Mekanisme Katup - Overhead Camshaft (OHC)
Overhead
Camshaft atau sering disingkat OHC adalah mekanisme penggerak katup
(valvetrain) dengan konfigurasi penempatan camshaft di atas kepala
silinder (cylinder head). Cam secara langsung menggerakan rocker arm dan
atau katup-katup tanpa melalui pushrod, sehingga mampu memperkecil
kehilangan gaya inersia pada mekanisme katup. Jika dibandingkan dengan
mekanisme katup Overhead Valve (OHV)
dengan jumlah katup yang sama, komponen dari Overhead Camshaft lebih
sedikit dan lebih ringan secara keseluruhan. Walau mungkin saja
mekanisme penggerak camshaft (timing mechanism) memiliki konstruksi yang
lebih kompleks, namun para produsen mesin menerima kompleksitas
mekanisme penggerak katup tersebut sebagai sebuah konsekwensi untuk
meningkatkan performa mesin dan desain mesin yang lebih fleksibel.
Keuntungan Overhead Camshaft
Alasan mendasar para produsen mesin
memilih Overhead Camshaft adalah bahwa mekanisme jenis ini menawarkan
peningkatan kemampuan mesin saat terjadi pertukaran (exchange) induksi
dan gas buang (pertukaran ini sering disebut "engine breathing").
Keuntungan kinerja lainnya yaitu diperoleh dari konfigurasi saluran
(port) yang lebih baik dengan mengoptimalkan desain overhead camshaft.
Dengan tidak digunakannnya pushrod, desain kepala silinder bisa
menggunakan saluran tegak sehingga perlintasan (crossection) lebih
menguntungkan dan panjang. Desain Overhead Camshaft merupakan salah satu
mekanisme katup yang dewasa ini banyak digunakan pada mobil-mobil
dengan kecepatan dan teknologi tinggi, bahkan banyak digunakan untuk
mobil-mobil balap, karena OHC mampu meningkatkan daya keluaran (output)
sehingga menghasilkan torsi maksimum.
Mekanisme
penggerak OHC bisa saja menggunakan metode yang sama seperti halnya
yang digunakan pada OHV, tetapi dalam prakteknya (tergantung aplikasi),
bobot yang lebih ringan dan bebas perawatan lebih sering digunakan pada
mekanisme penggerak OHC. Misal; penggunaan timing belt karet/kevlar
bergigi, rantai roller (roller chain) pada double overhead camshaft
(DOHC), atau dalam beberapa kasus masih tetap menggunakan roda gigi.
Pada mesin Ducati versi awal, penggerak camshaft pada mesin OHC-nya
masih menggunakan roda gigi bevel (bevel gear).
Pada
mesin dengan konstruksi khusus ada yang menggunakan beberapa katup
(tiga, empat, atau lima) per silinder, selain itu banyak mesin OHC
sekarang ini yang telah menggunakan variable valve timing untuk
meningkatkan efisiensi dan daya mesin. OHC dengan peletakan camshaft
pada kepala silinder (cylinder head) memungkinkan mesin dengan kecepatan
yang lebih tinggi dibanding dengan OHV (posisi camshaft pada blok
mesin), hal ini karena OHC memiliki massa penggerak (valvetrain) yang
rendah.
Pada dasarnya ada dua jenis tata letak overhead camshaft, yaitu:
1. Single Overhead Camshaft (SOHC)
Single
Overhead Camshaft (SOHC) adalah mesin yang didesain dengan menggunakan
satu buah camshaft yang ditempatkan pada kepala silinder. Pada mesin
dengan konfigurasi inline (sebaris) terdapat satu camshaft yang
diletakan pada kepala silinder, sedangkan untuk mesin dengan konfigurasi
lain (misal; konfigurasi mesin V atau konfigurasi mesin boxer) ini
berarti mesin memiliki lebih dari satu kepala silinder, maka jumlah
camshaft juga sebanyak jumlah kepala silinder, karena setiap satu kepala
silinder terdapat satu camshaft.
Pada
desain SOHC, camshaft secara langsung menggerakan katup melalui
perantara bucket tappet atau ada pula yang melalui perantara rocker arm.
Desain SOHC memberikan kompleksitas yang lebih rendah jika dibandingkan
dengan desain OHV, terutama jika menggunakan multivalve pada kepala
silinder, dimana mesin memiliki lebih dari dua katup (isap-buang) pada
masing-masing silinder. Exhaust manifold dan intake manifold ditempatkan
sejajar pada kedua sisi kepala silinder sehingga kinerja mesin
meningkat karena tidak lagi terjadi crossflow, percikan api pada busi
dapat dengan mudah berhadapan langsung dengan gas.
Pada
awal tahun 1980-an, Toyota dan Volkswagen Group sudah menggunakan
mekanisme katup SOHC. Toyota menggunakan hidraulic tappet, sedangkan
Volkswagen menggunakan bucket tappet dengan shim sebagai penyesuai celah
katup. Mesin dari kedua pabrikan ini mungkin merupakan mesin dengan
konfigurasi yang paling kompleks pada saat itu.
2. Double Overhead Camshaft (DOHC)
Double
Overhead Camshaft ditandai dengan dua camshaft yang terletak didalam
satu kepala silinder, satu camshaft melayani semua katup masuk dan satu
camshaft lagi melayani semua katup buang. Desain seperti ini mengurangi
insersia penggerak mekanisme katup, karena rocker arm sudah tidak lagi
digunakan (dihilangkan) pada mesin DOHC. Desain DOHC memungkinan sudut
yang lebih luas antara katup masuk dan katup buang dibanding mesin SOHC.
Hal ini dapat memperlancar aliran udara yang lebih baik pada kecepatan
tinggi. DOHC yang didesain dengan multivalve juga memungkinkan
penempatan busi secara optimal sehingga mampu meningkatkan efisiensi
pembakaran.
DOHC dengan desain
multivalve (katup lebih dari dua) muncul pada kisaran tahun 1980-an,
namun harus diingat bahwa DOHC tidak selalu multivalve. Hal ini kadang
membingungkan, karena pada beberapa mesin SOHC juga didesain dengan
multivalve. Memang, jika kita memperhatikan perkembangan mesin-mesin
DOHC hampir semua menggunakan multivalve dengan jumlah katup antara tiga
sampai lima katup per silinder. Multivalve tidak selalu DOHC karena
keduanya merupakan fitur yang berbeda.
Sejarah (Double) Overhead Camshaft
Di antara para pelopor DOHC adalah
Isotta Fraschini (Giustino Cattaneo), Austro-Daimler (Ferdinand
Porsche), Stephen Tomczak (Heinrich Prinz), dan WO Bentley (tahun 1919).
Sunbeam merupakan mobil dengan model balap antara tahun 1921 - 1923
yang memperkenalkan desain Twin Cams pertama di dunia, di produksi pada
tahun 1924. 1.925 Liter 3 Sunbeam Super Sports, merupakan prototipe
kedua yang turun di Le Mans. Desain pertama mesin DOHC dengan (entah)
dua atau empat katup per silinder di desain oleh perusahaan seperti Fiat
(1912), Peugeot Grand Prix (1913, empat katup), Alfa Romeo Grand Prix
(1914, empat katup) dan 6C (1928), Maserati Tipo 26 (1926), Bugatti Type
51 (1931).
Ketika teknologi DOHC
diperkenalkan ke dunia, hal ini mendapat sorotan dari berbagai
kalangan. Pada mulanya desain DOHC baru diproduksi terbatas hanya pada
mobil-mobil balap seperti 1.925 Liter 3 Sunbeam Alfa Romeo yang
merupakan salah satu pendukung serta pencetus twin cam terbesar saat
itu. 6C Sport Alfa Romeo mobil pertama dengan mesin DOHC diperkenalkan
pada tahun 1928. Sejak itu, DOHC telah menjadi merk dagang dari kebanyak
mesin yang diproduksi Alfa Romeo (Alfa V6 Engine menggunakan SOHC, dan
kebanyak Alfasud Boxer Engine menggunakan SOHC).
Fiat
merupakan salah satu perusahaan mobil pertama yang menggunakan
belt-driven pada mesin DOHC produksi mereka dipertengahan tahun 1960-an.
Jaguar XK6 DOHC dan Jaguar XK120 DOHC diperkenalkan pada London Motor
Show pada tahun 1948, dan digunakan pada semua jenis mobil Jaguar pada
akhir 1940-an, 1950 dan 1960. Pada akhir tahun 1970-an, Toyota adalah
perusahaan dengan penjualan terbaik untuk mesin DOHC.
Animasi Prinsip Kerja Overhead Camshaft
Dibawah ini adalah prinsip kerja mekanisme katup jenis Overhead Camshaft:
Animasi Overhead Camshaft
Tidak ada komentar:
Posting Komentar