Engine Science its more than just engine parts
Mesin pacu 4 langkah
adalah tulang punggung dari banyak motor kencang hari ini, ninja 250 R,
cbr 250 R, dan motor-motor balap di kelas GP, maupun indoprix, motoprix
dan pertarungan drag bike yang ramai di Indonesia. Pun konsep dasar
tentang efisiensi volumetrik, efisiensi mekanis, efisiensi thermal dan
bagaimana mereka terhubung dalam sebuah performa mesin dan part-part
kompetisi belum banyak terungkapkan.
Rahasia umum di “anak
bengkel” yang tahu piston memang bergerak naik turun di dalam silinder
dan klep itu membuka – menutup untuk menciptakan suatu siklus mesin.
Merekan juga paham siklus 4 tak : Hisap, kompresi, usaha, buang! Halaman
ini dibuat untuk menampilkan pengetahuan mesin secara fundamental dan
membuka beberapa misteri untuk meningkatkan tenaga di mesin 4 langkah di
motormu!
SUMBER TENAGA
Mesin motor adalah
perangkat yang merubah energi bahan bakar menjadi energi gerak, dimana
umumnya diukur dengan satuan : Horsepower (HP). Di dalam mesin,
bahan-bakar ditambahkan ke udara seketika udara ini melalui karburator
saat menuju ke silinder. Campuran ini kemudian dibakar di silinder,
menciptakan panas dan tekanan. Tekanan ini mendorong piston turun ke
silinder untuk memutar kruk as.
Sekarang, bagian
ilmiahnya. Bahan bakar adalah energi kimia. Setiap pound bahan bakar
membawa 19,000-20,000 Btu. Rumusnya, 2,545 Btu setiap jam = 1 tenaga
kuda. Jadi, keluaran tenaga berhubungan langsung oleh seberapa banyak
bahan-bakar yang dapat dibakar oleh mesin secara efektif.
Sekarang, jangan lantas bongkar karbu dan pasang jeting (spuyer) lebih
besar di mesin motor mu yg standard habis, bukan gitu caranya mencoba
menciptakan tenaga lebih besar! Jika campuran udara terhadap bahan bakar
terlalu basah (rich) maka dia tidak dapat terbakar dengan normal dan
justru akan mengurangi keluaran tenaga.
Jalan yang lebih baik
adalah : Masukkan piston lebih besar, sehingga dia dapat menarik lebih
banyak udara dan bahan bakar masuk kedalam silinder (meskipun
karburatormu relatif kecil) ; sehingga, mesin dengan kapasitas yang
lebih besar akan menciptakan tenaga yang lebih besar pula! Menerapkan
sebuah teori haruslah dengan langkah cerdas, murah meriah kencang itu
prinsip tapi bukan asal-asalan. Mulai sekarang yakinlah langkah awal
memperbaiki kinerja mesin standard : BORE UP !
VOLUMETRIC EFFICIENCY
Mesin
motor bebek yang kamu kendarai sekarang memiliki kubikasi 100 cc,
dengan konfigurasi silinder tunggal. Saat langkah hisap, piston turun ke
bawah silinder dan menciptakan volume 100 cc tadi. Campuran udara/bahan-bakar yang mengisi volume silinder itulah yang akan dipakai untuk menciptakan tenaga.
Sekarang bayangkan,
mesin pabrikan itu ditujukan bukan hanya buat kamu, tapi juga supaya ibu
mu bisa mengendarainya, bisa untuk belanja sayur ke pasar, juga dipakai
adik perempuanmu, untuk ke salon, misal, tidak mungkin pabrikan
menciptakan sebuah mesin dengan efisiensi volumetrik 100 % untuk
menghasilkan tenaga. Ada batasan pada mesin seperti geometri jalur
intake, karburator kecil, area porting yang kecil, diameter klep yang
relatif kecil, durasi noken as sempit. Dengan kombinasi demikian, meski
piston menarik 100 cc volume ke silinder, ini bukan lah udara atmosfer.
Disini, kamu memiliki 100cc udara hampa dari manifold.
Efisiensi volumetris,
dipakai untuk menjelaskan jumlah udara/bahan-bakar didalam silinder
terhadap udara bebas di atmosfer. Jika dalam silinder diberi campuran
bahan-bakar/udara pada tekanan atmosfer, maka dapat dikatakan mesin
tersebut memiliki 100% efisiensi volumetrik. Dilain pihak, mekanisme
turbocharger meningkatkan tekanan yang masuk ke dalam silinder, memberi
mesin sebuah efisiensi volumetrik lebih besar dari sekedar 100%.
Bagaimanapun juga, jika silinder menarik sebuah kevakuman, maka dapat
dipastikan efisiensi volumetrisnya berkurang. Normalnya mesin Indonesia
hanya dilahrikan dengan efisiensi volumetris kurang dari 80 %.
Dasarnya , efisiensi
volumetris dipengaruhi oleh karburator , intake manifold, porting,
headers, dan spesifikasi noken as. Keseluruhan ini akan memberi efek
terhadap seberapa banyak campuran udara/bahan-bakar akan masuk ke dalam
silinder. Tapi perlu diingat, semakin banyak udara/bahan-bakar ke dalam
silinder, semakin besar tenaga mesin akan tercipta.
Karburator dengan
venturi besar : Yes! Intake manifold racing : Yes! Porting cylinder head
: Yes! Klep besar : Yes! Noken as yang membuka klep in lebih dini,
mengangkatnya lebih tinggi, dan menutup sedikit lebih lama, mengijinkan
lebih banyak campuran udara/bahan-bakar yang masuk ke dalam silinder :
Yes! Knalpot free flow : Yes!
THERMAL EFFICIENCY
Melesakkan lebih
banyak volume udara/bahan-bakar ke dalam silinder berarti lebih banyak
energi tersedia untuk menciptakan tenaga. Sayangnya, tidak keseluruhan
energi yang terkandung dalam bahan-bakar dikonversikan menjadi energi
gerak. Kenyataanya, hanya 30 % sisa energi yang tersalurkan untuk
memutar kruk as. Pahit memang, lantas bagaimana bisa ?
Perbandingan
kompresi, timing pengapian, lapisan panas, lokasi busi, desain ruang
bakar :: Kesemuanya mempengaruhi Thermal Efficiency. Motor bebek kita
yang low kompresi mungkin hanya memiliki perkiraan 26 % Thermal
Efficiency. Bayangkan, misalnya mesin cuma 100 cc, ternyata efisiensi
volumetris hanya 75 % berarti sama dengan yang dihisap ke dalam silinder
75 cc, setelah diledakkan hanya 30 % yang terpakai memutar kruk as,
berarti cuma menggunakan tenaga mesin 25 cc efektif. Menyedihkan.
Mesin yang sudah
dikorek, minimum harus mampu meningkatkan efisiensi thermal dikisaran 35
%. Lha kok ga beda jauh dari motor standard?? Ya kalau cuma kamu baca,
tapi ketika kamu jabarkan secara kalkulus (0.35 – 0.26 / 0.26 = 34.6 % )
, mesin kohar memproduksi tenaga 35 % lebih besar dari standard. Kalau
mesin balap, hmm… kami pernah mendynotesting mesin crypton kami di
banyuwangi motor, dengan kubikasi 103 cc ( menggunakan piston standard
crypton oversize 50 ) tenaga nya mampu meledak di kisaran 16 Horsepower,
bandingkan dengan standard yang hanya di kisaran 7 Horsepower, 2 x
lipat lebih , syukur alhamdulillah. Kalau jupiter bore up 200 cc,
harusnya bisa meledak di 27HP, yang artinya hampir 4 kali lipat tenaga
standardnya Menakjubkan bagaimana tuh rasanya.
Yang kami lakukan
hanyalah membuktikan teori yang para pendahulu kami telah lakukan, dan
memang tidak terbantahkan : Kami meningkatkan rasio kompresi motor kami
50 % lebih tinggi dari standard, pengapian kami advance 30% lebih maju
dari standard, lokasi busi kami coba-coba entah kenapa paling enak jika
menghadap ke katub inlet, desain katub dan ruang bakar kami tata ulang,
dengan liner setebal 3 mm tiap sisi, mungkin kami telah meningkatkan
thermal effisiensi mesin yamaha yang biasanya dipakai ibu-ibu ke pasar
menjadi motor pacuan!
MECHANICAL EFFICIENCY
Efisiensi volumetris
mengidentifikasi seberapa banyak udara/bahan-bakar mampu dimasukkan ke
dalam silinder dan dikonfersikan menjadi tenaga!Namun, beberapa dari
tenaga ini dirampok oleh part-part yang bergerak. Memang memerlukan
tenaga untuk melawan gaya gesekan antara part dan menjalankan aksesoris
mesin seperti water pump (pada mx) atau oil pump. Belum lagi friksi
antara gigi primary + secondary di area kopling, gesekan antara kanvas
kopling dan plat kopling, gesekan antara gigi rasio primer dan sekunder.
Sungguh melelahkan!
Jadi, bergantung
seberapa banyak udara/bahan-bakar mampun kamu masukkan kedalam silinder
mampu dijadikan tenaga yang digunakan untuk kerja, sebagian tenaga
dipakai oleh mesin untuk menggerakan dirinya sendiri. Jumlah tenaga
terukur pada roda belakang saat melakukan dynotesting sebenarnya adalah
sisa tenaga yang ada.
Efisiensi mekanis
dipengaruhi oleh gesekan rantai keteng dengan gir timing noken as maupun
kruk as, gesekan klep terhadap bushing klep , gesekan rocker arm dengan
noken as, gesekan bearing-bearing dalam mesin, dindin piston vs liner
blok, dan semua part yang bergerak, dan juga bergantung pada Putaran
Mesin (RPM). Semakin tinggi RPM, Semakin diperlukan tenaga yang besar
untuk memutar mesinnya. Semakin cepat mesin berputar, semakin efisiensi
mekanis menurun.
Jadi, tidak bijak
mendesain mesin harian untuk beroperasi di RPM tinggi, cukup diingat
itu! Tidak bijak menciptakan puncak tenaga di 12,000 RPM pada mesin
motor harian, dibawah 9,000 RPM adalah pilihan tepat. Lebih baik
menciptakan tenaga besar pada RPM yang sering dipakai di jalan raya.
Motor korek harian bukan motor balap! Dan kita memahami itu, setiap
acuan dan ilmu yang kita pelajari dan terapkan untuk mengembangkan mesin
balap sesungguhnya hanya kita persembahkan demi menciptakan desain yang
lebih baik pada pengembangan tenaga motor harian anda. Murmerceng
adalah sebuah revolusi ide , bukan pemakaian part yang murahan dan
berharap motor anda bisa jadi kencang!