Seperti yang Anda ketahui bersama ketika mendapatkan materi Teknologi Dasar Otomotif (TDO) di kelas X, siklus kerja mesin terbagi menjadi 2 (dua), yaitu mesin 2 (dua) langkah dan mesin 4 (empat) langkah. Sebuah kendaraan dapat bergerak karena mesin mengonversi bahan bakar menjadi sebuah tenaga. Bahan bakar menghasilkan pembakaran di ruang bakar, kemudian dikonversi menjadi gerak translasi oleh piston. Setelah itu, dikonversi lagi menjadi gerak rotasi oleh crankshaft atau poros engkol yang selanjutnya akan diatur percepatan putarannya oleh transmisi sebelum akhirnya memutarkan roda.
Dalam prosesnya, mesin mempunyai komponen-komponen yang saling berkaitan untuk menghasilkan tenaga mekanis. Ada bagian komponen yang selalu bergerak dan bagian komponen yang tidak bergerak. Selain itu, ada beberapa bagian kelengkapan dari komponen yang diperlukan agar performa engine dapat digunakan secara maksimal sesuai dengan kebutuhan. Apa saja bagian-bagian atau komponen pada engine dapat dilihat pada bagan berikut ini.
Mekanisme Katup
Mekanisme katup berfungsi mengatur kapan saat yang tepat untuk memasukan campuran udara dan bahan bakar ke ruang bakar dengan cara membuka katup masuk. Selain itu, mekanisme katup juga mengatur kapan saat yang tepat untuk membuka katup buang sehingga sisa pembakaran dapat keluar dari ruang bakar. Dengan demikian, mekanisme katup bekerja pada saat langkah hisap dan langkah buang. Mekanisme katup bekerja ketika sumbu camshaft berputar satu kali menggerakkan katup hisap dan buang setiap 2 kali berputarnya poros engkol.
1. Cara Kerja Mekanisme Katup
Pada saat langkah hisap, gerak rotasi dari poros engkol (crankshaft) akan dihubungkan dengan camshaft. Hal ini dapat mengakibatkan katup bergerak membuka dan menutup. Katup dapat membuka karena dorongan dari cam atau dengan mekanisme bantuan lainnya ketika mereka berputar. Katup dapat menutup secara otomatis dengan bantuan pegas yang mengembalikan katup ke posisi semula ketika cam atau mekanisme bantuan lainnya sudah tidak menekan katup.
2. Tipe Mekanisme Katup
a. Katup di samping (Side Valve atau SV)
Konstruksi SV memiliki ciri katup berdiri, posisinya di samping blok motor, serta poros kam terletak di bawah. Keuntungannya adalah konstruksi mesin yang sederhana, mesin pendek tidak memakan tempat, suara tidak berisik walaupun bentuk ruang bakar kurang menguntungkan bagi proses pembakaran yang ideal, dan penyetelan celah katup sulit.
b. Katup di kepala silinder (Over Head Valve atau OHV)
Posisi katup menggantung di kepala silinder, poros kam terletak di bawah. Keuntungannya adalah bentuk ruang bakar yang baik. Namun kerugiannya adalah banyak komponen/bagian-bagian yang bergerak mengakibatkan kelembaman massa besar sehingga tidak ideal untuk mesin putaran tinggi.
c. Satu poros kam di kepala (Single Over Head Camshaft atau SOHC)
Pada konstruksi SOHC atau OHC, poros kam berada di kepala silinder dan langsung menggerakkan tuas katup (A) atau tuas ayun katup (B). Keuntungannya adalah sedikit komponen/bagian-bagian yang bergerak yang berarti kelembaman massa kecil. Hal tersebut menjadi baik untuk putaran tinggi.
Kerugiannya adalah konstruksi motor menjadi tinggi karena ada mekanisme tuas ayun.
d. Dua poros kam di kepala (Double Over Head Camsaft atau DOHC)
Konstruksi DOHC memiliki dua kam dikepala silinder. Kam langsung menggerakkan mangkok penumbuk. Keuntungannya adalah bentuk ruang bakar baik, susunan katup bentuk V yang menguntungkan performansi mesin, serta kelembaman massa paling kecil sehingga baik untuk putaran tinggi.
Kerugiannya adalah konstruksi mesin mahal, mesin lebih berat, dan penyetelan celah katup lebih sulit.
e. Teknologi VTEC
VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) awalnya dirancang untuk mesin DOHC (Double Overhead Camshaft), Variable Valve Timing, dan Lift Electronic Control yang berperan sebagai switch antara mode menghemat bahan bakar dan mode high performace. Hal ini dilakukan oleh valve timing yang bergerak pada kecepatan rendah dan profil kam yang kecil pada rpm mesin rendah untuk menekan konsumsi bahan bakar.
Di sisi lain ketika mesin membutuhkan power lebih, VTEC mempercepat valve timing dan beralih ke profil kam yang lebih besar yang memungkinkan untuk membuka tutup katup lebih lama. Tujuan dari camshaft low profile untuk menekan konsumsi bahan bakar, untuk camshaft high profile dimaksudkan untuk meningkatkan daya output yang dilakukan melalui pin pengunci yang menghubungkan dua lobus camshaft independen pada kecepatan mesin tertentu.
f. VVT-i (Variable Valve Timing with intelligence)
VVT-i mempunyai cara kerja yang cukup sederhana. Untuk menghitung waktu buka tutup katup (valve timing) yang optimal, ECU (Electronic Control Unit) akan menyesuaikan dengan kecepatan mesin, volume udara masuk, posisi throttle (akselerasi), dan temperatur air. Agar target valve timing terwujud, sensor posisi camshaft atau crankshaft memberikan sinyal yang menjadi respon koreksi.
Sistem VVT-i ini akan terus mengoreksi valve timing atau jalur keluar masuk bahan bakar dan udara yang disesuaikan dengan pijakan pedal gas. Selain itu, sistem ini mengoreksi beban yang ditanggung untuk menghasilkan torsi optimal di setiap putaran dan beban mesin. Dengan demikian, hal tersebut akan menghasilkan tenaga yang optimal, hemat bahan bakar, dan ramah lingkungan.
3. Valve Timing
Valve timing adalah waktu saat membuka dan menutupnya intake dan exhaust valve. Diagram pembukaan katup memperlihatkan waktu katup in membuka dan menutup, serta kapan katup ex membuka dan menutup. Selain itu, diagram di atas juga memperlihatkan kapan terjadinya overlapping.
Overlapping merupakan kondisi katup in dan katup ex dalam posisi yang sama, yaitu terbuka. Overlapping bertujuan pembilasan ruang bakar, yaitu gas baru yang masuk ke dalam ruang bakar akan membantu untuk mendorong keluar gas sisa hasil pembakaran sehingga ruang bakar diharapkan benar-benar bersih.