Fungsi air box dan velocity stacks motor

Posted on Updated on

YZR-M1-Jorge-Lorenzo Airbox

Air Box Yamaha M1 di rancang untuk mencapai efisiensi air flow pada putaran lebih dari 16000 rpm. Terbuat dari bahan carbon fiber.

Bro Pembaca, fungsi saringan udara atau air filter sudah kita fahami adalah menjaga debu dan partikel dari luar untuk tidak terhisap masuk ke dalam silinder. Karena hal itu memungkinkan terjadikerusakan piston dan dinding silinder (cylinder wall). Performa engine yang bersih dari debu dan partikel luar akan bagus. Filter udara biasanya berada di dalam tabung kita kenal dengan air box. Letaknya dapat kita temukan dibawah atau tertutup oleh tanki bensin. Jangan salah kaprah dengan side box motor  😀

Fungsi airbox selain tempat memegang air filter juga tempat beberapa selang udara seperti selang dari tanki bbm, selang dari karburator dan engine crankcase. Air box juga berperan sebagai peredam suara yang keluar dari throttle body atau carburator untuk memenuhi aturan kebisingan dimana berlaku sangat ketat belakangan ini.
Dengan berkembangnya sport bike modern insinyur mesin menemukan keuntungan yang bisa dihasilkan dari air box. Keuntungan dalam kaitan menaikan performa engine apa bila air box di design secara presisi. Seperti juga rancangan header dan tabung knalpot (canister) dimana menyumbang efisiensi gas hasil pembakaran keluar secara cepat. Air box pun demikian memberi efek peningkatan power delivery engine seperti direncanakan.
Udara lebih dingin memiliki kepekatan (air density) semakin tinggi dibandingkan udara panas. Udara dingin yang pekat mengandung lebih banyak molekul oxigen dimana sangat penting untuk pembakaran di dalam chamber. Udara panas terhirup oleh engine power dan torsi jadi kurang maksimum. Itu biasanya datang dari radiasi panas engine dan radiator ataupun pipa header. Jadi penting merancang air box yang memiliki corong untuk masuk udara (air inlet) berjauhan dari engine dan radiator. Dengan itu akan selalu mendapatkan udara dingin ke dalam silinder dan hasil akhirnya adalah power dan torsi maksimum.
Hal lainnya adalah corong tempat masuk udara (air inlet) diposisikan pada bagian depan motor memberikan keuntungan berupa efek induksi bertekanan (forced induction). Udara yang masuk dengan cepat menciptakan tekanan di dalam air box, volume dan kepekatan jadi bertambah artinya power sedikit terungkit.
Sistim seperti itu dinamakan RAM-Air digunakan pertama kali oleh Kawasaki pada motor hypersport terkenceng saat itu ZZR1100 atau nama lainnya ZX-11 keluaran tahun 1990 an. Power output maksimum bertambah dalam kecepatan tinggi walaupun tidak besar tapi paling tidak didapat secara gratis atau cuma-cuma.

ZX11 air box

Ram Air Kawasaki Ninja ZX-11R

Kemudian terakhir keuntungan didapat adalah memanfaatkan gelombang udara bertekanan di dalam intake. Seperti hal nya exhaust, engine menciptakan gelombang udara berkecepatan tinggi (kecepatan suara) mengikuti proses buka dan tutup klep intake. Begitu klep intake membuka, udara dari throttle body dengan cepat masuk ke dalam silinder. Ketika klep menutup, gelombang udara dalam kecepatan suara tersebut memantul kembali ke air box atau plenum dan beresonansi seperti pegas. Efek ini disebut dengan ruang resonanssi Helmholtz (Helmholtz resonance chamber)
Air box atau plenum di rancang presisi untuk menghasilkan aliran udara (airflow) secara efisien beresonansi pada putaran sesuai dengan direncanakan, misalkan 10000 rpm. Maka akan memberikan keuntungan airflow efektif pada rpm tersebut dikonversi oleh engine menjadi power.

Hemlholzt Resonance

Helmholtz resonance

Untuk tujuan itu harus ditentukan durasi camshaft dan titik derajat klep intake kapan mulai posisi open. Ketika klep intake membuka pada rpm yang telah ditentukan misalnya 10000 rpm gelombang udara yang beresonansi di dalam air box memantul secara tepat mencapai klep intake dan terus masuk mengisi silinder menghasilkan maksimum tekanan pembakaran (combustion pressure). Efek resonansi ini tercapai maksimum pada rpm yang telah ditentukan sebelumnya, yaitu 10000 rpm. Dibawah atau diatas rpm tersebut efisiensi dari kurva torsi tidak sekuat putaran 10000 rpm. Ada tersedia rumus mathematika di website modifikasi engine untuk menghitung efek tersebut misalkan ingin memfabrikasi plenum dan runners mesin mobil sendiri.
Insinyur mesin sudah merancang bentuk dan volume airbox juga velocity stacks dan runners membantu efisiensi volumetrik engine sebaik mungkin. Motor balap beroperasi pada putaran tinggi design airbox harus mendongkrak engine mencapai power dan torsi paling terkuat. Contoh seperti air box motogp dimana ukurannya terlihat begitu masif dan penting sehingga harus menggeser tanki bensin akibat keterbatasan tempat.
Panjang dan diameter runner juga mempengaruhi kecepatan airflow. Diukur antara ujung inlet plenum atau airbox ke klep intake. Biasanya untuk mobil dengan ruang mesin cukup lega misalkan engine tuner ingin mendapatkan efisiensi airflow pada rpm tertentu dapat memilih intake manifold merk aftermarket yang sudah tersedia dengan berbagai ukuran berdasarkan cubic feet/minute (CFM).

Pod filters Ni nja 250 (wenganet)

Ninja 250R karburator yang sudah dimodifikasi memakai air filters tipe cone atau pods. Tidak memakai air box lagi perlu penyesuaian pada main jet karena AFR jadi terlalu lean dengan modifikasi ini (wenganet)

Cara selanjutnya merubah letak kurva powerband engine dengan mengganti panjang velocity stack. Velocity stack pendek menghasilkan maksimum power pada putaran tinggi. Velocity stack lebih panjang akan mengungkit powerband di putaran tengah. Keuntungan lainnya meredam terjadinya turbulensi dimana menghambat kecepatan airflow dan mengganggu kepekatan udara (air density). Bentuk radius bellmouth velocity stacks menghaluskan airflow yang masuk.

CBR600RR Velocity stacks OPP Racing

Honda CBR600R memakai velocity stacks aliran udara yang masuk ke throttle body menjadi halus (smooth) dan minimum turbulensi. Karena turbulensi memberi efek airflow jadi kurang cepat atau lancar (OPP Racing)

Misalkan ingin melakukan perubahan volume airbox tidak mungkin dilakukan karena ruang yang terbatas di motor. apalagi airbox telah di rancang oleh pabrik sesuai dengan besarnya tempat yang tersedia.

A Ninja 650 velocity stacks

Kawasaki Ninja 650. Panjang velocity stacks menentukan engine power delivery (riderforum)

Alternatif lain melepas air box diganti dengan air filter individual berbentuk cone atau pod seperti merk K&N memberi pengaruh juga terhadap power delivery. Hanya tidak lagi mendapat keuntungan yang dihasilkan dari efek induksi bertekanan pada kecepatan tinggi dan gelombang udara beresonansi seperti memakai airbox. 
Rumus mudah mencari panjang runner dari David Vizard misalkan ingin fabrikasi plenum/runner mesin mobil sendiri. Peraturannya selalu mulai dari panjang 17.8 cm jarak antara ruang plenum (plenum chamber) dan klep intake. Kemudian panjang runner tambahkan 4.3 cm tiap berkurang 1000 rpm. Misalkan torsi puncak pada putaran 4000 rpm atau berkurang 6000 rpm, maka panjang runner menjadi = 17.8 cm + (6 x 4.3 cm) = 43.6 cm.
Juga untuk mencari diameter runner : 
SQRT [ (target rpm for peak torque x Displacement x VE)/ 3330 ]
SQRT = square root/ akar quadrat.
VE = Volumetric Efficiency in %
Displacement in Liters
Pointnya ialah airbox, velocity stacks, plenum dan runners mempengaruhi faktor efisiensi volumetrik (VE) motor dan mobil. Jadi engine komponen secara keseluruhan dirancang begitu presisi oleh insinyur dalam tujuan memeras power sebesar-besarnya. Tapi tentu sesuai dengan penggunaan kendaraan itu nantinya. Contohnya motor untuk jalan raya bagaimana caranya agar mencapai efisiensi puncak pada faktor tenaga tapi tetap mampu irit bbm. Sekian bahasannya Bro sekalian wassalam dan salam sejahtera.
Iklan

2 thoughts on “Fungsi air box dan velocity stacks motor

    RPMspeed said:
    Desember 29, 2015 pukul 6:26 pm

    bentuknya unik kali 😀
    ————————————————-
    Beberapa Regulasi Baru MotoGP16 😀
    http://rpmsuper.com/2015/12/29/regulasi-baru-motogp-2016/

    Suka

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s