Artikel Pilihan

BICARA TEKNIKAL: ENJIN SKYACTIV-G 2.5 TURBO

Sebenarnya mengikut falsafah kejuruteraan Mazda, mereka cuba menghasilkan sebuah kereta dengan pecutan dan brek yang lancar. Talaan dibuat pada enjin, sistem transmisi dan brek dibuat agar semua pergerakan yang dibuat menjadi lembut. Jarang sangat Mazda akan menghasilkan pergerakan yang akan membuatkan pemandu terhenyak pada kusyen. Apabila memandu uji Mazda CX-9 pada minggu lepas, perkara pertama yang saya risaukan ialah kadar penggunaan petrolnya.

Dengan berat sekitar 1854kg, mampukah enjin 2500cc SkyActiv-G dengan turbo menggalas tugas menarik badan SUV yang berat ini. Pengalaman penulis bersama dengan X70 yang beratnya 1695kg membuktikan bahawa kuasa enjin yang dihasilkan sekadar mencukupi. Ia menjadikan nisbah kuasa enjin:berat kereta menjadi tidak sekata sekaligus enjin terpaksa bekerja keras. Hasilnya penggunaan petrol akan meningkat dan manjadi tidak ekonomi

Enjin Mazda SkyActiv-G 2500cc (PY-VPS) menggunakan teknologi turbo buat pertama kali dalam barisan enjin SkyActiv. Walaupun menggunakan turbo nisbah mampatannya ialah 10.5:1 jauh lebih tinggi daripada biasa iaitu 8.5:1. Ajaibnya walaupun menggunakan nisbah mampatan yang tinggi ia masih mampu beroperasi dengan menggunakan petrol RON 87 bagi pasaran Amerika dan RON 95 bagi pasaran Malaysia.

Biasanya enjin turbo menggunakan nisbah mampatan yang rendah kerana tekanan yang tinggi dari sistem turbo akan menyebabkan masalah ketukan. Bagi memahami kaitan masalah ketukan dengan nilai RON petrol, anda boleh baca artikel berkaitan di sini. Punca masalah ketukan ini ialah tekanan yang terlalu tinggi dan juga suhu kebuk pembakaran yang tinggi. Semakin tinggi suhu enjin, semakin mudah masalah ketukan akan terjadi. Biasanya ketukan akan terjadi pada RPM yang tinggi pada enjin kapasiti kecil yang dipasang turbo. Ini menjawab persoalan kenapa Mazda mengelakkan daripada menggunakan turbo untuk enjin kecil mereka.

Kuasa yang dihasilkan ialah 228 kuasa kuda pada 5000 RPM dan juga 420Nm tork pada 2000 RPM. Angka ini cukup menggagumkan kerana ia menghasilkan pecutan yang lancar pada mana – mana RPM tanpa masalah “turbo lag”. Malah penggunaan petrol bagi CX-9 juga sangat bagus di mana ia mampu bergerak sejauh 13.5km per liter petrol bagi pemanduan lebuh raya pada halaju 110km/j, 11.5km per liter petrol untuk penggunaan dalam bandar, dan 10.5km per liter bagi halaju antara 160-180km/j.

Toyota Avanza – MREC – Desktop

Artikel kali ini merungkai penyelesaian kreatif Mazda dalam menghasilkan enjin yang telah memenangi ajugerah 10 enjin terbaik anugerah Wards Auto pada tahun 2017 ini.

“Scavenging Process”

Enjin konvensional menggunakan kaedah jujukan pembakaran 1-3-4-2. Dimana pembakaran petrol dimulakan pada silinder 1, 3, 4 dan 2. Asap ini akan dilepaskan dalam manifold ekzos yang pendek dan direka khas untuk menyalurkan asap ekzos dengan cepat pada sistem turbo. Ideanya ialah semoga ekzos panas sampai dengan cepat, tekanan dan tenaga kinetiknya masih lagi tinggi. Hasilnya sistem turbo beroperasi dengan pantas dan respon enjin akan meningkat.

Namun masalahnya dengan menggunakan manifold ekzos 4-1 (4 manifold ekzos menjadi 1) ini ialah tekanan asap ekzo yang terhasil akan bertindih antara satu sama lain. Asap ekzos dari silinder 1 akan bertindan dengan asap ekzos dari silinder 3 seterusnya akan menyebabkan sedikit asap ekzos tertinggal di dalam silinder 1 dan 3. Asap yang tertinggal di dalam kebuk pembakaran adalah tidak bagus kerana ia mengandungi tenaga haba yang tinggi dan suhu yang tinggi. Suhu yang tinggi inilah yang akan menyebabkan masalah knocking atau ketukan.

Bagi mengatasi masalah ini Mazda menggunakan manifold ekzos 4-2-1 yang lebih panjang daripada biasa. Manifold ekzos 1 dan 4 digabungkan menjadi satu dan manfold ekzos silinder 2 dan 3 digandingkan bersama. Jujukan pembakaran dalam silinder dikekalkan 1-3-4-2. Dengan susunan ini Mazda berjaya menghasilkan “ejector effect” di mana asap ekzos tadi bertindak menyedut sisa asap dari silinder sebelumnya. Asap silinder 1 akan menyedut sisa asap dari silinder 2, silinder 3 akan menyedut sisa asap silinder 1, Silinder 4 akan menyedut asap silinder 3, dan silinder 2 akan menyedut asap silinder 4.

Keseluruhan proses ini dipanggil sebagai “scavenging process” sama seperti dilakukan oleh enjin dual VVTi Toyota dan juga iVTEC pada enjin Honda. Proses ini akan merendahkan suhu kebuk pembakaran pada tahap yang optimum.

Proses Sejukan EGR

Asap yang terhasil tadi akan menuju ke sistem turbo bagi membantu proses ambilan udara yang baru dan sebahagian lagi asap akan dihantar pada sistem penyejukan EGR yang menggunakan cecair penyejukan. Sistem ini dipasang pada bahagian atas enjin SkyActiv. Setelah gas EGR ini disejukkan ia akan dihantar semula pada “intake manifold” untuk dicampurkan dengan udara baru yang masuk melalui sistem turbo.

Gas EGR ini adalah gas lengai yang tidak akan bertindakbalas secara kimia pada mana-mana proses kitaran enjin. Ia tiada gas oksigen dan ia tidak boleh dibakar. Gas ini akan masuk menggantikan gas oksigen yang disedut masuk melalui sitem turbo, sistem elektronik tidak akan menghantar lebih petrol untuk dibakar dan gas EGR tadi pula telah disejukkan. Jadi hanya sedikit petrol saja yang akan dicampurkan dengan udara pada tekanan yang tinggi, lebih tinggi “boost” atau tekanan yang boleh digunakan untuk menghasilkan lebih tenaga tanpa perlu bimbang dengan masalah ketukan.

Mazda boleh menghasilkan campuran oksigen dengan petrol pada nisbah yang ideal 14.7:1, pada tekanan yang sangat tinggi dan disejukkan dengan gas EGR, tanpa masalah knocking/ketukan dan penggunaan petrol masih lagi rendah kerana gas EGR telah dicampur masuk dalam kebuk pembakaran. Campuran udara dan petrol dibakar pada tekanan yang sangat tinggi, menghasilkan tekanan tinggi pada piston seterusnya menghasilkan tork yang hampir menyamai enjin diesel.

Kekal Efisyen dan Berkuasa

Bagi enjin bersaiz kecil yang dipadankan dengan turbo, tork dan kuasa yang dihasilkan pada RPM yang rendah masih lagi sesuai untuk menggunakan nisbah oksigen dengan petrol pada skala ideal iaitu 14.7:1. Namun bagi menghasilkan lebih banyak tork pada RPM yang tinggi, enjin akan beroperasi di luar julan 14.7:1 dengan memasukkan lebih banyak petrol dengan tujuan menyejukkan kebuk pembakaran dan mengelakkan fenomena ketukan. Ini menjelaskan kenapa enjin kecil dengan turbo tidak boleh menjadi jimat apabila dilenjan.

Seperti yang diterangkan pada perenggan di atas, gas EGR sejukan air yang disuntik semula pada kebuk pembakaran menghapuskan fenomena ketukan pada enjin SkyActiv ini. Oleh yang demikian ia kekal berkuasa dan menjimatkan walaupun dipandu dengan laju. Dengan ini enjin Mazda kekal menjimatkan dalam pemanduan dunia sebenar dan bukannya nampak jimat di atas kertas seperti pengeluar yang lain.

Turbo yang Efisyen

Mazda masih lagi menggunakan sistem turbo pelbagai geometri (Variable Geometry Turbo) yang beroperasi berdasarkan halaju enjin dan berbeza dengan pengeluar lain, Mazda membina sistem turbo ini di dalam manifold ekzos.  Turbo ini menggunakan 2 injap yang berbeza untuk halaju yang rendah dan halaju yang tinggi.

Di bawah 1620 RPM iaitu ketika enjin baru dihidupkan, asap ekzos akan melalui injap yang lebih kecil. Disebabkan ia lebih kecil, asap ekzos dipaksa keluar dengan halaju yang tinggi. Kesannya sama seperti anda cuba meniup paip getah dengan mulut dan bandingkan apabila anda meniup menggunakan penyedut minuman. Sudah tentu udara yang ditiup menggunakan penyedut minuman akan keluar dengan lebih laju.

Jika ECU mengesan halaju enjin melebihi 1650 RPM, maka injap yang lebih besar akan dibuka dan asap ekzos akan menggunakan kesemua injap untuk sampai ke sistem turbo. Hasilnya sistem turbo ini responsif pada semua RPM enjin dan masalah “turbo lag” akan dihapuskan. Mazda menamakan sistem ini sebagai Dynamic Pressure Turbo.

Dengan menggunakan sistem manifold ekzos 4-2-1, sistem EGR sejukan air dan juga Dynamic Turbo System Mazda berjaya menghasilkan sebuah enjin turbo pancitan terus bahan api dengan nisbah mampatan yang tinggi, boleh beroperasi dengan menggunakan RON 95 dan jauh lebih jimat berbandi dengan enjin bersaiz kecil yang lain. Hanya disiplin yang tinggi diperlukan untuk mengawal kaki dari terus menekan pedal minyak dengan buas.

Great power come with great responsibility

Google ads
Back to top button