Sering
kita jumpai pada saat itu, mobil-mobil dengan tingkat konsumsi bahan
bakarnya boros: satu liter hanya untuk tiga kilometer. Anehnya, orang
tak ambil pusing dan menganggap kejadian seperti itu biasa saja, karena
harga bensin waktu itu boleh dikatakan masih murah. Mesin-mesin
yang “doyan bensin” waktu itu, di antaranya adalah truk General Motor
Company (GMC) dan Chevrolet buatan Amerika Serikat, begitu laku keras.
Biar boros bensin, tak masalah! Ditambah lagi, kondisi jalan saat itu
yang banyak belum beraspal, membutuhkan mesin kuat yang bisa memberi
tenaga spontan seperti truk-truk di atas. Namun keadaan seperti itu
berbalik 180 derajat pada saat ini, setelah harga bahan bakar (BB)
melonjak dan persediaan minyak bumi juga kian menipis. Teknologi mesin
pun serta merta dipaksa untuk adu irit, seiring dengan itu masyarakat
yang sudah terbiasa dimanja berbagai fasilitas pun terus menuntut agar
mobil baru semakin hari semakin irit.
Ahli-ahli teknologi mesin pun menjawab:
boleh-boleh saja mesin semakin irit, namun toh tetap harus bertenaga.
Maka, dapat kita saksikan bagaimana industri mesin otomotif berpacu
dengan teknologi baru, dan sekaligus mengalami perkembangan yang cukup
mengesankan. Belum lagi ditambah faktor jalanan raya yang semakin hari
semakin mulus. Tuntutan akan mobil yang irit BB namun bertenaga
besar pun semakin menjadi kenyataan. Truk-truk besar, yang tadinya
menggunakan bensin, saat ini lebih banyak memakai bahan bakar solar yang
lebih murah, namun lebih efisien dan menghasilkan tenaga besar.
Perubahan ini terjadi begitu cepat. Tidak jarang terjadi, dalam waktu
relatif singkat, sudah bermunculan teknologi baru untuk meningkatkan
kinerja mesin.
Kalau dahulu banyak mesin dengan RPM
rendah yang ditandai dengan conrod yang panjang (stang sekher), maka
sekarang mobil menggunakan mesin dengan stang sekher yang pendek, yang
memungkinkan mesin berputar pada RPM tinggi. Hasilnya, tenaga mesin
meningkat akan tetapi lebih irit BB. Mesin-mesin masa kini secara
fisik tampaknya kecil, akan tetapi dalam kinerja ternyata menghasilkan
tenaga yang begitu besar. Sistem pemasukan Kalau diteliti lebih
lanjut, tampak bahwa upaya atau konsentrasi para ahli teknologi mesin
tersebut diarahkan pada sistem pemasukan bahan bakar. Komponen di
bagian ini direkayasa sedemikian rupa sehingga BB yang biasanya 25%
energi panas untuk menggerakkan mesin, dapat ditingkatkan.
Umpamanya, mubasirnya 34% yang dibuang lewat knalpot, 32% diisap
kembali oleh sistem pendinginan mesin, dan lainnya sebesar 9% dapat
dikurangi. Jumlah lubang klep diperbanyak, memang diperlukan untuk
mempercepat pemasukan BB dan udara. Mekanisme penggerap klep juga
banyak mengalami rekayasa. Kita menjadi terbiasa mendengar mesin
dengan 16 klep (valve) untuk 4 silinder maupun 24 klep untuk 6
silinder. Kemudian diikuti dengan mesin yang menggunakan cam shaft
(noker as) lebih dari satu, nama populernya DOHC (Double Overhead Cam
shaft) atau twincam.
Semakin hari, semakin banyak mesin yang
menggunakan sistem ini. Toyota, belum lama ini memperkenalkan
mekanisme penggerak klep, khususnya pada cam shaft. Teknologi baru
untuk mengatur buka dan tutupnya klep pemasukan bahan bakar, bisa
dikategorikan sebagai suatu kemajuan teknologi mesin otomotif yang
sangat berarti. Teknologi penggerak klep – yang diberi nama
Variable Timing-Intelligent (VVT-i) ini akan menambah tenaga mesin
lebih besar, namun pemakaian BB tetap ekonomis. Mesin yang memiliki
twin cam, yang terdiri dari satu cam untuk menggerakkan klep pemasukan
bahan bakar, dan cam yang lain untuk pembuangan gas bekas pembakaran,
bekerjanya tidak “beraturan”. Berbeda dengan mesin-mesin DOHC yang
konvensional. Cam shaft yang menggerakkan klep pemasukan BB,
direkayasa agar bisa bergerak variabel dibandingkan dengan gerakan cam
shaft pembuangan gas bekas yang konstan. Cam shaft yang satu ini, saat
menekan pembukaan klep, bekerjanya tergantung RPM mesin. Ia sebentar
lebih cepat, sebentar bisa lebih lambat antara 30 derajat sampai 60
derajat, disesuaikan dengan tingkat RPM dan beban mesin. Dengan cara
ini, mesin pada RPM tinggi, klep pemasukan bahan bakar akan membuka
lebih dini atau lebih cepat sehingga jumlah BB mendapat kesempatan lebih
banyak masuk ke ruang bakar/silinder. Sebaliknya pada saat RPM rendah,
klep masukannya membukanya diperlambat sehingga jumlah BB yang masuk
tidak banyak.
Dengan cara ini mesin mobil menjadi
sangat efisien dan ekonomis. Perkembangan mesin pada saat ini
mengharuskan, mesin yang ekonomis dalam penggunaan BB tetapi tenaga
mesin tetap besar. Sering kali, sepertinya mustahil hal itu dilakukan,
walau pada kenyataannya berhasil menjadi kenyataan. Corolla DX,
misalnya, dengan mesin 1300 cc dan dibebani pendingin (AC), penggunaan
BB lebih boros bila dibandingkan dengan Great Corolla “cucu”nya, yang
menggunakan mesin dengan isi silinder 1600 cc yang diberi beban AC,
serta power steering. Sudah lebih irit dengan mesin yang lebih
besar, 1600 cc, Great Corolla lebih bertenaga pula bila dibandingkan
dengan DX. Desain pun lebih maju, walau mobil tampak kecil tetapi
ruangan di dalamnya terasa longgar. Di samping kedua hal di atas,
mesin modern saat ini juga dituntut memenuhi persyaratan ramah
lingkungan, tak merusak lingkungan. Artinya, gas buang sisa pembakaran
mesin tidak mengandung CO dan NOx yang tinggi. Dengan mengurangi
inefisiensi panas yang dibuang lewat knalpot dari hasil pembakaran
mesin, maka gas-gas beracun yang dibuang ke alam bebas juga menjadi
lebih kecil persentase volumenya. Mobil yang dilengkapi dengan VVT-i
ini, pembakarannya bisa optimal.
Selain menghemat pemakaian bensin,
mesin ini juga ramah lingkungan karena CO gas buangnya bisa mencapai
0,20% volume. Oli mesin juga terhindar dari kontaminasi akibat sisa
bahan bakar yang mengalir ke karter. Oli mesin bisa digunakan sampai
10.000 km, karena BB nyaris terbakar habis, tidak menyisakan sisa
oksidasi kimiawi yang masuk ke karter oli. Kilas balik Mula-mula
di tahun 1991, Toyota memperkenalkan mekanisme VVT pada mesin sport
tipe 4A-GE untuk menambah momen dan tenaga. Pada mekanisme mesin yang
menggunakan VVT, memungkinkan katup intake membuka dan menutup dalam
dua langkah, sesuai dengan RPM/ putaran mesin. Artinya, pada saat
RPM rendah atau beban mobil kecil, maka salah satu katup pemasukan BB
akan tertutup secara hidrolik. Gerakan pada VVT hanya sampai dengan
membuka dan menutup tidak variabel. Sedangkan mekanisme VVT-i dapat
dikatakan sebagai penyempurnaan dari mekanisme VVT, di mana klep
pemasukan BB bukan hanya bisa bergerak membuka dan menutup, akan tetapi
juga membuka dan menutupnya klep tersebut dapat dipercepat atau
diperlambat. Dengan cara ini, akurasi pemasukan BB sehubungan
dengan putaran mesin serta beban pada mesin bisa terlaksana dengan
sangat tepat. Dengan berubah-ubahnya saat membuka dan menutupnya katup
intake, sesuai dengan kondisi (RPM mesin), maka VVT-i memberikan
keuntungan momen dan tenaga yang besar serta ekonomis BB, dan menurunkan
kadar Nitrogen Oksida (NOx) dan hidrokarbon. Bentuk yang simpel
dari VVT-i menjadikan mesin tangguh luar biasa, serta mudah untuk
disesuaikan dengan desain mesin yang sudah ada. Suatu saat, desain ini
bisa digunakan pada mesin apa saja. Toyota merencanakan VVT-i bisa
pertama digunakan untuk mesin model baru yang akan diperkenalkan dalam
tahun-tahun mendatang ini.
Dari hasil tes, diperoleh data, ekonomis
bahan bakar 6% dan menaikkan momen 10% pada putaran rendah dan sedang.
Rancang bangun VVT-i terdiri dari tiga komponen utama. (1)
Electronic Control Unit (ECU), yaitu sebuah perangkat komputer mini yang
menentukan posisi optimum membuka atau menutupnya katup intake sesuai
dengan kondisi (RPM mesin). Selain itu, ECU yang bekerja berdasarkan
sensor-sensor tersebut mengatur jumlah BB yang diperlukan dan mengatur
saat pengapian busi yang akurat. (2) Oil Control Valve (Oct)
bertugas mengontrol tekanan oli berdasarkan instruksi dari ECU. Sejumlah
oli akan disalurkan ke pully yang di dalamnya terdiri dari beberapa
roda gigi. Oli tersebut diperlukan untuk mempercepat atau melambatkan
cam shaft. (3) VVT-i Pulley bertugas mengatur (cepat atau lambat)
membuka dan menutupnya katup intake berdasarkan tekanan oli. Untuk
memasangkan teknologi VVT-i tidak diperlukan pompa oli tambahan, sebab
tekanan oli dari pompa oli dari mesinnya sendiri sudah cukup. Pada saat
pully VVT bekerja, piston dengan spline helical yang ada pada pully
akan ditekan oleh oli, kemudian menggerakkan poros cam shaft sesuai
dengan kondisi (RPM mesin). Dengan cara ini, pengajuan klep sekitar
30-60 derajat crankshaft. Atau dengan kata lain, pada RPM rendah
sampai medium, perubahannya sebesar 30 derajat. Sedangkan pada RPM
tinggi bisa berubah sampai 60 derajat. Produk ini sangat respon, dan
perubahan sudutnya sangat lembut, sehingga gerakan mobil mulus, tidak
tersendat-sendat.
Pada mesin-mesin yang tidak dilengkapi
dengan VVT-i, pada RPM tinggi akan terjadi klep overlap (saat katup
intake dan exhaust membuka bisa secara bersama-sama). Dengan
menggunakan VVT-i saat pembukaan katup bisa terkontrol terus, sesuai
dengan putaran/beban mesin. Karena putaran cam shaft bisa diatur,
diundurkan (diperlambat). Pada mesin konvensional, saat pedal gas
ditekan penuh, masuknya partikel BB dan udara tidak bisa penuh. Hal ini
tentunya akan mengurangi suplai BB serta udara ke ruang bakar yang
berakibat tenaga mesin berkurang. Perbedaannya dengan mesin yang
dilengkapi VVT, pada saat overlap atau pengajuan pembukaan katup intake
sebagian gas buang akan kembali ke ruang bakar. Dan ini tentunya
mengurangi kinerja mesin. Pada saat putaran idling, pembakaran akan
stabil karena tidak terjadi overlap yang besar. Selama beban berat,
kondisi seperti ini membutuhkan momen dan tenaga yang besar sehingga
katup intake harus memberi masukan yang optimum (terus-menerus dan
mencukupi) sesuai RP mesin. Mesin yang dilengkapi VVT-i baik
kecepatan rendah maupun medium semua terkontrol, pada RPM rendah dan
sedang terbukanya katup intake juga semakin maju, tetapi belum full.
Dan pada putaran tinggi, terbukanya katup intake semakin maju lagi. Dan
hal ini akan menambah tenaga mesin.
Comments
Post a Comment