung terpasang pada lilitan sekunder maka busi akan memercikkan bunga api.

Bagaimana busi bisa memercikkan bunga api listrik?

Busi dapat memercikkan bunga api hanya jika tegangan yang mengalir sangat tinggi yaitu sekitar 20 ribu volt. Seperti yang kita ketahui bahwa sumber tegangan listrik mobil hanya 12 volt, untuk itu diperlukan alat untuk menaikkan tegangan 12 v menjadi 20 ribu volt. Alat untuk menaikkan tegangan 12 V menjadi 20 ribu volt disebut koil. Bagaimana coil bisa menaikkan tegangan listrik?silahkan tonton video ini

Koil pengapian terdiri dari lilitan primer dan sekunder yang dililitkan pada inti besi (core). Jumlah lilitan primer 100 kali lebih banyak daripada lilitan sekunder. Salah satu ujung dari ujung lilitan primer dihubungkan ke igniter dan satu ujung kumparan sekunder dihubungkan ke busi. Ujung-ujung lainnya dihubungkan ke batere  seperti gambar di bawah.

Pada saat transistor di dalam igniter diaktifkan oleh ECU menjadi ON maka arus listrik dari batere mengali ke lilitan primer

Saat ECU menonaktifkan transistor di dalam igniter menjadi OFF maka arus ke lilitan primer terputus dan seketika terjadi kenaikan tegangan tinggi di lilitan sekunder lalu busi pun memercikkan bunga api listrik karena busi langsung terpasang pada lilitan sekunder

Mobil saat ini sudah menggunakan sistem pengapian tanpa distributor yaitu pada setiap silinder terdapat satu busi, satu koil dan satu igniter. Sistem pengapian dikontrol secara elektronik menggunakan Engine Control Unit (ECU). Pada sistem pengapian yang menggunakan distributor, empat busi pada setiap silinder dilayani satu koil dan satu igniter. Tegangan tinggi yang dihasilkan koil dibagikan oleh distributor.

Gambar 6 Diagram Sistem Pengapian Tanpa Distributor

Fungsi Komponen

A.      Komponen input

Komponen input memberikan informasi kondisi engine ke ECU. Komponen ini merubah besaran fisik menjadi listrik.

1.         Crankshaft Position Sensor (CKP sensor) membaca posisi poros engkol. Ketika poros engkol berputar, CKP akan menghasilkan listrik dan dikirim ke ECU sebagai informasi posisi poros engkol

2.         Camshaft Position Sensor (CMP Sensor) membaca posisi poros nok/noken as. CMP sensor akan menghasilkan listrik ketika camshaft berputar

3.         Knock Sensor (KNK Sensor) membaca terjadinya knocking/ngelitik. KNK sensor akan menghasilkan listrik jika terjadi getaran pada blok silinder akibat knocking

4.         Throttle Position Sensor (TP Sensor) membaca besar sudut buka katup gas. TP Sensor mendapatkan tegangan listrik dari ECU sebesar 5V dan akan merubahnya sesuai bukaan katup gas. Perubahan tegangan ini dikirim kembali ke ECU sebagai informasi sudut bukaan katup gas.

5.         Air flow meter (air flow sensor) membaca berat udara masuk ke dalam silinder

6.         Water Temperature Sensor (WTS) membaca temperatur engine

7.         Igniter mengirimkan sinyal IGF ke ECU untuk memberitahu ECU bahwa telah terjadi mutual induction pada lilitan sekunder

B.      Komponen Prosessor

Komponen ini berfungsi menentukan waktu pengapian yang sesuai dengan kondisi engine berdasarkan informasi dari sensor-sensor. Setelah ECU menentukan waktu pengapian yang tepat, ECU memberikan perintah berupa sinyal listrik ke igniter agar igniter menyalakan busi.

ECU singkatan dari Electronic Control Unit, dalam istilah SAE disebut ECM (Engine Control Module) dan ada salahsatu pabrikan menyebutnya PCM (Power Control Module).

C.      Komponen Output

Komponen ini diperintah oleh ECU, komponen output dalam sistem pengapaian adalah igniter. Transistor di dalam igniter akan ON jika diperintahkan ECU. Selain igniter, lampu peringatan malfungsi juga termasuk komponen output karena lampu peringatan malfungsi akan dinyalakan ECU jika ada kerusakan/malfungsi pada sensor-sensor

1.       Igniter

Fungsi igniter:

1.       Mengatur arus konstan, membatasi arus ke primer koil

2.       Mengatur sudut dwell, mengatur durasi arus yang mengalir ke lilitan primer

3.       Menerima perintah sinyal IGT

4.       Mengoutput siyal IGF ke ECU
 Ini penjelasan tambahan.

1.       Lampu Peringatan Malfungsi

Jika terjadi kerusakan pada sistem pengapian, lampu peringatan malfungsi akan dinyalakan oleh ECU.

ELECTRONIC SPARK ADVANCE (ESA)

ESA adalah perangkat elektronik pengontrol saat pengapian supaya tekanan maksimum pembakaran selalu tercapai dekat sesudah TMA. Kondisi kecepatan putaran engine dibaca oleh sensor CKP, beban engine di baca oleh MAP/MAF dan TP Sensor, kualitas bahan bakar (octane) dibaca jika terjadi knocking dan dibaca oleh KNK sensor. Semua sensor melaporkan kondisi engine berupa sinyal listrik ke ECU lalu ECU menentukan saat pengapian yang tepat.

Saat Pengapian

Pengapian terjadi sebelum torak mencapai 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 ( ⁰ pe ) sebelum atau sesudah TMA.

Persyaratan saat pengapian

Mulai saat pengapian sampai proses pembakaran selesai diperlukan waktu tertentu.

Waktu rata – rata yang diperlukan selama pembakaran » 2 ms ( mili detik )

1.      Saat pengapian

2.      Mulai Pembakaran

3.      Tekanan pembakaran maksimum

4.      Akhir pembakaran

a)      Usaha yang efektif

Untuk mendapatkan langkah usaha yang paling efektif, tekanan pembakaran maksimum harus dekat sesudah TMA

b)     Saat pengapian yang tepat

Agar tekanan pembakaran maksimum dekat sesudah TMA saat pengapian harus ditempatkan sebelum TMA

Saat pengapian dan daya motor

a.      Saat pengapian terlalu awal

mengakibatkan detonasi / knoking, daya motor berkurang, motor menjadi panas dan menimbulkan kerusakan ( pada torak, bantalan dan busi )

b.      Saat pengapian tepat

Menghasilkan langkah usaha yang ekonomis, daya motor maksimum

c.       Saat pengapian terlalu lambat

Menghasilkan langkah usaha yang kurang ekonomis / tekanan pembakaran maksimum jauh sesudah TMA, daya motor berkurang, boros bahan bakar

Hubungan saat pengapian dengan putaran motor

Supaya 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

Contoh :          

            Putaran rendah                                                         Putaran tinggi

            Sudut putar p.e selama                                               sudut putar p.e selama

1 ms kecil                                                                    1 ms besar

                                                                                                                     

I		II
1000 rpm	Putaran motor	6000 rpm
60 ms	Waktu untuk 1 putaran p.e	10 ms
60 pe	Sudut putar selama 1 ms	360p.e

  

Pengapian terjadi sebelum torak mencapai 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 ( ⁰ pe ) sebelum atau sesudah TMA.

Artinya dalam waktu 1 mili detik pada putaran 1000 rpm, posisi sebelum TMA bisa dicapai hanya hanya 6 ⁰ p.e saja sedangkan pada putaran 6000 rpm mencapai 36⁰ p.e (ingat bahwa tekanan pembakaran maksimum dicapai dekat setelah TMA makanya mulai pembakaran harus sebelum TMA. Waktu mulai pembakaran sampai selesai diperlukan kir-kira 2 mili detik sehingga saat pengapian harus 1 mili detik sebelum TMA).

Kesimpulan :

Putaran motor tinggi saat pengapian semakin awal.

Supaya akhir pembakaran tetap dekat TMA, saat pengapian harus disesuaikan pada putaran motor :

 

Hubungan Saat Pengapian Dengan Beban Motor

Pada beban rendah, pembentukan campuran setelah langkah kompresi masih kurang homogen karena :

a)      Pengisian silinder kurang, temperatur hasil kompresi rendah

b)      Aliran gas dalam silinder pelan, tolakan kurang

Akibatnya :  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

Saat pengapian dan nilai oktan

Jika nilai oktan bensin rendah, saat pengapian sering harus diperlambat daripada spesifikasi, untuk mencegah knoking ( detonasi )

Konstruksi Electronic Spark Advance

ESA adalah perangkat elektronik pengontrol saat pengapian supaya tekanan maksimum pembakaran selalu tercapai dekat sesudah TMA. Kondisi kecepatan putaran engine dibaca oleh sensor CKP, beban engine di baca oleh MAP/MAF dan TP Sensor, kualitas bahan bakar (octane) dibaca jika terjadi knocking dan dibaca oleh KNK sensor. Semua sensor melaporkan kondisi engine berupa sinyal listrik ke ECU lalu ECU menentukan saat pengapian yang tepat.

1.     Crankshaft Position Sensor (CKP sensor) membaca posisi poros engkol. Ketika poros engkol berputar, CKP akan menghasilkan listrik dan dikirim ke ECU sebagai informasi posisi poros engkol. Listrik yang dikirim ke ECU disebut sinyal NE.

2.      Camshaft Position Sensor (CMP Sensor) membaca posisi poros nok/noken as. CMP sensor akan menghasilkan listrik ketika camshaft berputar. Listrik yang dikirim ke ECU disebut sinyal G.

3.      Knock Sensor (KNK Sensor) membaca terjadinya knocking/ngelitik. KNK sensor akan menghasilkan listrik jika terjadi getaran pada blok silinder akibat knocking. Listrik yang dikirim ke ECU disebut sinyal KNK.

4.      Throttle Position Sensor (TP Sensor) membaca besar sudut buka katup gas. TP Sensor mendapatkan tegangan listrik dari ECU sebesar 5V dan akan merubahnya sesuai bukaan katup gas. Perubahan tegangan ini dikirim kembali ke ECU sebagai informasi sudut bukaan katup gas. Listrik yang dikirim ke ECU disebut sinyal IDL.

5.       Air flow meter (air flow sensor) membaca berat udara masuk ke dalam silinder pada sistem injeksi bahan bakar tipe L. Di dalam Air Flow Meter terdapat elemen hot wire yang dipanaskan oleh arus listrik dan didinginkan udara masuk, ECU mengatur besar arus yang menglir ke elemen hot wire supaya temperature hot wire tetap maka arus listrik yang diberikan ECU akan sebanding dengan jumlah udara yang mendinginkan (udara masuk). Arus listrik ini disebut sinyal VG.

Sedangkan Manifold Absolute Pressure (MAP) Sensor digunakan pada sistem injeksi bahan bakar tipe D, MAP sensor membaca berat udara masuk berdasarkan tekanan intake manifold. MAP sensor mendapatkan tegangan listrik 5 V dari ECU, tegangan ini akan berubah sebanding tekanan intake manifold. Perubahan tegangan ini disebut sinyal PIM dan dikirim ke ECU sebagai informasi jumlah udara masuk,

6.      Water Temperature Sensor (WTS) Sensor membaca temperatur engine. WTS sensor adalah jenis thermistor yang nilai tahanannya berubah sebanding temperature engine. WTS sensor mendapatkan tegangan dari ECU sebedar 5 V dan berubah sebanding dengan nilai tahanan WTS kemudian perubahan tegangan ini(disebut (sinyal THW) dikirim ke ECU sebagai informasi temperatur engine.

7.      Oksigen sensor (O2) sensor membaca campuran udara-bahan bakar. O2 sensor menghasilkan tegangan listrik jika dialiri gas buang, jika campuran udara-bahan bakar kurus tegangan yang dihasilkan hampir 0V dan jika campuran gemuk menghasilkan tegangan terbesar sekitar 1V. Tegangan yang dihasilkan dikirm ke ECU disebut sinyal OX sebagai informasi campuran udara-bahan bakar.

8.       Igniter mengirimkan sinyal IGF ke ECU untuk memberitahu ECU bahwa telah terjadi mutual induction pada lilitan sekunder.

9.       Igniter, sebenarnya fungsi utama igniter adalah mengalirkan dan memutuskan aru listrik ke lilitan primer. Igniter adalah komponen output  (aktuator) yaitu komponen yang diperintahkan oleh ECU walaupun ia juga mengirimkan sinyal IGF ke ECU. ECU memberikan perintah ke Igniter berupa sinyal listrik yang disebut sinyal IGT.

Nama-nama sinyal input ataupun sinyal output adalah salah dari satu nama-nama terminal yang tertulis di ECU.

Pengaturan Saat pengapian dalam ESA

1.       Saat start /Initial ignition timing angle : ditentukan oleh Back Up IC di dalam Engine ECU, biasanya 7⁰, 8⁰, atau 10⁰ p.e. tergantung model

2.    Saat maju pengapian dasar/basic ignition advance angle : Basic ignition advance angle ditentukan dengan menggunakan sinyal NE dan sinyal VG atau PIM. Data sinyal NE dan VG yang digunakan untuk menentukan sudut basic ignition advance yang disimpan di dalam memori ECU mesin.

3.       Saat maju pengapian korektif :disesuaikan dengan kondisi engine dari informasi sensor-sensor

Waktu pengapian aktual= initial ignition timing angle + basic ignition advance angle + corrective ignition advance angle

VARIASI IGNITION TIMING

WAKTU PENGAPIAN
DIMAJUKAN	DIMUNDURKAN	TUJUAN	SENSOR YANG BEKERJA	NAMA SINYAL
Saat Start tidak ada Advance ataupun retard		Waktu pengapian tidak tergantung kondisi engine	CMP dan CKP Sensor	G dan Ne
Saat Suhu Engine Dingin		Supaya Suhu Kerja Cepat Tercapai	Engine Coolant Temperature (ECT), TPS,CKP	THW, IDL, Ne
	Saat Suhu Engine Panas Berlebihan	Mencegah Overheat	Engine Coolant Temperature (ECT)	THW
	Knocking	Mencegah Kerusakan Akibat Knocking	KNK Sensor	KNK
	Saat Perpindahan Gigi Mobil Matik	Mencegah hentakan saat kopling dan rem bekerja	CKP, TPS,ECT	Ne, IDL, dan THW
Koreksi rasio feedback udara-bahan bakar		Putaran idle stabil	Oksigen sensor	OX
Koreksi EGR		Meningkatkan performa	MAP, TPS, dan CKP	PIM, IDL, dan Ne
Koreksi stabilitas putaran idle		Stabilitas putaran idle	TPS dan CKP	IDL dan Ne