artikel mekanisme katup

PPEERRKKEEMMBBAANNGGAANN TTEEKKNNOOLLOOGGII MMEEKKAANNIISSMMEE KKAATTUUPP

PPAADDAA MMEESSIINN MMOOBBIILL

HHeerrii SSuubboowwoo11

Abstrak: Mekanisme katup berfungsi untuk mengatur membuka dan menutupnya katup-katup agar dapat bekerja sesuai dengan waktunya. Jenis mekanisme katup dikenal istilah OHV, SOHC, dan DOHC. Metode penggerak camshaft terdiri atas timing gear, timing chain, dan timing belt. Pengembangan teknologi penggerak katup dikenal istilah VTEC,DOHC, VTEC, SOHC VTEC-E , 3-Stage VTEC, i-VTEC, AdvancedVTEC, VVT-i. Pengembangan teknologi penggerak katup diharapkan mampu meningkatkan efisiensi bahan bakar, tenaga mesin, menurunkan emisi gas buang, dan ramah lingkungan.

Kata Kunci: Mekanisme katup, VTEC, DOHC, VTEC, SOHC VTEC-E, 3-Stage VTEC, i-VTEC, Advanced VTEC, VVT-i

A. PENDAHULUAN

Pada motor 4 langkah (tak), baik motor bensin maupun diesel selalu

menggunakan mekanisme katup. Mekanisme katup ini berfungsi untuk mengatur

membuka dan menutupnya katup-katup agar dapat bekerja sesuai dengan waktunya. Jenis

mekanisme katup dikenal istilah OHV, SOHC, dan DOHC. Pada setiap silinder pada

motor 4 tak setidaknya terdiri atas dua katup yang terdiri atas katup masuk dan katup

buang. Katup masuk bertugas mengatur pemasukan campuran bahan bakar-udara ke

dalam silinder, piring katup dibuat tipis supaya meringankan beban putaran pada poros

kam. Sedangkan katup buang mengatur aliran gas sisa-sisa pembakaran keluar dari

silinder untuk dibuang ke udara luar, piring katupnya biasanya dibuat tebal daripada

katup masuk supaya tahan panas dan tidak mudah berubah bentuk. Katup-katup ini

bekerja dalam kondisi yang ekstrem. Pada Motor Diesel tekanan pembakaran 4 12 Mpa

(40 120 bar) dan temperatur gas buang 500 600oC. Sedangkan pada motor bensin

(Otto) tekanan pembakaran 3-6 Mpa (30 60 bar) dan temperatur gas buang 700

1000oC. Katup harus dibuat dari material yang tahan terhadap kondisi-kondisi tersebut.

Pergerakkan katup ini dibantu oleh pegas katup yang memiliki fungsi untuk

menutup kembali pintu masuk bahan bakar tersebut. Katup dan pegas bagaikan pasangan

yang sehidup semati, keduanya bekerja berdampingan. Pekerjaan ini semakin berat pada

mesin modern 4 silinder yang putaran mesinnya bisa mencapai batas merah 8.000 rpm.

Artinya dalam satu detik, pergerakkan buka tutup katup bisa mencapai 33 kali.

((8.000/4)/60 detik = 33,33).

Menurut E. Karyanto (2000: 93), ketentuan dan syarat katup adalah (1). Harus

ringan dan mempunyai bentuk kerucut 45o atau 30o pada tempat kedudukan katup (valve

1 Heri Subowo adalah guru SMKN 3 Boyolangu Tulungagung, yang telah menyelesaikan tugas belajarnya pada Program Pascasarjana Program Studi Pendidikan Kejuruan Universitas Negeri Malang. Artikel ini dipublikasikan melalui website www.smkn3boy.sch.id

2seat). (2). Harus kuat dan tahan terhadap panas dan getaran tinggi. (3). Tahan lama dalam

pemakaian. (4). Bila katup tertutup, katup harus menempel rapat pada kedudukan katup.

Karena itu teknologi bahan baku pegas terus dikembangkan agar mampu bekerja

pada beban yang tinggi ini. Bila pegas terlalu lemah karena tidak mampu menekan

kembali katup ke posisi semula, maka akan berdampak pada puncak akselerasi yang

terlalu dini. Tarikan mobil jadi mengendur, terasa seperti tertahan saat putaran mesin

mencapai rpm tinggi. Kondisi ini disebabkan oleh katup yang tidak menutup sempurna

dan pasokan bahan bakar pun berlimpah di ruang bakar/combustion chamber.

Untuk mengatasinya pabrikan membuat pegas katup dari bahan magnesium dan

titanium. Sebelumnya pegas dibuat dari bahan baja tempa atau forged steel. Namun

begitu, tidak semua mesin mobil memerlukan pegas magnesium. Khusus untuk mesin

standar pegas baja tempa masih layak pakai karena jarang digeber pada rpm tinggi di atas

8.000 rpm. Pegas magnesium khusus dipakai pada mobil-mobil sport berkecepatan

tinggi.

Gambar 1. Sebuah mesin dengan kelengkapannya

Untuk pengembangan metode penggerak katup berorientasi pada kemudahan

perawatan dan berkurangnya suara berisik yang ditimbulkan. Pada perkembangannya

dikenal dengan beberapa istilah yaitu timing gear, timing chain, dan timing belt.

Selanjutnya, pabrikan mobil yang memproduksi mobil standar kini lebih

berkonsentrasi pada teknologi mekanisme buka tutup katup. Di pasaran terdapat beragam

penamaan yang dikemas dalam singkatan yang keren, seperti VTEC (Variable Valve

Timing and Lift Electronic Controlled) yang dikembangkan Honda. Kemudian ada

VVTL-i (Variable Valve Timing Lift-intelligent) milik pabrikan Toyota.

Teknologi ini dikembangkan berangkat dari permasalahan bahwa untuk

mekanisme katup konvensional panjang langkah katup untuk berbagai putaran mesin

tetap dan lama waktu pembukaan katup hanya bergantung pada putaran mesin sehingga

berefek pada borosnya bahan bakar dan emisi gas buang yang relatif tinggi.

Berdasarkan paparan di atas, rumusan masalah yang akan dibahas dalam artikel

ini adalah 1) Apa itu OHV, SOHC, dan DOHC? 2) Bagaimanakah metode penggerak

Nokes As/Camshaft? 3) Bagaimanakah perkembangan teknologi penggerak katup?

B. PEMBAHASAN

1. OHV, SOHC, dan DOHC

Ketika pabrikan mobil meluncurkan

spesifikasi mesin yang digunakan. Umumnya tulisan yang dicantumkan adalah teknologi

mesin seperti mesin SOHC, 4 silinder, 8 katup segaris atau DOHC, 4 silinder dan 16

katup.

Antara SOHC dengan DOHC memang memilik

Kedua istilah tersebut berbicara mengenai mekanisme pergerakan katup. SOHC

merupakan singkatan dari

kepanjangan dari Double OverHead Camshaft.

tersebut ada satu kata yang sama yaitu,

inilah terletak perbedaan kedua teknologi tersebut.

Camshhaft atau

katup buang. Katup isap bertugas untuk meng

ruang bakar. Sebaliknya, katup buang memiliki tugas untuk menyalurkan sisa

pembakaran ke knalpot.

Sebenarnya teknologi mekanisme katup tidak hanya SOHC dan DOHC, tetapi

masih ada sistem lain yang disebut OHV (

sangat sederhana dan memiliki daya tahan tinggi. Penempatan

blok silinder yang dibantu

Mekanisme OHV banyak dipakai oleh mesin diesel truk yang hanya

membutuhkan torsi.

jarang digunakan lagi pada mesin bensin.

Para ahli otomotif terus berpikir untuk menciptakan sistem mekanisme katu

baru. Mereka pun beralih ke model

noken as di atas kepala silinder.

melalui lifter dan push rod. Camshaft

tali penggerak.

Gambar 2. Tipe OHV (

3

PEMBAHASAN

OHC, dan DOHC

Ketika pabrikan mobil meluncurkan mobil baru, pada brosurnya selalu tertulis



Antara SOHC dengan DOHC memang memiliki perbedaan konsep yang besar.


merupakan singkatan dari Single OverHead Camshaft,

Double OverHead Camshaft. Terlihat dari dari kedua singkatan

tersebut ada satu kata yang sama yaitu, camshaft atau noken as.

inilah terletak perbedaan kedua teknologi tersebut.

atau noken as memiliki fungsi untuk membuka tutup katup isap dan

katup buang. Katup isap bertugas untuk mengisap campuran bahan bakar udara ke dalam


pembakaran ke knalpot.


masih ada sistem lain yang disebut OHV (Over Head Valve

sangat sederhana dan memiliki daya tahan tinggi. Penempatan

blok silinder yang dibantu valve lifter dan push rod diantara


membutuhkan torsi. Karena pengembangan teknologinya terbatas, sistem OHV sudah

jarang digunakan lagi pada mesin bensin.

Para ahli otomotif terus berpikir untuk menciptakan sistem mekanisme katu

baru. Mereka pun beralih ke model OverHead Camshaft

di atas kepala silinder. Noken as langsung menggerakkan

push rod. Camshaft digerakkan oleh poros engkol melalui rantai atau

Tipe OHV (Overhead Valve) Gambar 3.

Overhead Camshaft

mobil baru, pada brosurnya selalu tertulis



i perbedaan konsep yang besar.


Single OverHead Camshaft, sedangkan DOHC adalah

Terlihat dari dari kedua singkatan

noken as. Memang pada noken as

memiliki fungsi untuk membuka tutup katup isap dan

isap campuran bahan bakar udara ke dalam



Head Valve). Mekanisme kerja katup ini

sangat sederhana dan memiliki daya tahan tinggi. Penempatan camshaft-nya berada pada

diantara rocker arm.


Karena pengembangan teknologinya terbatas, sistem OHV sudah

Para ahli otomotif terus berpikir untuk menciptakan sistem mekanisme katup

OverHead Camshaft (OHC) yang menempatkan

langsung menggerakkan rocker arm tanpa

digerakkan oleh poros engkol melalui rantai atau

Gambar 3. Tipe SOHC (Single

Overhead Camshaft)

Gambar 4. Tipe DOHC (

Tipe OHC

menggunakan lifter

membuat kemampuan mesin pada kecepatan tinggi cukup baik karena katup mampu

membuka dan menutup lebih presisi pada kecepatan tinggi. OHC yang memakai

as tunggal sebagai tempat penyimpanan katup isap dan buang sering disebut sebagai

SOHC. Setiap noken as

dan 1 buang. Oleh karena itu, mesin yang memiliki 4 silinder pasti hanya bisa memakai 8

katup.

Keinginan untuk membuat mesin yang lebih bertenaga dibandingkan model

SOHC, mendorong lahirnya teknologi DOHC. Mesin DOHC mempunyai suara yang

lebih halus dan perf

poros pada mesin DOHC memiliki fungsi berbeda untuk mengatur klep masuk dan

buang. Sementara itu, pada mesin SOHC, satu poros sekaligus bertugas mengatur

buka/tutup klep masuk/buang sehingga pembakaran yang terjadi pada mesin DOHC lebih

maksimal dan akselerasi mobil bermesin DOHC menjadi lebih baik.

DOHC memakai dua

menggerakkan katup isap dan satu lagi untuk menjalankan katup buang. Sistem buka

4

Tipe DOHC (Double OverHead Camshaft) dengan 4 katup dalam 1 silinder

sedikit lebih rumit dibandingkan dengan OHV.

lifter dan push rod, bobot bagian yang bergerak menjadi berkurang. Ini


membuka dan menutup lebih presisi pada kecepatan tinggi. OHC yang memakai

i tempat penyimpanan katup isap dan buang sering disebut sebagai

noken as untuk setiap silinder hanya mampu menampung 2 katup, 1 isap,

Oleh karena itu, mesin yang memiliki 4 silinder pasti hanya bisa memakai 8

Gambar 5. Mekanisme katup lengkap dalam su



lebih halus dan performa mesin yang lebih baik daripada SOHC karena




imal dan akselerasi mobil bermesin DOHC menjadi lebih baik.

DOHC memakai dua noken as yang ditempatkan pada kepala silinder. Satu untuk


dengan 4 katup dalam 1 silinder

sedikit lebih rumit dibandingkan dengan OHV. Karena tidak

bobot bagian yang bergerak menjadi berkurang. Ini


membuka dan menutup lebih presisi pada kecepatan tinggi. OHC yang memakai noken

i tempat penyimpanan katup isap dan buang sering disebut sebagai

untuk setiap silinder hanya mampu menampung 2 katup, 1 isap,

Oleh karena itu, mesin yang memiliki 4 silinder pasti hanya bisa memakai 8

ekanisme katup lengkap dalam suatu mesin



pada SOHC karena masing-masing




imal dan akselerasi mobil bermesin DOHC menjadi lebih baik.

yang ditempatkan pada kepala silinder. Satu untuk


5tutup ini tidak memerlukan rocker arm sehingga proses kerja menjadi lebih presisi lagi

pada putaran tinggi.

Konstruksi tipe ini sangat rumit dan memiliki kemampuan yang sangat tinggi

dibandingkan dua teknologi lainnya. Mekanisme katup DOHC bisa dibagi menjadi dua

model, yaitu single drive belt directly dan noken as intake (isap) yang digerakkan roda

gigi.

Pada teknologi pertama, dua noken as digerakkan langsung dengan sebuah sabuk.

Sedangkan pada model kedua, hanya salah satu noken as yang disambungkan dengan

sabuk. Umumnya adalah bagian roda gigi katup intake. Antara roda gigi intake

disambungkan dengan roda gigi exhaust (buang), sehingga katup exhaust akan turut

bergerak pula.

Adanya dua batang noken as memungkinkan pabrikan untuk memasangkan

teknologi multikatup dan katup variabel pada mesin DOHC. Dalam satu silinder bisa

dipasang lebih dari satu katup. Saat ini umumnya pabrikan menggunakan model 2 katup

isap dan 2 katup buang, sehingga mesin DOHC yang memiliki 4 silinder bisa memasang

16 katup sekaligus.

2. Metode Penggerak Noken As/Camshaft

Pada mesin 4 langkah mempunyai 4 proses kerja, yaitu langkah isap, kompresi,

usaha, dan buang. Tetapi bekerjanya katup hanya membutuhkan katup isap dan buang,

karena sisa proses lainnya terjadi di ruang bakar. Mekanime pergerakan katup diatur

sedemikian rupa sehingga setiap noken as berputar satu kali untuk menggerakkan katup

berputarnya poros engkol sebanyak 2 kali.

Noken as membuka dan menutup katup sesuai timing yang telah diprogram.

Noken as digerakkan oleh poros engkol dengan beberapa metode, yaitu timing gear,

timing chain, dan timing belt. Metode timing gear digunakan pada mekanisme katup

jenis mesin OHV yang letak sumbunya di dalam blok silinder. Timing gear umumnya

menimbulkan bunyi yang besar dibandingkan model rantai (timing chain), sehingga

mesin bensin OHV menjadi kurang populer dibandingkan model lainnya.

6Gambar 6. Berbagai metode pergerakan Camshaft

Model timing chain dipakai untuk mesin SOHC dan DOHC. Noken as

digerakkan oleh rantai (timing chain) dan roda gigi sprocket sebagai ganti dari timing

gear. Timing chain dan roda gigi sprocket dilumasi dengan oli.

Tegangan rantai diatur oleh chain tensioner. Vibrasi getaran rantai dicegah oleh

chain vibration damper. Noken as yang digerakkan rantai hanya sedikit menimbulkan

bunyi dibandingkan dengan timing gear, sehingga banyak diadopsi pabrikan.

Teknologi timing belt lahir dari kebutuhan akan mesin yang bersuara senyap.

Model sabuk ini tidak menimbulkan bunyi kalau dibandingkan dengan rantai. Selain itu

tidak memerlukan pelumasan dan penyetelan tegangan. Kelebihan lainnya adalah belt

lebih ringan dibandingkan rantai. Belt penggerak dibuat dari fiberglass yang diperkuat

karet sehingga memiliki daya regang yang baik. Belt juga tidak mudah meregang bila

terjadi panas. Oleh karena itu, model belt kini banyak dipasang pada mesin modern.

3. Pengembangan Teknologi Penggerak Katup

Pada dasarnya sistem pembakaran yang ada pada mobil merupakan hal yang

kompleks. Untuk menghasilkan tenaga yang maksimal pada RPM rendah dibutuhkan

setting yang berbeda dengan apabila kita ingin menghasilkan tenaga yang maksimal pada

RPM tinggi. Hal ini dikarenakan sifat-sifat dari campuran udara dan bahan bakar pada

waktu pembakaran. Seberapa besar katup harus dibuka, berapa lama katup harus dibuka,

kapan katup harus dibuka semuanya berbeda. Setting-an RPM rendah akan

mengakibatkan kinerja mesin saat berada di RPM tinggi terganggu dan tenaga yang

dihasilkan menjadi berkurang. sebaliknya setting-an RPM tinggi akan mengakibatkan

kinerja mesin yang kurang baik saat berada di RPM rendah dan mesin mengelitik.

Honda dalam pengembangan teknologi mesin otomotif di kawasan Asia bahkan

global, terbilang unggul. Teknologi CVCC (compound-vortex controlled combustion),

yakni teknologi irit bensin yang diterapkan pada Honda Civic di awal 1970-an, membuat

Honda Motor Co. melambung. Pelajaran dari CVCC membawa pabrik mobil tersebut

7melahirkan variable valve timing and lift electronic control (VTEC) yang pertama kali

digunakan tahun 1990 pada Acura NSX, sport car pertama buatan Honda.

a. VTEC

Gambar 7. Mesin Honda dengan teknologi VTEC

Teknologi ini mampu menghasilkan performa tinggi yang dibutuhkan sport car,

namun tetap hemat bahan bakar. Teknologi VTEC ini lalu menjadi terobosan teknologi

ramah lingkungan Honda Motor Co. VTEC kemudian diterapkan pada roadster Honda

S2000 dan model-model lain.

VTEC merupakan sistem pengkatupan yang sangat fleksibel dimana katup akan

terbuka dengan tepat, dengan besar yang tepat, dan untuk jangka waktu yang tepat pada

putaran mesin apapun.

VTEC adalah sistem pengkatupan yang dikembangkan oleh Honda untuk

meningkatkan efisiensi pembakaran internal 4-stroke. Yang dimaksudkan dengan

pembakaran internal 4-stroke adalah pembakaran internal yang dihasilkan oleh gerakan

piston dari 0 sampai 180 derajat. Sistem pengkatupan ini pertama kali diciptakan oleh

seorang insinyur Honda yang bernama Ikuo Kajitan dan kemudian dikembangkan oleh

produsen-produsen mobil lainnya seperti Toyota misalnya dengan apa yang kita kenal

sekarang VVT-i.

b. DOHC VTEC

Sistem mesin VTEC pertama kali diterapkan dengan menggunakan sistem

DOHC (Double OverHead Cam). Sistem DOHC mengunakan dua buah "cam lobe" pada

setiap katup dimana yang satu dioptimalkan untuk stabilitas pada putaran mesin rendah

dan efisiensi bahan bakar sedangkan yang satu lagi dioptimalkan untuk menghasilkan

tenaga yang maksimal pada putaran mesin tinggi. Peralihan diantara dua buah cam lobe

tersebut ditentukan oleh tekanan yang dihasilkan oleh oli mesin, temperatur mesin,

kecepatan kendaraan, dan kecepatan mesin. Ketika putaran mesin bertambah cepat,

tekanan oli akan menekan sebuah pin yang akan mengunci cam putaran mesin tinggi

sehingga cam kedua tersebutlah yang akan bekerja.

Gambar 8. Honda Jazz berteknologi mesin VTEC, kapasitas mesin 1,5 liter VTEC 4 silinder 16 katup, daya maksimum 110 PS pada putaran 5.800 rpm dan 14,6 kgm pada torsi 4.800 rpm.

8c. SOHC VTEC

Dikarenakan popularitas dan nilai pasar yang berkembang pesat terhadap sistem

VTEC, Honda selanjutnya mengaplikasikan sistem VTEC pada mesin SOHC (Single

OverHead Cam). Sistem SOHC ini hanya memiliki satu " cam shaft". Cam shaft ini

dipergunakan baik dalam katup masuk (intake valves) maupun katup buang (exhaust

valves). Kelemahannya adalah bahwa pada sistem seperti ini, keuntungan dari

mekanisme VTEC hanya akan didapat pada intake valves. Hal ini disebabkan karena

pada mesin SOHC, busi-busi (spark plugs) harus ditempatkan pada sudut yang bebas,

sedangkan pada mesin SOHC, busi terletak diantara dua exhaust valves, sehingga

mekanisme VTEC pada proses exhaust tidak mungkin dilakukan.

d. SOHC VTEC-E

VTEC-E merupakan pengembangan dari mekanisme VTEC sebelumnya. Agak

berbeda, bukan efisiensi pada putaran mesin tinggi yang ingin dihasilkan melainkan

meningkatkan efisiensi pada putaran mesin rendah. Pada putaran mesin rendah, satu dari

dua buah katup penerimaan terbuka sedikit sekali sehingga atomisasi dari bahan bakar

dan udara di dalam silinder meningkat. Hal tersebut menghasilkan suatu campuran bahan

bakar yang lebih sempurna. Ketika putaran mesin meningkat, kedua katup diperlukan

untuk menyuplai campuran bahan bakar yang cukup.

e. 3-Stage VTEC

Sistem ini mengaplikasikan SOHC VTEC dan SOHC VTEC-E. Pada kecepatan

rendah, hanya satu katup penerimaan digunakan. Pada kecepatan sedang, dua katup

digunakan. Sedangkan pada kecepatan tinggi, mesin langsung beralih menggunakan

mekanisme mesin VTEC standar.

f. i-VTEC

Honda menyempurnakan VTEC dengan menggabungkan VTC (variable timing

control), jadilah apa yang disebut i-VTEC (intelligent-variable valve timing & lift

electronic control). Keunggulan teknologi ini, meningkatkan daya pada kecepatan

rendah, menengah dan tinggi. Sekaligus meningkatkan efisiensi bahan bakar dan

mengurangi emisi gas buang.

Bagaimana cara kerja i-VTEC? Pasokan bensin ke ruang bakar dilakukan lewat

katup masuk yang dikontrol camshaft. Ketika camshaft berputar pada porosnya,

tonjolan/nok ini ikut berputar dan memukul rocker arm yang mendorong batang katup

sehingga katup terbuka. Ketika tonjolan sudah lewat, katup tertutup lagi.

Honda membuat dua tonjolan cam pada tiap silinder. Tonjolan pertama disebut

cam primer dan yang lebih kecil disebut cam sekunder. Pada putaran rendah atau

idle/langsam, kedua katup bergerak sendiri-sendiri. Karena cam sekunder lebih kecil

9maka bukaan katupnya juga kecil. Maka pasokan bahan bakarnya pun sedikit, sesuai

kebutuhan saat itu.

Keunikan teknologi ini terlihat pada putaran mesin 2200-2500 rpm. Sebuah

piston pada rocker arm primer mengunci rocker arm sekunder. Gerakan piston ini

didorong oleh tekanan oli. Hasilnya, kedua katup bergerak bersama yang dikontrol cam

primer.

Sementara VTC juga bekerja pada cam masuk. Tugasnya menggeser fasa cam

maju/mundur maksimal 50 derajad. Akibatnya, bukaan katup masuk, overlap dengan

katup buang. Hasilnya, sebagian gas buang yang seharusnya terdorong keluar seluruhnya,

terhisap masuk kembali dan dibakar. Inilah yang membuat mesin lebih efisien dan ramah

lingkungan.

Bagaimana VTC bekerja? Pergeseran cam dilakukan oleh VTC Actuator yang

bekerja sesuai dengan aliran oli yang dikontrol VTC OCV (oil control valve). Oli ini

bergerak dari pompa oli. Jika mesin sudah dijalankan, tekanan oli yang dihasilkan pompa

oli akan meningkat hingga mencapai level tertentu yang membuat pin lock membuka dan

actuator bekerja. Pergeseran maju mundur dikontrol VTC OCV.

Gambar 9. Sistem kerja i-VTEC

Otak dari kerja VTC adalah ECM/PCM atau lebih dikenal sebagai ECU

(electronic control unit). Unit ini mengkalkulasi data dari sensor-sensor untuk

menentukan apakah OCV harus mengeluarkan perintah mundur atau maju pada actuator.

Bila terjadi trouble, misalnya oli tidak bekerja sempurna, CVT tidak akan bekerja, tapi

VTEC tetap berfungsi. Teknologi mesin i-VTEC bisa disaksikan pada Honda New CRV

dan Honda New Accord.

10

Gambar 10. Mesin dengan menggunakan teknologi i-VTEC pada Honda

i-VTEC memperkenalkan fase camshaft yang dapat terus berubah-ubah pada

"intake cam" dari mesin DOHC VTEC. Teknologi ini pertama kali diterapkan pada

Honda K-series yang menggunakan mesin 4 silinder pada tahun 2001. Pembukaan katup

dan durasinya masih terbatas pada profil putaran mesin rendah atau profil putaran mesin

tinggi saja.

Perubahan fase camshaft dijalankan oleh gigi-gigi penggerak yang fleksibel yang

digerakkan oleh oli dan dikontrol oleh komputer. Fase ditentukan oleh kombinasi dari

beban mesin dan RPM. Efek dari hal tersebut adalah optimalisasi dari torsi yang

dihasilkan, terutama pada RPM rendah hingga sedang.

i-VTEC itu sendiri dibuat menjadi 2 kategori. i-VTEC yang pertama adalah i-

VTEC yang didesain untuk mobil performa tinggi seperti RSX Type S atau TSX. Untuk

mobil yang diproduksi untuk digunakan sehari-harinya, mesin i-VTEC performa tinggi

dapat ditemukan pada CR-V atau Accord. i-VTEC performa tinggi ini memiliki dasar

pengembangan dari DOHC VTEC. i-VTEC kategori kedua adalah yang mengutamakan

efisiensi. Perbedaan dari kedua jenis i-VTEC itu sendiri dapat ditentukan dari tenaga

yang dihasilkannya.

i-VTEC yang diciptakan untuk mobil performa akan menghasilkan lebih dari 200

HorsePower sebelum mendapat modifikasi apapun sedangkan yang lainnya tidak akan

menghasilkan lebih dari 160 HP.

Pada tahun 2004, Honda memperkenalkan i-VTEC V6. Pada mesin V6 ini tidak

ada pengaturan fase cam, melainkan adanya teknologi menonaktifkan silinder. Pada

kecepatan rendah (dibawah 120km/jam) katup-katup pada satu silinder akan menutup.

g. Advanced VTEC

Pada 25 September 2006 Honda mengumumkan peluncuran mesin Advance

VTEC yang akan mulai diproduksi mulai dari 3 tahun ke depan. Mesin baru ini

menggabungkan teknologi pembukaan katup yang terus berubah-ubah secara terus-

menerus dan pengaturan timing dari perubahan fase yang terus-menerus. Sistem baru ini

akan menghasilkan kontrol yang optimal pada pembukaan katup penerimaan dan fase

untuk berbagai kondisi mengemudi serta meningkatkan torsi yang dihasilkan pada

kecepatan mesin apa saja. Dibandingkan dengan mesin 2.4L i

), pengembangan ini diklaim aka

Honda juga mengklaim bahwa emisi yang dihasilkan oleh mesin ini telah memenuhi

standar yang lebih tinggi, emisi yang dihasilkan lebih rendah 75% dari ketentuan batas

emisi yang diijinkan pada tahun 2005

h. Teknologi VVT-i

Gambar 11.Mesin dengan menggunakan teknologi VVT

Bila pada Honda dikenal dengan teknologi VTEC

dikenal dengan teknologi

tingkat permintaan para pengguna kendaraan agar memiliki mobil dengan mesin yang

kuat dan bertenaga namun tetap irit bahan bakar dan ramah lingkungan telah menjadi

pemicu timbulnya teknologi baru yang dikenal dengan nama

Intelligent atau lebih dik

VVT-i merupakan salah satu aplikasi teknologi informasi pada industri otomotif

khususnya dalam hal penyempurnaan performa mesin.VVT

pengaturan katup pembakaran yang didasarkan pada putaran mesin dan posisi pedal gas.

Ketika pengemudi me

diatur sedemikian rupa sehingga torsi mesin dapat meningkat. Sebaliknya, ketika hanya

dibutuhkan sedikit tenaga mesin, maka mekanisme katup akan diatur sedemikian rupa

sehingga bahan bakar yang dipergu

dihasilkan lebih bersih.

Perbedaan mendasar yang dimiliki oleh sistem VVT

cam tidak perlu sama persis dengan perputaran mesin. Pada mobil tanpa s

intake cam hanya mempun

dapat memaksimalkan tenaga mesin pada saat tenaga besar dibutuhkan dan tidak dapat

meminimalkan bahan bakar yang dipergunakan ketika tenaga yang dibutuhkan tidak

besar.

11


kecepatan mesin apa saja. Dibandingkan dengan mesin 2.4L i

), pengembangan ini diklaim akan meningkatkan efisiensi bahan bakar hingga 13%.



emisi yang diijinkan pada tahun 2005.

i Toyota

Mesin dengan menggunakan teknologi VVT-i pada Toyota

Bila pada Honda dikenal dengan teknologi VTEC

dikenal dengan teknologi VVT-i. Dengan dilatarbelakangi oleh semakin tingginya

ntaan para pengguna kendaraan agar memiliki mobil dengan mesin yang


pemicu timbulnya teknologi baru yang dikenal dengan nama

atau lebih dikenal dengan sebutan VVT-i.

i merupakan salah satu aplikasi teknologi informasi pada industri otomotif

khususnya dalam hal penyempurnaan performa mesin.VVT


Ketika pengemudi memerlukan tenaga lebih besar, maka mekanisme katup akan



sehingga bahan bakar yang dipergunakan lebih sedikit dan tentunya gas buang yang

dihasilkan lebih bersih.

Perbedaan mendasar yang dimiliki oleh sistem VVT

tidak perlu sama persis dengan perputaran mesin. Pada mobil tanpa s

hanya mempunyai satu pola bukaan katup sehingga membuat mesin tidak



Gambar 12. Toyota Yaris bermesin 1.5 Liter (1.497 cc), 4 silinder segaris, 16 katup, DOHC, berteknologi VVTkuda pada 6.000 rpm dan torsi maksimumnya 140 Nm (Newton-meter


kecepatan mesin apa saja. Dibandingkan dengan mesin 2.4L i-VTEC ( CR-V dan Accord

n meningkatkan efisiensi bahan bakar hingga 13%.



Bila pada Honda dikenal dengan teknologi VTEC-nya maka untuk Toyota

ilatarbelakangi oleh semakin tingginya

ntaan para pengguna kendaraan agar memiliki mobil dengan mesin yang


pemicu timbulnya teknologi baru yang dikenal dengan nama Variable Valve Timing-

i merupakan salah satu aplikasi teknologi informasi pada industri otomotif

khususnya dalam hal penyempurnaan performa mesin.VVT-i adalah teknologi


merlukan tenaga lebih besar, maka mekanisme katup akan



nakan lebih sedikit dan tentunya gas buang yang

Perbedaan mendasar yang dimiliki oleh sistem VVT-i adalah perputaran intake

tidak perlu sama persis dengan perputaran mesin. Pada mobil tanpa sistem VVT-i,

yai satu pola bukaan katup sehingga membuat mesin tidak



Toyota Yaris bermesin 1.5 Liter (1.497 cc), 4 silinder segaris, 16 katup, DOHC, berteknologi VVT-i, Tenaga maksimum 106 daya kuda pada 6.000 rpm dan torsi maksimumnya 140

meter) pada 4.200 rpm.

12

Berdasarkan penjelasan singkat diatas, dapat disimpulkan bahwa teknologi VVT-

i sangat membantu pengemudi memperoleh kinerja optimum dari mesin sekaligus

menjaganya tetap irit bahan bakar dan lebih ramah lingkungan.

Berikut ini adalah rangkuman dari kinerja sistem VVT-i :

1. Pembakaran yang stabil dapat diperoleh bahkan pada putaran mesin yang rendah.

Dengan putaran mesin yang rendah saat stasioner (idle) maka efisiensi bahan

bakarnya menjadi lebih baik.

2. Kerugian tenaga mesin dapat dikurangi sehingga efisiensi bahan bakarnya meningkat.

Selain itu, hasil gas buangnya pun lebih ramah lingkungan.

3. Kemampuan mesin dapat dioptimalkan sehingga tenaga yang dihasilkan dapat

maksimal.

D. SIMPULAN DAN SARAN

1. Simpulan

a. Pada mekanisme katup dikenal istilah OHV, SOHC, dan DOHC. DOHC yang

lebih mampu mendukung pengembangan teknologi penggerak katup.

b. Metode penggerak camshaft terdiri atas timing gear, timing chain, dan timing

belt. Penggunaan timing belt selanjutnya menjadi pilihan karena mempunyai

beberapa kelebihan dibanding yang lain, yaitu tidak menimbulkan suara berisik,

tidak memerlukan pelumasan, dan tidak memerlukan penyetelan tegangan.

c. Pengembangan teknologi penggerak katup diharapkan mampu meningkatkan

efisiensi bahan bakar, tenaga mesin, menurunkan emisi gas buang, dan ramah

lingkungan. Pada Honda dikenal dengan teknologi VTEC-nya sedangkan untuk

Toyota dikenal dengan teknologi VVT-i nya. Prinsip kerjanya, jumlah gas baru

yang dimasukkan ke dalam silinder secara fleksibel disesuaikan dengan putaran

mesin. Faktor koreksi/sensor-sensor untuk fleksibelitas ini didapat dari putaran

mesin, tekanan oli, temperatur mesin, kecepatan kendaraan, dan posisi pedal gas.

ECU mengolah data (faktor koresi) yang diterima untuk memberikan perintah

katup membuka dengan sudut bukaan dan waktu tertentu.

2. Saran

Performa mesin, salah satunya dapat ditingkatkan dengan mengembangkan

mekanisme katup ini. Pengembangan selanjutnya dapat diarahkan pada jumlah faktor

koreksi yang relevan yang dapat lebih menyempurnakan kinerja mekanisme katup,

bahan katup, pegas katup (dari sisi bahan atau pengganti fungsi pegas) dan pembuatan

camshaft (secara khusus pada bagian cam/nok-nya).

13

DAFTAR RUJUKAN

Boorsa Otto Online. 26 Desember 2006. Mesin VVT-i dan Mesin VTEC.

Depdiknas. 2001. Bahan Pelatihan Nasional Otomotif Perbaikan Kendaraan Ringan. Jakarta.

Karyanto, E. 2000. Panduan Reparasi Mesin Diesel: Dasar Operasi Service. Jakarta: Pedoman Ilmu Jaya.

Mobil Motor No. 05/XXVII/2, 15 Juni 1997. Teknologi Periuk Mercedes.

Outomotive On-Line Magazine. 17 Oktober 2006. Representasi Gaya Hidup Ala Kota Besar

Pikiran Rakyat. 10 Desember 2006. Pneumatic Belum Bisa Diadopsi Mesin StandarPabrikan Ulik Mekanisme Katup. Bandung: Cyber Media

Pikiran Rakyat. 12 Mei 2006. Tenaga Besar, Pembakaran dan Pasokan Bensin LancarKatup VVT Standar Mesin Modern. Bandung: Cyber Media

Pikiran Rakyat. 22 Desember 2006 . Teknologi Pergerakan Katup Semakin Rumit:Apa Itu SOHC dan DOHC?. Bandung: Cyber Media

Suratman, M. & Juhana, O. 2001. Servis dan Reparasi Auto Mobil. Bandung: Pustaka Grafika.

Toyota Astra Motor. Tanpa tanggal. Keunggulan VVT-i. Jakarta.

Trainning Center.Tanpa tahun. New Step 1: Trainning Manual. Jakarta: PT. Toyota Astra Motor.

PERKEMBANGAN TEKNOLOGI MEKANISME KATUP

PADA MESIN MOBIL

Heri Subowo[footnoteRef:2] [2: Heri Subowo adalah guru SMKN 3 Boyolangu Tulungagung, yang telah menyelesaikan tugas belajarnya pada Program Pascasarjana Program Studi Pendidikan Kejuruan Universitas Negeri Malang. Artikel ini dipublikasikan melalui website www.smkn3boy.sch.id]

Abstrak: Mekanisme katup berfungsi untuk mengatur membuka dan menutupnya katup-katup agar dapat bekerja sesuai dengan waktunya. Jenis mekanisme katup dikenal istilah OHV, SOHC, dan DOHC. Metode penggerak camshaft terdiri atas timing gear, timing chain, dan timing belt. Pengembangan teknologi penggerak katup dikenal istilah VTEC, DOHC, VTEC, SOHC VTEC-E , 3-Stage VTEC, i-VTEC, Advanced VTEC, VVT-i. Pengembangan teknologi penggerak katup diharapkan mampu meningkatkan efisiensi bahan bakar, tenaga mesin, menurunkan emisi gas buang, dan ramah lingkungan.

Kata Kunci: Mekanisme katup, VTEC, DOHC, VTEC, SOHC VTEC-E, 3-Stage VTEC, i-VTEC, Advanced VTEC, VVT-i

A.PENDAHULUAN

Pada motor 4 langkah (tak), baik motor bensin maupun diesel selalu menggunakan mekanisme katup. Mekanisme katup ini berfungsi untuk mengatur membuka dan menutupnya katup-katup agar dapat bekerja sesuai dengan waktunya. Jenis mekanisme katup dikenal istilah OHV, SOHC, dan DOHC. Pada setiap silinder pada motor 4 tak setidaknya terdiri atas dua katup yang terdiri atas katup masuk dan katup buang. Katup masuk bertugas mengatur pemasukan campuran bahan bakar-udara ke dalam silinder, piring katup dibuat tipis supaya meringankan beban putaran pada poros kam. Sedangkan katup buang mengatur aliran gas sisa-sisa pembakaran keluar dari silinder untuk dibuang ke udara luar, piring katupnya biasanya dibuat tebal daripada katup masuk supaya tahan panas dan tidak mudah berubah bentuk. Katup-katup ini bekerja dalam kondisi yang ekstrem. Pada Motor Diesel tekanan pembakaran 4 12 Mpa (40 120 bar) dan temperatur gas buang 500 600oC. Sedangkan pada motor bensin (Otto) tekanan pembakaran 3-6 Mpa (30 60 bar) dan temperatur gas buang 700 1000oC. Katup harus dibuat dari material yang tahan terhadap kondisi-kondisi tersebut.

Pergerakkan katup ini dibantu oleh pegas katup yang memiliki fungsi untuk menutup kembali pintu masuk bahan bakar tersebut. Katup dan pegas bagaikan pasangan yang sehidup semati, keduanya bekerja berdampingan. Pekerjaan ini semakin berat pada mesin modern 4 silinder yang putaran mesinnya bisa mencapai batas merah 8.000 rpm. Artinya dalam satu detik, pergerakkan buka tutup katup bisa mencapai 33 kali. ((8.000/4)/60 detik = 33,33).

Menurut E. Karyanto (2000: 93), ketentuan dan syarat katup adalah (1). Harus ringan dan mempunyai bentuk kerucut 45o atau 30o pada tempat kedudukan katup (valve seat). (2). Harus kuat dan tahan terhadap panas dan getaran tinggi. (3). Tahan lama dalam pemakaian. (4). Bila katup tertutup, katup harus menempel rapat pada kedudukan katup.

Karena itu teknologi bahan baku pegas terus dikembangkan agar mampu bekerja pada beban yang tinggi ini. Bila pegas terlalu lemah karena tidak mampu menekan kembali katup ke posisi semula, maka akan berdampak pada puncak akselerasi yang terlalu dini. Tarikan mobil jadi mengendur, terasa seperti tertahan saat putaran mesin mencapai rpm tinggi. Kondisi ini disebabkan oleh katup yang tidak menutup sempurna dan pasokan bahan bakar pun berlimpah di ruang bakar/combustion chamber.

Untuk mengatasinya pabrikan membuat pegas katup dari bahan magnesium dan titanium. Sebelumnya pegas dibuat dari bahan baja tempa atau forged steel. Namun begitu, tidak semua mesin mobil memerlukan pegas magnesium. Khusus untuk mesin standar pegas baja tempa masih layak pakai karena jarang digeber pada rpm tinggi di atas 8.000 rpm. Pegas magnesium khusus dipakai pada mobil-mobil sport berkecepatan tinggi.

Gambar 1. Sebuah mesin dengan kelengkapannya

Untuk pengembangan metode penggerak katup berorientasi pada kemudahan perawatan dan berkurangnya suara berisik yang ditimbulkan. Pada perkembangannya dikenal dengan beberapa istilah yaitu timing gear, timing chain, dan timing belt.

Selanjutnya, pabrikan mobil yang memproduksi mobil standar kini lebih berkonsentrasi pada teknologi mekanisme buka tutup katup. Di pasaran terdapat beragam penamaan yang dikemas dalam singkatan yang keren, seperti VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Controlled) yang dikembangkan Honda. Kemudian ada VVTL-i (Variable Valve Timing Lift-intelligent) milik pabrikan Toyota.

Teknologi ini dikembangkan berangkat dari permasalahan bahwa untuk mekanisme katup konvensional panjang langkah katup untuk berbagai putaran mesin tetap dan lama waktu pembukaan katup hanya bergantung pada putaran mesin sehingga berefek pada borosnya bahan bakar dan emisi gas buang yang relatif tinggi.

Berdasarkan paparan di atas, rumusan masalah yang akan dibahas dalam artikel ini adalah 1) Apa itu OHV, SOHC, dan DOHC? 2) Bagaimanakah metode penggerak Nokes As/Camshaft? 3) Bagaimanakah perkembangan teknologi penggerak katup?

B. PEMBAHASAN

1.OHV, SOHC, dan DOHC

Ketika pabrikan mobil meluncurkan mobil baru, pada brosurnya selalu tertulis spesifikasi mesin yang digunakan. Umumnya tulisan yang dicantumkan adalah teknologi mesin seperti mesin SOHC, 4 silinder, 8 katup segaris atau DOHC, 4 silinder dan 16 katup.

Antara SOHC dengan DOHC memang memiliki perbedaan konsep yang besar. Kedua istilah tersebut berbicara mengenai mekanisme pergerakan katup. SOHC merupakan singkatan dari Single OverHead Camshaft, sedangkan DOHC adalah kepanjangan dari Double OverHead Camshaft. Terlihat dari dari kedua singkatan tersebut ada satu kata yang sama yaitu, camshaft atau noken as. Memang pada noken as inilah terletak perbedaan kedua teknologi tersebut.

Camshhaft atau noken as memiliki fungsi untuk membuka tutup katup isap dan katup buang. Katup isap bertugas untuk mengisap campuran bahan bakar udara ke dalam ruang bakar. Sebaliknya, katup buang memiliki tugas untuk menyalurkan sisa pembakaran ke knalpot.

Sebenarnya teknologi mekanisme katup tidak hanya SOHC dan DOHC, tetapi masih ada sistem lain yang disebut OHV (Over Head Valve). Mekanisme kerja katup ini sangat sederhana dan memiliki daya tahan tinggi. Penempatan camshaft-nya berada pada blok silinder yang dibantu valve lifter dan push rod diantara rocker arm.

Mekanisme OHV banyak dipakai oleh mesin diesel truk yang hanya membutuhkan torsi. Karena pengembangan teknologinya terbatas, sistem OHV sudah jarang digunakan lagi pada mesin bensin.

Para ahli otomotif terus berpikir untuk menciptakan sistem mekanisme katup baru. Mereka pun beralih ke model OverHead Camshaft (OHC) yang menempatkan noken as di atas kepala silinder. Noken as langsung menggerakkan rocker arm tanpa melalui lifter dan push rod. Camshaft digerakkan oleh poros engkol melalui rantai atau tali penggerak.

Gambar 2. Tipe OHV (Overhead Valve)Gambar 3. Tipe SOHC (Single Overhead Camshaft)

Gambar 4. Tipe DOHC (Double OverHead Camshaft) dengan 4 katup dalam 1 silinder

Tipe OHC sedikit lebih rumit dibandingkan dengan OHV. Karena tidak menggunakan lifter dan push rod, bobot bagian yang bergerak menjadi berkurang. Ini membuat kemampuan mesin pada kecepatan tinggi cukup baik karena katup mampu membuka dan menutup lebih presisi pada kecepatan tinggi. OHC yang memakai noken as tunggal sebagai tempat penyimpanan katup isap dan buang sering disebut sebagai SOHC. Setiap noken as untuk setiap silinder hanya mampu menampung 2 katup, 1 isap, dan 1 buang. Oleh karena itu, mesin yang memiliki 4 silinder pasti hanya bisa memakai 8 katup.

Gambar 5. Mekanisme katup lengkap dalam suatu mesin

Keinginan untuk membuat mesin yang lebih bertenaga dibandingkan model SOHC, mendorong lahirnya teknologi DOHC. Mesin DOHC mempunyai suara yang lebih halus dan performa mesin yang lebih baik daripada SOHC karena masing-masing poros pada mesin DOHC memiliki fungsi berbeda untuk mengatur klep masuk dan buang. Sementara itu, pada mesin SOHC, satu poros sekaligus bertugas mengatur buka/tutup klep masuk/buang sehingga pembakaran yang terjadi pada mesin DOHC lebih maksimal dan akselerasi mobil bermesin DOHC menjadi lebih baik.

DOHC memakai dua noken as yang ditempatkan pada kepala silinder. Satu untuk menggerakkan katup isap dan satu lagi untuk menjalankan katup buang. Sistem buka tutup ini tidak memerlukan rocker arm sehingga proses kerja menjadi lebih presisi lagi pada putaran tinggi.

Konstruksi tipe ini sangat rumit dan memiliki kemampuan yang sangat tinggi dibandingkan dua teknologi lainnya. Mekanisme katup DOHC bisa dibagi menjadi dua model, yaitu single drive belt directly dan noken as intake (isap) yang digerakkan roda gigi.

Pada teknologi pertama, dua noken as digerakkan langsung dengan sebuah sabuk. Sedangkan pada model kedua, hanya salah satu noken as yang disambungkan dengan sabuk. Umumnya adalah bagian roda gigi katup intake. Antara roda gigi intake disambungkan dengan roda gigi exhaust (buang), sehingga katup exhaust akan turut bergerak pula.

Adanya dua batang noken as memungkinkan pabrikan untuk memasangkan teknologi multikatup dan katup variabel pada mesin DOHC. Dalam satu silinder bisa dipasang lebih dari satu katup. Saat ini umumnya pabrikan menggunakan model 2 katup isap dan 2 katup buang, sehingga mesin DOHC yang memiliki 4 silinder bisa memasang 16 katup sekaligus.

2. Metode Penggerak Noken As/Camshaft

Pada mesin 4 langkah mempunyai 4 proses kerja, yaitu langkah isap, kompresi, usaha, dan buang. Tetapi bekerjanya katup hanya membutuhkan katup isap dan buang, karena sisa proses lainnya terjadi di ruang bakar. Mekanime pergerakan katup diatur sedemikian rupa sehingga setiap noken as berputar satu kali untuk menggerakkan katup berputarnya poros engkol sebanyak 2 kali.

Noken as membuka dan menutup katup sesuai timing yang telah diprogram. Noken as digerakkan oleh poros engkol dengan beberapa metode, yaitu timing gear, timing chain, dan timing belt. Metode timing gear digunakan pada mekanisme katup jenis mesin OHV yang letak sumbunya di dalam blok silinder. Timing gear umumnya menimbulkan bunyi yang besar dibandingkan model rantai (timing chain), sehingga mesin bensin OHV menjadi kurang populer dibandingkan model lainnya.

Gambar 6. Berbagai metode pergerakan Camshaft

Model timing chain dipakai untuk mesin SOHC dan DOHC. Noken as digerakkan oleh rantai (timing chain) dan roda gigi sprocket sebagai ganti dari timing gear. Timing chain dan roda gigi sprocket dilumasi dengan oli.

Tegangan rantai diatur oleh chain tensioner. Vibrasi getaran rantai dicegah oleh chain vibration damper. Noken as yang digerakkan rantai hanya sedikit menimbulkan bunyi dibandingkan dengan timing gear, sehingga banyak diadopsi pabrikan.

Teknologi timing belt lahir dari kebutuhan akan mesin yang bersuara senyap. Model sabuk ini tidak menimbulkan bunyi kalau dibandingkan dengan rantai. Selain itu tidak memerlukan pelumasan dan penyetelan tegangan. Kelebihan lainnya adalah belt lebih ringan dibandingkan rantai. Belt penggerak dibuat dari fiberglass yang diperkuat karet sehingga memiliki daya regang yang baik. Belt juga tidak mudah meregang bila terjadi panas. Oleh karena itu, model belt kini banyak dipasang pada mesin modern.

3. Pengembangan Teknologi Penggerak Katup

Pada dasarnya sistem pembakaran yang ada pada mobil merupakan hal yang kompleks. Untuk menghasilkan tenaga yang maksimal pada RPM rendah dibutuhkan setting yang berbeda dengan apabila kita ingin menghasilkan tenaga yang maksimal pada RPM tinggi. Hal ini dikarenakan sifat-sifat dari campuran udara dan bahan bakar pada waktu pembakaran. Seberapa besar katup harus dibuka, berapa lama katup harus dibuka, kapan katup harus dibuka semuanya berbeda. Setting-an RPM rendah akan mengakibatkan kinerja mesin saat berada di RPM tinggi terganggu dan tenaga yang dihasilkan menjadi berkurang. sebaliknya setting-an RPM tinggi akan mengakibatkan kinerja mesin yang kurang baik saat berada di RPM rendah dan mesin mengelitik.

Honda dalam pengembangan teknologi mesin otomotif di kawasan Asia bahkan global, terbilang unggul. Teknologi CVCC (compound-vortex controlled combustion), yakni teknologi irit bensin yang diterapkan pada Honda Civic di awal 1970-an, membuat Honda Motor Co. melambung. Pelajaran dari CVCC membawa pabrik mobil tersebut melahirkan variable valve timing and lift electronic control (VTEC) yang pertama kali digunakan tahun 1990 pada Acura NSX, sport car pertama buatan Honda.

a. VTEC

Gambar 8. Honda Jazz berteknologi mesin VTEC, kapasitas mesin 1,5 liter VTEC 4 silinder 16 katup, daya maksimum 110 PS pada putaran 5.800 rpm dan 14,6 kgm pada torsi 4.800 rpm.

Gambar 7. Mesin Honda dengan

teknologi VTEC

Teknologi ini mampu menghasilkan performa tinggi yang dibutuhkan sport car, namun tetap hemat bahan bakar. Teknologi VTEC ini lalu menjadi terobosan teknologi ramah lingkungan Honda Motor Co. VTEC kemudian diterapkan pada roadster Honda S2000 dan model-model lain.

VTEC merupakan sistem pengkatupan yang sangat fleksibel dimana katup akan terbuka dengan tepat, dengan besar yang tepat, dan untuk jangka waktu yang tepat pada putaran mesin apapun.

VTEC adalah sistem pengkatupan yang dikembangkan oleh Honda untuk meningkatkan efisiensi pembakaran internal 4-stroke. Yang dimaksudkan dengan pembakaran internal 4-stroke adalah pembakaran internal yang dihasilkan oleh gerakan piston dari 0 sampai 180 derajat. Sistem pengkatupan ini pertama kali diciptakan oleh seorang insinyur Honda yang bernama Ikuo Kajitan dan kemudian dikembangkan oleh produsen-produsen mobil lainnya seperti Toyota misalnya dengan apa yang kita kenal sekarang VVT-i.

b. DOHC VTEC

Sistem mesin VTEC pertama kali diterapkan dengan menggunakan sistem DOHC (Double OverHead Cam). Sistem DOHC mengunakan dua buah "cam lobe" pada setiap katup dimana yang satu dioptimalkan untuk stabilitas pada putaran mesin rendah dan efisiensi bahan bakar sedangkan yang satu lagi dioptimalkan untuk menghasilkan tenaga yang maksimal pada putaran mesin tinggi. Peralihan diantara dua buah cam lobe tersebut ditentukan oleh tekanan yang dihasilkan oleh oli mesin, temperatur mesin, kecepatan kendaraan, dan kecepatan mesin. Ketika putaran mesin bertambah cepat, tekanan oli akan menekan sebuah pin yang akan mengunci cam putaran mesin tinggi sehingga cam kedua tersebutlah yang akan bekerja.

c. SOHC VTEC

Dikarenakan popularitas dan nilai pasar yang berkembang pesat terhadap sistem VTEC, Honda selanjutnya mengaplikasikan sistem VTEC pada mesin SOHC (Single OverHead Cam). Sistem SOHC ini hanya memiliki satu " cam shaft". Cam shaft ini dipergunakan baik dalam katup masuk (intake valves) maupun katup buang (exhaust valves). Kelemahannya adalah bahwa pada sistem seperti ini, keuntungan dari mekanisme VTEC hanya akan didapat pada intake valves. Hal ini disebabkan karena pada mesin SOHC, busi-busi (spark plugs) harus ditempatkan pada sudut yang bebas, sedangkan pada mesin SOHC, busi terletak diantara dua exhaust valves, sehingga mekanisme VTEC pada proses exhaust tidak mungkin dilakukan.

d. SOHC VTEC-E

VTEC-E merupakan pengembangan dari mekanisme VTEC sebelumnya. Agak berbeda, bukan efisiensi pada putaran mesin tinggi yang ingin dihasilkan melainkan meningkatkan efisiensi pada putaran mesin rendah. Pada putaran mesin rendah, satu dari dua buah katup penerimaan terbuka sedikit sekali sehingga atomisasi dari bahan bakar dan udara di dalam silinder meningkat. Hal tersebut menghasilkan suatu campuran bahan bakar yang lebih sempurna. Ketika putaran mesin meningkat, kedua katup diperlukan untuk menyuplai campuran bahan bakar yang cukup.

e. 3-Stage VTEC

Sistem ini mengaplikasikan SOHC VTEC dan SOHC VTEC-E. Pada kecepatan rendah, hanya satu katup penerimaan digunakan. Pada kecepatan sedang, dua katup digunakan. Sedangkan pada kecepatan tinggi, mesin langsung beralih menggunakan mekanisme mesin VTEC standar.

f. i-VTEC

Honda menyempurnakan VTEC dengan menggabungkan VTC (variable timing control), jadilah apa yang disebut i-VTEC (intelligent-variable valve timing & lift electronic control). Keunggulan teknologi ini, meningkatkan daya pada kecepatan rendah, menengah dan tinggi. Sekaligus meningkatkan efisiensi bahan bakar dan mengurangi emisi gas buang.

Bagaimana cara kerja i-VTEC? Pasokan bensin ke ruang bakar dilakukan lewat katup masuk yang dikontrol camshaft. Ketika camshaft berputar pada porosnya, tonjolan/nok ini ikut berputar dan memukul rocker arm yang mendorong batang katup sehingga katup terbuka. Ketika tonjolan sudah lewat, katup tertutup lagi.

Honda membuat dua tonjolan cam pada tiap silinder. Tonjolan pertama disebut cam primer dan yang lebih kecil disebut cam sekunder. Pada putaran rendah atau idle/langsam, kedua katup bergerak sendiri-sendiri. Karena cam sekunder lebih kecil maka bukaan katupnya juga kecil. Maka pasokan bahan bakarnya pun sedikit, sesuai kebutuhan saat itu.

Keunikan teknologi ini terlihat pada putaran mesin 2200-2500 rpm. Sebuah piston pada rocker arm primer mengunci rocker arm sekunder. Gerakan piston ini didorong oleh tekanan oli. Hasilnya, kedua katup bergerak bersama yang dikontrol cam primer.

Sementara VTC juga bekerja pada cam masuk. Tugasnya menggeser fasa cam maju/mundur maksimal 50 derajad. Akibatnya, bukaan katup masuk, overlap dengan katup buang. Hasilnya, sebagian gas buang yang seharusnya terdorong keluar seluruhnya, terhisap masuk kembali dan dibakar. Inilah yang membuat mesin lebih efisien dan ramah lingkungan.

Bagaimana VTC bekerja? Pergeseran cam dilakukan oleh VTC Actuator yang bekerja sesuai dengan aliran oli yang dikontrol VTC OCV (oil control valve). Oli ini bergerak dari pompa oli. Jika mesin sudah dijalankan, tekanan oli yang dihasilkan pompa oli akan meningkat hingga mencapai level tertentu yang membuat pin lock membuka dan actuator bekerja. Pergeseran maju mundur dikontrol VTC OCV.

Gambar 9. Sistem kerja i-VTEC

Otak dari kerja VTC adalah ECM/PCM atau lebih dikenal sebagai ECU (electronic control unit). Unit ini mengkalkulasi data dari sensor-sensor untuk menentukan apakah OCV harus mengeluarkan perintah mundur atau maju pada actuator. Bila terjadi trouble, misalnya oli tidak bekerja sempurna, CVT tidak akan bekerja, tapi VTEC tetap berfungsi. Teknologi mesin i-VTEC bisa disaksikan pada Honda New CRV dan Honda New Accord.

Gambar 10. Mesin dengan menggunakan teknologi i-VTEC pada Honda

i-VTEC memperkenalkan fase camshaft yang dapat terus berubah-ubah pada "intake cam" dari mesin DOHC VTEC. Teknologi ini pertama kali diterapkan pada Honda K-series yang menggunakan mesin 4 silinder pada tahun 2001. Pembukaan katup dan durasinya masih terbatas pada profil putaran mesin rendah atau profil putaran mesin tinggi saja.

Perubahan fase camshaft dijalankan oleh gigi-gigi penggerak yang fleksibel yang digerakkan oleh oli dan dikontrol oleh komputer. Fase ditentukan oleh kombinasi dari beban mesin dan RPM. Efek dari hal tersebut adalah optimalisasi dari torsi yang dihasilkan, terutama pada RPM rendah hingga sedang.

i-VTEC itu sendiri dibuat menjadi 2 kategori. i-VTEC yang pertama adalah i-VTEC yang didesain untuk mobil performa tinggi seperti RSX Type S atau TSX. Untuk mobil yang diproduksi untuk digunakan sehari-harinya, mesin i-VTEC performa tinggi dapat ditemukan pada CR-V atau Accord. i-VTEC performa tinggi ini memiliki dasar pengembangan dari DOHC VTEC. i-VTEC kategori kedua adalah yang mengutamakan efisiensi. Perbedaan dari kedua jenis i-VTEC itu sendiri dapat ditentukan dari tenaga yang dihasilkannya.

i-VTEC yang diciptakan untuk mobil performa akan menghasilkan lebih dari 200 HorsePower sebelum mendapat modifikasi apapun sedangkan yang lainnya tidak akan menghasilkan lebih dari 160 HP.

Pada tahun 2004, Honda memperkenalkan i-VTEC V6. Pada mesin V6 ini tidak ada pengaturan fase cam, melainkan adanya teknologi menonaktifkan silinder. Pada kecepatan rendah (dibawah 120km/jam) katup-katup pada satu silinder akan menutup.

g. Advanced VTEC

Pada 25 September 2006 Honda mengumumkan peluncuran mesin Advance VTEC yang akan mulai diproduksi mulai dari 3 tahun ke depan. Mesin baru ini menggabungkan teknologi pembukaan katup yang terus berubah-ubah secara terus-menerus dan pengaturan timing dari perubahan fase yang terus-menerus. Sistem baru ini akan menghasilkan kontrol yang optimal pada pembukaan katup penerimaan dan fase untuk berbagai kondisi mengemudi serta meningkatkan torsi yang dihasilkan pada kecepatan mesin apa saja. Dibandingkan dengan mesin 2.4L i-VTEC ( CR-V dan Accord ), pengembangan ini diklaim akan meningkatkan efisiensi bahan bakar hingga 13%. Honda juga mengklaim bahwa emisi yang dihasilkan oleh mesin ini telah memenuhi standar yang lebih tinggi, emisi yang dihasilkan lebih rendah 75% dari ketentuan batas emisi yang diijinkan pada tahun 2005.

h. Teknologi VVT-i Toyota

Gambar 12. Toyota Yaris bermesin 1.5 Liter (1.497 cc), 4 silinder segaris, 16 katup, DOHC, berteknologi VVT-i, Tenaga maksimum 106 daya kuda pada 6.000 rpm dan torsi maksimumnya 140 Nm (Newton-meter) pada 4.200 rpm. Gambar 11.Mesin dengan menggunakan teknologi VVT-i pada Toyota

Bila pada Honda dikenal dengan teknologi VTEC-nya maka untuk Toyota dikenal dengan teknologi VVT-i. Dengan dilatarbelakangi oleh semakin tingginya tingkat permintaan para pengguna kendaraan agar memiliki mobil dengan mesin yang kuat dan bertenaga namun tetap irit bahan bakar dan ramah lingkungan telah menjadi pemicu timbulnya teknologi baru yang dikenal dengan nama Variable Valve Timing-Intelligent atau lebih dikenal dengan sebutan VVT-i.

VVT-i merupakan salah satu aplikasi teknologi informasi pada industri otomotif khususnya dalam hal penyempurnaan performa mesin.VVT-i adalah teknologi pengaturan katup pembakaran yang didasarkan pada putaran mesin dan posisi pedal gas.

Ketika pengemudi memerlukan tenaga lebih besar, maka mekanisme katup akan diatur sedemikian rupa sehingga torsi mesin dapat meningkat. Sebaliknya, ketika hanya dibutuhkan sedikit tenaga mesin, maka mekanisme katup akan diatur sedemikian rupa sehingga bahan bakar yang dipergunakan lebih sedikit dan tentunya gas buang yang dihasilkan lebih bersih.

Perbedaan mendasar yang dimiliki oleh sistem VVT-i adalah perputaran intake cam tidak perlu sama persis dengan perputaran mesin. Pada mobil tanpa sistem VVT-i, intake cam hanya mempunyai satu pola bukaan katup sehingga membuat mesin tidak dapat memaksimalkan tenaga mesin pada saat tenaga besar dibutuhkan dan tidak dapat meminimalkan bahan bakar yang dipergunakan ketika tenaga yang dibutuhkan tidak besar.

Berdasarkan penjelasan singkat diatas, dapat disimpulkan bahwa teknologi VVT-i sangat membantu pengemudi memperoleh kinerja optimum dari mesin sekaligus menjaganya tetap irit bahan bakar dan lebih ramah lingkungan.

Berikut ini adalah rangkuman dari kinerja sistem VVT-i :

1. Pembakaran yang stabil dapat diperoleh bahkan pada putaran mesin yang rendah. Dengan putaran mesin yang rendah saat stasioner (idle) maka efisiensi bahan bakarnya menjadi lebih baik.

2. Kerugian tenaga mesin dapat dikurangi sehingga efisiensi bahan bakarnya meningkat. Selain itu, hasil gas buangnya pun lebih ramah lingkungan.

3. Kemampuan mesin dapat dioptimalkan sehingga tenaga yang dihasilkan dapat maksimal.

D.SIMPULAN DAN SARAN

1. Simpulan

a. Pada mekanisme katup dikenal istilah OHV, SOHC, dan DOHC. DOHC yang lebih mampu mendukung pengembangan teknologi penggerak katup.

b. Metode penggerak camshaft terdiri atas timing gear, timing chain, dan timing belt. Penggunaan timing belt selanjutnya menjadi pilihan karena mempunyai beberapa kelebihan dibanding yang lain, yaitu tidak menimbulkan suara berisik, tidak memerlukan pelumasan, dan tidak memerlukan penyetelan tegangan.

c. Pengembangan teknologi penggerak katup diharapkan mampu meningkatkan efisiensi bahan bakar, tenaga mesin, menurunkan emisi gas buang, dan ramah lingkungan. Pada Honda dikenal dengan teknologi VTEC-nya sedangkan untuk Toyota dikenal dengan teknologi VVT-i nya. Prinsip kerjanya, jumlah gas baru yang dimasukkan ke dalam silinder secara fleksibel disesuaikan dengan putaran mesin. Faktor koreksi/sensor-sensor untuk fleksibelitas ini didapat dari putaran mesin, tekanan oli, temperatur mesin, kecepatan kendaraan, dan posisi pedal gas. ECU mengolah data (faktor koresi) yang diterima untuk memberikan perintah katup membuka dengan sudut bukaan dan waktu tertentu.

2. Saran

Performa mesin, salah satunya dapat ditingkatkan dengan mengembangkan mekanisme katup ini. Pengembangan selanjutnya dapat diarahkan pada jumlah faktor koreksi yang relevan yang dapat lebih menyempurnakan kinerja mekanisme katup, bahan katup, pegas katup (dari sisi bahan atau pengganti fungsi pegas) dan pembuatan camshaft (secara khusus pada bagian cam/nok-nya).

DAFTAR RUJUKAN

Boorsa Otto Online. 26 Desember 2006. Mesin VVT-i dan Mesin VTEC.

Depdiknas. 2001. Bahan Pelatihan Nasional Otomotif Perbaikan Kendaraan Ringan. Jakarta.

Karyanto, E. 2000. Panduan Reparasi Mesin Diesel: Dasar Operasi Service. Jakarta: Pedoman Ilmu Jaya.

Mobil Motor No. 05/XXVII/2, 15 Juni 1997. Teknologi Periuk Mercedes.

Outomotive On-Line Magazine. 17 Oktober 2006. Representasi Gaya Hidup Ala Kota Besar

Pikiran Rakyat. 10 Desember 2006. Pneumatic Belum Bisa Diadopsi Mesin StandarPabrikan Ulik Mekanisme Katup. Bandung: Cyber Media

Pikiran Rakyat. 12 Mei 2006. Tenaga Besar, Pembakaran dan Pasokan Bensin LancarKatup VVT Standar Mesin Modern. Bandung: Cyber Media

Pikiran Rakyat. 22 Desember 2006 . Teknologi Pergerakan Katup Semakin Rumit:Apa Itu SOHC dan DOHC?. Bandung: Cyber Media

Suratman, M. & Juhana, O. 2001. Servis dan Reparasi Auto Mobil. Bandung: Pustaka Grafika.

Toyota Astra Motor. Tanpa tanggal. Keunggulan VVT-i. Jakarta.

Trainning Center.Tanpa tahun. New Step 1: Trainning Manual. Jakarta: PT. Toyota Astra Motor.

13

artikel mekanisme katup

Documents