Cara Kerja Variable Valve Timing pada Mesin EFI

Cara Kerja VARIABLE VALVE TIMING

Teknisimobil.com – Sekali lagi, memang mobil keluaran terbaru membingungkan bahkan untuk kalangan mekanik sekalipun. Dengan semua yang berbau komputer, sensor, dan gadget, mungkin sepertinya ada semacam keanehan yang terjadi di bawah kap mesin. Pada pembahasan kali ini saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana sistem kontrol komputer otomotif modern bekerja. Topik utamanya kali ini adalah masalah yang berkenaan dengan cara kerja timing valve variable pada mesin EFI.

Pada mobil-mobil lama yang saat ini masih banyak dipelajadi di SMK Otomotif, katup masuk dan buang mobil terbuka dalam jumlah tertentu pada titik tertentu dalam siklus empat langkah (4-tak), dan untuk jangka waktu tertentu pula. Sesederhana itu. Namun, saat ini, banyak mesin tidak hanya dapat berubah ketika katup mereka terbuka, tetapi juga seberapa banyak mereka membuka dan untuk berapa lama – yaitu, mobil baru dapat mengubah waktu katup (valve timing), pengangkatan katup, dan durasi katup. Mari kita lihat bagaimana semua ini bekerja. Bagi banyak dari Anda ini adalah ulasan, tetapi jika kita ingin generasi baru penggemar mobil peduli dengan mobil, tidak ada salahnya untuk menjelaskan bagaimana mereka sebenarnya bekerja.

Cara kerja variable valve timing

Katup buang dan masuk sebuah mesin yang khas dibuka melalui lobus pada poros bubungan (camshaft). Dengan mesin overhead cam ganda (DOHC), ada camshafts terpisah untuk katup buang dan katup intake. Camshaft ini terbuat dari besi atau baja yang dikeraskan dan terhubung ke poros engkol melalui timing belt, rantai, atau roda gigi. Karena mesin bensin modern menggabungkan siklus empat langkah, ini berarti bahwa camshaft berputar sekali untuk setiap dua putaran poros engkol. Untuk memperkuat bagian ini, pertimbangkan langkah hisap mesin. Katup intake terbuka, artinya lobus camshaft mendorong pengikut cam dan membuka katup. Mari kita telusuri gerakan lobus cam ini dan bandingkan dengan gerakan poros engkol.

Ketika katup intake terbuka, piston bergerak ke bawah menuju titik mati bawah (TMB). Setelah mesin mencapai titik mati bawah, poros engkol telah berputar 180 derajat. Kemudian piston bergerak ke atas untuk mengompres campuran bahan bakar dan udara. Begitu piston telah mencapai titik mati atas (TMA), poros engkol telah membuat satu putaran penuh. Selanjutnya, busi menyalakan campuran bahan bakar, mengirim piston kembali ke titik mati bawah. Pada titik ini, poros engkol telah memutar satu setengah putaran penuh. Sekarang katup buang terbuka, dan piston bergerak kembali ke titik mati atas. Crankshaft telah memutar dua putaran penuh. Sekarang piston berada di sekitar titik mati atas, lobus camshaft yang kita pantau kembali muncul dan membuka katup intake dan piston bergerak kembali ke bawah. Jadi, setelah dua putaran poros engkol, poros bubungan telah berputar sekali.

Pada 1960-an, para pembuat mobil mulai mengembangkan sistem variable valve timing yang memungkinkan katup intake dan exhaust terbuka lebih awal atau lebih lambat dalam siklus 4-tak. Tujuannya adalah untuk meningkatkan efisiensi volumetrik, mengurangi emisi NOx, dan mengurangi kerugian pemompaan. Saat ini, ada dua jenis utama variable valve timing: pentahapan cam (phasing cam) dan penggantian cam (change cam). Dengan penggantian cam, ECU memilih profil cam yang berbeda berdasarkan beban dan kecepatan mesin, sedangkan dengan pentahapan cam, aktuator memutar camshaft, mengubah sudut fase. Ada banyak cara untuk melakukan berbagai pengaturan waktu, pengangkatan, dan durasi katup, jadi kita hanya akan melihat Toyota VVT-i, dan VTEC Honda.

Sebelum kita melihat VVT-i, mari kita bicara tentang sensor. Sistem VVT menggunakan semua jenis sensor. Tetapi yang paling penting adalah camshaft position sensor dan crankshaft position sensor (yang sering merupakan sensor efek hall). ECU menggunakan sensor-sensor ini untuk memantau hubungan antara lokasi piston dan posisi katup. Crankshaft terhubung ke batang dan piston, dan lobus camshaft memicu peristiwa pengangkatan katup. Dengan demikian, dengan informasi dari crankshaft position sensor dan camshaft position sensor, ECU dapat mempelajari seberapa cepat mesin berputar dan posisi relatif piston serta katup intake dan exhaust.

Cam Phasing atau pentahapan cam

Pentahapan cam maju atau menghambat saat pengangkatan katup dengan memutar camshaft, biasanya pada kisaran sekitar 60 derajat relatif terhadap sudut crankshaft. Katakanlah katup intake kita biasanya membuka 5 derajat crankshaft sebelum TMA dan menutup 185 derajat crankshaft setelah TMA (5 derajat setelah TMB). Waktu perlambatan “retarding” sebesar 10 derajat berarti katup membuka dan menutup 10 derajat kemudian, yaitu, membuka 5 derajat setelah TMA dan menutup 195 derajat setelah TMA. Dengan memperlambat timing camshaft, mesin mencapai torsi RPM tinggi yang lebih baik. Sedangkan memajukan timing camshaft intake menghasilkan tenaga yang lebih baik pada RPM rendah.

Ada banyak metodologi berbeda yang digunakan untuk memvariasikan waktu katup. Setiap pabrikan memiliki nama sendiri untuk sistem VVT mereka sendiri. Toyota menggunakan VVT-i®, Honda menggunakan VTEC®, Mitsubishi menggunakan MIVEC®, dan daftarnya terus berlanjut. Mari kita lihat bagaimana sistem VVT-i Toyota bekerja.

Sistem VVT yang ditunjukkan dalam video di atas adalah variasi dari Toyota VVT-i, meskipun Honda memiliki sistem serupa yang disebut VTC. Dalam sistem ini, ECU menerima sinyal dari sensor posisi camshaft, sensor crankshaft, oil temperature sensor, sensor aliran udara massa (MAF), dan engine coolant temperature sensor dan menggunakan informasi tersebut untuk menyesuaikan sinyal outputnya ke katup kontrol oli. Katup ini bertindak sebagai aktuator hidrolik, memutar rotor (yang terhubung ke poros bubungan) di dalam rumahan, yang terhubung ke poros engkol melalui rantai timing. Setelah ECU mengubah sudut fase cam, ECU terus menerima input dari semua sensor dan terus menyesuaikan umpan oli ke rotor. Seperti kontrol throttle elektronik, ini adalah sistem loop tertutup, yang berarti bahwa perbedaan antara sudut fase camshaft saat ini dan sudut camshaft optimal adalah “sinyal kesalahan” yang dikirim ke ECU. Komputer menggunakan sinyal kesalahan untuk menyesuaikan output ke aktuator untuk mendapatkan sudut fase camshaft di mana ia perlu.

Cam Changing atau penggantian cam

Sistem VVT lainnya mengubah bentuk lobus camshaft mereka, bukan hanya sudut fase camshaft relatif terhadap crankshaft. Mengubah profil cam tidak hanya memengaruhi pengangkatan katup (seberapa jauh katup terbuka), tetapi juga durasi katup (berapa lama katup tetap terbuka). Gambar di atas menunjukkan fitur lobus camshaft yang memengaruhi pengangkatan dan durasi katup.

Pada kecepatan mesin yang lebih tinggi, banyak sistem VVT berubah menjadi profil cam lobe yang lebih agresif (yaitu pengangkatan tinggi dan durasi tinggi). Beberapa sistem pengangkat katup variabel menggeser poros bubungan secara aksial sehingga lobus profil yang lebih tinggi melibatkan pengikut cam, menghasilkan lebih banyak pengangkatan katup. Lainnya, seperti VTEC Honda, mengunci lengan ayun profil tinggi ke lengan ayun kecepatan rendah melalui pin yang digerakkan secara hidrolik. Cam lobe yang lebih agresif mengaktifkan arm rocker profil tinggi ini dan memberikan katup intake dengan lebih banyak terangkat, memungkinkan lebih banyak udara ke dalam silinder.[]

Share