Tentang Efek Scavenging dan Mitos Backpressure Sistem Ekzos yang Perlu Anda Tahu

APAKAH nama seperti YY Pang, Yoshimura dan Akrapovic, atau Borla kedengaran asing bagi anda?

Jika tidak asing, anda pasti peminat dunia modifikasi motosikal atau kereta. Nama-nama di atas ialah antara jenama ekzos aftermarket yang menjadi pilihan mereka yang berminat menaik taraf sistem ekzos kenderaan masing-masing.

Anda juga pasti pernah dengar tentang 'tekanan balik' atau 'backpressure' bukan? Apakah kaitan istilah itu dengan sistem ekzos? Ramai mengatakan tentang aspek peningkatan prestasi ekzos pada RPM awal, dan tidak kurang juga mendakwa sedikit backpressure diperlukan jika ekzos aftermarket terlalu lawas.

Sekarang, tidak kira apa versi sekalipun, ramai salah sangka backpressure pada sistem ekzos kononnya diperlukan untuk meningkatkan kuasa enjin.

Faktanya, TIDAK BENAR!

Setiap kali enjin pembakaran dalaman bekerja, penghasilan bendalir (gas atau cecair) perlu cepat dikeluarkan sebelum pembakaran seterusnya bermula. Pengeluaran bendalir itu pula dibantu tekanan tinggi yang berlaku selepas pembakaran.

Bendalir, iaitu gas ekzos yang mengalir menerusi paip ekzos, akan mengalami seretan (drag) pada dinding paip. Tahap kekuatan seretan itu bergantung kepada beberapa faktor, seperti:

• Diameter paip
• Kelancaran permukaan dalaman paip
• Kelikatan bendalir
• Kelajuan bendalir

Kesan seretan itu akan menyebabkan tekanan dalam paip merosot, dan susutan tekanan (pressure drop) itulah dipanggil backpressure. Bagi mengatasi masalah itui, sistem ekzos perlu ditala untuk menggalakkan pelepasan gas secepat mungkin.

Antara cara pelepasan gas ekzos paling mudah ialah menggunakan paip diameter besar dan kurang rintangan. Jika pernah mengubah suai sistem ekzos, anda pasti setuju tentang fakta diameter paip ekzos lebih besar dan gas yang mengalir bebas (free flow) sememangnya dapat meningkatkan prestasi enjin.

Namun, itu bukan bermakna lebih besar ekzos, maka lebih bagus prestasi enjin anda. Sebaliknya, diameter paip yang terlalu lawas berisiko menjejaskan prestasi enjin, terutama dalam kelajuan rendah. Apabila situasi itu terjadi, ramai beranggapan masalah itu berpunca akibat hilang backpressure!

Kena ada backpressure sikit baru boleh maintain pikap!" kata Husin (bukan nama sebenar).

SALAH!

Walaupun menggunakan konsep aliran bendalir yang sama, ada satu perbezaan ketara antara paip ekzos dan paip air (sebagai contoh mudah) - Gas sisa menerusi paip ekzos mengalir dalam bentuk denyutan (pulse), dan bukan mengalir berterusan secara @ constant-flow seperti air.

APAKAH PERBEZAAN DENYUTAN (PULSE) DAN ALIRAN BERTERUSAN (CONSTAT-FLOW)?

Mungkin ramai sedia maklum, enjin pembakaran 4-lejang menghasilkan kuasa melalui kitaran lejang berbeza iaitu lejang masukan (intake), mampatan (compression), pembakaran (combustion) dan ekzos (exhaust).

Berbanding pergerakan air yang mengalir berterusan selagi pili air dibuka, gas sisa pula dihasilkan ketika kitaran lejang merentasi paip ekzos dalam bentuk denyutan bertekanan tinggi. Berdasarkan hukum fizik, setiap satu denyutan tekanan tinggi yang merentasi ruang paip, ia akan menghasilkan 'poket' udara bertekanan rendah yang membenarkan denyutan gas tekanan tinggi berikutnya dapat mengisi 'poket' itu dengan cepat.

Analogi mudah, samakan situasi itu dengan drafting atau istilah tempatan, 'cucuk angin'.

Bayangkan dua kereta sedang berlumba, kereta belakang mengekor rapat atau 'cucuk angin' kereta depan. Mengikut hukum fizik, kereta belakang dapat memecut lebih laju dan merapatkan jaraknya kerana tidak perlu menempuh tekanan angin tinggi seperti kereta depan.

Dalam konteks enjin pembakaran dalaman, ketika lejang ekzos, aliran keluar denyutan gas bertekanan tinggi akan meninggalkan udara bertekanan rendah, sekali gus 'menyedut' aliran denyutan gas berikutnya sebelum lejang masukan bermula. Membantu proses pengeluaran ini lebih efisien ialah efek scavenging (hapus sisa) yang akan dijelaskan di bawah ini.

TINDIHAN INJAP DAN EFEK SCAVENGING

Peralihan lejang ekzos ke lejang masukan (intake) menyaksikan berlaku sedikit bukaan pada injap masukan dan ekzos. Situasi itu dinamakan tindihan injap @ valve overlap.

Dibantu perbezaan tekanan tinggi pada injap masukan dan tekanan rendah pada kebuk pembakaran (serta denyutan gas ekzos seperti diterangkan sebelum ini), aliran udara bersih dapat menderu terus daripada liang masukan ke liang ekzos, sekali gus membawa keluar bersama sisa pembakaran terdahulu daripada kebuk pembakaran jika ada tertinggal.

Proses aliran inilah yang dinamakan scavenging (juga dipanggil scavenging effect)

APAKAH SIGNIFIKAN PROSES SCAVENGING?

Kita sedia maklum, proses pembakaran hanya berlaku dengan kehadiran udara beroksigen. Memandangkan kebuk pembakaran cuma boleh menyimpan campuran bahan api dan udara (beroksigen) dalam isipadu tertentu, apa saja sisa gas ekzos dalam bentuk karbon monoksida pasti menjejaskan nisbah campuran bahan api dan udara, serta menyebabkan pembakaran tidak sempurna.

Ini turut menjejaskan kuasa tolakan piston dan prestasi enjin secara keseluruhan. Proses scavenging lengkap dapat memastikan kebuk pembakaran lebih bersih daripada sisa gas ekzos, dan hanya membenarkan bahan api dan udara bersih bercampur.

Malah, selain pembakaran enjin berlaku optimum, enjin juga dapat disejukkan, sekali gus mengelak masalah panas lampau (overheating) atau ketukan (knocking). Pengeluar kenderaan juga sudah menetapkan kadar scavenging optimum melalui talaan pada sistem masukan dan ekzos. Jadi, sebarang pengubahsuaian, terutama pada sistem ekzos secara tidak langsung turut menjejaskan proses scavenging.

JIKA UBAH SUAI EKZOS, BAGAIMANAKAH PROSES SCAVENGING DIKAWAL?

Sebagaimana anda menutup sebahagian muncung paip air ketika mencuci kereta supaya air dapat dipancut lebih deras, konsep sama juga diguna pakai aliran gas yang melalui paip ekzos.

Paip kecil meningkatkan halaju aliran gas ketika kelajuan enjin (RPM) rendah, manakala kelajuan enjin (RPM) tinggi memerlukan paip berdiameter besar untuk menampung aliran gas deras. Jika ekzos anda cuma didatangkan dalam satu saiz saja, maka kompromi perlu dilakukan.

Saiz paip ekzos terbaik ditentukan berasaskan diameter yang mampu memberikan kuasa menyeluruh. Kebiasaannya, ditentukan menerusi ujian dyno.

Bagi melengkapkan modifikasi ekzos, talaan perlu dilakukan ke atas sistem masukan supaya campuran bahan api dan udara dapat masuk lebih banyak ke kebuk pembakaran. Ini dapat meningkatkan kadar pembakaran dengan meningkatkan tekanan aliran gas bagi memenuhi ruang paip ekzos yang lebih besar.

Talaan sebegini dapat dilakukan menerusi tetapan jet karburetor atau tetapan unit kawalan elektronik (ECU) aftermaket, bergantung kepada motosikal atau kereta anda.

KESIMPULAN

Prestasi sistem ekzos dan enjin kenderaan tidak bergantung kepada backpressure untuk meningkatkan kuasa. Sebaliknya, anda memerlukan aliran tinggi melalui proses scavenging optimum berserta bantuan talaan sistem ekzos dan masukan yang bersesuaian dengan keperluan kenderaan.

RUJUKAN:
All Morgan Workshop - Backpressure
Backpressure: The myth and why it's wrong