Mekanisme Penggerak Katup VTEC, i-VTEC Dan VVT-i

TipsSolusi.com - Mekanisme Penggerak Katup VTEC, i-VTEC Dan VVT-i - Pada dasarnya sistem pembakaran yang ada pada mobil merupakan hal yang kompleks. Untuk menghasilkan tenaga yang maksimal pada RPM rendah dibutuhkan setting yang berbeda untuk 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 dan kapan katup harus dibuka semuanya.

Setting-an RPM rendah akan mengakibatkan kinerja mesin saat berada di RPM tinggi terganggu dan tenaga yang dihasilkan menjadi berkurang. Begitu juga sebaliknya jika setting-an RPM tinggi maka akan mengakibatkan kinerja mesin kurang baik saat mesin 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.

1. VTEC

VTEC kepanjangannya adalah Variable Valve Timing and Lift Electornic Control, ditemukan oleh insinyur Honda Ikuo Kajitani yang pertama kali digunakan pada sepeda motor Honda model CBR400 tahun 1983, teknologi pada mesin tersebut dimana katup masuk terbuka semuanya pada putaran mesin 8500 rpm. 

Karakter tersebut hampir mirip dengan teknologi VTEC pada mobil yang cenderung bekerja pada putaran mesin menengah ke atas. VTEC bertujuan untuk meningkatkan efesiensi masuknya campuran bahan bakar dan udara ke ruang bakar pada mesin 4 langkah sehingga kemampuan mesin meningkat disetiap bagian putaran mesin, mengurangi kebisingan, menghemat bahan bakar dan mengurangi polusi.

Mesin honda dengan teknologi VTEC 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.

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.

2. DOHC VTEC

Sistem mesin VTEC pertama kali diterapkan dengan menggunakan sistem DOHC (Double Over Head Camshaft). 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.

Mesin DOHC VTEC

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.

3. SOHC VTEC

Dikarenakan popularitas dan nilai pasar yang berkembang pesat terhadap sistem VTEC, Honda selanjutnya mengaplikasikan sistem VTEC pada mesin SOHC (Single Over Head Camshaft). Sistem SOHC ini hanya memiliki satu "cam shaft ". Camshaft 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 tidakmungkin dilakukan.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

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.

Mesin dengan menggunakan teknologi i-VTEC 

i-VTEC memperkenalkan fase camshaftyang 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 Horse Power 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.

7. 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 10 untuk berbagai  kondisi  mengemudi  serta  meningkatkan torsi  yang  dihasilkan  pada kecepatan mesin apa saja.

Dibandingkan dengan mesin 2.4 Li-VTEC ( CR-V dan Accord,  pengembangan ini diklaim aka  meningkatkan efisiensi bahan bakar hingga 13%. honda juga mengk laim 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.

8. Teknologi VVT-i 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 memicu timbulnya teknologi baru yang dikenal dengan nama Variable Valve Timing-Intelligent atau lebih dikenal dengan sebutan VVT-i. Toyota mulai mempopulerkan mesin Variable Valve Timing with Intelligence (VVT-i) sejak tahun 2004. Teknologi ini merupakan pengembangan mesin variable valve timing (VVT), yang sudah digunakan sejak 1991. Perkembangan dari mekanisme katup tipe DOHC dapat dilihat pada teknologi ini. 

VVT-i Toyota

VVT-i merupakan teknologi yang mangatur sistem kerja katup pemasukan bahan bakar secara elektronik, baik dalam hal waktu maupun ukuran buka tutup katup sesuai dengan besar putaran mesin sehingga menghasilkan tenaga yang optimal, hemat bahan bakar dan ramah lingkungan dan mesin.

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 :

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.

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

Kemampuan  mesin  dapat  dioptimalkan  sehingga  tenaga  yang  dihasilkan  dapat maksimal.

9. Dual VVT-i

Penerapan sistem VVT-i pada kendaraan menyebabkan waktu bukaan katup (valve timing) bisa disesuaikan kebutuhan mesin. Sistem VVT-i awalnya diaplikasikan pada katup masuk (intake) saja. Seiring perkembangan, katup buang (exhaust) pun juga ikut dikontrol sehingga lahirlah sistem dual VVT-i.

Dual VVT-i

Katup intake dan exhaust yang diatur membuat pengontrolan udara masuk, maupun gas buang pada segala kondisi kerja mesin jauh lebih baik. Misalnya pada saat start, sistem dual VVT-i akan mengatur katup agar mesin segera mendapatkan suhu ideal. Keuntungannya sistem dual VVT-I yaitu tenaga mesin meningkat di setiap putaran dan gas buang mesin menjadi ramah lingkungan.

10. Valvematic

Valvematic merupakan pengembangan dari teknologi VVT-i, berupa sistem continues valve lift control yang bekerja sama dengan sistem valve timing control milik VVT-I. Continues valve lift control merupakan komponen pada valvematic yang terus mengatur lebar jarak terbukanya katup sesuai kondisi mesin menyebabkan lebar jarak terbukanya katup dapat berubah - ubah sehingga konsumsi bahan bakar menjadi lebih efisien yang pada umumnya sistem pemgatur timing katup intake, lebar jarak terbukanya katup tidak bisa diubah. 

Valvematic

Sistem ini merupakan kerja sama perpaduan antara VVT-i yang berupa waktu buka tutup katup intake yang dapat divariasikan dan lebar jarak terbukanya katup yang dapat divariasikan oleh continous valve lift control sehingga pengaturan pembukaan katup masuk dan buang akan lebih presisi. 

Pembukaan atau lebar jarak buka katup maksimum valvematic ini lebih besar dibandingkan katup biasa. Dengan cara kerja tersebut pengaturan suplai bahan bakar sesuai kebutuhan mesin oleh valvematic akan lebih presisi karena lebar jarak terbukanya katup intake juga dapat divariaskan. Sebagai contoh saat pedal gas diinjak secara mendadak pun, penyesuaian antara suplai bahan bakar dan lebar jarak terbukanya katup tetap optimal.