Artikel Pilihan

MENGAPA ENJIN KAPASITI KECIL DIPASANG TURBO TIDAK EFISYEN?

Semuanya bermula apabila undang-undang pencemaran udara yang diperketatkan dengan tujuan untuk mengurangkan pelepasan karbon dan juga gas beracun ke atmosfera. Kesatuan Eropah, Amerika dan juga negara membangun bersetuju untuk mengurangkan pencemaran asap kereta. Salah satu caranya ialah hapuskan enjin berkapasiti besar seperti 2500cc ke atas dengan bilangan silinder melebihi 6. Semakin kecil enjin, semakin kurang pencemaran. Namun enjin kapasiti kecil ini kurang berkuasa dan tidak seronok untuk dipandu walaupun lebih menjimatkan bahan api.

Solusi yang mudah ialah menggunakan sistem turbocaj bagi meningkatkan penghasilan tork yang setara dengan enjin berkapasiti besar walaupun kapasiti enjin sebenar adalah kecil. Pengeluar mendakwa enjin ini jimat seperti enjin Kancil tapi power seperti enjin V6 3000cc. Bunyinya sungguh menarik dan menawan hati seperti janji parti politik untuk menghapuskan PTPTN.

Namun sebaik sahaja anda memandu kereta tersebut, penjimatan petrol hanya berlaku jika ia dipandu dengan berhemah. Pantang ada kereta lain menjual lampu tinggi, pasti anda akan beli cabaran tersebut dan menekan pedal minyak rapat ke lantai. Lagipun pengeluar kata enjin turbo ini jimat petrol. Mengalah pada kereta kompak dengan kapasiti enjin kecil bakal mencalarkan ego anda.  Namun apa yang terjadi sebaliknya. Enjin kapasiti rendah dengan turbo tersebut menggunakan petrol yang boleh tahan juga walaupun harga petrol sekarang adalah RM 1.50

Terdetik dalam hati anda mungkin dakwaan pengeluar adalah salah? Atau enjin anda mengalami masalah teknikal. Jadi apa sebenarnya yang telah terjadi? Kenapa angka yang dikeluarkan pengeluar tidak sama dalam pemanduan di dunia sebenar?

Kelebihan Enjin Dengan Turbo

Disebabkan kapasiti enjin telah menurun, maka jurutera boleh mereka bentuk enjin dengan saiz piston, silinder, dan komponen mekanikal yang lebih kecil seterusnya enjin akan menjadi lebih ringan. Berat keseluruhan kereta akan berkurang dengan drastik seterusnya mengurangkan penggunaan petrol. Geseran mekanikal akan berkurang menyebabkan kecekapan mekanikal bertambah. Tambah saja komponen turbo, maka asap yang panas dengan tenaga kinetik yang tinggi digunakan untuk menjana sistem turbo akan mengitar semula tenaga haba menjadikan kecekapan haba enjin meningkat.

Turbo yang dipasang akan mengepam lebih banyak udara dan oksigen ke dalam silinder. Udara yang banyak ini akan dikesan oleh sensor O2 yang akan secara automatik menyembur lebih banyak petrol untuk dibakar. Campuran ini dibakar pada suhu dan tekanan yang tinggi menghasilkan tekanan pada piston, dan tork yang terhasil pada flywheel adalah setara dengan enjin yang lebih besar.

Jika dipandu secara santai di jalan raya dan bergantung pada trafik dan bebanan enjin, enjin turbo ini boleh memberikan penjimatan bahan api yang sangat baik. Namun semuanya akan berubah jika anda mula meminta lebih banyak kuasa dari enjin kecil ini. Anda perlukan lebih tork untuk memecut laju. Jadi pada masa ini anda akan mengorbankan kecekapan bahan api untuk lebih kuasa.

Fenomena Knocking atau Ketukan

Sekali lagi kita berbicara berkenaan dengan masalah ketukan yang berlaku dalam enjin turbo. Bagi mengatasi masalah ketukan, enjin akan mengubahsuai pemasaan pencucuhan dan tork yang dihasilkan akan berkurang. Namun pada masa ini anda perlukan lebih tork untuk memecut bukannya mengurangkan tork. Fenomena ketukan ini berpunca dari suhu yang terlampau tinggi di dalam silinder. Sesetengah pengeluar yang sudah memahami masalah ketukan ini sudah mengubahsuai enjin dengan menggunakan injap berisi sodium, sistem penyejukan kepala silinder dan juga sistem EGR.

Untuk memahami fenomena knocking atau ketukan dengan lebih terperinci, sila baca di sini.

Ratio Stoikiometrik

Namun tidak semua pengeluar bersedia dengan semua solusi di atas. Disebabkan enjin ini menggunakan turbo, tekanan dan suhu yang terlampau tinggi di dalam silinder akan menyebabkan masalah ketukan ini sangat mudah berlaku. Cara lain bagi mengatasi masalah ketukan ialah dengan mengurangkan nisbah mampatan enjin namun kecekapan termodinamik enjin akan berkurang dan kuasa enjin akan berkurang.

Sekali lagi ia bukanlah solusi yang bagus keran kuasa enjin akan berkurang. Jadi jurutera akan menggunakan kaedah yang mudah dan murah bagi mengatasi ketukan iaitu mengubah nisbah stoikiometrik enjin 14.7:1. Ia bermaksud seliter petrol memerlukan 14.7 liter udara untuk satu pembakaran lengkap atau tindakbalas kimia. Jika nisbah ini berkurang daripada nilai 14.7:1 ia bermaksud tindakblas kimia berlaku dalam keadaan “rich mixture” atau menggunakan petrol yang banyak

Jika nilai ini melebihi 14.7:1, ia memberi maksud tindakbalas berlaku dalam keadaa “lean mixture” atau menggunakan kurang petrol tapi oksigen yang berlebihan. Kebanyakan kereta sekarang menggunakan lean mixture untuk penjimatan bahan api. Masalah dengan enjin turbo ialah apabila anda memerah enjin untuk lebih tork dan kuasa, enjin akan mula menggunakan rich mixture dengan ratio kurang daripada 14.7:1.

Apabila rich mixture digunakan dalam silinder, suhu silinder akan menjadi lebih sejuk. Bunyinya agak membingungkan tapi itulah yang terjadi. Semburan petrol dalam silinder akan mengubah petrol menjadi wap. Proses ini secara tidak langsung akan menyerap lebihan haba dari silinder. Haba dari silinder akan disingkirkan, suhu silinder akan menjadi rendah dan fenomena knock atau ketukan akan berjaya diatasi serta enjin akan berjaya menghasilkan tork yang diminta oleh pemandu. Keadaan ini menerangkan mengapa penggunaan petrol akan meningkat jika enjin turbo berkapasiti kecil jika diperah. Kuasa enjin diperolehi dengan cara yang kurang efisyen kerana enjin terpaksa bekerja dalam ratio rich mixture.

Cara lain untuk mengatasi fenomena knock / ketukan

Strategi awal untuk mengawal ketukan ialah dengan mengawal suhu silinder dan enjin agar tidak menjadi terlalu panas. Selain boleh menyebabkan ketukan, suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan penghasilan gas berbahaya seperti SOx dan juga NOx.

1. Guna sistem dual-VVTi untuk mengekstrak gas EGR

Teknik pertama yang boleh digunakan ialah menggunakan semua asap gas atau EGR untuk dimasukkan semula dalam silinder ketika pembakaran berlaku. Gas EGR yang dimasukkan semula adalah bersifat lengai dan tidak bertindakbalas secara kimia ketika pembakaran berlaku. Jika gas EGR tidak digunakan, gas oksigen akan masuk dan lebih banyak petrol yang akan dihantar melalui sistem injection

2. Mazda pula bertindak secara agresif dengan menyejukkan dahulu gas EGR ini melalui sistem penyejukan yang berada di kepala silinder dan dihantar semula di sistem turbo untuk dimampatkan semula dan dihantar ke dalam silinder untuk pembakaran. Gas EGR yang disejukkan ini akan menyejukkan silinder bagi mengelakkan ketukan

3. Pastikan Silinder Sejuk

Teknik kedua melibatkan sistem penyejukan keseluruhan enjin. “Water Jacket” atau liang pengaliran cecair penyejuk direka agar ia dapat mengeluarkan haba dengan pantas.

Malah piston juga boleh direka agar memiliki liang penyejukan dibawah piston agar haba dapat disingkirkan dengan cepat melalui minyak pelincir.

Valve atau injap yang digunakan boleh diisi dengan sodium dengan tujuan untuk menyerap haba sekitar injap dan valve seat daripada menjadi kawasan hotspot yang akan menyebabkan knocking

4. Honda pula bertindak menyejukkan sistem turbo yang digunakan. Gas ekzos yang terhasil akan disejukkan dengan sistem penyejukan cecair yang dipasang di atas kepala silinder sebelum dihantar pada sistem turbo untuk mengepam udara baru masuk. Ia akan mengurangkan kebarangkalian udara yang baru disedut menjadi panas.

5. Mazda pula menggunakan sistem ekstraktor ekzos 4-2-1 bagi menyingkirkan lebihan haba dari silinder supaya haba keseluruhan kitaran enjin direndahkan, terutama ketika petrol dan udara bercampur dan memulakan proses pembakaran. Sistem ekzos 4-2-1 ini akan merendahkan suhu silinder dan mengurangkan kebarangkalian fenomena ketukan.

Jadi apabila anda sedang mencari atau “window shopping” kereta dengan enjin kapasiti kecil dan dipasang dengan turbo, jangan terpesona sangat janji manis penjimatan petrol yang ditawarkan. Pastikan enjin tersebut ada beberapa ciri penyejukan agar masalah ketukan tidak terjadi dan anda akan dapat sebuah kereta yang menjimatkan dan berkuasa. Ya inilah pentingnya ilmu teknikal dan Mekanika akan sentiasa menyiarkan artikel seperti ini untuk anda.

Untuk bacaan lanjut berkenaan strategi Mazda mengatasi masalah ketukan pada enjin turbo, sila klik di sini

Google ads
Back to top button