Maksimum HP dan torsi pada langkah tenaga (power stroke) dan waktu pengapian (ignition timing)

Posted on Updated on

Honda B16A Turbocharged

Honda B16A 1595cc Turbocharged power output 356 hp (at the crankshaft) 14.1 psi boost. Power naik dua kali lipat dari standard normal aspirated 170 hp @7800 rpm (HCI magazine)

Efisiensi ledakan pada saat proses langkah tenaga (power stroke) ditentukan oleh kapan cylinder pressure di dalam ruang bakar (combustion chamber) memuncak.
Faktor terpenting dalam rencana menciptakan power adalah kita harus membangun cylinder pressure sebesar mungkin di titik yang tepat pada derajat putaran crankshaft. Mesin performa tinggi di rancang untuk memberikan pressure sebanyak mungkin ke piston pada waktu yang tepat. 

Cylinder pressure ditentukan oleh beberapa hal yaitu diperlukan waktu berapa lama bbm terbakar kemudian berapa cepat cylinder pressure mencapai puncak setelah pengapian (ignition) dimulai. Idealnya maksimum cylinder pressure terjadi pada posisi piston 12 atau 14 derajat setelah titik mati atas (ATDC) putaran crankshaft.
Hal ini berkaitan dengan posisi geometry crankshaft kalau kita men set waktu pengapian (ignition timing) supaya cylinder pressure memuncak tepat di titik mati atas (TDC) yang terjadi adalah energi dari ledakan menekan ke seluruh bagian ruang bakar termasuk piston yang belum bergerak kebawah. Karena saat TDC posisi rod journal yaitu sumbu yang menghubungkan antara connecting-rod dan crankshaft sejajar dengan garis tengah (centerline) crankshaft. Energi ledakan dimana seharusnya mendorong piston memutar crankshaft kebalikannya malah menekan ke semua bagian dalam engine. Pada kasus sangat ekstrim yaitu dimana energi ledakan besar pada penempatan timing secara salah sanggup mengakibatkan cylinder head terangkat dari blok mesin. Pada posisi piston 12-14 derajat setelah titik mati atas (ATDC), sudut crankshaft journal dan stang piston (connecting rod) memungkinkan bergerak dan berputar apabila piston menerima tekanan dari energi ledakan (combustion). Pada sudut ini kekuatan energi ledakan dapat disalurkan dengan baik untuk memutar crankshaft.
Garis besarnya apabila kita tidak tepat meletakan posisi timing misalkan sebelum piston melewati TDC dan sebelum cylinder pressure mencapai titik maksimum maka engine tidak akan menghasilkan power besar. Untuk mencapai maksimum cylinder pressure mobil 1600cc normal aspirated pada kecepatan 6000 rpm memerlukan antara 20-30 derajat putaran crankshaft yaitu pada saat api mulai dinyalakan (ignite) sampai posisi piston melewati TDC 12-14 derajat putaran cranksahaft. Bentuk dari ruang bakar (combustion chamber) mempengaruhi seberapa cepat cylinder pressure memuncak.
Engine dengan aplikasi turbocharger, supercharger dan sistim nitrous oxide akan mempercepat cylinder pressure mencapai level maksimum karena daya bakar campuran bensin/udara jadi lebih meningkat. Turbo atau supercharger menambah molekul oksigen meningkatkan turbulensi dan kompresi dinamik di dalam ruang bakar. Karena lebih cepat menciptakan maksimum cylinder pressure dari pada engine normal aspirated maka engine dengan turbocharger perlu meretard atau memperlambat waktu pengapian (ignition timing).  Di sinkronkan pada sudut yang menguntungkan untuk memutar crankshaft.

Engine ignition timing

Mengatur timing supaya cylinder pressure memuncak di 12-14 derajat putaran crankshaft setelah TDC berpengaruh siknifikan terhadap power yang disalurkan ke piston.

Berkenaan dengan kecepatan terbakar campuran bensin/udara semakin cepat proses terbakarnya semakin besar energi dihasilkan. Karena dengan itu makin cepat pula energi dari ledakan berkembang semakin besar dan menekan piston untuk menggerakkan crankshaft. Kecepatan api dari bensin yang terbakar sekitar 35-50 cm/detik. Kecepatan terbakar itu di pengaruhi oleh kondisi di dalam ruang bakar (combustion chamber), seperti bentuk squish area piston dan cylinder head dimana berpengaruh meningkatkan turbulensi dan kecepatan api.

Squish area

Squish area di permukaan piston dan cylinder head mempercepat terbakarnya bensin/udara bersamaan meningkatnya cylinder pressure kemudian terjadi turbulensi di ruang bakar dimana memang diharapkan.

Naiknya cylinder pressure juga di ikuti bertambahnya kecepatan api. Pada saat pembakaran (combustion) naiknya pressure yang optimal adalah sebesar 20-30 psi pada tiap satu derajat putaran crankshaft yaitu dari titik dimulainya pengapian sampai posisi 12-14 derajat ATDC. Ketika sudut crankshaft melewati 14 derajat piston mulai bergerak makin cepat juga volume cylinder semakin berkembang. Ini membuat pressure di dalam ruang bakar menjadi menurun walaupun campuran udara/bensin masih bereaksi menciptakan energi panas.
Meskipun demikian masih ada power yang bisa dihasilkan sampai dengan 90 derajat ATDC, tergantung pada sistim aplikasi yang digunakan engine. Mesin Turbocharger dan supercharger memiliki lebih banyak volume bensin dan udara untuk bereaksi. Jadi tambahan bensin digabungkan dengan cylinder pressure akan memperpanjang waktu pembakaran. Tidak heran kalau mesin turbocharger memiliki superioritas atau keunggulan dalam menghasilkan torsi dan power dibandingkan dengan engine normal aspirated dengan kubikasi dan pada putaran yang sama. Demikian pula dengan engine Diesel turbo juga mampu di perpanjang waktu supply bbm nya sejak dimulainya ignition timing yaitu injektor pada posisi open sampai crankshaft mencapai posisi 90 derajat setelah TDC.
Misalkan normal aspirated engine berputar di 6000 rpm dan waktu pengapian (ignition timing) di set pada 20 derajat sebelum titik mati atas (BTDC). Pada saat pengapian di 20 derajat BTDC tekanan kompresi di dalam ruang bakar sudah ada sekitar 200 psi. Selanjutnya cylinder pressure semakin meningkat berkembang bersamaan piston menuju TDC dan puncak nya pada saat piston mulai bergerak turun. Lidah api atau flame front menyambar dengan cepat karena naiknya cylinder pressure dan panas pada level tertinggi. Menurut engine tuner hitungan teorinya ada 34 derajat putaran crankshaft sampai mencapai titik cylinder pressure tertinggi yaitu mulai dari 20 derajat waktu pengapian BTDC sampai 14 derajat ATDC. Misalkan tiap derajat putaran crankshaft menghasilkan 30 psi cylinder pressure maka 34 derajat x 30 psi = 1020 psi, ditambah dengan 200 psi pada saat waktu pengapian dimulai dengan itu total ada 1220 psi tekanan pembakaran (combustion pressure).
Mesin turbo dengan rentang waktu membangun cylinder pressure lebih singkat dari normal aspirated biasanya engine tuner men-set ignition timing advance 18 derajat dan dengan boost sekitar 23-24 psi akan menghasilkan sekitar 1800 psi cylinder pressure, power yang bisa diraih sekitar 300 hp. Bila timing di tambah menjadi 26 derajat advance maka akan menyebabkan naiknya cylinder pressure secara mudah menjadi 2200 psi. Meskipun kenaikan power output yang ngak besar tapi menghadapi resiko terjadi detonasi. 
Power yang kuat dapat dihasilkan dengan cylinder pressure sebesar itu dan apabila ingin dinaikkan bisa dilakukan dengan menambah atau advance waktu pengapian beberapa derajat. Hanya harus diperhatikan apakah oktan yang digunakan dapat mencegah terjadinya detonasi. Dengan menambah cylinder pressure akan dengan mudah pula engine memasuki zona detonasi. Engine dengan power output besar akan makin terkena efek negatif atau daya rusak detonasi. Cylinder pressure maksimum sebesar 1500 psi bisa naik 2 kali lipat apabila detonasi muncul dan tidak terkontrol. Ini yang akan merusak bagian dalam engine seperti ring piston, connecting rod bearing dll. Dengan itu high performance engine pemakaian balap dan drag racing menghasilkan cylinder pressure besar diharuskan meng konsumsi bbm ber oktan tinggi untuk meredam terjadinya detonasi. Atau dengan cara set air/fuel ratio (AFR) pada level sangat rich di rpm tinggi. Demikian Bro sekalian bahasan singkat ini salam sejahtera dan wasalam.
Source books and magazines : Honda engine high performance, Turbo Max Boost, HCI magazines etc
 
Iklan

5 thoughts on “Maksimum HP dan torsi pada langkah tenaga (power stroke) dan waktu pengapian (ignition timing)

    abaydmz said:
    Maret 18, 2016 pukul 11:53 am

    wew 14.1psi turbo bisa naik 2 kali lipat tenaga dari 170hp ke 356hp. jadi ingat hitungan dasar turbo kenaikan hp : 14.1/14.7 = 0.96bar -> 170hp*0.96 = 163hp jadi kenaikan powernya 170hp+163hp =333hp (ini belum fine tuning). hebat juga nembus 356HP.. mantap om

    Suka

      ArenaSepedaMotor responded:
      Maret 18, 2016 pukul 1:26 pm

      Iya pak, kalau turbo memang dasyat bikin power dan torsinya. Tinggal berapa besar boost yg mau di aplikasi. Sejauh komponen enjin sanggup tahan dan juga bisa mencegah terjadi detonasi.

      Yang spektakuler mesin BMW F1 1500cc tahun 85 an, power ouput 1400 hp boost 5.5 bar.

      Disukai oleh 1 orang

        abaydmz said:
        Maret 18, 2016 pukul 1:29 pm

        gede banget boost segitu. Biasanya mentok di 3.5bar tuner diluar negeri utk dragrace. komponen eksotik tuh bmw

        Suka

        ArenaSepedaMotor responded:
        Maret 18, 2016 pukul 1:35 pm

        Mesin F1 turbocharged jaman itu memang all out diatas 1000 hp dengan mesin kapasitas 1500cc.

        Tapi sangat pendek masa kerja nya. Tiap habis race ganti komponen daleman enjin. Turbin yg dipakai untuk qualifikasi pun beda katanya

        Suka

        ArenaSepedaMotor responded:
        Maret 18, 2016 pukul 1:47 pm

        Untuk sesi qualifikasi setup boost bisa sampai 4.5 – 5.5 bar, power 1200-1400 hp @11500 rpm

        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