ENJIN VCT – INOVASI MANTAP INFINITI/NISSAN

Apabila penulis mengemukakan idea mengapa enjin bersesaran kecil yang dipasang dengan turbo kurang efisyen apabila diuji di jalan raya, maka netizen terus mengatakan penulis adalah “die hard fan” @ kipas susah mati Mazda. Salah sebenarnya gosip tersebut. Kalau gosipkan penulis dengan pelakon comel Mira Filzah lagi penulis suka sebenarnya. Bila melontarkan idea berkenaan enjin baru, penulis gemar mengetengahkan idea baru yang dibuat oleh jurutera bagi menghasilkan kejuruteraan yang bagus.

Honda, Mazda, Toyota, Volkswagen dan juga Nissan antara pengeluar yang rajin menjalankan kajian dan pembangunan bagi menghasilkan enjin yang lebih baik dari masa ke semasa. Janganlah pula pengguna di Malaysia hanya kenal VVTi, i-VTEC, dan SkyActiv saja. Jadi kali ini kita kupas berkenaan enjin yang dibangunkan oleh kumpulan Infiniti iaitu satu divisi kereta mewah di bawah payung Nissan. Kita bercakap berkenaan enjin yang boleh berubah-ubah nisbah mampatannya untuk digunakan di dalam versi produksi model Infiniti dan bukannya Nissan Almari

Spesifikasi

Enjin ini diberikan nama KR20DDET Variable Compression Turbocharge iaitu enjin yang boleh mengubah nisbah mampatannya secara automatik berdasarkan situasi pemanduan dan diberikan kuasa turbo. Ia merupakan enjin 4 silinder dengan sesaran 2000cc. Enjin ini berupaya untuk beroperasi dengan 2 kitaran berbeza iaitu Kitaran Otto dan juga Kitaran Atkinson sama seperti enjin Toyota VVT-iW yang anda boleh baca di sini. Namun berbeza dengan enjin VVT-iW 8AR-FTS kerana enjin ini digandingkan dengan sistem turbo

Ia mampu menghasilkan kuasa setinggi 268 kuasa kuda pada 5600 RPM dan juga 380Nm tork di antara 1600-4800 RPM walaupun dengan menggunakan RON87 untuk pasaran Amerika. Jika dibandingkan dengan enjin 3500cc V6 Nissan, enjin ini kurang 22 kuasa kuda namun ia menghasilkan tork yang lebih tinggi malah 20dB lebih senyap. Penggunaan petrolnya juga 27% lebih jimat dan mampu bergerak sejauh 12.8km per liter petrol.

Nisbah Mampatan

Dalam bahasa Inggeris ia disebut Compression Ratio merupakan keupayaan enjin untuk memampatkan udara atau campuran udara dengan petrol sebelum ia dibakar dengan nyalaan palam pencucuh. Kalau enjin ada nisbah mampatan 10:1 bermaksud isipadu udara yang dimampatkan menjadi 1 per sepuluh berbandig isipadu awal. Dalam enjin 2000cc, satu silinder ada lebih kurang 500cc atau 500ml. Dalam nisbah 10:1 bermaksud isipadu udara tadi akan menjadi hanya 50ml atau 50cc daripada 500cc sebelum ia dibakar.

Nisbah mampatan ini berkait rapat dengan kecekapan termodinamik sesuatu enjin. Semakin tinggi nisbah mampatan enjin, semakin jimat penggunaan petrol dan juga semakin tinggi kuasa enjin yang boleh dihasilkan. Namun apabila nisbah mampatan meningkat, ia akan mudah mengalami fenomena ketukan atau knocking. Anda boleh baca berkenaan kncoking di sini. Apabila fenomena ketukan berlaku, ia akan mengurangkan kuasa enjin, dan enjin terpaksa mengubah pemasaan pencucuhan seterusnnya kuasa enjin akan berkurang. Pada masa yang sama, fenomena ketukan juga boleh menyebabkan jangka hayat menjadi pendek dan enjin akan rosak.

Nisbah Mampatan Berubah

Sama seperti enjin Nissan yang lain, enjin ini masih menggunakan prinsip asas enjin pembakaran dalaman iaitu lejang ambilan, lejang mampatan, lejang kuasa dan lejang ekzos. Namun ia memiliki beberapa komponen tambahan berbanding enjin biasa bagi operasi mengubah nisbah mampatan. Ingat dalam satu-satu masa, enjin hanya boleh beroperasi dalam 2 keadaan, samaada untuk kuasa atau penjimatan bahan api.

Beberapa komponen telah ditambah bagi membolehkan enjin ini mengubah nisbah mampatan. Komponen tersebut ialah:

Harmonic Drive-merupakan motor elektrik yang menerima arahan dari ECU

Actuator Arm-Lengan aktuator ini bersambung dengan motor Harmonic Drive dan juga Control Shaft

Control Shaft – satu komponen besi tuang yang dibuat supaya diameternya tidak sama (membujur). Prinsipnya sama dengan operasi sistem VTEC pada enjin Honda.

Lower Link-menerima gerakan mekanikal daripada Control Shaft dan bergerak samaada ke atas atau ke bawah

Multi-Link – menerima gerakan dari pada Lower Link samaada untuk bergerak ke bawah atau ke atas.

Upper Link-bersambung dengan piston dan Multi-Link dan bertindak sebagai Connecting Rod (Conrod atau penyambung). Pergerakan dari control shaft akan menyebabkan piston semakin bergerak ke atas (nisbah mampatan meningkat) atau ke bawah (nisbah mampatan menurun).

Katakanlah enjin ini ingin bertukar pada mode pemanduan yang jimat petrol apa yang dibuat ialah

1. Motor Harmonic Drive menerima arahan daripada ECU dan berputar mengikut arah lawan jam

2. Actuator Arm akan bergerak ke kiri dan ke bawah.

3. Control Shaft bergerak ke bawah serta menarik Lower Link ke bawah dan Multi-Link akan condong ke kanan dan ke atas.

4. Pergerakan multi-link akan menyebabkan upper link melonjakkan piston ke atas dan meningkatkan nisbah mampatan

Ubah Ratio untuk Elakkan Ketukan

Untuk meningkatkan penjimatan bahan api, enjin ini akan meningkatkan nisbah mampatan ke nilai maksima 14:1. Untuk menjana lebihan tenaga dengan bantuan turbo tanpa mengalami fenomena ketukan, enjin ini akan mengubah nisbah mampatan ke nilai 8:1. Walaupun nisbah mampatan ini nampak rendah namun ia telah diatasi dengan penggunaan sistem turbo yang akan memaksa lebih banyak udara untuk masuk.

Lebih banyak udara masuk, lebih banyak petrol boleh dibakar dan enjin menjadi lebih berkuasa. Namun menggunakan turbo pada nisbah mampatan 14:1 itu namanya membunuh diri. Jadi enjin ini akan rendahkan nisbah mampatan apabila turbo mendesak lebih banyak udara masuk. Enjin ini juga boleh mengubah nisbah mampatan di antara nilai 8-14 pada bila-bila masa bergantung pada parameter enjin. Masa yang diambil untuk mengubah ratio 8:1 ke 14:1 hanyalah 1.2 saat sahaja.

Namun sebaik sahaja ECU mendapati kereta dipandu dalam keadaan santai, ECU akan mengarahkan mekanisma perubahan nisbah mampatan berlaku. Ratio 14:1 dipilih kerana semakin tinggi nisbah mampatan, kecekapan haba dan termodinamik berada paling tinggi. Jadi kecekapan bahan api akan berada pada tahap yang terbaik.

Atkinson – Otto Cycle

Enjin ini juga dilengkapi dengan Jujukan Injap Pemasaan atau VVT bagi mengubah kitaran enjin. Dalam keadaan pemanduan santai, sistem VVT akan diaktifkan supaya enjin beroperasi dalam Kitaran Atkinson. Injap kemasukan akan ditutup lewat sehingga pada awal lejang mampatan. Campuran udara dan petrol akan dipaksa keluar dan mengurangkan isipadu sewaktu lejang mampatan. Lejang kuasa akan beroperasi seperti biasa melebihi lejang mampatan meniru kitaran operasi Atkinson. Penjimatan bahan api akan berlaku namun pada masa yang sama kuasa enjin akan dikurangkan. Nak pandu dalam keadaan santai buat apa nak kuasa enjin lebih kan.

Kurangkan Geseran

Disebabkan geometri susunan komponen mekanikal sistem perubahan ratio, sambungan upper link yang sedikit tegak akan mengurangkan kebarangkalian wujudnya geseran pada dinding silinder sewaktu enjin beroperasi. Malah dengan sistem yang kompleks serta berat 10kg ini, ia menjadikan enjin lebih harmoni dan bergerak lancar berbanding dengan enjin yang menggunakan aci engkol ataupun crankshaft.

Malah pihak Infiniti bertindak lebih jauh dengan menggunakan semburan Plasma permukaan silinder sama seperti Nissan GTR. Tujuannya ialah menghasilkan permukaan yang licin berkilat untuk mengurangkan lagi geseran antara piston dan silinder.

Sistem Pancitan Bahan Api Berkembar

Sama seperti enjin Toyota, enjin ini juga menggunakan teknologi sistem bahan api pancitan terus dan juga pancitan api konvensional yang dipasang di belakang injap kemasukan. Kedua dua sistem pancitan bahan api ini akan digunakan terutama ketika pemanduan santai dan ia juga bertindak dengan memastikan injap kemasukan bebas dari masalah kotoran karbon. Namun ketika pecutan dan kuasa enjin diperlukan, hanya sistem pancitan bahan api terus saja yang akan digunakan.

Manifold Ekzos Terbina Dalam

Sistem manifold direka supaya berada di dalam kepala silinder memastikan laluan ekzos adalah pendek agar apabila asap ekzos sampai ke bilah turbin, tenaga kinetiknya masih tinggi dan mengurangkan masalah “turbo lag” dengan berkesan. Infiniti juga dengan bijak membina enjin ini sama tinggi dengan enjin konvensional yang mempunyai nisbah mampatan tetap

Ujian Ketahanan

Sebagai jurutera, semakin ringkas sesuatu sistem semakin bagus enjin tersebut kerana enjin yang kompleks akan mudah rosak. Namun Infiniti telah menjalankan ujian jalanan dan juga makmal yang menyeluruh bagi menguji ketahanan enjin ini. Enjin ini sendiri adalah hasil daripada beratus-ratus enjin prototaip dan telah diuji di atas jalan sejauh 3,000,000 kilometer dan 30,000 jam di atas jig ujian makmal. Sebelum enjin ini dikilangkan secara besar-besaran, 600 kereta prototaip telah menjalankan ujian pada enjin ini serata dunia. Cuba cek kereta Almera jiran anda, mungkin kereta dia antara menjadi mangsa tikus ujian makmal enjin ini. Semua ini bagi memastikan enjin ini tahan dan boleh diharap pada setiap masa.

Jadi selepas artikel ini dibaca, penulis berharap tidak lagi digelar sebagai Mazda  Top Fan, tapi dikenali sebagai seorang yang menyokong penggunaan teknologi dan kejuruteraan bagi menghasilkan enjin yang lebih cekap dan menjamin kelestarian alam dan sokonglah penulis sebagai bakal PM ke 9. Yeahhh.