SEJARAH ELEKTRIK STARTER

Meski saat ini hampir semua kendaraan, khususnya mobil menggunakan electric starter, namun tahukah Anda, bahwa teknologi ini sebenarnya sudah ditemukan seabad yang lalu? Ya, Electric starter pertama kali dikenalkan pada mobil Cadillac Touring Edition tahun 1912 dan sebagai penghargaan terhadap para penemunya, kini General Motor (GM) melakukan selebrasi memperingati hal tersebut.

Kisah tentang penemuan electric starter ini berawal ketika penemunya Clyde J. Coleman dari Rockaway Automobile Company di tahun 1903 melihat begitu susah payahnya para pengendara ketika menyalakan mobil, dimana mereka harus menggunakan ‘engkol tangan’ yang sangat menyita waktu dan energi serta sangat membahayakan karena bisa membuat cedera. Clyde J. Coleman menciptakan starter elektrik pertama kali pada 24 November 1903, Dirinya telah membantu kita yang notabene generasi berikutnya sehingga tidak harus dengan susah payah apalagi sampai berkeringat ketika hendak menyalakan mobil.

Gambar Orang Menstarter dengan Engkol

Kala itu, Cadillac pun melakukan sedikit inovasi dalam periklanan yang mana setelah adanya electric starter, mereka membuat iklan yang menampilkan perempuan dalam iklan, menunjukkan mereka sebagai pengemudi, bukan penumpang atau pengamat. Jadi untuk mengemudi tidak semata-mata urusan kaum adam, namun dengan adanya electric starter kaum hawapun bisa melakukan itu. Hal ini tentu ada penyebabnya, mengingat pada masa “engkol tangan” para wanita merasa risih dan tidak nyaman, karena takut tangan mereka kotor ataupun lecet ketika hendak menyalakan mobil. Memasuki awal tahun 1900, kendaraan yang mempunyai electric start semakin populer dan mendapat permintaan yang sangat signifikan pada pasaran otomotif global berkat teknologi tersebut.

Ketika General Motor pertama kali memasang electric starter pada Cadillac Touring Edition, mereka mendapat sambutan yang sangat signifikan, hal tersebut menurut beberapa sumber dari Internet mengatakan bahwa berkat adanya electric starter para pengguna mobil di Amerika kembali ke mobil bensin setelah sebelumnya banyak menggunakan mobil listrik. Namun sedikit yang mengejutkan, meskipun penemu electric starter adalah Clyde J. Coleman tapi siapa sangka jika hak patennya sendiri dipegang oleh Charles F. Kettering dari Dayton Engineering Laboratories yang kemudian dikenal dengan nama Delco. Konon electric starter yang dipatenkan oleh Charles lebih simple dan banyak digunakan dari tahun 1911 dan mengalami banyak perubahan dan penyempurnaan hingga saat ini.

Gambar Foto Charles F. Kettering

Dengan quotenya yang terkenal yaitu ”Seorang penemu mangalami kegagalan 999 kali, jika berhasil sekali saja ia sudah menjadi seorang penemu. Mereka manganggap kegagalan itu hanya sebagai latihan”, Charles F. Kettering telah melakukan sebuah perubahan besar dalam dunia industri otomotif.

MOTOR STARTER DAN BAGIANNYA

Motor starter adalah suatu komponen dalam sistem starter mobil yang berfungsi untuk mengubah energi listrik dari baterai (aki) menjadi energi gerak (mekanik) putar yang akan digunakan untuk memutar fly wheel pertama kali, yang dibutuhkan mesin tersebut untuk hidup atau melakukan siklus kerjanya. Berikut ini komponen komponen dari motor starter :

1. Solenoid/Sakelar Magnet (Magnetic Switch)

Sakelar magnet (magnetic switch) atau disebut juga dengan solenoid ini digunakan untuk menghubungkan dan melepaskan pinion gear ke/dari ring gear flywheel, sekaligus mengalirkan arus listrik yang besar pada sirkuit motor starter melalui teminal utama (terminal 30 dan C). Di dalam saklar magnet terdapat dua kumparan, yaitu:
a. Pull In Coil merupakan suatu kumparan yang apabila dialiri arus listrik menimbulkan medan magnet yang berfungsi untuk mendorong plunyer sehingga gear pinion berhubungan dengan fly wheel.

b. Hold In Coil merupakan suatu kumparan yang bila dialiri arus listrik menimbulkan medan magnet yang berfungsi untuk menahan plunyer sehingga mempertahankan gear pinion dengan fly wheel tetap berkaitan.

Bagian-Bagian Solenoid
(Sumber: m-edukasi.kemdikbud.go.id)

2. Armature (Rotor) dan Shaft (Poros)

Armature terdiri dari sebatang besi yang berbentuk silindris dan diberi slot-slot, poros, komutator serta kumparan armature. Armatur berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik (gerak), dalam bentuk gerak putar. Armatur terkadang juga disebut dengan angker.

Armatur
(Sumber: m-edukasi.kemdikbud.go.id)

3. Yoke dan Pole Core

Yoke dibuat dari logam yang berbentuk silinder dan berfungsi sebagai tempat pole core yang diikat dengan sekrup. Pole core berfungsi sebagai penopang field coil dan memperkuat medan magnet yang ditimbulkan oleh field coil.

Yoke dan Pole Core
(Sumber: m-edukasi.kemdikbud.go.id)

4. Field Coil (Kumparan Medan)

Kumparan medan atau yang biasa disebut dengan field coil dibuat dari lempengan tembaga, dengan maksud dapat memungkinkan mengalirnya arus listrik yang cukup kuat/besar. Field coil ini berfungsi untuk membangkit medan magnet.

Field Coid
(Sumber: m-edukasi.kemdikbud.go.id)

5. Brush (Sikat) dan Brush Holder (Pemegang Sikat)

Brush atau sikat terbuat dari tembaga lunak, dan berfungsi untuk meneruskan atau menyalurkan arus listrik dari field coil ke armature coil langsung ke massa melalui komutator. Umumnya sarter memiliki empat buah brush, yang dikelompokkan menjadi dua:

a. Dua buah brush disebut dengan brush positif yang digunakan untuk menghubungkan arus dari field coil ke armatur dan brush.

b. Dua buah brush lainnya disebut dengan brush negatif yang digunakan untuk menghubungkan arus dari armatur ke massa.

Brush dan Brush Holder
(Sumber: m-edukasi.kemdikbud.go.id)

6. Armature Brake

Armature brake berfungsi sebagai pengereman putaran armature setelah lepas dari perkaitan dengan ring gear pada roda gila (fly wheel).

7. Drive Lever/Shift Fork (Tuas Penggerak)

Drive lever meneruskan gerakan dari plunyer solenoid untuk menggerakkan roda gigi pinion. Drive lever berfungsi untuk mendorong/menghubungkan pinion gear ke arah posisi berkaitan dengan ring gear pada fly wheel, serta melepas perkaitan pinion gear dengan ring gear pada fly wheel.

Drive Lever
(Sumber: m-edukasi.kemdikbud.go.id)

8. Kopling Starter/Starter Clutch (Overrunning Clutch)

Kopling starter berfungsi untuk meneruskan momen putar armatur shaft kepada fly wheel melalui roda gigi pinion, sehingga fly wheel dapat ikut berputar. Kopling starter juga berfungsi sebagai pengaman dari armature coil (mengecah kerusakan starter) bilamana putaran mesin yang tinggi cenderung memutarkan balik pinion gear. Kopling starter akan melepaskan dengan sendirinya bila putaran fly wheel (putaran mesin) lebih besar daripada putaran gear pinion (putaran starter).

Kopling Starter

9. Gigi Pinion dan Helical Spline

Gigi pinion dan ring gear meneruskan daya putar starter ke mesin. helical spline mengubah daya putar dai motor ke tuas pinion dan menyebabkan perkaiatan dan pelepasan gigi pinion dengan ring gear lebih lembut.

Gigi Pinion Gear dan Helical Spline

10. Reduction Gear (*Tipe Reduksi)

Reduction gear berfungsi meneruskan daya putar motor ke gigi pinion dan meningkatkan torsi/momen putar dengan mengurangi putaran motor. Daya yang dihasilkan berasio 1/3 sampai 1/4. Reduction gear biasanya dilengkapi dengan built-in overrunning clutch (kopling starter yang menjadi kesatuan unit). Reduction gear terdiri dari tiga gigi, yaitu drive gear, idle gear, dan clutch gear.

Reduction Gear

11. Planetari Gear (*Tipe Planetari)

Unit planetari gear pada motor starter tipe planetari berfungsi sebagai gigi pengreduksi, di mana meneruskan daya putaran dari armatur ke ring gear untuk memutarkan engkol mesin. Planetari gear juga berfungsi mereduksi putaran starter untuk meningkatkan momen putar/torsi.

RING PISTON

Dalam rangkaian unit piston pasti terdapat komponen yang disebut dengan ring piston/cincin torak. Ring piston adalah split ring (cincin yang terpisah/memiliki ujung) yang cocok dengan alur pada diameter luar piston di mesin resiprokal seperti mesin pembakaran internal atau mesin uap.

Gambar Macam-Macam Ring Piston

Split ring piston diciptakan oleh John Ramsbottom yang melaporkan manfaatnya kepada Lembaga Teknisi Mekanik di tahun 1854. Setelah itu segera menggantikan kemasan rami yang sampai sekarang digunakan dalam mesin uap. Penggunaan cincin piston secara signifikan mampu mengurangi hambatan gesek, kebocoran uap (blow by gas), dan massa piston, yang selanjutnya mengarah ke peningkatan secara signifikan dalam hal daya dan efisiensi serta jangka waktu perawatan yang lebih lama.

Ring piston di mesin resiprokal mempunyai 3 peranan penting:

1. Mencegah blow by gas yaitu kebocoran campuran udara dan bensin serta gas pembakaran yang melalui celah antara torak dengan dinding silinder ke dalam bak engkol selama langkah kompresi dan langkah usaha.
2. Mengatur konsumsi oli mesin pada dinding silinder dan mencegah oli yang melumasi torak dan silinder masuk ke ruang bakar.
3. Memindahkan panas dari torak ke dinding silinder untuk membantu mendinginkan torak.

Gambar Susunan Pemasangan Ring Piston

Ring piston dipasangkan dalam alur ring (ring groove) pada bagian luar torak. Diameter luar ring piston sedikit lebih besar dibanding dengan piston itu sendiri. Ketika ring piston terpasang pada piston, karena ring piston bersifat elastis maka menyebabkannya mengembang, dan menutup dengan rapat pada dinding silinder. 

Gambar Penampang Ring Piston

Gambar Penampang dan Tipe-Tipe Gap Ring Piston

Ring piston terbuat dari bahan yang dapat bertahan lama, tahan panas, tahan aus, dan kuat. Umumnya terbuat dari baja tuang spesial, yang tidak akan merusak dinding silinder. Jumlah ring piston bermacam-macam tergantung jenis mesin dan umumnya 3 sampai 4 untuk setiap pistonnya.

Ring piston memiliki dua tipe, yaitu ring kompresi dan ring oli. Ring kompresi berfungsi untuk pemampatan volume dalam silinder (ketika piston naik/kompresi dan ketika langkah usaha) agar tidak terjadi kebocoran udara, bensin, maupun gas serta menghapus/menyapu oli pada dinding silinder (ketika piston turun). Kemampuan kompresi ring piston yang sudah menurun mengakibatkan performa mesin menurun pula. Sedangkan ring oli berfungsi untuk menampung dan membawa oli serta melumasi komponen dalam ruang silinder. Ring oli hanya ada pada mesin empat langkah karena pelumasan pada mesin dua langkah menggunakan oli samping.

Ring Kompresi

Gambar Ring Kompresi

Pada umumnya 2 ring kompresi terpasang pada masing-masing piston. Ring kompresi ini disebut “top compression ring” dan “second compression ring”. Tapi bagian atas ring kompresi agak runcing dan bersentuhan dengan dinding silinder. Ini dirancang untuk menjamin agar dapat menutup hubungan antara ring dan silinder. Ring kompresi berfungsi untuk menjaga kebocoran campuran udara – bahan bakar dan gas pembakaran selama langka kompresi dan langka usaha. Selain itu juga untuk mengikis oli mesin dari dinding silinder secara efektif. Ring kompresi ini dibuat dari besi tuang kelabu dengan lapisan logam putih pada permukaan yang bersinggungan dengan dinding silinder.

Ring Oli

Ring oli (cincin oli) juga disebut ring pengontrol oli (oil control ring) diperlukan untuk membentuk lapisan oli (oil film) antara piston dan dinding silinder. Selain itu juga untuk meratakan minyak pelumas, dan mengikis kelebihan oli untuk mencegah masuknya oli ke dalam ruang bakar. Ring oli ini terkadang  juga disebut ring ketiga (third ring) karena letaknya yang di bagian paling bawah pada alur ring piston. Ada dua tipe ring pengontrol oli, yaitu tipe integral dan tipe three piece yang sering digunakan.

1. Tipe Integral

Gambar Ring Oli Tipe Integral

Tipe ini ring olinya dilengkapi dengan beberapa lubang untuk pengembalian oli (oil return). Lubang – lubang oli ini menembus lubang pada alur ring piston. Kelebihan oli yang dikikis oleh ring ini masuk ke dalam lubang tersebut dan dikembalikan ke dalam piston.

2. Tipe Three Piece

Gambar Ring Oli Tipe Three Piece

Ring pengontrol oli tipe ini terdiri dari side rail yang fungsinya untuk mengikis kelebihan oli dan expander yang mendorong side rail dan menekan pada dinding silinder dan ring groove. Tipe ini fungsinya sama dengan tipe integral.

Ring piston dapat dijadikan sumber petunjuk untuk mengidentifikasi apakah mesin itu mesin dua langkah atau empat langkah. Umumnya tiga ring piston yang terdapat di torak menunjukkan bahwa itu adalah mesin empat langkah, sedangkan apabila terdapat dua ring piston biasanya menunjukkan bahwa itu adalah mesin dua langkah.

Pada keadaan bebas, diameter ring piston lebih besar daripada di dalam silindernya. Pada saat ring piston terpasang, celah ring piston yang terlalu longgar akan menyebabkan kebocoran kompresi dan dapat menyebabkan naiknya minyak pelumas ke dalam ruang kompresi. Apabila celah ring piston terlalu kecil dapat menyebabkan patahnya ring piston jika terjadi pemuaian karena panas atau dapat juga merusakkan dinding silinder. Oleh karena itu pemakaian cincin torak harus sesuai dengan spesifikasinya.