Knalpot 2 Tak (1)

Wah, dah lama juga ya ga ngeblog:D
Ini kali, saya mau share soal riset knalpot 2tak yang sudah berhenti cukup lama aja deh.. *kurang dana x_x
Seperti uda dijelasin di wikipedia ato di banyak site di internet, knalpot mesin 2 tak dibangun untuk memanfaatkan gelombang suara yang tercipta dalam proses pembakaran. Fenomena ini pertama kali ditemukan pada tahun 1950 oleh Walter Kaaden, yang bekerja di MZ, perusahaan Jerman Timur. Kaaden memahami bahwa ada kekuatan dalam gelombang suara yang datang dari sistem pembuangan, menelitinya dengan osciloscope, dan memanfaatkannya.  Walter Kaaden membuka bidang baru dalam teori dan tuning mesin 2tak!

Tidak peduli apa yang Anda lakukan pada mesin anda, suatu design knalpot dapat menyempurnakan mesin anda, atau malah “merusak”nya.. Knalpot dapat digunakan untuk mengubah karakteristik mesin dalam rentang yang sangat besar.
Ada beberapa prinsip yang mendasari semua ini. Inilah mereka:

Gelombang dan refleksinya

Gelombang suara hanyalah pulsa tekanan yang merambat melalui
udara - seperti gelombang kejut yang merambat melalui sebuah kabel sling. mereka
berjalan lebih cepat atau lebih lambat tergantung pada kepadatan dan temperatur
mediumnya. Setiap gelombang merambat melalui udara pada kecepatan
suara. Keduanya adalah hal yang kurang-lebih sama.

Gelombang yang merambat di udara dalam sebuah tabung, akan ter-refleksikan kembali di tempat mereka datang setelah mereka sampai ke ujung. Jika ujung tabung tertutup, akan ada refleksi positif. Seperti bola memantul dari sebuah
dinding, gelombang kembali akan terlihat seperti salah satu yang dibuat
itu. Jika ujung tabung terbuka, akan ada refleksi negatif, dan Anda akan mendapatkan gelombang tekanan yang memiliki kebalikan nilai dari gelombang aslinya. Yang terjadi ialah, saat pipa semakin kecil, gelombang asli akan mencerminkan kembali gelombang + secara parsial; dan setiap pipa semakin besar, akan mencerminkan gelombang (-) secara parsial. Memang aneh… Tapi itulah cara kerjanya, dan itulah salah satu kunci untuk memahami knalpot 2 tak.

 

Knalpot 2tak terdiri dari bagian dasar.
Headpipe, yang memiliki sudut landai sekitar 1,7 derajat atau terkadang diameter konstan.
Diffuser (bagian yang diameternya membesar) yang memiliki sudut sekitar 7 derajat.
Perut knalpot dimana diameternya konstan.
Baffle (konvergen) dengan sudut sekitar 12 derajat.
Stinger dan silencer knalpot, yang ukurannya bervariasi.

Perjalanan Gelombang melalui siklus pembuangan / intake

Exhaust port terbuka pada sekitar 90-79 derajat setelah TMA. Saat itu, gelombang bertekanan tinggi mengalir deras ke headpipe tersebut. Gelombang tersebut merambat pada kecepatan sekitar 1700 feet/second karena tingginya suhu gas buang (EGT) dan tekanan yang besar dalam pipa knalpot. Gelombang bergerak melalui headpipe sampai ke diffuser. Gelombang asli dengan nilai positif (+) itu dipantulkan secara parsial sesuai panjang diffuser dalam bentuk negatif (-). Refleksi gelombang (-) tersebut kembali ke bagian headpipe menuju ke silinder, sedangkan gelombang asli (+) merambat terus ke arah stinger.

Gelombang negatif mencapai exhaust port di waktu yang tepat untuk menarik banyak campuran segar dari crankcase ke atas piston melalui transfer port. Gelombang negatif tersebut dapat menarik begitu banyak campuran segar yang kemudian dapat langsung keluar lagi melalui exhaust port. Ini jelas sia-sia dan merupakan pemborosan.

Sekarang kita kembali ke gelombang asli (+).
Berkurang kekuatannya tetapi masih bergerak terus ke bagian akhir knalpot. Saat mencapai baffle
(konvergen), ia mulai memantulkan refleksi gelombang (+) kembali arah silinder.
Baffle biasanya memiliki sudut lancip *2x lebih lancip daripada diffuser* sehingga menciptakan refleksi gelombang yang kuat, tapi memiliki durasi yang pendek. Refleksi gelombang (+) ini sering dikenal sebagai "stuffing pulse". Inilah alasannya: Saat piston bergerak naik untuk melakukan langkah kompresi, piston akan menutup exhaust port, menjebak kelebihan campuran segar di dalam knalpot. "Stuffing pulse" tiba di saat yang tepat dan secara harafiah menjejalkan kembali campuran segar ke dalam silinder, tepat sebelum exhaust port tertutup.

Dengan sedikit keberuntungan, "stuffing pulse" bertahan sampai exhaust port tertutup: Sekarang kita memiliki campuran segar untuk dikompresi di dalam silinder, lebih banyak daripada yang bisa dipompa oleh piston sendiri.
Knalpot pada mesin 2tak bertindak seperti supercharger dan itu adalah trik yang memungkinkan mesin 2tak menghasilkan output power yang luar biasa.

Karburator : Mahal pasti bagus??

Pada dasarnya logika mesin itu simple, apalagi tentang permintaan akan suplai campuran udara/bahan-bakar ke dalam silinder. Pertama, yang pasti, mesin (dengan design yang benar -seperti mesin std dari pabrikan2 besar) tidak akan pernah memiliki sifat rakus, dia hanya akan meminta campuran sesuai yang dibutuhkan, dalam kondisi apapun, dengan campuran ideal 11,5-14 molekul udara dan 1 molekul bahan bakar.

Kedua, apapun tipe karburator, pada dasarnya dia dinilai dari ukuran diameter lubang venturi, yaitu hanya sebuah corong lubang besar untuk menghasilkan perbedaan tekanan dari moncong karburator hingga ke lubang yang menghadap mesin. Ini bertujuan untuk menghasilkan kevakuman yang tepat di intake, untuk menyedot bahan-bakar sehingga menjadi kabut sempurna untuk diledakkan di ruang bakar nantinya.

Seberapa campuran udara-bb ini bisa mensuplai sebuah kapasitas mesin bisa dikalkulasikan:
Carb Venturi = Konstanta x Akar ( displacement x RPM )
Konstanta (K)adalah nilai ketetapan yang bergantung pada design mesin/bentuk port/durasi cam/port/volume crankcase/etc, dan range rpm dimana mesin itu akan dijalankan. Nilainya 0,65 sampai 0,9.
Untuk motor harian adalah 0,65
Kemudian kita kalkulasikan seberapa kemampuan karburator 28mm mensupplai motor dengan mesin 180cc (0.18)
28 = 0.65 x Akar ( 0.18 x RPM )
43.077 = Akar (0.18 x RPM)
43.077 ^ 2 = 0.18 RPM
RPM = 1855,6 / 0.18
RPM = 10.309 RPM

Jadi, sebuah karburator 28mm memiliki peak performance yang mampu mensuplay mesin hingga berkisar 10.000 - 10.500 RPM. Oleh karenanya mengapa kadang pacuan bebek drag / road race memilih karburator 28mm juga untuk kapasitas mesin 125 cc, karena dianggap mampu mensuplai kebutuhan putaran mesin yang mencapai hingga 14.000 RPM lebih. Buku kuning IMI dalam aturan lomba tentu tidak mengada-ngada kan? Tinggal pilihannya kembali pada tim road race tajir pakai FCR/PWM, yang ga mampu ya beli semampunya. Toh, yang tidak pakai FCR/PWM tidak selalu kalah...

Oleh karenanya Graham Bell, dalam bukunya mengatakan untuk motor 200 cc dia merekomendasikan venturi karburator 31mm, kenapa? Karena dianggapnya sudah mampu mensupplai power hingga 11.500 RPM. Itu kata Graham Bell lho.. Kalau kata Ibnu Sambodo (manual tech) tergantung velocity di dalam porting sehingga keluar perhitungan diameter klep dan mampu dideterminasi menjadi venturi karburator yang pas. (Kalau kata saya yg demen 2 tak ya, tergantung portingan, design ruang bakar & knalpot, kompresi primer/sekunder, dan pengapian... yah, pokoknya tergantung engine flow deh...). Tentu bisa jadi berbeda dari kebutuhan mesin orang lain..

Penilaian kedua adalah seberapa banyak airflow yang mampu disupplay oleh karburator ke dalam mesin yang dinilai dalam CFM. Menurut manual flowbench, setiap peningkatan 1 CFM akan meningkatkan keluaran tenaga 0.43 HP. CMIIW. Yang pasti dalam buku tuning cylinder head, adalah sebuah mesin dengan desain porting yang mampu menghasilkan lebih banyak airflow yang akan lebih unggul daripada mesin yang memiliki rasio kompresi tinggi. Dari mana sumber awal supplay airflow ke porting? Tentu dari karburator, bro..

Kedua faktor Inilah terkadang yang membedakan kemampuan total karburator dalam menghasilkan akselerasi yang tajam serta performa handal. Disamping sebuah harga yang harus dibayar untuk sebuah performa dan kepuasan atau gengsi, tentunya. Sehingga kita harus mampu bijak dalam memilih. Jika budget memang bukan menjadi masalah, kenapa tidak memilih yang bagus, tapi jika dengan budget yang sedikit mampu memberi kepuasan yang dibutuhkan, lantas kenapa harus beli yang mahal ?!? Mesin tidak pernah rakus, manusia nya kadang yang lebay hehehe

Kalau kita telaah, ini yang saya lihat di katalog SUDCO, siapa kah karburator PWK itu:

"PWK Airstriker MOTOCROSS RACING CARBURETOR adalah sebuah pembaharuan menuju kesempurnaan dan telah menjadi standard karburator balap motocross. Dengan fitur-fitur terbaru PWK akan terus menjadi pilihan pertama pada karburator performa untuk motor 125, 250, Enduro atau ATV. Terdapat dua ukuran Karburator PWK Air Striker yang akan memenuhi semua kebutuhanmu akan Horsepower"

Lalu, yang mana dua ukuran PWK yang disebutkan itu... Ohh, ternyata yang direkomendasikan 35mm dan 38mm. Saya rasa lebih pantas untuk dibeli tuh karburator PWK 35mm air striker, jaga-jaga siapa tahu kedepan ingin bore up ke kapasitas yang lebih besar tentu butuh supplai yang lebih banyak. Jujur saya sangat salut pada pribadi yang membeli karburator Keihin PWK SUDCO ukuran 28mm (kebetulan, saya tau orang yang beli sendiri ke Daytona); soalnya, desainnya kan sama persis dengan K**O, namun harganya bisa untuk kulakan 3 buah karburator K**O itu.. Yah maklum, orang katrok seperti saya mungkin gak nyandak pikirannya..., apalagi dompetnya haduh3x. Kok jadi curhat wkwkwk.. Tapi apa iya harus sebegitunya kita menebus performa? Apakah performanya memang seperti 3 karburator digabung menjadi 1? Kok ndak beli PWK 35mm Airstriker yang beda tipis di harga?? Atau K**O 32mm saja, yang dengan seting yang tepat, pasti mampu mengimbangi karbu apapun dengan venturi 28? Yah, pendapat pribadi saja sih..

Saya pernah masang karburator 30mm pada p180 milik teman, jika ditanya kok over modified, berlebihan dsb? yang saya tancapkan itu karburator just for fun, murah harganya, bukan karburator Keihin atau mikuni apalagi karburator racing, pertama karena cam sudah modified dengan kompresi relatif rendah sehingga idlenya sluggish, susah di tune dengan karburator vacum, kedua saya menyesuaikan budget pemilik motor dan mengejar hi velocity di dalam ruang porting inlet model kotak dan sebesar punya P180, ketiga, CDInya saya set limit di 12000, menyesuaikan dengan curva hp yg bisa overrev jauh diatas std (walau ga saya rekomendasikan). Dan terakhir, ternyata, ke depan sang boss tertarik bore-up extreme, dan menjadi tidak sia-sia lah karburator 32mm itu nantinya.

Sementara preview untuk karburator PE dari SUDCO adalah :

"Keihin PE, karburator skep bulat dengan lapisan chrome, membuatmu mampu untuk meraih performa tinggi pada harga ekonomis. Dengan pilihan mulai 20mm, 36mm, dan 38mm, kamu mampu untuk melakukan ubahan custom yang cocok dengan kebutuhan performa mu."

Jika ada sebuah karburator pe28 dengan harga 600-700 ribu, dapat di-reamer ke 30mm agar mampu mensuplai hingga RPM lebih tinggi dengan biaya kira2 150.000 ke tukang bubut, serta ketersediaan jetting yang murah dan mudah dicari, tentu saya pribadi akan lebih jujur pada kantong, dan memilih merelakan uang saya untuk membeli performa yang ini, dibanding yang pertama tadi.

Intinya adalah plan carefuly, rencanakan dengan matang, konsultasikan dengan tuner/mekanik sebelum membeli sebuah karburator, dimana dia lebih merasa nyaman/mudah untuk men-set up karburator sesuai pengalaman dia. Dan semoga dunia modifikasi mesin semakin maju, tetap sehat & tetap semangat! Biar bisa modifikasi mesin tiap hari...!!! @_@

best regards.

---

Beberapa catatan tentang karburasi untuk tuner (pemula & amatir spt saya):

Karbu bermerk (dengan seri/bentuk yang sama dgn karbu kw+/abal), unggul pada:

• Akurasi ukuran jalur2 udara (main-air-jet/pilot-air-jet/choke) di body karbu,

• Pilihan2 parts utama (mj, pj,jarum skep) & parts fine tuning (nosel, cutaway-valve, pelampung, powerjet, dsb),

• Akurasi ukuran parts2 bongkar-pasang tersebut.

Petunjuk mudah seting karbu tanpa AFR meter, basisnya:

• Ke1, pastikan busi masih bagus.

• Ke2, cek ketinggian pelampung, set di posisi paling tinggi yang masih aman/tidak banjir.

• Ke3, tetapkan air-screw untuk patokan.

• Ke4, cek & set u/ kondisi idle (utak-atik pilotjet) sebagai patokan.

• Ke5, cek & set u/ full throttle/WOT (utak-atik mainjet) sebagai patokan.

• Ke6, cek & set untuk tarikan dari idle sampai WOT dengan mengatur jarum skep (jgn segan u/ menukar jarum dgn yg lebih tirus/lebih tebal/lebih panjang/lebih pendek; dan untuk kembali menukar mj/pj kalau setingan idle/wot jadi kurang pas)

• Ke7, fine tuning selanjutnya spt nosel/maj/paj/etc. (untuk motor harian, biasanya ga perlu)

Makin panas, density udara makin kecil, butuh jetting lbh kecil/bukaan airscrew lbh bsar (kalo makin dingin, tentu sebaliknya)
Makin tinggi posisi kita, density udara juga semakin kecil. (sama aja, idem ama yang di atas)

Mesin adalah produk teknik sptnya juga komputer (hahaha, mangkanya gw demen), ga ada hal yang misterius dari itu. Kalau ada hal yang seperti di luar logika, itu semata karena: ada data yang tidak tepat/salah, atau data yang belum diketahui, atau ada dalil yang salah, atau ada ilmu yang belum dipelajari.

Cuma butuh sedikit waktu untuk mencapai 90% performa kendaraan anda saat seting karbu, tapi, butuh waktu 5x lebih banyak untuk meraih yang 10% sisanya..

Just some sort of Conspiracy Theory...?

Disadur dari
www.dirt-bike-tips-and-pics.com

17 November 2008.
Mari kita langsung ke pertanyaan: Apa yang salah dengan mesin dua langkah?
Tampaknya, tak seorang pun membantah bahwa mesin dua langkah lebih kecil, ringan, dan lebih murah untuk dibuat daripada mesin 4-langkah dengan kinerja yang sama. Saya pikir, telah terbukti juga bahwa mesin 4 langkah berperforma tinggi, jauh lebih mahal dalam hal perawatan. Ini adalah daftar kelebihan mesin 2 langkah yang mengesankan.


Jadi apa yang salah?
Seseorang akan mengatakan bahwa konsumsi bahan bakar dan emisi gas buangnya terlalu tinggi.
Tapi tunggu!

Mitos atau Fakta?

Mitos:
NSR 150 SP adalah motor 2 tak 150 cc paling kencang di asia tenggara, dengan daya maksimum yang dihasilkan : 39+ hp, dan kecepatan maksimum mencapai 210 km/h, ALL STOCK (alias standard ting ting)

Fakta:
Tanpa mengecilkan fakta bahwa NSR150 adalah motor berperforma terbaik di kelasnya secara overall (dikompromikan dengan handling yang superior), Tyga Performance mengetes NSR150SP (All Stock) nya di mesin dyno dengan hasil:
http://tyga-performance.com/images/150nsrdyno.jpg

Dengan perkiraan maksimal 20% gear loss, maka power di crank adalah : sekitar 35 hp.
Begitupun kecepatan maksimalnya, dengan stock gear dan smart CDI rev-limiter di 12000rpm (gigi 6), kecepatan teoritisnya di gigi6-12000rpm (jika tenaga mesin mampu mencapai 12000rpm pada gigi6) adalah :



Mitos:
Silinder PDK GOLD thailand yang dijual akhir-akhir ini (2011) harganya sampai 2.5jt'an (untuk harga blok silinder saja) adalah produk riset kawasaki-pdk untuk ninja SE dan R1 series, memiliki porting jauh lebih bagus daripada blok silver, serta memiliki lapisan EF yang lebih bagus/tebal dibanding blok silver.

Fakta:
1. Blok silinder gold adalah sparepart resmi dari pabrikan untuk SEMUA KR series sampai akhir hayatnya di thai (2005)
2. PDK men-tune blok silinder gold HANYA u/ seri SE dan R1 (terakhir 1998)
3. Kerjasama antara Kawasaki dan rumah modifikasi PDK telah berakhir sejak tahun 2001.

Perbedaan utama terletak pada port-timing dan port-area.
Silinder Gold untuk KR series umumnya:
Sub ex port : 84 derajat ATDC
Main ex port : 99 derajat ATDC
Port Area : *find out yourself* :)

Silinder Gold untuk SE dan R1 series :
Sub ex port : 84 derajat ATDC
Main ex port : 90 derajat ATDC
Port Area : *find out yourself* :)

So? Jika penjual mulai bicara tentang blok ori KR150SE/Serpico-SE, pastikan mengukurnya lebih dulu.
Lebih baik lagi, beli saja yang silver, dan porting sendiri/dgn bantuan bengkel terpercaya..:)


Mitos:
Ninja 250 (4 stroke) adalah motor tercepat yang diproduksi di indonesia sekarang, bahkan mengalahkan Ninja 150 (2 stroke)

Fakta:
Dengan tenaga yang sedikit lebih besar, tapi dengan massa yang jauh berat, all stock, Ninja 250R dipastikan akan kalah cepat dibanding Ninja 150. (Kecuali saat mencari parkiran di Mall/Plaza besar yang punya kebijakan diskriminasi parkiran khusus "motor mahal" :p)


Mitos:
Ninja150 sebagai motor tercepat yang masih diproduksi di indonesia, dapat mencapai 190km/h, all stock!

Fakta:
Dengan perhitungan yang sama, dengan stock gearing dan smart CDI rev-limiter di 12000rpm (gigi 6), kecepatan teoritisnya di gigi6-12000rpm (jika tenaga mesin mampu mencapai 12000rpm pada gigi6)  adalah :



Mitos:
Corrected dan Uncorrected Compression Ratio ada pada mesin 2 tak yang memiliki power valve.

Fakta:
Semua mesin 2tak, baik yang di lengkapi power valve ataupun tidak, mempunyai Corrected dan Uncorrected Compression Ratio.
Uncorrected Compression Ratio = Perbandingan volume dari titik mati bawah sampai titik mati atas + combustion chamber : combustion chamber.
Corrected Compression Ratio = Perbandingan volume dari top exhaust port sampai titik mati atas + combustion chamber : combustion chamber.




Mitos:
Aprilia RS125 dan Cagiva Mito (stock porting,carb&ignition, but unrestricted) sangatlah kencang, lebih kencang dari semua jenis 150cc 2 tak, termasuk TZM, NSR150SP ataupun Ninja150

Fakta:
Yah, begitulah penduduk negara dunia ke3 di daerah timur. Terlalu percaya pada segala info yang kebanyakan berdasar "katanya...", ditambah lagi orang-orang cukup berpendidikan, nyatanya terlalu percaya diri dan terlalu percaya pada apa yg dilihatnya (hey, compare your speedo with a GPS!!! And don't forget to dyno your bike to see the real rear wheel power!!!)



Yah.., memang, rasio power/cc motor-motor tersebut, lebih baik dari nsr150, ninja150 etc..
BUT.. Just see the output power, and check the bike's weight (google is you friend), and do the math!

2 Stroke Enthusiast!

So why 2 stroke???
Yes, it is "less efficient" than 4stroke counterpart..
Of course, "much more" poluting too..
And yeah, that annoying "ring ding ding" thing, that sounds like a lawnmower! x_x
Then why?!?
Well first, just like a slacker said..
KISS = Keep It Simple, Stupid!!!
Yeah, what is simpler than 3 moving part : crankshaft, connecting-rod & piston?
Simplicity is the main reason..

Second, power-capacity ratio..
Do you know that, metrakit 70 engine (70cc) could produce a wealthy 28HP? *1*
Or GP125, that could produce a very very wealthy 55HP?? *2*
That mean, 400HP/litre of displacement & 440HP/litre of displacement, respectively..
Yeah, way better than even an F1 engine that running @ more than 18000rpm (approx. 300HP/litre of displacement)*3*

Third, power-weight ratio..
Simpler design, fewer parts, of course, will produce a lighter weight!

Then how about the polution?!? Isn't it way too poluting?
Or the fuel consumption? Isn't  it too much for the given power?
Really?:)

*1* http://www.racingsm.org/fp.php?project=metralufo
*2* http://www.ktm.at/5359.0.html?bike=6
*3* http://en.wikipedia.org/wiki/Formula_One_engines