PENCAPAIAN PERFORMA PADA KATUP VARIABEL TIMING FIXED TIMING UNTUK MESIN YANG OPTIMAL

Abstrak

Permasalahan yang didiskusikan pada penelitian ini adalah bagaimana perbedaan pembuangan emisi pada mesin dengan teknologi katup variable timing dan variable valve timing on a fixed volume pada mesin motor silinder 1300 cc. Katup variable timing adalah teknologi yang mengatur waktu membuka dan menutup katup masuk (intake valve) bahan bakar secara elektronik sesuai kondisi mesin. Hal ini akan membuat pencampuran udara dan bahan bakar yang masuk kedalam mesin menjadi efisien sehingga akan menghasilkan tenaga yang besar, hemat bahan bakar, dan emisi yang rendah. Penelitian emisi gas buang (CO, CO2, HC, O2 ) ini dilakukan dengan pengujian dinamis, dimana kendaraan dalam keadaan terangkat dan diberi beban transmisi. Berbeda dengan pengujian pada umumnya yang dilakukan dengan pengujian statis, dimana kendaraan dalam keadaan diam dan tanpa beban

PENDAHULUAN

Dengan berkembangnya zaman, teknologi dalam transportasi juga berkembang dengan pesat. Banyak teknologi yang dikembangkan dan telah diaplikasikan pada kendaraan yang diproduksi secara massal. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan performa, keamanan dan kenyamanan kendaraan tersebut dalam menyikapi permintaan pasar (Borman dan Ragland, 1998). Salah satu terobosan yang dikembangkan saat ini dalam dunia otomotif adalah penemuan teknologi pengaturan katup variable. Teknologi ini memberi pengaruh yang besar terhadap usaha meningkatkan tenaga, yang sebaliknya mampu menekan konsumsi bahan bakar serta emisi gas buang yang lebih baik. Katup variable timing adalah teknologi yang mengatur waktu membuka dan menutup katup masuk (intake valve) bahan bakar secara elektronik sesuai kondisi mesin. Hal ini akan membuat pencampuran udara dan bahan bakar yang masuk kedalam mesin menjadi efisien sehingga akan menghasilkan tenaga yang besar, hemat bahan bakar dan emisi yang rendah.

METODE PENELITIAN

Penelitian emisi gas buang ini dilakukan dengan pengujian dinamis, dimana kendaraan dalam keadaan terangkat dan diberi beban transmisi. Berbeda dengan pengujian pada umumnya yang dilakukan dengan pengujian statis, dimana kendaraan dalam keadaan diam dan tanpa beban. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana kondisi emisi gas buang pada saat kendaraan dinamis (analogi untuk kendaraan berjalan).

Langkah-langkah pengujian yang dilakukanadalah pertama-tama, peralatan gas analyzer dipersiapkan, sebelum digunakan tunggu sampai proses kalibrasi selesai (automatic calibration). Kemudian, kuras bensin dalam tangki bensin dan masukan Pertamax ke dalam tangki. Lalu, hidupkan mesin kendaraan uji dengan katup fixed timing sampai mencapai temperatur kerja selama 10–15 menit. Setelah itu, angkat kendaraan dengan dongkrak dan pasang jack stand pada tempat yang telah ditentukan pada kendaraan. Lalu, tunggu beberapa menit, kemudian masukkan ujung probe gas analyzer ke ujung knalpot (muffler) minimal 20 cm.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Mekanisme katup membuka atau menutup  intake valve dan exhaust valve pada waktu yang tepat untuk menarik percampuran udara-bahan bakar ke dalam cylinder dan membuang gas pembakaran ke luar. Rotasi pada crankshaft diteruskan ke camshaft melalui timing chain (timing belt), kemudian memutar cam. Jumlah teeth pada camshaft sprocket (pulley) dua kalinya crankshaft sehingga camshaft berotasi sekali atau setiap dua rotasi crankshaft.

Valve timing adalah waktu buka dan tutup intake valve dan exhaust valve yang dinyatakan dalam sudut crankshaft, dan disebut "diagram timing katup" ("valve timing diagram"). Setiap valve tidak terbuka dan tertutup bergantian pada TDC (Top Dead Center) dan BDC (Bottom Dead Center). Namun, intake valve terbuka sebelum TDC dan menutup setelah BDC dan exhaust valve terbuka sebelum BDC dan menutup setelah TDC.

Umumnya, valve timing itu tetap (fixed), tetapi sistem VVT-i (Variable Valve Timing Intelligent) menggunakan tekanan hidraulik untuk menggeser rotasi intake camshaft dan mevariasikan valve timing. Cara ini memungkinkan untuk meningkatkan performance, meningkatkan efisiensi bahan bakar, dan menurunkan tingkat emisi. Jaring Loop yang digunakan dalam sistem VVT-i adalah sistem kontrol lup tertutup (close loop control), di mana sinyal keluarannya berpengaruh langsung pada aksi pengontrolan atau sistem kontrol berumpan balik. Sinyal kesalahan, yang merupakan selisih, antara sinyal masuk dan sinyal umpan balik diumpankan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan.dengan kata lain istilah lup tertutup berarti menggunakan aksi umpan balik untuk memperkecil kesalahan sistem.

Selama suhu rendah, selama kecepatan rendahdengan beban ringan, atau selama beban ringan, intake valve timing dimundurkan dan valve overlap dikurangi untuk menurunkan tertiupnya kembali gas buang ke sisi intake. Selama kecepatan tinggi dengan beban berat, intake valve timing dimajukan dan valve overlap ditambah untuk meningkatkan EGR internal dan mengurangi kerugian pemompaan (kompresi). Ini akan meningkatkan kontrol emisi dan efisiensi bahan bakar. Sebagai tambahan, pada saat yang sama waktu penutupan intake valve dimajukan untuk mengurangi pengisian balik pada sisi intake dan meningkatkan efisiensi volumetric.

SIMPULAN

Dari analisis hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa secara umum mesin dengan katup variable timing menghasilkan emisi yang lebih baik dibandingkan mesin dengan katup fixed timing. Semakin tinggi putaran mesin dan beban sistem transmisi akan menghasilkan emisi CO dan HC yang semakin menurun dan CO2  dan O2  yang semakin meningkat. Mesin dengan katup variabel timing mengkontrol waktu pembukaan katup hisap untuk mencapai performa mesin yang optimal pada berbagai kondisi pengendaraan. Dan mengatur output yang dikeluarkan mesin sesuai dengan kebutuhan.

DAFTAR PUSTAKA

Borman, G.L. and Ragland, K.W., 1998. Combustion Engineering, International Edition, McGraw-Hill, Singapura

Jenbacher, 1997. Manual Book of Gas Engine, McGrawHill.

Sucahyo, B. and Darmanto, S., 1997. Otomotif Mesin Tenaga, Tiga Serangkai, Solo

Team Toyota, 2007a. New Car Features Vios, PT Toyota Astra Motor, Jakarta.

Team Toyota, 2007b. Diagnosis Technician Engine, PT Toyota Astra Motor, Jakarta.

Nama penulis: Ketut Astawa

http://ejournal.umm.ac.id/index.php/industri/article/viewFile/543/653