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.

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.

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.

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.

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 :

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:

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), campuran kaya/basah membutuhkan waktu lebih lama untuk dibakar dibanding campuran miskin/kering.

3. Rasio Kompresi, semakin tinggi rasio kompresi, semakin padat tekanan di ruang bakar, pembakaran menjadi lebih cepat.

4. Temperatur /Suhu, semakin panas temperatur, semakin tinggi tekanan, semakin mudah bbm terbakar.

5. Oktan bahan bakar, ini masih terkait dengan kompresi dan tekanan serta suhu di ruang bakar, BBM dengan oktan rendah tidak tahan tekanan, terbakar lebih cepat. Sebaliknya oktan tinggi tidak mudah terbakar, dpt menahan tekanan kompresi yg tinggi.

6. Spek mesin lainnya: Tipe dan posisi busi, desain porting, desain kubah ruang bakar, profil piston, beban putaran mesin, dll dll

Atas berbagai pertimbangan inilah maka setiap pabrikan motor sudah menetapkan dan memprogram timing pengapian yang dianggap paling Optimal di CDI standar tunggangan kita masing-masing. Makanya kemudian ada rekomendasi Oktan bahan bakar minimum yang dianjurkan untuk pengguna, supaya proses pembakaran dapat tetap terjadi di kisaan ideal sesuai timing dan spesifikasi yang sudah diuji oleh pabrikan.

MODIFIKASI TIMING PENGAPIAN
Dari gambaran diatas, rasanya sekarang kita sedikit banyak sudah dapat mengerti bahwa Timing Pengapian memiliki peranan sangat penting untuk mendapatkan tenaga tenaga maksimal dari potensi mesin tersebut.

Apakah itu tujuannya untuk mencapai Power Maksimum ataupun untuk mencapai Efisiensi Bahan Bakar (irit), hanya bisa dicapai apabila ada perbandingan campuran bahan bakar yg tepat yang dibakar pada WAKTU yang juga tepat. Hanya dengan cara ini, maka seluruh potensi energi yang terkandung disetiap butiran molekul campuran bbm yang terhisap kedalam silinder dapat dikonversi sempurna menjadi sebuah energi atau Tenaga yg maksimal.

Setinggi apapun spesifikasi mesin, misalnya karburator yang mumpuni, Jalur Porting yang ciamik, klep yang besar, atau kem performa tinggi, tapi jika busi tidak mampu memberikan lentikan api yang kuat DISAAT yang tepat, maka semua ’modal amunisi’ yang disuguhkan spek2 tinggi tadi tidak akan terpakai sempurna, jadi sia-sia. Jika timing pengapiannya tidka pas, maka racikan bumbu-bumbu mesin yang lain jadi hambar. Bisa dibilang, modifikasi timing pengapian adalah kuncian pamungkas bagi para tuner.

CDI RACING
Sebelum produk CDI Racing melimpah seperti sekarang, para tuner motor biasanya memodifikasi timing pengapian secara manual dengan melakukan ubahan di area Pick Up Pulser. Efeknya untuk memajukan atau memundurkan timing pengapian untuk menyesuaikan ubahan mesin yg dilakukan.

Tapi saat ini, produk-produk CDI Racing sudah demikian lengkap di pasaran untuk memenuhi kebutuhan para tuner dan speedlovers yang menginginkan peningkatan performa tunggangannya. Dari mulai cdi kelas low end alias murah sampai cdi kelas khusus yang berharga jutaan rupiah.

> Misalnya CDI merk Varro yang menawarkan timing pengapian standar tapi dengan batas limiter rpm lebih tinggi dibanding standar atau tanpa limiter sama sekali, cocok untuk spek mesin minim ubahan tapi ingin tetap puas gas poll tanpa mentok brebet limiter.

>Ada juga XP dan BRT yang menawarkan lini produk CDI Unlimiter lengkap yang sudah diriset dan diprogram optimal untuk setiap tingkat modifikasi mesin, dari mulai spek Standard, Tune Up, Racing, sampai Kompetisi. Setiap tipe cdi ini dibekali dengan MAP / kurva timing pengapian yang berbeda-beda, kalau di BRT semakin tinggi speknya, semakin  maju/advance  dua derajat timing pengapian nya.

>Atau Rextor Adjustable, yang memiliki fasilitas 16 pilihan MAP / Kurva timing pengapian di satu CDI.  Dari mulai MAP 0 – 9, lalu map A – F. Setiap map ini sudah diisi kurva timing pengapian yang berbeda – beda, dari mulai timing paling rendah di map O – sampai timing paling advance di map F.

>Ada lagi yang namanya CDI Programable, yang memberikan kebebasan kepada tuner atau owner motor untuk mencari dan menciptakan kurva timing pengapian sendiri seperti Cheetah Power, Rextor Programable, Rextor Pro Drag, BRT I-Max, dll.

Ulasan lebih lengkap tentang berbagai pilihan CDI racing silahkan baca di artikel INI

PENUTUP
Sebagai penutup, diawal artikel disebutkan bahwa timing pengapian yang ‘terlalu’ terlambat (terlalu retard) memang mengakibatkan tenaga motor menjadi drop dan bbm boros. Dan memajukan timing pengapian menjadi lebih awal (diadvace) dapat memperbaiki kondisi in. Mengail tenaga lebih besar dan meningkatkan efisiensi bbm.

TETAPI, perlu digaris bawahi juga bahwa memajukan timing pengapian terlalu jauh (over advance) juga memiliki resiko yang berpotensi kerusakan mesin. Kenapa? karena disitu dikenal istilah ’Detonasi’, yaitu sebuah kondisi dimana api Busi dinyalakan terlalu awal, sehingga ketika puncak tekanan silinder tercapai pada saat itu posisi piston masih belum mencapai titik matiatas (TMA). Walhasil, daya gebuk hasil pembakaran yg menghantam kebawah bertumbukan dengan dengan daya dorong piston yg masih berjuang menuju ke atas.

Detonasi yang terjadi pada saat putaran /rpm rendah mungkin tidak langsung  memberikan dampak kerusakan seketika selain terdengarnya suara ngelitik atau knocking, tapi jika detonasi terjadi pada rpm tinggi, dapat langsung meimbulkan efek destructive yang merusak, sanggup membuat hancur lebur ruang bakar, termasuk piston, klep, stang piston, boring dll.

Kerusakan mesin tidak hanya bisa terjadi akibat timing pengapian yang teralu advance. Pada situasi tertentu dikenal juga istilah Pre-Igniton, alias ‘pembakaran sebelum waktunya’. Biasanya disebabkan kondisi yang kurang ideal di ruang bakar. Misalnya kerak piston yang berubah menjadi bara api yang bisa memantik pembakaran tak terduga.
Suhu yang terlalu panas, Oktan terlalu rendah, Kompresi terlalu tinggi, campuran mixture terlalu kering dsb, juga dapat membuat waktu pembakaran menjadi lebih singkat (cepat selesai) sehingga peak cylinder pressure terjadi lebih cepat, jadi seakan-akan meledak dan bukan merambat.

Walau detonasi terdengar menyeramkan, tapi disisi lain, gejala detonasi ringan seperti ngelitik/knocking juga dapat bermanfaat untuk dijadikan sebagai indikasi atau patokan batasan bagi tuner ketika ingin memajukan timing pengapian. Sehingga dari gejala ini, mungkin seorang tuner dapat melakukan penyesuaian ulang terhadap timing pengapian. Atau bahkan menset ulang kompresi, desain porting, setingan karbu, dsb untuk mencapai kondisi pembakaran yang lebih ideal. Dan kita sebagai pengguna pun, tinggal menikmati hasilnya berupa peningkatan performa motor kesayangan kita ini.

Oke pemirsa, saya rasa sudah cukup panjang lebar bahasan tentang timing pengapian ini. Harap dicatat, bahwa apa yang saya ceritakan diatas hanyalah sekedar pemahaman dasar saja dari kacamata awam. Sekiranya pembaca ada tambahan untuk lebih melengkapi pemahaman kita, jangan segan untuk memaparkannya di kolom komentar.
Semoga bermanfaat.

Salam,
Satria155