Charging System

Charging system mempunyai dua tugas utama yaitu:
• Mengisi ulang battery
• Menyediakan suplay arus untuk aksesoris elektrik

Ada dua tipe sistem charging ini yaitu DC charging, menggunakan generator yang menghasilkan arus AC dan dirubah menjadi DC oleh commutator dan brush. Dan satunya lagi yaitu AC charging, menggunakan alternator yang membangkitkan arus AC dan dirubah menjadi DC oleh rectifier diode.

1.DC Charging System

Sistem ini menggunakan: armature, kutub–kutub, field winding, brush dan commutator. Jadi komponen–komponennya sama dengan starting motor hanya prinsip kerjanya yang berbeda.

Seperti telah dipelajari pada electromagnet, jika sebuah konduktor memotong medan magnet maka akan terjadi induksi arus. Generator ini juga menggunakan prinsip tersebut untuk memproduksi arus.
Perubahan arah dari konduktor menyebabkan perubahan polaritas dari arus output konduktor tersebut, sehingga pada saat engine memutar generator tersebut, arus yang dikeluarkan oleh konduktor berbentuk AC (alternating current). Sedangkan alat berat membutuhkan arus DC, maka arus AC tersebut harus dirubah menjadi DC. Perubahan ini dilakukan oleh commutator, yaitu pada saat konduktor memotong medan magnet di sekitar kutub Selatan maka arus yang dikeluarkan oleh konduktor tersebut menuju ke arah brush dan berpolaritas positip. Sementara ujung konduktor lainnya yang memotong medan magnet di sekitar kutub Utara arah arusnya menjauhi brush sehingga berpolaritas negatip. Apabila konduktor tersebut berputar sejauh 180 derajat, maka yang tadinya memotong medan magnet di sekitar kutub Selatan mulai memotong medan magnet di sekitar kutub Utara. Begitu juga sebaliknya, maka arah arusnyapun berbeda. Tetapi karena posisi brush-nya tetap maka masing–masing brush hanya menerima satu arah polaritas saja. Oleh karena itu outputnya menjadi DC.

Tiga hal yang mempengaruhi output generator adalah:
• Kekuatan dari medan magnet
• Jumlah lilitan konduktor
• Kecepatan berputarnya lilitan tersebut


2.AC Charging System

Sistem ini mempunyai komponen alternator dan regulator. Alternator ini sama dengan generator yaitu sama–sama memproduksi arus AC, tetapi berbeda cara kerjanya yaitu, generator kutub medan magnetnya diam dan armaturenya berputar. Sedangkan alternator kebalikannya yaitu kutub medan magnetnya berputar dan armaturenya diam. Dan juga pada alternator arus disearahkan oleh komponen dioda. Fungsi dari regulator adalah membatasi pengisian yang berlebihan ke battery dan membatasi tegangan output dari alternator.

Alternator lebih baik dari generator karena alternator dapat menghasilkan arus yang tinggi pada putaran engine rendah. Dan juga bentuknya lebih sederhana/kecil dibandingkan dengan generator. Konstruksi dari alternator sederhana, yaitu gulungan electromagnet yang arusnya diatur oleh regulator ber-transistor, dan gulungan ini (field winding) diputar oleh engine. Sementara gulungan armaturenya berpola bintang (jarak loop satu dengan lainnya 120 derajat) dan menghasilkan arus AC tiga phasa. Dan setelah itu arus tersebut disearahkan oleh dioda.


Cara kerja regulator yaitu apabila kapasitas arus di battery kurang (di bawah 24 volt) maka transistor NPN di dalam regulator conduct, yang mana mengijinkan arus mengalir dari field coil menuju ground sehingga medan magnetnya menjadi kuat. Hal itu berakibat output dari alternator tinggi dan battery mendapat suplay arus yang banyak sampai kapasitasnya mendekati maksimum. Pada saat itu transistornya merasakan kenaikan tegangan tersebut sehingga dioda Zenernya “ON” oleh breakdown voltage. Oleh karena itu transistor NPN nya menjadi “OFF” dan arus dari field coil menuju ground terputus sehingga alternator tidak menghasilkan arus pada saat itu. Dan kapasitas battery terjaga pada posisi maksimum.

Starting System

Sistem starting adalah sistem yang merubah energi listrik yang tersimpan di dalam battery menjadi energi mekanikal untuk memutar dan menghidupkan engine.

Ada beberapa jenis starting motor yaitu:
• Electric Starting motor
• Hydraulic Starting motor
• Pneumatic Starting motor

pembahasan akan dititikberatkan pada Electric Starting motor.

Komponen–komponen standard dari sistem starting adalah:
• Battery, yang mensuplai kebutuhan energi ke sirkuit.
• Switch starter, untuk mengaktifkan system.
• Solenoid, berfungsi untuk menghubungkan battery dengan starting motor sambil meng-engaged-kan pinion ke flywheel untuk memutarengine.
• Starting motor, untuk memutar flywheel.



Cara kerja starting system:

Ketika kunci kontak diposisikan ON, maka arus dari battery yang cukup besar stand by di terminal B pada starting motor. Dan arus yang kecil stand by di terminal + pada starting relay. Lalu pada saat operator meneruskan gerakan kunci kontaknya ke posisi start, maka arus yang kecil mengalir dari terminal C pada kunci kontak menuju terminal + dan pada starting relay dan meng-energized relay-nya, sehingga arus yang tadi stand by di terminal + pada starting relay mengalir menuju terminal S pada solenoid. Yang akibatnya solenoid-nya energized dan plunger-nya tertarik ke belakang menghubungkan switch dari terminal B ke terminal M, sambil mendorong maju overrunning clutch pinion-nya ke depan sehingga engaged dengan flywheel.
Karena switchnya terhubung maka arus besar dari battery yang tadi stand by di terminal B pada starting motor mengalir ke armature dan kumparan field, lalu membuat motor berputar.


Cara kerja starting motor :
Di dalam starting motor terdapat dua pasang elektro magnet yang mempunyai dua kutub Utara dan dua kutub Selatan dan biasa disebut juga field winding. Dan juga terdapat armature yang dipasang melingkar membuat satu rangkaian tertutup (loop). Seperti diketahui jika suatu konduktor dialiri arus maka di sekeliling konduktor tersebut terdapat medan magnet. Makin kuat arus yang mengalir makin kuat pula medan magnetnya.
Sewaktu arus yang besar dari battery mengalir ke terminal M dari starting motor, arus tersebut terbagi dua yaitu ada yang ke field winding untuk memperkuat medan magnetnya dan ada pula yang ke armature melalui brush dan commutator.


Sekarang ada konduktor yang dialiri arus dan terdapat medan magnet di sekelilingnya, terletak di antara dua kutub magnet yang kuat di sekitar field winding. Maka garis gaya magnet dari Utara ke Selatan dari field winding, dan garis gaya konduktor yang melingkar searah jarum jam. Arus yang masuknya positip akan saling memperkuat jika searah dan saling meniadakan jika berlawanan. Sehingga garis gaya yang saling memperkuat akan mendorong konduktor ke arah yang medan magnetnya saling meniadakan (lemah).
Karena konstruksi dari armature tersusun dari banyak konduktor maka berputarnya armature tersebut akan berkesinambungan dan mampu untuk memutar engine.

Kesimpulan:

Starting motor mempunyai:
1. Kutub – kutub dan gulungan field windingnya
2. Armature, brush, dan commutator
3. Shaft yang meneruskan gerakan perputaran dari armature.

Mesin Diesel, Antara Mitos dan Fakta

Ketika mobil bermesin diesel mulai populer, masyarakat awam banyak terjebak pada pendapat salah kaprah soal mesin berbahan bakar solar ini. Pendapat itu memang benar ketika mesin diesel baru ditemukan. Namun, sekarang semuanya sudah berubah berkat pengembangan teknologinya.

Percaya atau tidak, ternyata hingga saat ini masih beredar pandangan keliru, menjurus apriori, soal mesin diesel (MD) pada kendaraan bermotor. MD sering dipojokkan ke posisi kurang menguntungkan dibandingkan dengan mesin bensin (MB). Paling tidak ada delapan kesalahkaprahan soal MD kendaraan bermotor yang telanjur dianggap benar. Hanya ada dua pendapat yang sudah tepat dipahami.

Delapan hal di bawah ini merupakan fakta yang sebenarnya berkaitan dengan delapan kesalahkaprahan soal MD:

1. Lebih ramah lingkungan ketimbang MB.

Soal ini kita mungkin tak percaya karena sering melihat MD kendaraan bermotor menyemburkan asap hitam legam. Berbeda dengan MB yang gas buangnya terlihat lebih bersih, gas buang MD mengandung sejumlah besar jelaga hitam akibat temperatur nyala yang lebih tinggi dibandingkan dengan MB. Namun, partikel padat jelaga hitam cepat hilang atau mengendap ke tanah oleh tarikan gravitasi Bumi.

Gas polutan lain yang disemburkannya sebagian besar adalah NO_x. Bandingkan dengan gas buang MB. Di balik penampakannya yang jernih, gas buang MB mengandung lebih banyak CO_x, NO_x, dan unburn hydrocarbon(UHC, bensin tak terbakar) yang lebih polutif dan efek racunnya lebih instan bagi makhluk hidup. Lebih parah lagi, karena tak terlihat, kita lebih sulit menghindari gas buang MB daripada gas buang MD.

2. Tidak kotor.

Kesan kotor pada MD kuno memang ada. Namun, kesan itu berangsur-angsur hilang sejalan dengan penerapan electronic fuel injection (EFI) yang kian meluas, menggantikan sistem pasokan solar mekanik dengan governor.

Namun, sistem apa pun yang dipakai, MD ternyata tetap bisa lebih bersih ketimbang MB. Air dan debu lebih tidak disukai pada MD dibandingkan dengan MB. Pada MD, bersih adalah syarat utama karena pompa solar amat cermat. Setitik debu pun mampu menyumbat sistem dan setetes air bisa menimbulkan karat yang sama fatalnya. Hal ini berkaitan dengan berat jenis solar yang lebih besar daripada bensin, sehingga solar lebih mampu menyimpan kotoran yang melayang di dalamnya. Ini harus dicegah dengan sistem penyaringan berlapis sebelum solar masuk ke pompa solar.

Jadi, jangan salah. MD-lah yang harus lebih bersih dibandingkan dengan MB.

3. Tidak lebih berisik daripada MB.

Teknologi isolasi getaran dan peredaman suara yang kian canggih memungkinkan hal ini terjadi. Suara ledakan MD akibat pembakaran pada temperatur dan tekanan tinggi ketimbang MB telah banyak berkurang karena teknologi yang makin maju itu.

4. Getaran MD tidak terlalu parah.

Berkaitan dengan fakta bahwa piston pada MD harus bergerak bolak-balik lebih jauh, gaya yang timbul juga akan lebih besar ketimbang pada MB. Akibatnya, MD kuno memang bergetar amat hebat. Namun, setelah EFI berkembang sejak tahun 1975, komponen-komponen MD modern, termasuk piston, telah diganti dengan bahan yang 30 – 40% lebih ringan. Ini memungkinkan gaya penyebab getaran juga mengecil. Getaran pada MD modern pun sudah amat jauh berkurang.

5. Tidak sulit distart.

MD kuno memang agak rewel saat dihidupkan pertama kali di pagi hari. Penyebabnya, temperatur MD belum cukup tinggi untuk mendukung terjadinya pembakaran sendiri. Maka, pada MD kuno kunci start perlu ditahan dulu selama beberapa saat pada posisi "ON" hingga lampu indikator temperatur menyala. Setelah lampu indikator menyala, kunci start diputar habis untuk menyalakan mesin.

Selama kunci ditahan pada posisi "ON", ruang bakar MD sebenarnya tengah dipanaskan oleh elemen pemanas untuk mencapai temperatur nyala solar. Namun, dengan kemajuan teknologi, MD mutakhir dapat langsung distart seperti layaknya MB karena proses pemanasan ruang bakar terjadi hampir seketika.

6. Lebih efisien daripada MB.

Umumnya orang beranggapan, MD yang temperatur pembakarannya jauh lebih tinggi ketimbang MB tentu mengalami rugi-rugi daya lebih besar akibat penyerapan panas berlebih oleh air radiator. Gesekan komponen-komponen MD yang kokoh dan berat juga menimbulkan inefisiensi pembakaran ekstra.

Kenyataannya, secara termodinamika efisiensi pembakaran MD lebih tinggi sekitar 50% ketimbang MB. Hal ini terjadi karena penyerapan panas berkurang sejalan dengan naiknya temperatur air radiator. Lebih-lebih pengurangan bobot komponen MD secara signifikan berhasil mengurangi rugi-rugi daya akibat gesekan.

7. Bisa diajak ngebut.

Dulu MD digunakan untuk truk dan bus karena keduanya jarang dioperasikan pada putaran mesin (rpm) tinggi (di atas 4.000 rpm) alias ngebut. Keduanya lebih banyak berkutat pada rpm rendah. Tapi, seiring dengan pemakaian komponen berbahan ringan, rpm MD dapat ditingkatkan tanpa khawatir gaya-gaya perusak yang timbul akan cukup besar.

Daihatsu Charade CX TD 993 cc diesel contohnya. Mobil ini membutuhkan 22 detik untuk menempuh jarak 400 m dari keadaan diam, dan mampu dipacu hingga 135 km/jam. Cukup berimbang dengan Rover Mini Mayfair 998 cc bensin yang memerlukan 21,8 detik untuk melahap jalan sejauh 400 m dan memiliki kecepatan puncak 128 km/jam.

8. Tidak memiliki busi.

Berbeda dengan MB yang penyalaan campuran udara-bensinnya membutuhkan percikan api, penyalaan campuran udara-solar pada MD terjadi dengan sendirinya akibat tekanan dan temperatur cukup tinggi (pressure ignited combustion). Struktur MD dan MB sebenarnya serupa dalam hal adanya silinder dan piston. Namun, agar tekanan dan temperatur penyalaan tercapai, piston MD harus bergerak lebih jauh dari posisi terbawah ke posisi teratas. Hal ini menyebabkan campuran udara-solar termampatkan ke tekanan lebih tinggi daripada MB.

Itulah yang menyebabkan solar dapat terbakar dengan sendirinya tanpa bantuan api busi. Sistem penyalaan MD yang berupa injector lebih sederhana dengan tiadanya rangkaian pengapian seperti busi, platina, kondensor, dan distributor. Injector ini juga tak membutuhkan perawatan rutin.

Di samping kedelapan fakta soal MD yang sering dinilai terbalik oleh banyak orang tadi, ada dua fakta lagi yang dinilai secara benar. Ini adalah hal positif. Pemahaman masyarakat sudah tepat bahwa MD - apalagi keluaran terbaru - pada kenyataannya:

1. Irit BBM.

Rudolf Diesel memang menciptakan MD (1892) untuk mengatasi kendala boros BBM yang dihadapi MB. Sistem injeksi dan konsumsi solar yang rendah per siklus MD-lah yang menyebabkan iritnya MD.

Kesadaran akan pentingnya irit BBM mulai terasa sejak awal 1970. Saat itu masih banyak truk dan bus bermesin bensin. Namun, kini semua truk dan bus sudah bermesin diesel. Di Jerman, mayoritas taksi berbasis Mercedes Benz 190 D dan 240 D 2.500 cc diesel yang irit dan rendah biaya pemeliharaannya. Bagi mereka, taksi bermesin bensin tak memenuhi skala ekonomis.

Tren pemakaian MD kian terlihat di negara maju dan berkembang. Di Jepang hal ini terutama karena pajak per liter bensin lebih tinggi 54,8%, nilai jual kembali tinggi, biaya operasionalnya murah, ramah lingkungan, dan tentunya irit BBM.

Campur tangan teknologi berperan aktif pula mendukung tren ini. Kendala bobot berat, kurang responsif, kotor, bergetar, berisik, dan polutif yang dulu melekat pada MD lambat laun terkikis. Di masa depan telah menanti teknologi common rail direct injection yang mampu mengkonsumsi solar ultrahemat sekaligus amat ramah lingkungan.

2. Bandel.

Kesebelasan panzer Jerman dikenal sebagai tim diesel karena makin lama makin panas dan bagus permainannya. Itu memang karakter MD. Makin lama dinyalakan, MD akan terus mempertahankan temperatur nyalanya sehingga pembakaran solar berlangsung amat efektif dan lancar. Tak perlu dikhawatirkan MD kelewat panas (overheat) karena tak akan mengalami detonasi (ngelitik) seperti pada MB. Detonasi adalah gejala ledakan dalam MB akibat overheat yang menyebabkan bensin menyala dengan sendirinya sebelum busi terpercik. Detonasi amat merusak MB.

Secara teoritis, berapa lama pun MD dinyalakan tak akan menimbulkan masalah selama air radiator dan pelumas tetap tersedia. Pendeknya MD memang bandel. Buktinya Australian Automobile Association pernah melakukan tes ketahanan (enduro) terhadap Charade CX TD. Selama 24 hari nonstop mobil ini menempuh jarak 14.320 km melewati jalanan terbaik hingga terburuk Australia. Mobil lulus tes dengan baik.

Dengan pemahaman yang proporsional dan objektif, tentunya apriori tak lagi muncul saat kita menimbang-nimbang hendak membeli mobil bermesin diesel atau bensin. Keputusan benar-benar tergantung pada selera dan tentunya dana, bukan pada anggaran yang belum tentu benar. Memang salah kaprah sangat mungkin membuat kita tergelincir. Bagaimana pun membekali diri dengan sebanyak mungkin informasi objektif tak ada ruginya. (Ir. Doan Syahreza Auditya)