Timing Pengapian / Ignition Timing…Apa Sih?

Sebagai pengguna kendaraan roda dua alias bikers, terutama yang senang modifikasi motor pasti sudah pernah atau bahkan sering mendengar istilah “timing pengapian” atau “waktu pengapian” atau bahasa kerennya “ignition timing“.  Walaupun hanya sekedar pengguna, boleh dong kita mencoba memahami dan mengerti tentang apa sih sebenarnya yang dimaksud dengan timing pengapian itu?. Kurang lebih pertanyaan itulah yang ada di benak saya ketika dulu sedang mempertimbangkan untuk mengganti cdi standar FU saya dengan cdi ‘racing’.  Sebagai orang awam mesin, saya kemudian mencoba mencerna berbagai penjelasan yang ada, dan disini saya coba utarakan kembali resume penafsiran yang saya tangkap mengenai gambaran dasar timing atau waktu pengapian itu. Mudah-mudahan dapat bermanfaat untuk sesama pengguna FU yang juga awam seperti saya.

KONSEP PEMBAKARAN
Baiklah, di mesin empat langkah (4tak) seperti Satria F150 yang kita miliki ini, Timing pengapian dapat didefinisikan sebagai waktu atau saat dimana busi mulai memantikkan api di ruang bakar, terkait dengan posisi piston pada waktu langkah kompresi. Timing pengapian biasanya diukur dalam satuan derajat posisi piston dan kruk as sebelum Titik Mati Atas (TMA), dalam bahasa inggris istilahnya adalah derajat BTDC (Before Top Dead Center).

Jadi kalo misalnya disebut timing pengapian 45”, itu berarti busi mulai dinyalakan/ memantikan api pada waktu piston mencapai posisi 45 derajat sebelum titik mati atas di langkah kompresi.

Sudah pada tau tentang langkah kompresi kan? Itu lho, langkah kedua dalam siklus kerja mesin 4 langkah. Mari kita coba refresh lagi konsep dasar tahapan kerja mesin 4 tak.
1. Langkah Hisap :
Piston bergerak turun dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB) untuk menyedot pasokan bahan bakar dan udara dari klep in dan mengisi silinder dengan campuran tersebut.
Langkah-Hisap
2. Langkah Kompresi :
Piston bergerak naik dari TMB menuju TMA untuk memampatkan campuran bahan bakar, inilah saat dimana busi memercik dan mulai membakar bahan bakar.
langkah kompresi
3. Langkah Usaha (Power Stroke)
Terbakarnya campuran bahan bakar meningkatkan tekanan/pressure di ruang bakar yang  menghasilkan daya dorong untuk memaksa piston terdorong ke bawah (menuju TMB lagi), piston dan stang piston meneruskan daya ini secara berantai untuk memuntir kruk as, gearbox, final gear, dst sampai mampu memutar roda belakang dan membuat motor bergerak.
3usaha

4. Langkah Buang
Ini adalah langkah pembilasan, Piston bergerak lagi dari TMB ke TMA untuk membuang gas dan panas sisa pembakaran ke klep buang diteruskan ke knalpot, sekaligus mempersiapkan diri untuk memulai proses hisap berikutnya.
4buang

Yang perlu kita ketahui dan digaris bawahi dari ilustrasi diatas adalah: bahwa pembakaran itu sifatnya “merambat bukan meledak”, tidak serta merta terjadi lalu selesai/tuntas seketika. Jadi ada delay atau rentang waktu yang dibutuhkan dari mulai api busi pertama kali dipantikkan lalu kemudian merambat/menyebar ke seluruh area di ruang bakar hingga akhirnya selesai membakar habis campuran bbm yg tersedia.

Contoh Ilustrasi :

Waktu Pengapian Mesin 4 tak

Pada saat langkah kompresi, piston bergerak naik keatas, kompresi semakin padat seiring dengan gerakan piston yg terus naik menekan dan memampatkan campuran bbm yang siap dibakar, anggaplah misalnya ketika piston melewati titik 34” BTDC, api disetting cdi untuk mulai dipantik. Suntikan api ini membuat tekanan di dalam silinder dan ruang bakar yg sudah padat menjadi semakin melonjak secara drastis hampir dua kali lipat dan terus meningkat sampai mencapai puncak tekanan maksimal di titik tertentu, dan setelah campuran bbm habis terbakar, maka tekanan silinder pun kembali turun. Pada gambar ilustrasi diatas, puncak tekanan maksimal (peak cylinder pressure) terjadi beberapa saat setelah piston melewati titik mati atas, biasa disebut sebagai derajat ATDC (After Top Dead Center)

Nah, bagaimana mendapatkan momen puncak tekanan yg tepat waktunya inilah yang kemudian menjadi perhatian bagi para tuner untuk meningkatkan tenaga motor. Beberapa sumber menyebutkan bahwa untuk mendapatkan tenaga yang maksimal, maka puncak pembakaran idealnya terjadi di posisi 10” s.d 20” setelah TMA (ATDC)

Lho, kalo sudah ketahuan begitu gampang dong ya, tinggal dibuat saja semuanya seragam timing pengapiannya supaya titik maksimal nya terus berada di posisi ideal.

Sayangnya ternyata tidak semudah itu juga, Kenapa? Karena kecepatan gerak piston akan menjadi semakin cepat seiring dengan meningkatnya RPM / putaran per menit, sehingga waktu yang tersedia untuk api merambat dan menyelesaikan pembakaran menjadi semakin terbatas singkat. Kurang lebih logikanya seperti halnya permainan menembak atau melempar target yang begerak / berputar. Apabila targetnya bergerak lebih cepat, maka si pelempar perlu menyesuaikan momen lemparannya supaya dapat tetap kena sasaran yang bergerak semakin cepat itu.

Misalnya lagi, jika pada rpm 2000, busi dipantik di posisi piston 15” BTDC lalu api merambat sepersekian mili detik kemudian mencapai tekanan maksimal di posisi piston 20” ATDC.

Nah kalo di RPM 4000 dimana kecepatan naik turun piston jg sudah lebih cepat 2x lipat, kalau api tetap dipantik di posisi 15”, maka disaat api masih proses merambat untuk mencapai tekanan maksimalnya, pada saat itu posisi piston sudah terlanjur jauh melewati posisi ideal 15-20” ATDC yang diharapkan. Kaarena puncak pembakaran terjadi disaat Posisi piston sudah terlanjur jauh turun lagi, efeknya daya dorong hasil pembakaran jadi berkurang alias tidak optimal. Tenaga motor jadi menurun, bbm boros.

Oleh karena itu, didalam setiap CDI sudah ditanamkan KURVA PENGAPIAN atau TIMING MAP untuk mengatur waktu penyalaan api busi disetiap tingkat putaran mesin / RPM.  Seiring dengan kenaikan RPM mesin, maka waktu penyalaan api busi juga dimulai lebih awal (Advanced Timing), supaya Peak Cylinder Pressure dapat tetap dicapai di posisi piston ideal (10 – 20” ATDC).
Misalnya, 15” (BTDC) di RPM 2000, 25” BTDC di rpm 3000, 35” BTDC di rpm 4000 s.d 9000. dst.

Contoh Kurva Pengapian:
typicalcurve

KECEPATAN RAMBAT API
Apakah waktu yang dibutuhkan api busi untuk menyelesaikan pembakaran Sama di setiap spek mesin? ternyata juga Tidak.
Karena banyak faktor yang dapat mempengaruhi kecepatan rambat api di ruang bakar, diantaranya adalah :

1. Eficiency Volumetrik silinder, semakin banyak bahan bakar yang dihisap masuk ke silinder, semakin lama rentang waktu yang diperlukan untuk membakarnya habis. Contoh, mesin dengan Klep besar/ karburator gambot/Kem lift dan durasi tinggi,  memerlukan timing pengapian lebih awal (advance) dibanding mesin dengan klep / karbu / kem standar.

2. Sifat campuran bahan bakar (Air fuel mixture ratio)