Awalnya adalah di tahun 70-an Krisis minyak bumi (energi) mulai menyebabkan munculnya pertanyaan tentang kendaraan yang lebih efisien dalam penggunaan bahan bakar. Pertanyaan selanjutnya adalah soal keamanan gas buang kendaraan bermotor. Terlebih lagi, pada sekitar tahun 1975, di Amerika Serikat, Eropa dan Jepang peraturan tentang hal hal tersebut makin ketat diterapkan.
Ini menyadarkan para pemakai dan pembuat mobil bahwa berkendaraan dengan mobil bukan lagi sekadar masalah bagaimana meluncur dengan laju di atas empat roda menggelinding. Apalagi, meluncur dalam sebuah kaleng besar dengan segala kemewahannya.
Saat itu muncul sebuah generasi baru pemilik mobil yang memiliki kebutuhan berbeda dengan orangtua mereka. Mereka membutuhkan kendaraan yang lebih layak operasional. Dengan beberapa faktor pertimbangan yang –sulitnya– seringkali sangat bertentangan satu sama lain. Kendaraan idaman itu harus hemat dalam tingkat pengkonsumsian bahan bakar, berbobot ringan, dan memiliki bentuk kompak. Namun, di lain pihak, ia tetap harus memiliki tenaga (daya kuda) yang sangat besar dan tingkat kebisingan yang rendah.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Ukuran mobil yang lebih kecil bukan masalah. Namun, memperkecil ukuran mobil saja bukan satu-satunya penyelesaian. Karena, bagaimanapun, ukuran tubuh manusia toh adalah kendalanya. Kendala yang tak mungkin dilewati.
Sampai sekecil apa sebuah mobil masih layak dipakai secara manusiawi adalah pertanyaan yang naik ke permukaan kemudian. Perangkat mekanik dan elektronik yang berada di balik penutup mesin mobil memang yang masih bisa dikembangkan lagi untuk memperhemat pemakaian bahan bakar.
Mulailah para ahli permobilan bekerja mati-matian menggali kemungkinan lebih jauh. Juga, para perancang di Toyota. Hasilnya, sebuah babak baru dalam teknologi mesin mobil dimulai, era twin cam telah dicanangkan.
Kisah sebuah mesin di hari lahirnya
Di sekitar akhir tahun 60-an, permintaan konsumen akan mesin bertenaga besar tanpa merasa perlu mengindahkan kebutuhan lain begitu tinggi, sehingga beberapa jenis mesin mobil balap dibuat dalam konfigurasi twin cam (DOHC) berkatup ganda untuk menghasilkan tenaga keluaran yang lebih besar. Inilah nenek moyang mesin twin cam (DOHC) katup ganda yang kita kenal sekarang. Dengan berbagai kelemahannya, tentu.
Mesin berkatup ganda memiliki dua buah Iubang masukan dan dua buah pula lubang pembuangan. Akibatnya, dari luas total lubang masukan saja, ia sudah lebih unggul dari saudara tuanya: mesin-mesin single cam. Dengan kedua lubang masukan itu, jumlah campuran bahan bakar dan udara yang memasuki ruang pembakaran jelas jadi lebih banyak. Dan, lebih banyak pula tenaga yang ia hasilkan.
Mesin yang cukup berhasil, walau tanpa ada pemikiran tentang penghematan bahan bakar. Tidak apa-apa, toh, bukan seberapa sedikit bahan bakar yang dihabiskan seorang pembalap yang menentukan siapa yang lebih dulu sampai di garis finis. Justru kebalikannya yang nyaris benar. Bagainana pun harus diakui, pada awalnya teknologi twin cam memang ’dipinjam’ dari arena balap mobil seperti itu.
Dari sirkuit ke jalan raya
Pengembangan mobil bermesin twin cam di Toyota bermula sejak 1967 dengan mesin tipe 3M-nya yang juga lebih mementingkan daya keluaran dibanding penghematan bahan bakar. Yang pasti, tipe-tipe mesinToyota yang menyusul kemudian 9R, 10R, 2T-G dan 18R-G sempat pula merajai sirkuit balap dan medan rally di masanya.
Artinya jelas, mesin twin cam (DOHC) berkatup ganda memiliki sebuah kelebihan dibanding mesin-mesin mobil dengan cam tunggal (single cam). Pada daya keluarannya. Sebuah kelebihan yang sesuai dengan kebutuhan generasi baru yang tergila-gila pada kecepatan pergerakan dalam hal apa pun itu.
Dan memang, para ahli di Toyota pun akhirnya menyimpulkan bahwa mesin masa depan harus bisa memanfaatkan tenaga besar dari mesin twin cam(DOHC) berkatup ganda. Maslalahnya sekarang tinggal bagaimana membuat mesin berdaya tinggi itu tetap memenuhi semua tuntutan yang lain. Hemat bahan bakar, ringan, bersuara lebih lembut dan bebas pemeliharaan.
Kecil yang lebih
Tuntutan kebutuhan yang makin kompleks memaksa para ahli memperbaiki rancang bangun mesin twin cam (DOHC) katup ganda mobil balap dan, memindahkannya ke bilik mesin ’mobil keluarga’ yang akan dikendarai ’orang-orang biasa’ di atas jalanan kota dengan Ialu-lintas yang padat. Mesin mobil balap yang memanfaatkan daya putaran mesin yang tinggi itu sekarang harus bergerak dengan putaran yang lebih rendah.
Bukan usaha yang mudah tentu. Yang pasti, jika pengembangan teknologi rancang-bangun mesin mobil balap itu berhasil, dampak positifnya pun akan segera terasa di meja departemen produksi pembuat mobil.
Membuat mesin dalam edisi terbatas untuk kebutuhan sirkuit jauh lebih mudah daripada membuat mesin yang sama dalam jumlah besar. Tingkat presisi yang lebih tinggi bisa berarti pengeluaran ekstra yang cukup perih. Akibatnya, ‘terpaksa’ terjadi perkembangan lain pula dalam teknologi produksi.
Bukan hal yang terlalu mengherankan, sebetulnya, jika hal itu terjadi di dapur Toyota. Segalanya berawal di tahun 1934, ketika para teknisi Toyota mengutak-atik mesin Sedan Chevrolet dan mengubahnya menjadi sebuah mesin truk. Dengan segala usaha coba-coba –dan segala kegagalannya– tenaga mesin 6 silinder tipe-A 3400 cc yang 45 daya kuda itu berhasil mereka tingkatkan menjadi 65 daya kuda. Untuk kemudian ditransplantasikan ke truk Toyota tipe G1.
Tentu saja, keberhasilan ’coba-coba’ ‘ itu tidak bisa diperbandingkan dengan teknologi permesinan saat ini. Namun, setidaknya peristiwa itu sudah cukup mencerminkan bagaimana besar antusiasme Toyota menghadapi tantangan dalam teknologi permesinan. Dan mereka sekali lagi berhasil. Kali ini dalam menghadirkan mesin twin cam (DOHC) berkatup ganda yang memiliki kemampuan setara mesin mobil balap namun lebih efisien dan cocok untuk situasi lalu-lintas yang padat di daerah perkotaan.
Mesin twin cam (DOHC) berkatup ganda yang berdaya besar ini digunakan antara lain pada tipe Toyota Crown, Corona dan Corolla yang dipasarkan di sini. Karakteristik mesin ini secara teknis adalah:
1. Sesuai dengan namanya, memiliki dua buah lubang masukan dan dua buah lubang pembuangan atau total empat lubang pada setiap kepala silinder mesin. 2. Atap ruang pembakaran yang kompak. 3. Sistem katup yang digerakkan langsung oleh ”camshaft” 4. Roda-gigi gunting (scissors gear) di antara kedua sumbu-katup.
Sistem 4 katup
Jumlah lubang masukan yang empat buah itu sendiri sudah merupakan keunggulan mesin twin cam. Dengan lubang masuk yang lebih besar, jumlah campuran bahan bakar dan udara yang memasuki ruang pembakaran jelas lebih banyak. Sementara, masing-masing permukaan katup masih tetap kecil, sehingga masih sanggup menanggung beban tekanan dari dalam.
Selain itu, lubang yang lebih besar membuat tenaga mesin tidak perlu terlalu banyak berkurang saat memompa masuk bahan bakar atau mendorong keluar gas buang. Daya mesin konvensional cukup banyak terbuang sia-sia pada fase pemompaan ini.
Ruang bakar yang kompak
Sudut sempit antara lubang masukan dan lubang keluaran memungkinkan disain atap ruang bakar yang sangat kompak. Konfigurasi keempat lubang pun memungkinkan perletakan busi di tengah kepala silinder. Hasilnya waktu pembakaran jauh lebih singkat, sehingga memungkinkan seluruh campuran bahan bakar dalam ruang bakar menyala tepat pada saat yang sama.
Untuk mendapatkan konversi energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik yang paling efisien, campuran udara-bensin harus terbakar secepat mungkin.
Sistem katup yang digerakkan langsung oleh “camshaft”
Mekanisme ini –yang sebetulnya bahkan lebih sederhana daripada katup dengan rocker arm– membuat katup langsung bergerak tepat pada saatnya.
Dalam kecepatan rendah, mungkin hal ini tidak banyak berarti, namun pada saat mobil bergerak dengan kecepatan tinggi katup-katup tersebut harus pula bergerak dengan kecepatan sangat tinggi. Ketepatan waktu buka-tutup katup sangat mempengaruhi efisiensi mesin.
Roda-gigi gunting (scissors gear)
Ruang antara kedua sumbu-katup sedemikian kecil, sehingga tidak mungkin menggunakan sabuk bergerigi seperti yang ada pada mesin mobil balap bersumbu katup ganda. Daya puntir –yang memang harus terjadi– membuat gesekan antara geligi roda gigi biasa sangat berisik. Selain itu, geligi kedua roda gigi itu dengan cepat akan aus.
Dengan roda gigi gunting berbantal pegas, gangguan suara dan pengikisan satu sama lain itu bisa dikurangi sampai ke titik paling minimumnya. Bayangkan, gerakan sangat cepat namun sangat lembut. Hampir hampir tanpa suara!
Penggunaan roda gigi gunting yang kecil itu pun tidak membutuhkan ukuran kepala silinder yang terlalu besar. Sangat kecil, malah. Kelebihan ini sangat terasa saat mesin tipe V harus digunakan. Mesin mesin V memiliki dua barisan silinder, yang tentu saja tidak bisa membiarkan kepalanya terlalu besar. Roda gigi gunting memungkinkan penggunaan mesin V-6 pada mobil dengan penggerak roda depan. Hal yang
sebelumnya tak mungkin dilakukan.
Medali penghargaan
Perekayasaan mesin twin cam katup ganda yang gemilang ini tidak luput dari sorotan Himpunan Ahli Mesin Jepang. Organisasi ini dalam tahun ini memberikan anugerah medali teknologi pada Toyota Motor Corporation karena telah berhasil mengembangkan teknologi baru bagi pembuatan mesin twin cam (DOHC) 4 katup generasi baru. Sebuah penghargaan yang layak bagi inovasi yang cemerlang.
Sumber: Majalah Editor, tanpa tanggal dan tahun
