Mengatur Performa Mesin

Mengatur Performa Mesin

Setelah peraturan engine freeze sampai akhir musim 2010, benarkah performa engine tidak bisa diubah-ubah lagi? Tidak juga. Performa engine tetap dapat diutak-atik dan memang harus demikian karena kebutuhan akan karakteristik power engine selalu berbeda antara sirkuit yang satu dengan sirkuit yang lainnya. Bagaimanakah caranya?

Ada tiga parameter yang menggambarkan performa engine, yaitu rpm, torsi, dan power. Rpm adalah putaran engine yang dinyatakan dalam banyaknya putaran per menit (revs-per-minute/rpm). Torsi alias momen-puntir adalah besaran yang menyatakan kemampuan berakselerasi dari engine (biasanya besarannya adalah kgf.m atau lbf.ft). Semakin besar torsi, maka mobil akan semakin mudah berakselerasi. Sedangkan power adalah besaran yang lebih general karena mencakup torsi dan rpm. Secara defintif, power menyatakan laju energi yang dihasilkan engine dalam menjalankan tugasnya memutar roda. Besaran power biasanya dinyatakan dalam bhp (brake horse power) dan didapat dengan cara mengalikan torsi dengan rpm.

Walaupun sejak regulasi engine-freeze peningkatan power, torsi, dan rpm hampir mustahil diupayakan, namun karakteristik engine tetap bisa di-set dan disesuaikan dengan karakter di tiap sirkuit. Kebutuhan karakteristik engine pada setiap sirkuit secara umum bisa dibedakan menjadi dua. Pada sirkuit-sirkuit cepat seperti Monza, Gilles Villenueve (Canada) dan China, engine akan banyak dioperasikan pada rpm yang mendekati rpm maksimum (yaitu antara 17500 sampai dengan 19000). Dan sebaliknya, pada sirkuit-sirkuit lambat seperti Monaco dan Hungaroring (Hungary) engine relatif sering beroperasi dari rpm yang lebih rendah karena pedal gas tidak akan terinjak penuh saat mobil sedang menaklukkan tikungan-tikungan lambat.

Saat engine lebih sering beroperasi pada rpm hampir maksimum, karakter ideal engine yang dibutuhkan adalah karakter yang memberikan torsi maksimum pada rpm tinggi. Dan sebaliknya, jika engine banyak beroperasi pada rpm yang lebih rendah, maka kurva torsi harus disesuaikan sedemikian rupa sehingga torsi maksimum ada di rpm yang lebih rendah, di mana engine sering dioperasikan.

Ada dua cara untuk mendapatkan karakakter engine yang berbeda yaitu dengan mengubah-ubah bentuk plennum dan/atau mengubah-ubah firing order (urutan pengapian). Plennum adalah saluran masuk udara yang dimulai dari titik di lubang di atas helm pembalap sampai dengan mulut intake-runner di setiap silinder (yang di engine F1 berjumlah delapan). Sedangkan firing-order atau urutan pengapian, adalah urutan penyalaan busi pada delapan silinder yang terdapat pada engine F1 itu. Cara mengubah karakter engine dengan memainkan firing-order adalah cara yang lebih populer daripada mengubah-ubah bentuk plennum karena firing-order lebih mudah dianalisis dan mempunyai nilai kepastian yang lebih tinggi daripada cara mengubah-ubah bentuk plennum. Perubahan karakteristik pada bentuk plennum yang berbeda dipengaruhi pula oleh parameter lain seperti temperatur dan tekanan udara sekitar.

Firing-order itu diperlukan pada setiap engine yang mempunyai silinder lebih dari satu. Jika kita punya sepeda motor dengan dua silinder, maka pengapian businya akan terjadi bergantian antara silinder yang satu dengan silinder yang lain setiap engine berputar setengah siklus pembakaran. Pada engine 4-langkah (4-tak) satu siklus pembakaran menempuh jarak 2 kali putaran engine atau 720o sehingga pengapian pada engine 2 silinder terjadi setiap 360o sekali. Pada engine F1 yang mempunyai 8 silinder pengapian terjadi setiap 90o sekali. Yang menjadi perhatian adalah bagaimana mengatur giliran pengapian. Di situ lah para engineer tiap tim menganalisis berbagai kemungkinan firing-order itu.
Pada engine mobil biasa yang biasanya hanya terdiri atas 4 silinder, firing-order yang paling umum adalah 1-3-4-2 karena urutan itu memberikan getaran yang paling rendah. Dalam menentukan firing-order di engine F1, selain getaran, pertimbangan penting juga diberikan pada karkateristik power yang didapat pada setiap kemungkinan firing-order.

Saat engine F1 masih punya 10 silinder, ada 24 kemungkinan firing-order yang biasanya dianalisis. Saat engine F1 sudah berjumlah delapan seperti saat ini, maka analisis terhadap firing-order biasanya hanya ada 18 kemungkinan. Namun demikian, penentuan firing-order hanya bisa dilakukan di markas tim sebelum engine dikemas dan diberangkatkan. Sebab firing order yang berbeda mensyaratkan pula bentuk cam-shaft yang berbeda.

Pada gambar ilustrasi dicontohkan dua kemungkinan firing order yang memberikan karakteristik power dan torsi yang berbeda. Dua grafik di bagian atas adalah grafik power (dengan satuan bhp) terhadap rpm dan dua grafik di bawah adalah grafik torsi (dengan satuan kgf.m) terhadap rpm. Grafik warna biru adalah grafik power dan torsi dengan kemungkinan firing-order pertama dan grafik warna kuning adalah kemungkinan firing-order kedua. Terlihat bahwa grafik pada firing-order pertama memberikan power dan torsi yang lebih tinggi pada rpm yang lebih rendah sedangkan kemungkinan kedua memberikan power dan torsi yang lebih tinggi pada rpm yang lebih tinggi.

Dengan karakteristik seperti itu, firing order yang pertama akan memberikan laptime yang lebih baik jika dipakai pada sirkuit-sirkuit yang relatif lambat, dan sebaliknya firing-order kedua akan cocok bagi sirkuit-sirkuit yang lebih cepat. Kemungkinan-kemungkinan pencapaian laptime ini bisa didapat hanya dengan simulasi komputer tanpa harus diuji di sirkuit sesungguhnya. Kebetulan kedua contoh firing-order pada ilustrasi memberikan laptime yang sama untuk sirkuit Barcelona Spanyol. Jika tim menemukan kondisi di mana ada dua firing-order yang memberikan laptime sama, biasanya pertimbangan didasarkan pada vibrasi dan/atau konsumsi bahan bakar. Kedua faktor itu sangat penting karena vibrasi berhubungan dengan reliability dan konsumsi bahan bakar berhubungan dengan strategi lomba.