Fungsi Dan Cara Kerja CDI Serta Sistem Kelistrikan Sepeda Motor

Kendaraan bermotor seperti mobil ataupun sepeda motor, pada dasarnya menggunakan 3 macam sistem kelistrikan, yaitu sistem pengapian, sistem pengisian, dan sistem penerangan. Untuk sistem pengisian dan peneranga, umumnya menggunakan komponen dan sumber yang sama dari AC Generator atau Alternator. Pemisahan pada penggunaannya, bisa dari regulator rectifier dan bisa juga dari sistem kumparan pada Stator Comp nya.

Sistem Pengapian

Sistem Pengapian adalah sistem kelistrikan yang gunanya untuk mengaktifkan dan mengatur pengapian pada engine. Semua jenis kendaraan bermotor yang menggunakan pengaturan arus listrik untuk sistem pengapiannya, menggunakan CDI (Capasitive Discharge Ignition).

1. CDI
CDI atau Capasitive Discharge Ignition merupakan komponen elektronika pada sepeda motor untuk sistem pengapian. Ada dua type CDI yang digunakan, AC CDI dan DC CDI. Perbedaan kedua jenis CDI ini terletak pada sumber tegangan inputnya.
Pada DC CDI, input yang diterima CDI berasal dari Regulator Rectifier atau Battery.
Pada AC CDI, input yang diterima berasal langsung dari Exciter Coil. Dan Output nya langsung diteruskan ke Coil Ignition.
Sedangkan prinsip kerja dari kedua jenis CDI ini pada dasarnya adalah sama. 

Prinsip Kerja CDI :

klik gambar untuk perbesar

Pada saat Flywheel berputar, terjadi induksi listrik pada AC Generator yang akan menimbulkan arus listrik AC. Arus listrik dengan tegangan sebesar 100 ~ 400 Volt dari Exciter Coil ini kemudian akan diteruskan ke CDI unit. Selanjutnya arus AC ini diubah menjadi arus setengah gelombang oleh Diode dan disimpan di dalam Capasitor.

klik gambar untuk perbesar

Capasitor belum akan melepaskan arus listrik yang disimpannya sampai SCR berfungsi. SCR baru akan berfungsi bila Pulse Generator mengirimkan sinyal/pulsa pada trigger circuit yang akan memberikan trigger pada SCR sehingga SCR berfungsi.

Ketika SCR berfungsi, capasitor melepaskan arus listrik yang disimpannya melalui SCR menuju Primary Coil pada Coil Ignition. Karena Primary Coil dari Coil Ignition ini dialiri arus listrik, maka timbul induksi pada Secondary Coil nya yang akan menghasilkan tegangan yang tinggi, kemudian diteruskan ke Spark Plug (Busi) dan terjadilah loncatan bunga api listrik pada Busi untuk proses pembakaran.

Pemajuan Waktu Pengapian :

Pada sistem CDI, pemajuan waktu pengapian tidak dilakukan secara mekanis oleh Advancer seperti halnya pada sistem platina, tetapi dilakukan oleh CDI.

Lihat Diagram berikut ini untuk sistem pemajuan waktu pengapian :

klik gambar untuk perbesar

Pulse generator akan menghasilkan tegangan pulse yang positip dan negatip ketika Flywheel bergerak melewati Pulse Generator (Fixed Pulser).

klik gambar untuk perbesar

Output dari Pulse generator akan diubah ke bentuk dasar, Gelombang A dan Gelombang B (Wave Form A dan Wave Form B).

Wave Form A tidak akan dipengaruhi oleh putaran mesin dan selalu tetap (Constant).

Wave Form B, berubah besar arus dan tegangannya seiring dengan perubahan putaran mesin.

klik gambar untuk perbesar

Circuit penentu waktu pengapian mengirim arus ke Gate SCR saat sebuah pulsa tegangan negatip dari Pulse Generator menjadi input ke Circuit Penentu (Determination Circuit) atau Gelombang A menjadi lebih besar dari gelombang B. Arus ke gate SCR ini mengaktifkan SCR dan menyalakan pengapian.

Karena Wave Form A (Gelombang A) selalu tetap dan Wave Form B (Gelombang B) selalu berubah bentuk sesuai putaran mesin, saat putaran mesin naik, Wave Form B menjadi lebih kecil dibandingkan Wave Form A, maka terjadilah pemajuan waktu pengapian (Advance).
Pada batas tertentu akan terjadi dimana putaran mesin naik terus, tapi waktu pengapian tidak maju lagi karena tidak ada Wave Form A disitu sebagai comparator (pembanding).

2. Ignition Coil

Pada dasarnya Ignition Coil adalah sebuah trafo step up yang akan mengubah tegangan dari tegangan rendah (100 ~ 400 Volt) dari CDI menjadi tegangan tinggi (31k ~ 33k Volt pada tegangan primer 200 Volt) untuk diteruskan ke Spark Plug (Busi) sehingga muncul loncatan bunga api listrik untuk pengapian.

Pemeriksaan Ignition Coil :

Untuk mengetahui bahwa suatu Coil Ignition bagus atau tidak, dapat dilakukan dengan mengukur nilai resistansi pada kedua sisi kumparannya dengan menggunakan Multitester (Ohm Meter).

Pada sisi Primer, kumparannya memiliki nilai resistansi yang spesifik sekitar 0,34 Ohm. 

Sedangkan sisi Sekundernya memiliki nilai resistansi yang besar, sekitar 7,8 K ohm. 

kiri pengukuran sisi primer kanan sisi sekunder

Dan pada Cap Noise Suppressor nya atau yang lebih umum dikenal sebagai tutup busi, nilai resistansinya sekitar 4 ~ 6 k ohm. jadi apabila didapat nilai resistansi diluar batas batas spesifik tersebut,dapat dipastikan bahwa Coil Ignition atau Cap Noise nya sudah harus diganti (rusak).

3. Spark Plug (Busi)

Spark Plug atau Busi merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk meneruskan listrik tegangan tinggi dari Coil Ignition menjadi loncatan bunga api listrik (spark) yang akan membakar bahan bakar di dalam ruang bakar.

klik gambar untuk perbesar

Karena ditempatkan dalam ruang bakar dan selalu mendapatkan panas yang konstan, maka busi juga perlu melepaskan panas yang ditimbulkan agar busi selalu berada dalam batas suhu yang ditentukan sehingga dapat melakukan proses pembakaran dengan lebih sempurna. Kemampuan melepaskan panas busi atau Heating Value merupakan hal yang penting dalam menentukan pemakaian busi pada berbagai jenis kondisi mesin kendaraan. Secara garis besar, ada 2 jenis type busi yang dikenal, yaitu :

1. Type Panas Busi yang memiliki tingkat pelepasan panas yang lambat. 2. Type Dingin Busi yang memiliki tingkat pelepasan panas yang cepat. Apabila pemilihan type busi tidak sesuai dengan jenis mesin, akan terjadi beberapa kemungkinan.

klik gambar untuk perbesar Jika yang dipasang adalah type dingin, namun ternyata tidak sesuai, maka kemungkinan yang bisa terjadi adalah busi tidak menghasilkan loncatan bunga api dengan sempurna. Demikian juga dengan penggunaan busi type panas. Bila tidak sesuai akan terjadi kemungkinan Over Heating atau Pre Ignition (Pengapian sebelum waktunya) yang akan menyebabkan terjadinya kerusakan pada elektroda busi atau bisa menyebabkan Piston berlubang.

Untuk itu, perlu dipilih untuk menggunakan type busi yang sesuai dengan spesifikasi yang telah direkomendasikan.

4. Exciter Coil 

Exciter Coil sebenarnya merupakan salah satu bagian yang terdapat dalam Stator Comp yang fungsinya untuk menghasilkan tegangan input bagi CDI unit. Arus listrik dari Exciter Coil ini yang nantinya akan diteruskan ke Ignition Coil selanjutnya ke Spark Plug untuk proses pembakaran.

5.  Pulse Generator

Pulse Generator atau yang umum kita kenal sebagai Fixed Pulser merupakan salah satu komponen dari AC Generator. Pulse Generator ini berfungsi sebagai sensor putaran mesin dan akan menghasilkan tegangan pulsa yang menjadi input untuk trigger waktu pengaktifan SCR.

6.  Sistem Pengisian dan Penerangan

Sistem Pengisian dan Penerangan pada sepeda motor merupakan dua sistem yang berbeda yang menggunakan sumber yang sama, yaitu dari AC Generator/Alternator.
Ada 3 komponen yang berkaitan erat untuk sistem pengisisan dan penerangan ini, yaitu AC Generator/Alternator, Regulator Rectifier, dan Battery.

7.  AC Generator/Alternator

AC Generator merupakan komponen pembangkit litrik yang memanfaatkan putaran mesin sebagai sumbernya. Listrik yang dihasilkan oleh Alternator ini berupa arus AC.

Prinsip Kerja Alternator :

Alternator menghasilkan tenaga listrik dengan memanfaatkan induksi magnet dan diubah menjadi energi listrik. Induksi magnet akan terjadi bila sebuah inti besi/magnet digerak-gerakkan di dalam sebuah kumparan. Besar kecilnya listrik yang dihasilkan tergantung pada beberapa faktor, yaitu :

klik gambar untuk perbesar

1.Kecepatan gerak magnet dalam kumparan, Semakin cepat gerakan magnet, semakin besar arus dan tegangan yang dihasilkan.
2. Kekuatan gaya magnet pada inti besi. Semakin besar gaya magnet, semakin besar pula induksi yang ditimbulkannya.
3. Jumlah lilitan dan besar kawat dalam kumparan. Jumlah lilitan dan besar kawat penampang dalam kumparan mempengaruhi besar kecilnya arus dan  tegangan yang dihasilkan.

Dengan memanfaatkan dasar-dasar induksi magnet tersebut, sebuah AC Generator dibuat untuk menghasilkan tenaga listrik yang diperlukan oleh kendaraan bermotor.

8. Flywheel/Rotor

Flywheel/Rotor dalam AC Generator berperan sebagai Magnet. Untuk bisa menghasilkan listrik, magnet ini harus digerakkan. Untuk itu, Flywheel dihubungkan pada Crank Shaft. Sehingga, bila mesin berputar, maka flywheel juga akan ikut berputar sesuai putaran mesin. Putaran dari Flywheel ini yang menyebabkan terjadinya induksi magnetik dan dapat menghasilkan tenaga listrik. Selain sebagai Magnet, dalam applikasinya Flywheel juga digunakan sebagai titik acuan sudut pengapian, dimana putaran Flywheel akan ditangkap oleh sensor yang disebut dengan Fixed Pulser/Pulse generator. Pulse Generator itu selanjutnya menyampaikan pesan yang diterima dari Flywheel ke CDI sehingga besar sudut pengapian bisa diatur secara otomatis.

9. Stator Comp

Stator Comp atau yang umum dikenal sebagai Spul dalam AC generator berperan sebagai kumparan. Kumparan ini yang menerima induksi dan mengubahnya menjadi arus listrik yang kemudian dimanfaatkan untuk berbagai keperluan seperti Pengapian, Pengisian, dan Penerangan pada kendaraan bermotor.

Dalam sebuah Stator Comp, umumnya memiliki 2 atau 3 kumparan sekaligus, yaitu :

1.      Exciter Coil, Kumparan untuk input proses pengapian

2.      Charging Coil, Kumparan Pengisian

3.      Lighting Coil, Kumparan untuk sistem penerangan.

Pada beberapa type kendaraan, Charging dan Lighting bisa dihasilkan dari satu kumparan yang sama. Pemisahan untuk applikasinya dilakukan oleh Regulator rectifier. Contohnya untuk Sepeda Motor type Karisma. Kebanyakan type sepeda motor umumnya menggunakan dua kumparan untuk masing-masing sistem kelistrikannya.

10.  Regulator Rectifier

Regulator Rectifier berfungsi untuk mengubah tegangan AC yang dihasilkan oleh Alternator menjadi tegangan DC. Selain itu, Regulator Rectifier juga berfungsi sebagai pengatur dan pembatas arus yang diterima dari AC Generator pada skala tegangan tertentu. Arus AC yang diubah menjadi arus DC ini kemudian digunakan untuk sistem penerangan dan pengisian.

Metode Penyearahan pada Regulator RectifierSecara garis besar, metode penyearahan pada Regulator Rectifier ada 2 jenis, yaitu :

 

klik gambar untuk perbesar

     1. Penyearah Setengah Gelombang.
Metode penyearah dengan setengah gelombang ini hanya menggunakan 1 diode untuk mengubah arus AC menjadi DC. Metode rectifikasi/penyearahan setengah gelombang ini digunakan untuk model dengan beban listrik kecil.

klik gambar untuk perbesar

2.  Penyearah Gelombang Penuh.

Metode penyearah gelombang penuh yang paling umum dikenal adalah penyearahan dengan menggunakan 4 diode, dimana semua gelombang arus AC diubah/disearahkan menjadi arus DC. Penyearahan dengan gelombang penuh ini lebih efesien dari pada setengah gelombang.

Sistem Pengaturan Tegangan pada Regulator Rectifier

klik gambar untuk perbesar

Regulator Rectifier berfungsi juga untuk mengatur skala tegangan keluar (Output Voltage) pada range skala tertentu. Pengaturan ini menggunakan komponen tambahan berupa SCR dan Diode Zener.

Dari ilustrasi di atas, arus AC dari Alternator diubah menjadi tegangan DC oleh Diode D1 untuk kemudian disalurkan ke Battery. Pada kondisi dimana Diode Zener masih berfungsi mengarahkan arus listrik pada arah forward/maju, maka SCR tidak akan berfungsi. Sehingga semua arus yang dialirkan ke regulator, diteruskan ke Battery (Charging).

Namun bila putaran mesin bertambah, maka tegangan listrik yang dihasilkan juga bertambah. Bila pertambahan tegangan tersebut melebihi batas tegangan Reverse dari Diode Zener, maka Diode Zener akan mengalirkan arus listrik dengan arah yang berlawanan (Reverse). Akibatnya, arus mengalir ke arah Gate SCR dan mengaktifkan SCR. Dengan aktifnya SCR, maka arus akan terbagi menjadi 2 arah, satu ke battery melalui diode D1, satunya lagi ke Ground melalui SCR. Dengan demikian, tegangan yang dihasilkan akan stabil pada range tertentu.

Yang harus diperhatikan disini adalah Grounding dari regulator harus selalu terhubung dengan baik karena bila Grounding ini tidak bagus, battery dapat Over Charged.

11. Battery/Accu 

Battery adalah suatu perangkat atau komponen yang dapat secara temporary menyimpan senergi kimia yang dikonversi dari energi listrik.

Energi yang tersimpan dalam battery dapat dilepaskan dari battery sebagai energi listrik. Battery digunakan sebagai sumber daya/power supply saat engine stop, sebagai sumber energi untuk starting engine dan juga sebagai sumber energi untuk komponen-komponen electrical lainnya.

Battery yang kita kenal untuk penggunaan pada sepeda motor saat ini ada 2 jenis, yaitu Battery type Conventional dan Battery yang Maintenance Free.

Battery Conventional :

klik gambar untuk perbesar

Battery conventional ini merupakan type paling umum yang kita kenal dan sering dijumpai. Battery jenis ini terdiri dari elektroda, plat (yang merupakan kombinasi beberapa anoda dan katoda yang tersusun berurutan), larutan elektrolit, battery casing, dan terminal elektroda.

Komponen-komponen Battery Conventional : 
1. Plat Anoda

Plat anoda berisi Grid dan Lead Proxide (PbO2) sebagai bahan aktif.
Lead Proxide adalah sebuah compound yang terbuat dari partikel-partike Lead Oxide yang sangat halus, yang memberikan porosity (kemampuan menyerap) yang sangat sempurna untuk menyerap larutan elektrolit ke dalamnya.

2. Plat Katoda

klik gambar untuk perbesar

Plat katoda, warnanya abu-abu dan berisi Grid dan Lead (Pb) sebagai bahan aktifnya.
Lead (Pb) memiliki porositas dan sifat reaktif yang sangat baik sehingga larutan elektrolit dapat menyebar dan masuk ke dalam pori-porinya dengan baik.
Cellular Lead ini akan mengkerut dan mengeras setalah beberapa tahun penggunaan dan performanya akan menurun. Untuk itu, biasanya sejumlah kecil bahan anti pengertuan ini ditambahkan pada Cellular Lead (Pb).

3. Separator dan Glass Mat

klik gambar untuk perbesar

Separator harus bersifat non konduktif, memiliki porositas yang sempurna dan ketahanan elektrikal yang tinggi, serta memiliki juga ketahanan terhadap panas dan asam yang tinggi.
Untuk alasan tersebut, synthetic resin dan serat bertulang (Reinforced fiber) digunakan sebagai material separator.

Glass Mat tersusun oleh fiber glass yang sangat halus secara horisontal dan vertikal yang sesuai dengan permukaan Plat Anoda untuk mencegah jatuh/meluruhnya bahan aktif anoda dan pada saat bersamaan, melindungi separator dari okxidasi.

4. Plat Elektroda

Plat elektroda terdiri dari plat anoda dan plat katoda, separator, Pole, dan lain-lain. Tegangan tiap selnya sekitar 2 Volt yang tetap dan tidak bergantung pada jumlah plat-platnya. Untuk Battery yang memilik tegangan 12 Volt, maka jumlah platnya ada 6 buah yang tersusun secara seri.







5. Larutan Elektrolit

Larutan elektrolit merupakan larutan asam sulfat yang tak berwarna dan bereaksi secara kimia dengan Lead Proxide dari plat anoda dan Cellular Lead dari plat katoda untuk menyimpan dan menghantarkan energi listrik dalam sel.

Berat jenis larutan elektrolit ini memiliki Spesific Gravity sebesar 1, 260 ~ 1,280 (1,280 untuk sepeda motor saat battery terisi penuh, dan berisi sekitar 35 ~ 37,5 % asam sulfat.

6. Battery Case dan Cover

Battery Case adalah container dari plastik yang keras untuk menampung plat-plat elektroda dan larutan elektrolit.

Cover dipasang pada pada Upper Case untuk melindungi bagian dalam dari battery case dan mencegah kebocoran larutan elektrolit. Biasanya ditambahkan juga lubang Breather pada Cover untuk mencegah kebocoran elektrolit dan juga sebagai tempat memasukkan larutan elektrolit dan untuk overflow.

7. Over Groove (breather)

Sebuah overflow grove (breather) biasanya dibuat di tengah cover battery. Gunanya untuk membuang kelebihan larutan.

Proses Kimia dalam Sebuah Battery

Secara umum, proses kimia dalam sebuah Battery/Accu dapat diilustrasikan sebagai berikut :

  Katoda          Elektroda        Anoda           Katoda        Elektrolit         Anoda

                                                         Discharge 

      Pb     +       2H2SO4     +    PbO2   <--->  bSO4    +      2H2O     +      PbSO4

                                                           Charge

1. Proses selama Battery Discharge

klik gambar untuk perbesar

 Pada saat battery dihubungkan dengan sebuah sirkuit dan beban, energi listrik dilepaskan dari battery. Lead Proxide (PbO2) dari plat Anoda dan Cellular Lead (Pb) dari Plat katoda bereaksi dengan asam sulfat dalam larutan elektrolit.
Hal ini menyebabkan terjadinya perubahan lead proxide menjadi Lead Sulfate (PbSO4) dan eleltrolit berubah menjadi air (H2O).
Jika proses discharge berlangsung secara terus menerus, bahan aktif berubah menjadi PbSO4 sehingga tidak ada lagi energi listrik yang tersisa untuk dihasilkan. 
2. Proses selama Battery Charging

klik gambar untuk perbesar

Saat battery diisi ulang (recharged) oleh sumber listrik dari luar, Lead sulfate yang telah menjadi bahan aktif dari plat anoda dan plat katoda, secara bertahap diubah lagi menjadi lead Proxide (PbO2) dan Cellular Lead (Pb), serta larutan elektrolit yang telah berubah menjadi air (H2O0 dikonversi kembali menjadi larutan asam sulfat (H2SO4).

3. Proses Self Discharge

Battery yang terisi penuh, akan kehilangan energi listriknya sedikit demi sedikit bersamaan dengan waktu meskipun battery tidak dipergunakan. Hal ini dikenal sebagai Self Discharge. Semakin tinggi temperatur, senakin besar self duscharge.

Penyebab self discharge adalah sebagai berikut :

1.      Reaksi kimia karena elektrolit aktif setelah pengisian (charging)

2.      Keberadaan benda asing dalam elektrolit

3.      Kebocoran dari luar battery.

Besarnya discharge alami yang terjadi setiap hari dalam sebuah battery tergantung dari temperatur sekitarnya, berkisar antara 0,5 % ~ 1 %.

4. Battery Maintenance Free

klik gambar untuk perbesar

Karena battery jenis ini berbeda dengan battery convensional, battery jenis ini dilengkapi fitur knostruksi yang tertutup yang tidak membutuhkan pengisian air ulang setelah larutan elektrolit dimasukkan ke dalamnya.

Meskipun battery MF tidak memerlukan pembuangan larutan seperti battery convensional, battery MF juga dilengkapi sebuah safety valve yang akam membuka untuk mencegah kerusakan battery akibat naiknya tekanan internal karena Overcharging, dan harus dilepaskan.

Komponen-komponen battery Maintenance Free (MF)

1. Anoda dan katoda Plate

Plat Anoda dan Plat katoda di dalam battery terbuat dari bahan sangat aktif dan sebuah Grid yang dibuat khusus dari Lead Calcium Alloy.

2. Separator Separator ini terbuat dari fiberglass. Semua larutan elektrolit dari battery diserap oleh separator dan bisa dimasukkan dari berbagai arah.

3. Safety Valve
Safety valve akan membuka bila tekanan di dalam battery berlebihan karena overcharging atau ketidaknormalan lainnya, untuk membuang gas didalam battery dan mengembalikan kondisi ruangan dalam battery ke kondisi normal sehingga mencegah kerusakan pada battery.

4. Filter Filter ini terbuat dari keramik dan dipasang pada bagian atas safety valve di dalam cover untuk mencegah terjadinya kebakaran atau ledakan karena pengaruh api dari luar.
5. Battery Case Cover Battery cover ini membutuhkan ketahanan terhadap panas, bahan-bahan kimiawi lainnya dan getaran, serta biasanya terbuat dari poly-prophane resin.

Prinsip sealing pada Battery MF

Umumnya, pada Lead yang biasa, saat battery hampir terisi penuh (Fully Charge), lead sulfate berubah menjadi lead proxide dan cellular lead, dan arus pengisian yang tertinggal dihilangkan oleh elektrolisis di dalam larutan elektrolit.

Hasilnya, oksigen dilepaskan dari plat anoda dan hidrogen dilepaskan dari plat katoda. Gas-gas dihasilkan dan keluar sehingga larutan elektrolit berkurang, akibatnya penambahan air untuk larutan battery diperlukan.

Namun, pada Battery MF, bila terjadi over charge, plat anoda didesain sehingga bahan aktifnya tidak semuanya berubah menjadi cellular lead, bahkan bila bahan aktif anoda telah terisi penuh.

Oleh karenanya, jika oksigen dilepaskan dari plate anoda yang telah overcharge, plat-platnya tidak akan terisi penuh sehingga sangat sedikit Hidrogen yang dilepaskan.

Lebih jauh, oksigen yang dilepaskan dari anoda akan bereaksi dengan cepat dengan yang di charge pada plat katoda dan kembali menjadi air sehingga air tidak akan menguap.

SEKIAN SEMOGA BERMANFAAT ...tutorial videonya klik disini.

wassalam

 bangdjo
jangan lupa like - komentar - +1 - join member