Pengantar Upgrade Power Mesin Motor 4-Tak

Assalamu’alaikum wa rochmatullohi wa barokatuh

Semoga Allah senantiasa menganugerahi kita keselamatan dan kesejahteran di dari perjalanan sampai ke tujuan

Pria + Motor hasilnya bisa diprediksi yaitu melaju sekencang-kencangnya. Oleh karena itu mulai zaman dahulu kala kehebatan seorang pria sering diukur dengan kemampuannya di atas tunggangannya. Baik di atas kuda perang (dulu) maupun di atas kendaraan bermotor (sepeda motor atau mobil). Dan sifat alami yang seperti ini dimanfaatkan oleh manajer hiburan untuk membangun event balapan, entah itu balap kuda, balap motor (motogp, wsbk, isleman tt dan lain sebagainya), balap mobil (f1, f2 dan lain-lain) bahkan jika perlu balapan pesawat terbang.

Jadi sangatlah wajar jika seorang rider ingin melaju kencang dan bahkan lebih kencang lagi dengan tunggangannya (sepeda motor). Maka mulailah ada keinginan untuk meng-upgrade berbagai sisi yang terkait dengan performa dan kecepatan. Mulai dari engine, kelistrikan, aerodinamika dan juga rangka serta roda (ban).

Tertarik dengan motivasi yang diberikan oleh mas sodiq dalam statement-nya mengenai artikel yang dihargai tinggi oleh SERP, haruslah panjang (minimal 2000 kata). Maka iwf (motogokil) akan mencoba meniru hal yang baik ini artikel kali ini. Iwf harap tidak jiper alias ngeri membaca artikel yang akan sangat panjang ini, karena (kalau kalian pria bermotor)  pasti akan sangat tertarik dengan manfaat yang dikandungnya.

Sebelumnya iwf sering sekali menulis artikel yang membahas tentang bagaimana meningkatkan performa suatu motor berdasarkan keperluannya dan juga spesifikasinya. Kalau nggak percaya silahkan ketik “upgrade” di kotak serach (cari) nanti akan muncul puluhan artikel yang pernah iwf tulis sejak beberapa tahun yang lalu.

Supaya ringkas iwf coba padukan semua artikel tersebut dalam sebuah artikel komplit yang bisa mencerahkan pemahanan para pencinta motogokil mengenai bagaimana mengupgrade performa dari sebuah sepda motor.

Mari kita mulai….

Performa dari sebuah sepeda motor disumbangkan oleh banyak faktor, minimal 2 faktor yaitu :

1. Meningkatkan performa (power dan torsi) engine
2. Mereduksi (menurunkan) kerugian-kerugian (selain kerugian engine)

 

MENINGKATKAN PERFORMA ENGINE

Engine yang yang dimaksud adalah mesin motor 4-tak. Untuk meningkatkan performa engine maka minimal ada langkah 3 yang harus dilakukan, yaitu :

1. Menghasilkan energi pembakaran yang sebesar-besarnya. hal ini dapat dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu :
   • Meningkatkan efisiensi volumetrik udara yang masuk
   • Meningkatkan homogenitas campuran
   • Mengatur komposisi air-fuel-ratio (AFR) yang menghasilkan power paling besar, dan lain-lain
2. Membangun power yang sebesarnya berkaitan dengan nomor-1 dan tingginya putaran mesin yang bisa dicapai. Dan hal ini sangat terkait dengan kenstruksi dan konfigurasi engine
3. Menekan kerugian engine menjadi yang sekecil-kecilnya dengan cara :
   • Meningkatkan efisiensi pembakaran dengan cara meningkakan rasio kompresi (compression ratio / CR)
   • Mengurangi rugi-rugi mekanik yang meliputi rugi-rugi di klep (dengan megggunakan pneumatik atau desmodromic), rugi gesek di dinding silinder dan piston (dengan diasil, nikasil, teflon dll), rugi-rugi di gearbox dengan menggunakan oli yang encer.
   • Mengurangi rugi akibat pendinginan mesin dengan cara menjaga suhu mesin setinggi-tingginya yang mungkin, hal ini dibatasi oleh kemampuan material yang terlibat di dalamnya. Dan rugi-rugi lainnya

 

Mari kita bahas satu persatu apa saja yang mempengaruhi besar-kecilnya performa yang dihasilkan suatu engine.

a. Meningkatkan Efisiensi Volumetrik (VE) Udara yang Masuk ke Ruang Bakar

Peningkatan energi pembakaran di ruang bakar dimulai dengan usaha memasukkan udara sebesar-besarnya ke dalam silinder (naturally aspirated). Karena energi pembakaran dihasilkan dari bensin yang terbakar sempurna di dalam ruang bakar. Semakin banyak udara yang masuk, semakin banyak pula bensin yang bisa dicampurkan ke udara tersbut untuk kemudian dibakar di dalam ruang bakar.

Ada berbagai cara yang harus dilakukan untuk mendapatkan VE yang sebesar-besarnya. Dimulai dari jalur masuk udara sampai ke pembuangan. Kalau iwf rinci menjadi sebagai berikut :

1 Hilangkan semua penghalang/penggangu dari jalur masuknya udara ke intake, termasuk menyingkirkan filter udara (air filter)

” Pengaruh filter udara terhadap efisiensi volumetrik “

2 Atur tekukan pada intake port

” Pengaruh bentuk port intake terhadap performa “

3 Optimasi disain payung dan seating klep.

” Pengaruh seating klep terhadap performa “

4 Gunakan corong berbentuk lonceng (bellmouth) untuk meminimalisir turbulensi di mulut corong

” Pengaruh bentuk mulut intake bellmouth terhadap efisiensi vlumetrik “

5 Mengatur panjang intake runner (jalur intake mulai dari bellmouth sampai lubang klep

” Pengaruh panjang intake runner terhadap VE “

6 Optimsi bukaan profil camshaft mulai dari timing buka-tutup klep, lift, durasi, LSA dan overlap

” Pengaruh profil camshaft pada performa engine”

7 Optimasi diameter klep dan luas total intake port

“Pengaruh luas flow area pada performa”

8 Aplikasi ram air intake

” Pengaruh aplikasi ram air terhadap performa “

9 Aplikasi direct injector, agar volume udara tidak dikurangi oleh volume bensin saat masuk

” Pengaruh aplikasi direct injection terhadap performa “

10 Menata panjang header knalpot plus perancangan overlap camshaft untuk mendapatkan efek scavenging di posisi power maksimum.

” Pengaruh disai kenalpot terhadap performa”

 

b. Meningkatkan Homogenitas Campuran Udara + Bahan Bakar/Bensin

Semakin homogen campuran, semakin sempurna pembakaran yang dihasilkan. Dan homogenitas akan semakin baik jika udara yang masuk mengalami putaran (swirl). Swirl dapat diusahakn dengan cara merancang manifold dan juga konstruksi piston yang menjadikan udara yang masuk keruang bakar dalam kondisi berputar.

” Pengaruh swirl terhadap performan “

Selain itu juga dilakukan pengecilam kabut bensin. Intuk port injection, maka perlu dijaga agar tidak terjadi pengembunan di dinding intake port atau intake runner. Sedangkan untuk direct injection harus menggunakan injector dengan lubang yang kecil dan banyak serta tekanan yang sangat tinggi.

c. Mengatur AFR yang optimum

Menurut para insinyur, power maksimum didapatkan saat afr=12.6. Untuk mendapatkan nilai ini bukan perkara mudah. Karena bensin yang dicampurkan harus sesuai dengan udara yang dihisap piston. Untuk menakar engine yang disemprotkan injector lebih mudah ketimbang mengukur udara yang berhasil masuk keruang bakar. Oleh sebab kebanyakan ECU tidak mampu mengukur dengan tepat seberapa besar vlume udara yang masuk, paling-paling hanya mampu memperkecil perkiraan berdasarkan sensor yang ada di throttle body.

Sedangkan bensin yang disemprotkan diatur oleh ECU guna memastikan AFR yang diinginkan tercapai. Karena ecu sudah memperkirakan besarnya volume udara yang masuk, maka ecu pula yang menentukan besarnya volume bensin yang akan disemprotkan. Dengan tekanan dari pompa bensin yang dijaga konstan, ecu dapat menentukan besarnya volume bensin yang disemprotkan berdasarkan seberapa lama (durasi) injector terbuka.

d. Mencapai Puataran Engine yang Setinggi-tingginya*

Untuk mencapai putaran engine yang setinggi-tingginya, maka harus dilakukan beberapa pekerjaan konstruksi engine sebagai berikut :

1. Bobot crankshaft tidak boleh terlalu berat, sehingga engine mudah berakselerasi
2. Rugi-rugi gesek dinding silinder dan ring+piston masih berada pada torelsi yang diizinkan pada putaran tertinggi yang direncanakan
3. Efek unsprung pada klep tidak boleh terjadi, sehingga naik-turunnya klep presisi sesuai dengan profil camshaft. Dengan demikina VE yang diinginkan dapat tercapai dan tidak terjadi (terhindar) tubrukan antara payung klep dan kepala piston. Hal ini bisa dilakukan jika mengadosi klep pneumatic atau sistem desmodromic.

e. Meningkatkan CR untuk Efisiensi Pembakaran

CR adalah compression ratio, atau rasio kompresi, yang merupakan perbandingan antara volume ruang bakar saat kompresi (piston berada pada top death center) dan volume udara yang berhasil masuk ke silinder.

Besarnya rasio kompresi ditentukan oleh :

1. Konstruksi kubah di head silinder
2. Konstruki permukaan kepala piston
3. VE dari udara yang masuk dan berhasil dikompres
4. Besarnya persentasi udara yang bocor melalui celah ring piston (blow by)
5. Kondisi kepadatan dan suhu udara luar, semakin dingin udara semakin padat dan CR bisa semakin tinggi.

Peningkatan rasio kompresi, langsung berpengaruh signifikan pada kualitas pembakaran. Efisiensi termal langsung naik, dan tentu saja sebalik kerugiannya turun, dan fuel consumption (konsumsi bensin) semakin irit/efisien. Pembahasan CR tuntas ada di artikel ini.

“Pengaruh kenaikan rasio kompresi terhadap performa “

f. Mengurangi Rugi-Rugi Gesek*

Gesekan menjadi salah satu penyebab kerugian terbesar pada engine. Dan rugi gesek terbesar disumbangkan oleh gesekan antara ring piston dan dinding silinder. Oleh karena itu rugi gesek di sektor ini harus diminalisir, caranya adalah dengan :

1. Mengurangi jumlah ring piston
2. Mempertipis ring piston
3. Mengurangi gesekan antara skirt piston dan dinding silinder
4. Menjaga pelumasan di dinding silinder untuk tetap prima

Sedangkan kerugian gesekan yang lain disumbangkan oleh rocker arm-camshaft, small end-pin piston, big end-crankshaft, kamprat-tensioner dan gearbox. Kerugian di sektor ini bisa diminimalisir dengan cara mengoptimasi jalur pelumasan dan menjaga kualitas pelumasnya (oli) serta mentreatment lapisan dinding silinder dan piston skirt.

Berikut ini beberapa artikel yang membahas, bagaimana caranya memperkecil kerugian gesek pada engine sepeda motor ::

1. Memberikan lapisan polimer pada permukaan logam-logam yang bergesekan.
2. Memberikan lapisan molybdenum pada piston skirt.
3. Konstruksi crank offset.
4. Melapisi dinding silinder dengan lapisan yang kuat, tahan [anas dan licin, seperti diasil, nikasil atau scem

g. Mengurangi Kerugian Pendinginan

Pendinginan yang berlebihan akan mengurangi performa engine. Energi panas hasil pembakaran yang seharunya dikonversi menjari tekanan ke permukaan piston berkurang akibat diserap oleh dinding slinder dan dinding kubah ruang bakar. Sehingga pendinginan harus didisain bukan hanya untuk mendinginkan engine akan tetapi untuk mendapatka suku kerja engine yang optimum.

Jika terlalu panas engine akan overheat (rusak) tapi jika terlalu dingin powernya drop. Jadi harus pas, dan ini yang harus ditentukan oleh insinyur pabikan atau insinyur tim balap. Bisa saja insinyur mendapati bahwa pendinginan harus ditingkatkan, dengan menggunakan radiator yang lebih besar [artikel]. Atau malah sebalaiknya engine yang didisain hanya memerlukan pendingin udara saja [artikel]

 

MEREDUKSI KERUGIAN LAINNYA (Di luar engine)

Percuma saja ketika sudah merancang engine yang powerful, akan tetapi kerugian total sepeda motor juga besar. Ujung-ujungnya motor tidak bisa mencapai kecepatan (topspeed) dan akselerasi yang diinginkan. Oleh karena itu perlu kiranya mengetahui kerugian apa saja yang bisa terjadi pada motor di luar engine. Sehinga kita bisa mengurangi (mereduksi) nya dengan langkah-langkah yang tepat.

Beberapa kerugian yang bisa terjadi adalah :

1. Kerugian transmisi dari engine ke roda belakang
2. Kerugian gesek akibat beban yang terjadi di poros roda depan dan belakang
3. Kerugian kesek antara ban dan aspal
4. Kerugian aerodinamika

Dan yang paling besar kontribusinya terhadap kerugian adalah kerugian aerodinamika. Oleh karena itu tim-tim besar dalam balapan motogp sangat concern terhadap permasalahan ini. Bahkan mereka sampai membangun wind tunel (terowongan angin) untuk menguji konstruksi yang mereka buat mentuk mendapatkan koefisien drag yang sekecil-kecilnya.

Beberapa bagianyang mempengaruhi besarnya koefisien drag dari sebuah motor adalah :

1. Luas cross section (luas penampang secara visual dari depan)
2. Bentuk bagian depan yang diusahan seperti tetes air (water drop)
3. Bentuk belakang yang diusahakan sedemikan rupa untuk meminimalisir turbulensi di bagian belakang

Ada artikel yang cukup menarik yang membahas permasalahan ini yaitu :

” posisi nunduk/selonjoran meningkan aerodinamika”

Dalam artikel tersebut dibahas, bagaimana posisi rider sangat berpengaruh terhadap besarnya koefisien drag. Jika koefisien drag semakin besar, hambatan angin/udara juga semakin besar, itu yang kita rasakan saat melaju kencang, ada yang menahan kita dari depan.

Selain itu bentuk bagian depan dan belakang dari helm rider/pembalap juga sangat berpengaru. Karena bagian depan menghasilkan koefisien drag, sedangkan bagian belakan menghasilkan turbulensi yang juga akan turut memperbesar koefisien drag

Penjelasan detil bisa dilihat dalam artikel berikut

” Pengaruh desain helm terhadap koefisien drag dan turbulensi “

 

Itulah yang harus diusahakan, di-upgrade atau bagkan dioprek agar sepeda motor dapat melaju sekencang-kencangnya. Akan tetapi untuk keperluan balapan bukan hanya kencang yang dibutuhkan. Ada beberapa bagian lain yang perlu dipertimbangkan yaitu :

1. Durabilitas engine
2. Kestabilan dan kelincahan dalam bermanuver (handling)
3. Konsumsi bahan bakar dan lain-lain
4. Pengaruh kelelahan pada rider

Yang kesemua itu juga membutuhkan pembahasan yang sangat mendalam. Sementara itu dulu yang bisa iwf sampaikan, mohon maaf jika ada salah dan kurangnya. Semoga bermanfaat, wassalamu’alaikum warochnmatullohi wa barokatuh.