REVOLUSI enjin pembakaran dalaman (internal combustion engine, ICE) sudah berterusan lebih 100 tahun. Enjin kenderaan terus berevolusi mengikut keperluan dan permintaan pasaran automotif. Hari ini, enjin lebih cekap dan kurang membebaskan karbon yang menjadi sebahagian pembangunan utama rekabentuk trenkuasa kenderaan moden masa kini.
Saiz enjin juga lebih kecil dan cekap tanpa mengurangkan kemampuan dan ketahanan enjin, sekali gus memberikan ruang untuk jurutera berinovasi dengan teknologi enjin baharu. Namun, sistem pembakaran sedia ada masih menjadi asas kepada gabungan keseluruhan sistem pergerakan kereta.
Artikel di bawah ini membincangkan serba sedikit keperluan pemasaan sistem nyalaan-percikan api (spark-ignition, SI, timing) dalam enjin pembakaran dalaman.
Gambarajah di atas menunjukkan sistem pembakaran enjin 4-lejang. Operasi enjin pembakaran bermula daripada lejang ambilan (intake) yang mana bahan api dan udara akan masuk ke dalam ruang silinder. Kemudian pada lejang mampatan (compression), bahan api dan udara akan dimampatkan dalam ruang silinder tertutup (juga dipanggil kebuk pembakaran).
Kemudian, percikan api dinyalakan bagi membakar campuran bahan api dan udara dalam lejang kuasa (power). Pelepasan udara ekzos pula berlaku dalam lejang ekzos (exhaust) dengan membebaskan semua hasil pembakaran dari dalam ruang silinder. Setiap proses operasi tersebut akan berulang-ulang dengan menghasilkan tenaga kerja yang akan menggerakkan kereta menggunakan rod pacu yang bersambung pada rod engkol enjin.
SISTEM PEMASAAN NYALAAN (Ignition Timing System)
Sistem pembakaran dalaman kereta perlu berkerja tepat dengan sistem enjin lain. Objektif utama sistem itu adalah menyalakan bahan api pada masa tepat supaya tekanan udara yang terhasil dapat melakukan jumlah kerja paling maksimum. Jika nyalaan berlaku pada masa salah, kuasa enjin akan merosot, menakala penggunaan bahan api dan pelepasan gas ekzos meningkat.
Apabila campuran bahan api dan udara terbakar dalam silinder, suhu akan meningkat dan campuran udara-bahan api ditukarkan kepada gas ekzos (asap). Perubahan itu akan menyebabkan tekanan dalam silinder meningkat mendadak dan memaksa piston bergerak ke bawah.
Ini ialah asas kepada pergerakan piston dalam enjin yang memberikan tenaga menggerakkan kereta. Berdasarkan kefahaman itu, jurutera menetapkan pemasaan nyalaan berdasarkan keperluan enjin kereta.
TORK DAN KUASA MAKSIMUM
Pemasaan nyalaan (ignition timing) untuk mendapatkan tork dan kuasa enjin maksimum adalah paling kritikal. Tekanan dalam silinder perlu pada tahap maksimum ketika silinder dalam lejang kuasa. Dengan memaksimumkan tekanan dalam enjin juga akan menghasilkan enjin berkecekapan baik dan turut menghasilkan jumlah perbatuan lebih baik.
Berbalik pemasaan nyalaan, ada situasi masa yang mana percikan api dan campuran bahan api-udara terbakar hingga tekanan dalam silinder mencapai tahap maksimum. Dalam situasi itu, nyalaan tepat adalah ketika piston sampai ke puncak lejang mampatan dan mula hendak bergerak ke bawah menuju lejang kuasa sebelum tekanan gas dalam enjin mencecah tahap tertinggi.
PENGGUNAAN BAHAN API TERBAIK
Bagi menghasilkan penggunaan bahan api paling baik, percikan api (spark) perlu berlaku sebelum piston mencapai puncak lejang mampatan. Jadi, apabila piston mula bergerak ke bawah menghasilkan lejang kuasa, tekanan dalam silinder sudah cukup tinggi untuk menghasilkan tenaga kerja yang berguna pada enjin kereta.
Di sini, kereta sudah dapat bergerak pada tork dan kuasa diperlukan, serta penjimatan bahan api juga berlaku.
Rumus digunakan:
- Kerja = Kuasa x Jarak
Dalam silinder:
- Kuasa = Tekanan x Luas Kawasan Piston
- Jarak = Panjang Lejang
Apabila kita berbincang mengenai tenaga dalam silinder, kita perlu faham rumus Kerja = Tekanan x Luas Kawasan Piston x Panjang Lejang. Disebabkan panjang lejang dan luas kawasan piston adalah tetap, maka cara memaksimumkan kapasiti kerja adalah meningkatkan tekanan.
Jadi, pemasaan ketika percikan api sangat penting dan ia boleh berlaku lebih awal atau lewat mengikut situasi. Kebiasaannya, masa diambil untuk bahan api terbakar sentiasa sama. Namun, kelajuan piston akan bertambah apabila kelajuan enjin meningkat.
Ini bermakna semakin laju enjin bergerak, semakin awal percikan api muncul. Ini dinamakan sebagai percikan api awal (initial spark).
PENGURANGAN PELEPASAN GAS
Sensor ‘Knock’ dan kedudukan pada enjin kereta
Apabila mengutamakan tahap pelepasan gas minimum dan tiada keperluan mencapai kuasa enjin maksimum. Sebagai contoh, dengan melewatkan masa percikan (percikan api berlaku berdekatan ketika piston di puncak lejang mampatan), tekanan maksimum silinder dan suhu boleh diturunkan. Penurunan suhu akan membantu pengurangan pembentukan gas nitrogen oksida (NOx), iaitu bahan cemar terkawal.
Melewatkan pemasaan percikan api juga akan menghilangkan masalah ketukan enjin atau knocking. Ada kereta yang boleh menghilangkan masalah itu dengan menambah sensor ‘Knock’ yang beroperasi automatik.
MASALAH YANG BERLAKU JIKA TANPA PEMASAAN BETUL
Selain masalah enjin knocking, ada beberapa masalah lain yang akan terjadi jika pemasaan nyalaan tidak betul, iaitu:
1. Susah Nak Hidupkan Kereta
Ini berlaku ketika mengawal kecepatan percikan api, mungkin terlalu awal atau lambat mengakibatkan enjin tidak menghasilkan tenaga optimum, sekali gus mengakibatkan kereta susah dihidupkan.
2. Suhu Enjin Terlampau Panas
Menghidupkan campuran bahan api dan udara terlalu awal pada lejang kuasa akan mengakibatkan enjin menghasilkan suhu lebih tinggi.
3. Peningkatan penggunaan bahan api
Jika percikan api muncul pada masa salah, pembakaran tidak sempurna akan berlaku dan menyebabkan peningkatan penggunaan bahan api.
4. Pengurangan Kuasa Enjin
Kuasa enjin tidak maksimum hingga menyebabkan kereta tiada cukup kuasa untuk bergerak.
KAEDAH TENTUKAN PEMASAAN NYALAAN
Berdasarkan penerangan di perenggan atas, kita dapat lihat tentang sedikit kesilapan saja boleh mengakibatkan enjin menghasilkan keperluan salah. Penggunaan alat lampu pemasa enjin (engine timing light) bermula apabila jurutera mula mengevolusi keperluan enjin demi permintaan pasaran.
Alat itu masih digunakan untuk menetapkan pemasaaan sistem nyalaan bagi model kereta lama yang tiada sistem elektronik. Namun, enjin moden masa kini sudah memiliki unit kawalan enjin (ECU) yang mampu mengawal pemasaan nyalaan bergantung tetapan pengeluar.
Modul kawalan percikan api elektronik (electronic spark control, ESC) ialah sensor yang digunakan pengeluar bagi mengawal pemasaan sistem nyalaan enjin. Sensor itu turut berkerjasama dengan sistem enjin baharu supaya mengurangkan permasalahan yang berlaku akibat pemasaan sistem nyalaan yang salah.
BACA >>> #Videotomotif: Beginilah Enjin Pembakaran Dalaman Bekerja, Gerak Perlahan 4,000fps!
BACA >>> Enjin Camless: Revolusi Baharu Enjin Pembakaran Dalaman Ciptaan Koenigsegg
