Mesin Atkinson dan Mesin Miller vs Mesin Otto

Mesin kendaraan umumnya memakai siklus Otto 4 langkah, terdiri dari langkah hisap, langkah kompresi, langkah expansi (pembakaran/tenaga) dan langkah buang, semuanya terjadi secara berulang-ulang selama mesin aktif. Tiap siklus lengkap akan terjadi pada setiap 2 putaran poros engkol. Sebagai contoh ketika mesin berputar 3000 rpm, maka akan terjadi (3000/2) = 1500 siklus atau 1500 kali pembakaran tiap menit pada tiap silinder mesin. Semakin tinggi putaran mesin maka akan semakin tinggi jumlah siklus kerjanya.

[caption id="attachment_338575" align="aligncenter" width="560" caption="Mesin Otto dengan siklus 4 langkah (sumber: www.ustudy.in)"][/caption]

Kebanyakan dasar teknologi mesin yang digunakan adalah hampir sama dari tahun ke tahun, hanya pada penambahan sistem pendukungnya. Tujuan dari penambahan sistem pendukung ini adalah untuk meningkatkan efisiensi atau memperirit konsumsi BBM. Namun ada beberapa jalan pintas yang bisa dilakukan untuk meningkatkan efisiensi pemakaian BBM, yaitu dengan modifikasi siklus langkah mesin.

Sebagaimana diketahui, secara umum pada mesin Otto volume langkah dari langkah kompresi dan langkah expansi (pembakaran/tenaga) adalah relatif sama. Secara teori harusnya volume  langkah expansi lebih besar daripada volume langkah kompresi, karena bila relatif sama, tidak semua tenaga yang diperoleh dari pembakaran BBM akan dikonversikan menjadi tenaga mekanis yang diperlukan untuk menggerakan kendaraan. Hal ini bisa dibuktikan dengan tekanan dan temperatur gas buang yang masih relatif tinggi. Biasanya keadaan ini bisa dimanfaatkan untuk menggerakan turbocharger. Namun bila tidak dimanfaatkan maka tenaga berlebihan dalam gas buang  ini akan mubazir alias tak termanfaatkan maksimal atau terbuang percuma.

Akhir-akhir ini penghematan BBM adalah suatu keharusan karena semakin menipisnya cadangan minyak bumi, polusi udara dan harga BBM yang cenderung terus meningkat. Tidak selalu kendaraan berdaya besar memiliki manfaat luas, apalagi di daerah padat atau macet, yang sekarang ini juga menjadi hal umum di jalan raya. Untuk itu perancang kendaraan harus bisa memanfaatkan celah-celah untuk penghematan BBM ini.

Salah satu cara adalah dengan memperkecil volume langkah kompresi (volume langkah hisap efektif juga akan berkurang), sehingga volume langkah expansi (tenaga/pembakaran) akan lebih besar. Temperatur dan tekanan ga buang pun akan menurun drastis, walaupun daya mesin akan lebih kecil daripada dengan sistem siklus mesin konvensional, namun effisiensi BBM akan meningkat, yaitu energi efektif dari BBM akan meningkat.

Ada 2 cara untuk mencapai keadaan ini, yaitu menggunakan siklus Miller (dengan supercharger) atau menggunakan siklus Aktkinson (tanpa supercharger). Kedua siklus ini dapat diaplikasikan, terutama dengan memodifikasi derajat bukaan katup masuk dan katup buang, yaitu melalui modifikasi poros cam atau camshaft. Dalam hal ini derajat bukaan katup masuk diperlama, sehingga volume langkah kompresi semakin berkurang . Keadaan ini menyebabkan tekanan dan temperatur gas buang cenderung menurun drastis atau energi yang terbuang semakin berkurang.

[caption id="attachment_338576" align="aligncenter" width="476" caption="Siklus Atkinson (sumber: http://energyclimatetransportation.blogspot.com)"]

14172306231345766008

[/caption]