KOIL INDUKTOR PENGAPIAN
Dalam sebuah koil pengapian terdapat dua buah gulungan pada sebuah inti besi. Satu gulungan yang berada di sisi luar merupakan gulungan primer, dan satu lilitan lagi yang jauh lebih kecil diameternya dan lebih banyak jumlahnya berada pada sisi dalam dan dinamakan lilitan sekunder. Rasio jumlah lilitan primer dan sekunder pada umumnya 1:100.
Koil dirancang untuk dialiri tegangan 12 volt pada gulungan primernya. Saat arus mengalir akan terjadi medan magnet yang kuat (digandakan oleh iti besi) yang juga akan mengelilingi gulungan sekunder. Koil selanjutnya akan menyimpan medan magnet yang besar (flux). Ketika arus yang mengalir pada gulungan primer diputuskan, maka flux atau medan magnet yang berada didalam koil akan kolaps dan mengakibatkan arus "back EMF (electro motive force)" pada gulungan primer dengan tegangan 200-300 volts.
Ketika koil mengalami kolaps, perubahan medan magnetik yang cepat ini juga ditransfer ke gulungan sekunder dalam bentuk arus listrik. Karena gulungan sekunder jumlahnya 100 kali lilitan primer, maka pada saat terjadi back EMF, tegangan pada gulungan sekunder sama dengan 200-300 volt dikalikan dengan 100, yaitu 20.000 – 30.000 volt.
Tegangan tinggi ini tentu saja akan berusaha mencari titik ground atau massa-nya. Bila jarak menuju ke massa terbuka antara 0.5 – 1,5 cm, maka loncatan bunga api menuju ke ground atau massa tersebut. Semakin cepat arus pada gulungan primer diputuskan, kolaps akan terjadi lebih cepat dan bunga api akan menjadi lebih besar dan kuat. Pada sistem pengapian platina konvensional, disaat platina membuka bunga api akan memercik pada elektrona busi menuju ke ground. Namun, back EMF sebesar 200-300 volt pada gulungan primer sendiri juga akan mengakibatkan percikan kecil pada titik on-off-nya, yaitu pada platina itu sendiri. Untuk mengatasi masalah ini digunakan kondensor.
KONDENSOR
Kondensor adalah kapasitor berukuran besar (dunia otomotif menyebutnya dengan istilah kondensor). Kondensor ini menyimpan arus dalam voltase yang lebih kecil. Pada saat platina membuka, muatan kecil ini akan di alirkan ke gulungan sekunder untuk memperlambat kolapsnya. Output koil akan lebih kuat bila kolaps terjadi dengan lebih cepat dan tajam. Kondensor akan memperlambat kolaps ini hanya sampai platina cukup jauh membuka sehingga arus back EMF tidak dapat mencapai jarak tersebut. Tanpa adanya kondensor, maka percikan api akibat back EMF akan merusak platina dalam waktu yang sangat singkat. Oleh karenanya, kondensor ukurannya tidak boleh terlalu besar karena kolaps akan terlalu lambat dan akibatnya tidak akan ada percikan api di lilitan sekunder, utamanya pada rpm tinggi.
Output koil tidak lebih dari fungsi rasio lilitan dan input voltase. Semakin besar daya yang kita masukkan ke ujung lilitan primernya, semakin besar pula outputnya di lilitan sekunder. Namun platina adalah kontak atau switch mekanik yang memmpunyai batasan arus tertentu agar ia tidak hangus terbakar. Platina pada umumnya hanya mempunyai batasan tegangan 250 volt dan arus 5 ampere. Koil dapat dialiri arus sampai 7 amper dan transistor mampu menghubungkan arus 10 sampai dengan 20 ampere.
DWELL
Sistem pengapian konvensional dipengaruhi oleh dwell angle. Dwell time merupakan waktu di saat platina menutup untuk mengisi arus (charging) koil. Dwell angle atau sudut dwell merupakan nilai derajad sudut putaran poros engkol atau crankshaft disaat platina masih pada posisi tertutup. Jika dwell angle ini terlalu kecil, maka koil tidak cukup waktu untuk pengisiannya di rpm tinggi. Sebaliknya jika dwell angle terlalu besar, maka koil bisa tidak terbuka sama sekali atau platina tidak bisa cukup terbuka dalam jarak yang memungkinkan koil untuk kolaps (secara tidak langsung terkait dengan "voltage rise time") Voltage rise time untuk pengapian konvensional adalah sekitar 80 microseconds, 125 untuk TCI dan sekitar 6 untuk CDI. Sudut dwell membatasi kemampuan platina untuk menyalurkan daya besar pada rpm tinggi. Oleh karenanya tim pembalap mengakalinya dengan menggunakan sistem platina ganda untuk meng-overlap dwell time tersebut.
Kekurangan dari sistem pengapian konvensional adalah :
- Platina mengalami keatusan dan korosi mengakibatkan buruknya arus yang mengalir.
- Platina membatasi besar arus yang mengalir ke koil.
- Sudut dwell dari platina membatasi daya yang besar (membatasi waktu untuk recharge koil)
- Platina mulai mengambang dan membatasi rpm.
TRANSISTOR SWITCHING
Trigger Platina
Dengan memindahkan switching platina sebesar 5 ampere ke sebuah semikonduktor (Power Transistor) maka beban platina akan dialihkan hanya untuk memicu atau mentriger sebuah basis dari transistor penerima sinyal sebesar beberapa miliwatt saja. Selain itu semikonduktor mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan platina konvensional, yaitu:
- Sangat cepat dan akurat, semakin cepat berarti semakin tinggi voltase yang dihasilkan oleh koil sehingga percikan api di busi akan lebih besar dan biru.
- Tahan panas dan getaran
- Tidak mengalami keausan karena tidak ada busur api dan gerakan secara mekanis.
- Jauh lebih bisa diandalkan ketahannya dan realibilitasnya dibandingkan dengan benda mekanis.
- Bisa dipasangkan di posisi mana saja didalam kendaraan (jauh dari jangkauan banjir).
- Tidak diperlukan lagi kondensor 12V DC 0,22-0,27 uF yang pada umumnya merupakan komponen fast moving dan sering membuat masalah.
Trigger dengan Magnetic Pickup atau pulser
Kelebihan dari sistem ini adalah tidak adanya kontak fisik dari pemberi sinyal, oleh karenanya tingkat keawetannya juga lebih tinggi.
Mobil anda ternyata tidak menggunakan CDI?
Jangan terkejut apabila mobil BMW anda masih menggunakan sistem pengapian induksi. Banyak terjadi kesalahan asumsi di masyarakat tentang CDI (Capasitive Discharge Ignition). Sistem pengapian yang tidak menggunakan platina oleh masyarakat umum diistilahkan dengan CDI padahal belum tentu demikian. Selama koil masih dipergunakan dalam fungsinya sebagai induktor, maka sistem pengapian tetap masih sistem induksi, terlepas apakah switching powernya menggunakan switch mekanik seperti platina atau oleh perangkat elektronik/semikonduktor bahkan computerized sekalipun.
Beberapa perusahaan otomotif justru memanfaatkan kesalahahkaprahan ini dalam kampanye produk mereka. Mereka menempelkan logo CDI pada mobil mereka padahal mereka menerapkan sistem pengapian induksi dengan switching transistor (transistorized ignition).
Pada umumnya sistem induksi inilah yang kebanyakan dipergunakan, oleh mobil dengan teknologi injeksi elektronik sekalipun. Untuk mengetahui apakah sistem mobil anda menggunakan CDI atau Induksi koil, silahkan test pada kutup positif dari koil anda disaat kontak pada posisi on. Bila ada arus 12V, maka dipastikan mobil anda menggunakan sistem induksi. Sistem CDI menerapkan tegangan 300-1000 volt pada kutup positif dari koil dan hanya ada disaat mesin hidup dalam bentuk pulse.
Mengapa harus CDI?
Dalam sistem CDI, power disimpan dalam suatu rangkaian kapasitor dan kemudian dilepaskan ke kutup positif dari koil dalam bentuk tegangan tinggi +/- 300-1000 volt DC. Posisi kutup negatif dari koil selalu tersambung dengan ground atau massa. Dengan aliran tegangan 300-1000 volt, maka koil akan berfungsi sebagai trafo step-up. Dengan rasio 1:100, maka tegangan di kutup sekundernya mencapai 30.000-100.000 volt. Dengan tegangan setinggi itu, maka diperlukan kabel busi khusus, busi khusus dan distributor cap & rotor khusus. Tegangan diatas 100.000 volt akan membuat "busi biasa" anda leleh elektrodanya.
Pada sepeda motor dengan sistem magneto, menciptakan tegangan 300 volt DC adalah hal mudah karena tegangan tersebut disuplai oleh generator. Tegangan dalam hal ini tidak lebih dari jumlah lilitan atau gulungan pada generatornya saja. Namun pada mobil dengan sistem power battery, tidaklah mudah mendapatkan 300–1000 volt DC. Diperlukan konverter DC to DC untuk mendapatkan tegangan tersebut. Unit ini tentu saja berfisik besar dan mahal, oleh karenanya hanya mobil-mobil tertentu saja yang menerapkannya. Pada prinsipnya, dengan sistem induksi saja, sudah didapatkan voltase cukup untuk pengapian, mengapa harus pakai CDI yang berlebih seperti itu? Dan lagi sistem CDI sangat berbahaya bila sirkuitnya tersentuh disaat beroperasi. Namun bukankah manusia adalah mahluk yang tidak pernah puas dengan apa yang didapatkannya? CDI adalah salah satu pilihan untuk pembalap.
UPGRADE KE TRANSISTORIZED IGNITION
Upgrade dari sistem pengapian induksi dengan sistem platina + kondensor konvensional dapat diupgrade ke sistem switching transistor. Platina masih digunakan hanya sebagai pentrigger basis dari salah satu transistor kecil pembangkit sinyal dengan konsumsi arus dalam ukuran seperseratus miliampere. Switching kemudian akan dialihkan ke sebuah transistor power dengan rating absolute 10A/800 volt. Dengan sistem ini platina tidak akan mendapatkan stress dan panas pada titik kontaknya. Selama pegas dan lapisan cam ebonit platina tidak patah, maka platina akan tetap dapat digunakan terus. Switching dengan semikonduktor juga akan berlangsung lebih cepat daripada oleh fisik titik kontak platina, oleh karenanya pada rpm tinggi, tegangan back EMF juga akan lebih tinggi dan pada gilirannya tegangan di gulungan sekunder koil juga akan lebih tinggi.
Jika anda ingin mempergunakan koil tipe kompetisi dengan masih tetap menggunakan sistem induksi, maka koil anda perlu suplai arus yang lebih besar. Platina hanya mampu menyalurkan maksimum 5 amper tanpa harus hangus terbakar. Untuk pilihan ini, anda memerlukan switching semikonduktor dengan rating 25A/1100V.
MOBIL ANDA SUDAH MEMPERGUNAKAN SWITCHING TRANSISTOR?
Meng-upgrade koil dari OEM ke koil kompetisi akan membahayakan sirkuit anda, terutama bila modul pengapian terintegrasi dengan sistem komputer. Dengan menggunakan produk upgrade, sinyal pulse dari ground dari unit pengapian transistor lama anda akan dipinjam sebesar seperseratus miliampere saja untuk menghidupkan unit baru dengan rating yang jauh lebih besar. Tidak ada yang perlu dirubah dari sistem perkabelan mobil anda. Hanya penambahan unit yang tidak membahayakan seperti halnya kita menambahkan relay untuk lampu saja. Bukankah tanpa relay baru kabel anda akan leleh bila anda menaikkan daya lampu lima kali lipat?
UPGRADE KE CDI
Unit module CDI terdiri dari DC to DC converter dengan rating tegangan 300-1.000 Volts dan unit input sensor dan pembangkit pulse 300-1.000 volt DC ke koil kutup positif. Input dari unit ini adalah pulse ground dari platina atau unit modul pengapian induksi anda yang lama. Output dari gulungan sekunder koil akan mencapai 100.000 volt atau lebih. Anda memerlukan koil, busi, kabel busi, dan distributor cap khusus untuk sistem pengapian ini. Let’s go race. Never melting the old stock spark plug!!
