Exhaust theory
*taken from OVERracing – Challenger articles
Satria FU Exhaust DragBike
Kita telah melihta terlalu banyak informasi yang salah mengenai teori gas buang, knalpot racing motor dan hubungannya dengan noken as. Apa saja? Bagi pemula, banyak orang yang mendambakan “Lebih Besar pasti lebih baik”. Kita sedang berbicara tentang dimensi pipa knalpot. Juga, tema seperti ” tendangan balik ” dan pernyataan, ” sebuah mesin membutuhkan tendangan balik untuk bisa berlari dengan baik “. Sungguh menyesatkan kita.
Mari belajar dari awal. Apa itu sistem pembuangan? Pertanyaan bodoh? Enggak juga. Sistem pembuangan membawahi beberapa fungsi. Diantaranya : Menggiring gas panas, beracun dari dalam mesin ke tempat yang jauh dari kompartemen mesin (udara bebas), mengatur keluaran kebisingan mesin, dalam mesin modern desain knalpot bahkan dirancang untuk menekan emisi gas buang.
Knalpot Racing Jagoan
Untuk memberimu ide yang sangat brilian tentang apa yang membentuk sistem pembuangan, mari mulai dari perjalanan gas buang dari motormu, sebagaimana beberapa definisi : Setelah campuran udara/bahan-bakar dibakar, disanan masih terdapat beberapa hidrokarbon yang tidak habis terbakar, carbon monoxida, carbon dioxida, nitrogen oxida, sulfur dioxida, phospor, dan akan terjadi banyak tekanan seiring piston memaksa mereka keluar dari silinder menuju leher knalpot yang lebih sempit dibanding silinder. Gas ini akan lebih panas bak neraka. Bagaimanapun juga, ini adalah ledakan campuran udara/bahan-bakar, betul? Exhaust manipol biasanya dibuat dari besi, dan tujuan utamanya menyatukan porting.
Leher knalpot biasanya sedikit menahan aliran daria gas buang, dan disitu tentunya menyiakan banyak tenaga karena piston harus menekan lebih berat agar gas diputaran tinggi mau terlepas. Lalu kenapa motor baru pun, tetap memiliki leher knalpot yang relatif kecil dan memiliki lelukan? Karena tentu saja model seperti ini murah untuk diproduksi dan mudah dipasang.
Knalpot Racing
OK, terus, so-what? Nah, pertanyaan bagus. Apa perbedaan knalpot untuk performa? Pipa knalpot harus dibuat lebih tepat dengan desain porting exhaust dan memiliki lekukan lembut untuk mengalirkan gas buang dari porting ke pipa knalpot selanjutnya. Bagaimana efeknya? Pertama, sebagaimana sifat fluida, gas buang harus diperlakukan dengan halus untuk memproduksi lebih banyak tenaga. Tentu kamu tidak mau hanya membuang gas buang dari silinder ke pipa knalpot. DIdalam pipa knalpotmu juga harus didesain secara aerodinamis.
Kedua, pipa knalpot dapat disetting untuk menentukan karakter mesinmu. Tentu perlu riset dan pemahaman lebih dalam untuk hal ini.
APA SIH EXHAUST TUNING ITU?
Ada kala kita dibodohi oleh mesin motor balap 4 tak pada jaman dahulu, kita mencari peningkatan tenaga dari penyetelan knalpot dengan memotong tiap pipa menjadi panjang tertentu. Untuk memperoleh efek maksimal tiap pipa antar silinder harus dipisahkan, tanpa penggabungan melalui header. Rasanya idealnya memang begitu. Kamu akan lihat diberbagai perlombaan drag akan selalu ada pipa independen yang sudah di set untuk panjang tertentu, dan ini sangat penting untuk mempengaruhi performa.
Kita memakai hitungan untuk menentukan panjang pipa knalpot. Karenan gelombang tekanan di sistem pembuangan meluncur bak kecepatan suara, kita harus tahu perkiraan suhu gas buang karena gelombang suara meluncur lebih cepat di udara panas. Artinya, gas ini meluncur lebih jauh dalam waktu yang sama pada suhu panas dibanding suhu dingin.
Lalu kita kalkusai seberapa lama yang dibutuhkan gelombang suara bergerak dari klep buang hingga ke ujung pipa dan kembali lagi. Perputaran ulang. Selanjutkan kita harus tahu perkiraan putaran mesin puncak yang ingin kita peroleh, kemudian tentukan durasi noken as buang untuk mengatur sebrapa lama klep buang membuka dari awal perjalanan hingga akhir.
VALVE OVERLAP
Ketika semua perhitungan didapat, kita akan memperoleh pipa gas buang yang akan membawa gelombang tekanan positif dari awal pipa hingga udara bebas. Disana akan terjadi kolaps dan menciptakan tekanan balik yang akan kembali ke dalam pipa. Jika gelombang negatif tiba di klep buang sebelum ia tertutup, ini akan menghisap lebih banyak gas buang keluar dari silinder. Tentu akan menjadikan tekanan dalam silinder lemah dan hingga meringankan langkah hisap menjadi lebih efisien.
Noken AS Mio -motorplus-
Dalam mesin 4 langkah, klep masuk mulai terbuka kala klep buang belum melamak di kedudukannya. Ini lah periode overlaping klep. Memungkinkan pulas negatif di pipa knalpot ( Cerminan dari gelombang positif ) untuk secara aktual mendorong lebih banyak udara segar melalui klep masuk ke dalam silinder. Bagaimana bisa? Ketika proses pembakaran dimulai, piston terlempar turun; LANGKAH USAHA. Mendekati akhir langkah usaha, tenaga sebagian besar telah disalurkan dan klep buang mulai membuka untuk membocorkan tekanan. Dan gas buang akan mulai berhamburan keluar melalui pipa knalpot.
Itupun masih dibantu piston mendorong gas buang keluar pada saat LANGKAH BUANG. Langkah ini membentuk formasi gelombang gas panas dalam gerak cepat meluncur keluar dari silinder. Gelombang gas panas ini memiliki inersia dan akan cenderung untuk terus bergerak dalam arah yang sama keluar dari pipa knalpot meski piston telah berhenti mendorong mereka. Hal ini cenderung mengurangi tekanan di sekitar klep buang.
Noken as RACING
Dengan mengatur bukaan klep masuk sebelum piston mencapai TMA, sementara klep buang masih terbuka, gas yang keluar melalui pipa knalpot akan terus mengajak gas segar dalam porting intake masuk ke exhaust porting untuk membilas gas sisa pembakaran. Overlap memberi keuntungan dalam inersia gas buang dan menjaga tekanan pada daerah yang bertekanan rendah disekitar klep exhaust pada akhir langkah ekspansi.
Desain noken as yang mendukung meningkatnya overlap dalam mesin 4 langkah akan memeberikan pasokan tambahan campuran udara/bahan-bakar ke dalam silinder pada RPM tinggi. Semakin tinggi RPM yang kita desain, semakin lebar pula overlap harus kita bentuk pada lobe noken as.
Pemahaman tentang sifat fisika gas dalam pergerakan gas buang dalam silinder, pipa knalpot dan diudara bebas, hingga bagaimana kita bisa memanfaatkan semua itu untuk menghasilkan tenaga, jangan berhenti riset dan terus mencoba. Betapa indah sungguh apa yang kita sedang lakukan dalam meningkatkan tenaga mesin. Pada akhirnya bagaimanapun juga Maha Besar Tuhan dengan segala kekuatannya yang menciptakan, manusia tugasnya adalah untuk terus berusaha, Tuhan yang menentukan!
Crankshaft n Piston Motion
TORSI DAN TENAGA
Torsi adalah gaya tekan putar pada bagian yang berotasi. Sepeda motor digerakkan oleh torsi yang dihasilkan kruk as. Torsi dapat dihitung melalui rumus
Jika gaya F (kg) dikerjakan untuk memutar benda sepanjang R (m) , untuk mengencangkan baut missal, maka torsi yang digunakan adalah F.R (Kg m), sebagaimana perubahan torsi dari reduksi primer antara gigi primary kruk as dengan gigi sekunder house kopling, tersalurkan ke gigi primer transmisi pada gigi sekunder transmisi, kemudian tersambung pada gigi primer final gir diteruskan melalui rantai pada gigi sekunder final gir hingga mampu memutra roda belakang.
Jika sebuah torsi F bekerja pada roda gigi A dengan radius r, berhubungan dengan roda gigi B dengan radius 2r, torsi pada roda gigi B semakin besar meski kecepatan putar berkurang menjadi separuhnya.
Didalam mesin!!!Panjang langkah piston adalah dua kali jarak pusat crankshaft ke big end (crank pin), Ledakan menghasilkan gaya tekan piston untuk mendorong piston kebawah hingga kemudian memutar kruk as. Oleh karenanya Torsi pada mesin akan berubah sesuai dengan besarnya gaya yang dihasilkan (F) selama jarak tetap. Besaran gaya F akan berubah sesuai kecepatan mesin, ini berarti dipengaruhi oleh efisiensi pembakaran, hal ini turut merubah besaran Torsi.
torsi meter digital .
Kenyataannya kinerja mesin pun memiliki titik jenuh, pada kecepatan spesifik, torsi mem
TORSI DAN TENAGA
Torsi adalah gaya tekan putar pada bagian yang berotasi. Sepeda motor digerakkan oleh torsi yang dihasilkan kruk as. Torsi dapat dihitung melalui rumus
T = Gaya x Jarak
Jika gaya F (kg) dikerjakan untuk memutar benda sepanjang R (m) , untuk mengencangkan baut missal, maka torsi yang digunakan adalah F.R (Kg m), sebagaimana perubahan torsi dari reduksi primer antara gigi primary kruk as dengan gigi sekunder house kopling, tersalurkan ke gigi primer transmisi pada gigi sekunder transmisi, kemudian tersambung pada gigi primer final gir diteruskan melalui rantai pada gigi sekunder final gir hingga mampu memutra roda belakang.
Jika sebuah torsi F bekerja pada roda gigi A dengan radius r, berhubungan dengan roda gigi B dengan radius 2r, torsi pada roda gigi B semakin besar meski kecepatan putar berkurang menjadi separuhnya.
Panjang langkah piston adalah dua kali jarak pusat crankshaft ke big end (crank pin), Ledakan menghasilkan gaya tekan piston untuk mendorong piston kebawah hingga kemudian memutar kruk as. Oleh karenanya Torsi pada mesin akan berubah sesuai dengan besarnya gaya yang dihasilkan (F) selama jarak tetap. Besaran gaya F akan berubah sesuai kecepatan mesin, ini berarti dipengaruhi oleh efisiensi pembakaran, hal ini turut merubah besaran Torsi.
TENAGA
Kinerja rata-rata diukur berdasarkan waktu. Torsi kruk as menggerakkan sepeda motor, tapi ini hanya gaya untuk menggerakan sedang kecepatan sepeda motor tidak diperhitungkan. Tenaga adalah kerja yang dapat menimbulkan kecepatan.
Tenaga = Kerja / Waktu. Kg,m /sec
Satuan tenaga dinyatakan dalam PS (Pferd Starke –JERMAN) atau 75 kg.m / sec , artinya tenaga ini mampu menggerakkan objeck dengan massa seberat 75 kg sejauh 1 meter dalam satu second, makin besar kemampuan mesin menggerakkan benda dalam satuan waktu, maka dapat diartikan semakin besar tenaga yang dihasilkan. Semakin berat total kendaraan dan pengendara, maka membutuhkan tenaga lebih besar pula untuk mencapai kecepatan yang sama.
Pembangkit torsi besar
Tenaga pada crankshaft dapat diukur dengan rumusan,
Q = 0,0014 NT
Dimana N, adalah putaran mesin, dan T adalah Torsi. Tenaga yang dihasilkan mesin akan berubah-ubah tergantung dari torsi yang dihasilkan menurut kecepatan mesin, makin tinggi kecepatan mesin, makin besar tenaga. Oleh karena itu pada kecepatan tertentu, torsi mulai menurun.
Ketika tenaga mencapai Maksimum, ini dinamakan “ Tenaga Maksimum “ dan pada suatu titik akan mencapai puncak titik kelelahan hingga akhirnya putaran mesin tidak lagi mampu menaikkan tenaga.
ISTILAH DASAR MESIN
1. SIKLUS
Untuk menciptakan performa mesin, piston harus terus bergerak naik-turun, memasukkan campuran bahan-bakar dan udara, mengompresikannya, menerima ledakan dan mendorong gas sisa pembakaran dalam kehidupannya. Dalam setiap tahap itulah yang dinamakan siklus.
Mesin 4 langkah memerlukan 4 kali piston bergerak dari TMB – TMA ( 2 kali putaran kruk as ) sedangkan mesin 2 langkah hanya memerlukan separuh dari kinerja mesin 4 langkah.
SIKLUS MESIN 4 LANGKAH
2. LANGKAH
Momentum piston bertranslasi dari TMB – TMA, gerak tunggal piston dinamakan langkah, atau lebih mudahnya adalah jarak antar titik henti piston dalam silinder diukur dalam satuan millimeter (mm)
STROKE UP
3. TITIK MATI ATAS (TMA) TITIK MATI BAWAH (TMB)
Adalah titik henti piston, batas atas maupun batas bawah, TMA adalah poin dimana piston mulai bergerak ke bawah, TMB sebaliknya adalah titik piston mulai bergerak ke atas.
4. BORE
Istilah untuk menyatakan besaran diameter dalam lubang silinder.
5. CRANK ANGLE
Derajat kruk as yang dibentuk oleh garis sumbu dari engkol dan garis yang ditarik dari pen ke pusat engkol dengan koefisien pada TMA – TMB.
6. DISPLACEMENT
Ketika piston bergerak dari atas (TMA) turun kebawah (TMB) ada isi yang dihisap oleh piston, Piston Displacement, disebut juga volume langkah dapat dihitung melalui rumus :
V
V = volume
= Konstanta 3,1416
r = Separuh diameter bore
L = Panjang stroke (langkah)
N = Jumlah silinder
rasio kompresi
7. VOLUME RUANG BAKAR
Isi ruang antara kepala silinder dan piston pada saat piston berada di TMA.
8. VOLUME SILINDER
Adalah penjumlahan antara piston displacement ditambahkan volume ruang bakar.
9. PERBANDINGAN KOMPRESI
Nilai yang ditunjukkan dari hasil pembagian volume silinder dengan volume ruang bakar. Dinyatakan dengan rumusan
RK = Volume Silinder / Volume ruang bakar
Perbandingan kompresi tinggi dimaksudkan untuk penggunaan mesin pada performa dan kecepatan tinggi, tetapi ada batasan-batasan tertentu pada perbandingan kompresi.
10. KECEPATAN PISTON
Pergerakan piston dari TMA-TMB tentu memiliki kecepatan , tepat dititik TMA – TMB kecepatan piston adalah nol dan tervepat di tengah-tengah langkah. Oleh karena itu kecepatan piston ditunjukkan oleh kecepatan rata-rata.
Speed = LN / 30
L = Panjang langkah
N = Putaran Mesin (RPM)
Piston SPEED
11. KARAKTER MESIN
Dalam komposisi displacement mesin yang sama, tiap mesin memiliki karakter yang berbeda-beda, tergantung dari besaran diameter piston dan panjang langkah.
- Mesin OverBore …. Langkah lebih kecil daripada diameter piston.
- Mesin Square… Langkah dan diameter piston sama.
- Mesin OverStroke… Langkah lebih besar daripada diameter piston.
Dibanding dengan mesin langkah panjang dan square , mesin over bore lebih mudah untuk membuat kecepatan mesin dan tenaga yang dihasilkan bisa lebih besar. Jika kecepatan mesin rata, kecepatan piston dapat dibuat lebih rendah juga hambatan gesek dapat dikurangi. Desain mesin lebih kompak, pada mesin balap desain mesin ini lebih sering unggul. Oleh karenanya modifikasi BORE UP , atau memperbesar diameter piston lebih mudah menciptakan kecepatan dan tenaga dibandingkan STROKE UP.
Bagaimana cara menyetel karburator untuk menghasilkan tenaga maksimum…?
mekanisme karburator
Adalah sebuah perangkat dengan mekanisme berfungsi mencampur udara dengan bahan-bakar sesuai penyetelan untuk menemukan perbandingan menurut kebutuhan mesin. Nantinya aliran embun ini dialirkan melalui porting menuju ruang pembakaran dan ditekan oleh gerakan piston ke Titik Mati Atas hingga suhu meningkat pada kondisi mudah terbakar. Fungsi sederhananya hanya sebagai penyemprot, layaknya penyemprot nyamuk di rumah yang kita miliki. Semakin halus uap nya, semakin homogen dan kuat hasil pembakarannya.
Fungsi utama karburator :
Menyemprotkan bahan-bakar pada campuran sempurna dengan udara.
Kontrol perbandingan campuran, hingga memiliki kekuatan dan padatan sempurna dipengaruhi pula arsitektur dan kinerja mesin
Kontrol Tenaga , pada campuran yang tepat torsi pada tiap RPM dapat meningkat, begitu pula sebaliknya.
Buku seting karburator
Prinsip kerja karburator secara sederhana, jika udara dihembuskan melalui pipa sempit, kecepatan udara semakin meninggi, sehingga tekanan udara di sekelilingnya menjadi lebih rendah, menimbulkan daya hisap untuk menarik bahan-bakar di kantung karburator untuk mengalir ke atas. Pada area venturi selalu lebih kecil di bandingkan moncong karburator, ini bertujuan mempertinggi kecepatan aliran dan tekanan di area sekitar venturi.
Untuk menyalakan bahan-bakar , diperlukan unsur Oxygen. Bahkan bensin pun tidak dapat terbakar pada ruang tanpa oksigen. Dengan adanya oksigen maka bahan-bakar dapat dikabutkan dan menimbulkan panas yang dibantu oleh kompresi. Bensin terbakar dengan cepat, karenanya di dalam silinder yang terjadi adalah Ledakan. Untuk menghasilkan ledakan sempurna bensin harus dicampur dengan oksigen dalam komposisi tertentu.
kinerja jet pilot hingga main pada bukaan gas
PERBANDINGAN CAMPURAN DAN TENAGA
Air to fuel Ratio (atau perbandingan udara dan bahan-bakar) adalah perbandingan antara berat jenis udara dengan bahan-bakar. Agar terbakar dengan cepat 1 gram bahan-bakar harus dikabutkan dengan 15 gram udara.
Jika salah satu unsur terlalu dominan, bensin tidak akan terbakar dengan cepat. Tingkatan perbandingan yang mudah terbakar disebut ‘combastible limit’, terlalu banyak udara, mesin irit bahan bakar namun tenaga akan menurun karena sulit terbakar, mesin menjadi terlalu panas. Dibawah 10 : 1, konsumsi bahan-bakar terlalu berlebihan namun tenaga justru tidak optimal. Campuran stoikiometris berada bada 14 : 1, sedangkan untuk perbandingan yang hemat bahan – bakar pada 15 : 1, untuk menghasilkan tenaga maksimal berada di kisaran 12 : 1.
Stoichiometric mixture : Jika bensin dibakar seluruhnya, bensin berubah menjadi Carbon dioxide, dan unsur air H2O. Perbandingan ini berada di kisaran 14,7 : 1
Tidak ada komentar:
Posting Komentar