Profil camshaft menentukan powerband mesin

Posted on Updated on

Mercedes Ilmor F1 V10 motorsport

Mercedes-Ilmor Formula one engine V10 cylinder 3000cc. Power output 800hp @17000 rpm. Camshaft duration intake 250 degree – exhaust 253, LSA 116.75. Size pipa header utama (primary pipe) yang sangat masif dan pendek menyambung ke pipa kolektor konfigurasi 5-1.

Kali ini membahas fungsi profil camshaft secara ringan sekedar untuk meramaikan aja artikel engine mobil atau motor yang sudah sangat banyak dibahas oleh blogger Indonesia.
Camshaft adalah komponen engine yang menentukan karakteristik engine yaitu penyaluran torsi dan power band. Berputar dengan kecepatan setengah dari kecepatan crankshaft. Diputar oleh crankshaft dengan rantai, belt atau rangkaian gir. Bertanggung jawab sepenuhnya untuk membuka dan menutup klep intake dan exhaust dengan itu mempengaruhi bagaimana airflow masuk ke dalam silinder dan gas pembakaran keluar ke saluran knalpot atau exhaust system. Meng-kontrol kapan dan berapa lama klep intake/exhaust membuka dan berapa jauh posisi klep terangkat dari valve seats nya. Cukup sederhana tapi mempengaruhi bagaimana engine berperilaku dalam konteks power delivery dan powerband itu. Apakah ingin engine karakter torquey yaitu dorongannya kuat mulai dari rpm rendah atau mesin yang menendang di rpm tengah dan teriak sampai putaran atas membangun horsepower maksimum. Maka camshaft adalah part engine yang memiliki pengaruh banyak terhadap karakteristik tersebut. Tapi tentu harus di ikuti juga dengan penggantian parts lain untuk penyesuaian terhadap engine parameter keseluruhan.
Mobil dan motor sport biasanya sudah memakai camshaft dengan profil pada level mild atau menengah yaitu membangun torsi di putaran cukup rendah dan menengah antara 1500 rpm untuk mobil dan sekitar 2500 rpm untuk motor. Ini sudah cukup untuk memenuhi performa di jalan raya yang terbatas karena lalu-lintas yang ramai. Kendaraan mampu akselerasi cepat dan responsif ketika throttle dibuka. Dari pabrik kendaraan di rancang untuk mengurangi polusi gas hydrocarbon maka camshaft digunakan dengan profil overlap minimum dan lobe separation angle (LSA) lebar. Dengan itu emisi dari gas pembakaran pun dapat memenuhi yang diharuskan.
Mengganti profil camshaft lebih agresif akan merubah powerband engine standard. Torsi mulai mendorong bergeser ke rpm lebih tinggi tapi dengan faktor negatif lemahnya torsi di rpm rendah yang sebenarnya diperlukan di jalan raya. Overlap terlalu besar kemungkinan juga engine tidak akan lulus tes emisi.  
Profil lebih radikal artinya angka duration dan valve lift jadi lebih besar dari camshaft standard pabrik. Duration dan valve lift lebih besar memberikan volume airflow yang lebih banyak pada putaran tinggi. Klep intake dan exhaust berada pada posisi open lebih lama dan terangkat lebih jauh dari valve seats nya memberi waktu airflow mengisi silinder lebih banyak. Tapi jarak valve lift yang lebih jauh dari seat akan memberi efek buka dan tutup lebih cepat lagi. Kemungkinan terjadi valve floating pada rpm tinggi karena kecepatan per klep tidak bisa mengikuti kecepatan camshaft dan keluar dari jalur gerak resiprokal, kemungkinan besar menabrak piston. Untuk mencegahnya digunakan per klep dengan ukuran tensil lebih keras. Hanya terlalu keras per klep akan mencuri power.
Misalkan kita ingin mencari sedikit lagi kenaikan torsi dan power di putaran yang agak lebih tinggi tapi tetap masih nyaman untuk dipakai di jalan raya, hal itu bisa aja. Memilih camshaft aftermarket dengan profil durasi dan valve lift sedikit naik dari standard, jadi tidak begitu mengikis torsi pada putaran bawah. Biasanya rating valve lift camshaft performa tinggi lebih cepat membuka dan lebih lama pada posisi itu membiarkan airflow masuk secara cepat.
Bertambahnya valve lift membawa perubahan terhadap valve curtain area atau area tirai klep intake, yaitu area jendela airflow (flow window) yang terbuka pada saat klep intake terangkat dari valve seats nya. Besarnya tergantung dari berapa jauh klep terangkat.

Valve flow window

Kotak merah adalah flow window pada saat klep terangkat dari valve seats. Airflow membentuk kerucut pada jarak lift tertentu. Tergantung dari permukaan port dan area di sekitar combustion chamber. Setelah airflow kerucut terbentuk, maka menambah lift lagi tidak akan mempengaruhi kecepatan.

Persentase perubahan dapat diketahui melalui hitungan engine math yang ada seperti :
Valve curtain area = valve diameter (square inches) x 0.98 x 3.14 x valve lift.

Honda CBR250 Daniel Crower Racing S2

Daniel Crower Racing Camshaft Honda CBR250 duration intake 236/exhaust 234.

Motor Honda CBR250 standard dengan camshaft duration intake 235 derajat, exhaust 220 derajat. Intake valve max lift 7,5 mm, exhaust valve max lift 6,5 mm. Kalau ingin menaikan torsi di rpm tengah dapat memakai profil seperti merk Takegawa dengan timing durasi dan valve lift lebih tinggi lagi. Durasi intake 236 dan exhaust 234, valve lift intake/exhaust 7,62 mm. Powerband akan bergeser lebih ke atas dan ada penambahan torsi di putaran tengah dan power di putaran atas. Perlu tuning air/fuel ratio (AFR) dengan memasang piggyback yang tersedia di pasaran. Mengganti tabung canister knalpot free flow dengan tipe straight-through perforated core akan membantu lagi sedikit naikkan torsi di mid-range dan power di high-range. Cylinder head belum perlu di porting.
Untuk pemakaian balap CBR250R tersedia seperti camshaft merk Daniel Crower Racing Specs S2 durasi intake 236 derajat, durasi exhaust 234 derajat. Valve lift intake/exhaust 9,9 mm. Angka durasi sama dengan Takegawa tapi memiliki ukuran valve lift sangat radikal. Airflow jadi lebih banyak dan cepat masuk ke silinder dapat memenuhi kebutuhan pada putaran tinggi dan efeknya mendongkrak HP.
Supaya beroperasi optimal karena bertambahnya masa airflow perlu cylinder head porting, penggantian diameter pipa header lebih besar lagi, seting air/fuel ratio (AFR) dan ignition timing melalui piggyback.

Engine Honda B18C

Honda B18C5 VTEC engine “best of both world”. Efektif menyediakan powerband putaran bawah dan atas secara linear karena perbedaan LSA dan valve lift. Camshaft lobe untuk rpm tinggi memiliki duration hampir full race yaitu 290 derajat artinya horsepower perkasa dan camshaft lobe penggunaan di rpm rendah dengan durasi dan valve lift lebih sedikit, LSA yang lebar engine mampu menyalurkan torsi kuat. Power output 250 hp @8100 rpm (Honda Tuning Magazine)

Honda B18 engine non-VTEC dengan full camshaft balap duration 305 derajat, valve lift intake/exhaust 12,7 mm, powerband mulai dari 7000 – 9500 rpm. Mesin idle cukup tinggi putaran 1400 rpm memerlukan kompresi statik sedikitnya 12 : 1 untuk kompensasi penurunan kompresi dinamis karena jumlah overlap. Tidak ideal lagi untuk pemakaian sehari-hari di jalan raya. Perlu diikuti perubahan seperti : Cylinder head porting dengan hasil airflow dalam cubic feet/minute. Mengganti intake manifold dengan runner yang pendek. Diameter throttle body venturi disesuaikan berdasarkan bore x stroke dan rpm dimana HP puncak berada. Diameter pipa header lebih besar dan pendek ke pipa collector. Kapasitas injector yang besar dan seterusnya.
Mengganti camshaft merk aftermarket dengan profil berbeda sebaiknya dilakukan pengukuran dengan cara degree-in menggunakan dial indicator dan wheel degree. Walaupun cam manufaktur sudah memberikan data camshaft yang kita beli seperti valve intake/exhaust close dan open, duration dan valve lift, lobe separation angle, kemungkinan ada perbedaan bisa terjadi. Dengan melakukan cam degreeing-in kita akan mendapat ukuran riil dari camshaft tersebut yang di synkronisasi dengan crankshaft. Diperlukan adjustable camshaft sprocket menggantikan fix cam sprocket standard pabrik untuk memudahkan proses degree-in.
Beberapa pabrikan Jepang menentukan camshaft duration pada 1 mm (0.040 inch) untuk mengukur klep mulai terangkat dari seat nya dan kembali ke posisi closed sebagai total duration. Tertulis sebagai advertised duration di spek camshaft. Camshaft buatan USA dengan advertised duration 0.050 inch (1,27 mm).
Engine Ecotec HCI Magazine

Cam degree-in dengan dial indicator dan wheel degree (HCI Magazine)

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Camshaft degree-in kit (competition cam)

engine dengan camshaft standard bawaan pabrik sebenarnya bisa dicari lagi sedikit potensi horsepower yang ada yaitu dengan melakukan perubahan camshaft timing. Dengan memajukan atau advance intake camshaft 2 derajat biasanya mesin standard sudah merespon. Dimulai selalu pada intake camshaft dengan kenaikan 2 derajat tiap memajukan posisi cam. Kemudian dilanjutkan memundurkan atau retard exhaust camshaft 1 atau 2 derajat sampai power terlihat drop berarti sudah sampai dipuncaknya. Idealnya dilakukan di chassis dynamometer dan oleh tuner mesin sekalian mengatur air/fuel ratio yang paling efisien.
Beberapa variable advance dan retard camshaft timing :
Advance intake dan exhaust : Menambah power di putaran rendah dan mengurangi top end power. Ini berlaku pada engine DOHC dan SOHC.
Retard intake dan exhaust : Menambah power di putaran atas dan mengurangi power di rpm bawah. Berlaku di engine DOHC dan SOHC.
Advance intake cam only : Engine DOHC menambah overlap dan memulai fase overlap lebih awal. Pengaruh terhadap power di putaran bawah dan tengah. Efektif untuk cylinder head standard dengan mild camshaft.
Retard intake cam only : Engine DOHC dengan camshaft duration yang besar dan sudah dimodifikasi pada part lainnya. Mengurangi overlap dan power di putaran tengah, menaikkan power di putaran tinggi.  
Advance exhaust cam only : Engine DOHC mengurangi overlap dan menaikkan top end power dan mengurangi power di putaran tengah pada mesin dengan camshaft duration besar dan telah di modifikasi.
Retard exhaust cam only : Engine DOHC menambah overlap dan meningkatkan power di rpm tengah. Efektif mesin dengan cylinder head standard.
Engine SOHC yang memakai race camshaft harus ektra hati-hati kalau memajukan (advance) intake cam karena kemungkinan makin mendekatnya jarak antara piston dan klep atau piston-to-valve clearance. Konsekwensi nya kerugian besar yaitu terjadi tabrakan kalau sampai tidak diperhatikan jaraknya. Demikian bahasan singkat ini wassalam dan salam sejahtera.
Iklan

6 thoughts on “Profil camshaft menentukan powerband mesin

    abaydmz said:
    Maret 23, 2016 pukul 8:36 pm

    Nah itu tuh kelebihan dohc, hehehe awas ntar kompor meleduk om, hehehe

    Btw cam crower cbr250 knp spec cuma 236derajat? Pdhl cbr punya AHRT dpt bocoran di kisaran 272 in dan out 270

    Suka

      ArenaSepedaMotor responded:
      Maret 23, 2016 pukul 10:00 pm

      aliran sinkretisme, antara sohc dan dohc jdi sodocs pak…. wkkkk

      hanya sekedar referensi aja camshaft crower race utk CBR250, tapi lift nya udh tinggi kalau 9.9 mm. walaupun duration lebih pendek.

      Disukai oleh 1 orang

        abaydmz said:
        Maret 23, 2016 pukul 10:33 pm

        profil cam menarik om, bisa buat acuan street performance

        Suka

      ArenaSepedaMotor responded:
      Maret 23, 2016 pukul 10:45 pm

      sip pak

      Disukai oleh 1 orang

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