Inovasi baru dari Mazda ini akan merubah wajah otomotif dunia: mesin bensin tanpa busi!

Tahukah Anda apa perbedaan mendasar dari mesin diesel dengan mesin bensin? Perbedaan tersebut adalah adanya penggunaan busi pada mesin bensin, serta tidak digunakannya busi pada mesin diesel. Mesin diesel memanfaatkan temperatur udara di dalam ruang bakar yang naik karena proses kompresi piston. Tepat di saat udara berada di tekanan tertinggi inilah bahan bakar diesel (solar) diinjeksikan ke dalamnya, sehingga bahan bakar terbakar karena panas udara terkompresi. Sedangkan pada mesin bensin, bahan bakar dan udara dicampur sempurna sebelum masuk ke dalam ruang bakar dan mengalami proses kompresi serta ledakan akibat bantuan dari percikan busi.

Perbedaan mendasar ini menghasilkan dua hal yang bertolak belakang. Di satu sisi ledakan bahan bakar akibat rasio kompresi tinggi pada mesin diesel, membuat mesin diesel lebih efisien dibandingkan dengan mesin bensin, yang berarti lebih banyak kilometer yang ditempuh untuk jumlah bahan bakar yang sama dengan mesin bensin. Namun di sisi lain, injeksi solar ke dalam udara bertekanan dan bertemperatur tinggi yang menghasilkan ledakan spontan, akan menghasilkan polutan-polutan berbahaya seperti NOx dan partikel karbon sisa karena pencampuran udara dan bahan bakar yang tidak sempurna.

Lain cerita pada mesin bensin. Udara dan bahan bakar dicampur dengan baik pada suhu dingin dan meledak di dalam ruang bakar dengan bantuan percikan busi. Pencampuran yang baik ini menghasilkan hasil pembakaran yang lebih bersih dan tidak sampai terbentuk NOx maupun pencemar lain seperti partikel karbon padat. Namun tentu berkebalikan dengan mesin diesel, tidak terjadinya pembakaran spontan di dalam mesin bensin justru membuat mesin bensin tidak seefisien mesin diesel.

Lalu mengapa mesin bensin tidak dibuat saja seperti mesin diesel yakni menggunakan fenomena pembakaran spontan dengan jalan menginjeksikan bensin ke dalam udara bertekanan?

Sebelum lebih jauh, saya ingin sedikit menjelaskan tentang pengertian bilangan oktan, atau biasa kita kenal dengan singkatan RON (Research Octane Number). Bilangan oktan adalah sebuah standard untuk menentukan tingkat performa dari bahan bakar yang menunjukkan seberapa tahan dia dikompresi sebelum akhirnya mencapai titik bakar spontannya. Semakin tinggi bilangan oktan, maka akan semakin tinggi pula rasio kompresi mesin yang dibutuhkan.

Nah, bahan bakar bensin, atau yang sejenisnya yang kita kenal dengan nama Pertamina Premium, Pertamax, Pertamax Turbo, Shell Super, atau apapun yang lainnya, memiliki tingkat nilai oktan yang sangat jauh lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar diesel jenis apapun. Bahan bakar diesel atau kita kenal dengan solar memiliki rentang nilai oktan 15-25 saja. Sedangkan seperti yang kita tahu, Pertamina Premium saja memiliki nilai RON 88.

Apa artinya ini? Artinya adalah, jika Anda mengisi tanki mobil Isuzu Panther menggunakan Premium, Anda akan mendapati mobil tersebut mogok karena kompresi udara di dalam ruang bakar tidak akan mampu mendetonasi spontan injeksi Premium ke dalamnya. Begitu pula sebaliknya, jika Anda mengisi tanki Toyota Avanza dengan Solar, Anda juga tidak mungkin akan bisa menyalakan mesin mobil tersebut. Hal ini dikarenakan, sebelum campuran Solar dengan udara di dalam ruang bakar terkompresi penuh, ia sudah meledak spontan terlebih dahulu bahkan pada saat piston mesin belum mencapai setengah dari langkah kompresinya.

Sekarang jika kita ingin mendesain sebuah mesin bensin dengan prinsip self-ignition-combustion-engine ini, maka kita harus membuat mesin bensin memiliki rasio kompresi yang lebih tinggi daripada yang ada saat ini. Di dalam laboratorium, pembuatan mesin ini bisa saja dilakukan karena semua sistem kontrol dapat diatur sesuai dengan kondisi idealnya. Namun lain cerita jika mesin ini harus digunakan di luar laboratorium, kondisi aktual di lapangan akan membuat mesin ini menjadi amat sangat sulit dikontrol. Adanya perubahan suhu ambien udara sedikit saja misalnya, akan membuat titik kompresi terjadinya ledakan spontan menjadi berubah. Selain itu, kompresi tinggi pada mesin bensin juga akan menghasilkan panas yang amat sangat tinggi sehingga semakin sulit mengontrol siklus pembakaran mesin tersebut.

Kondisi inilah yang membuat para desainer mesin bensin memutuskan untuk sedikit merugi beberapa milidetik, menggunakan bantuan percikan busi untuk mendetonasi bahan bakar di dalam ruang bakar, dan menghasilkan siklus mesin bensin menjadi lebih mudah terkontrol. Kita mengenal contoh sistem kontrol percikan busi antara lain yakni platina, CDI (Capacitor Discharge Ignition), dan TCI (Transistor Controlled Ignition).

Beberapa dekade terakhir berbagai tim riset dari pabrikan-pabrikan mobil berusaha memecahkan misteri ini: bagaimana membuat mesin bensin dapat bekerja secara self-ignition-combustion dengan stabil. Nampaknya, persaingan riset ini akan dimenangkan oleh pabrikan mobil asal Jepang, Mazda.



Beberapa hari yang lalu Mazda mengumumkan bahwa mereka berhasil, sekaligus akan memproduksi masal mesin bensin self-ignition. Desain mesin yang mereka beri nama SKYACTIV-X ini mereka klaim mampu meningkatkan efisiensi mesin bensin konvensional menjadi 20-30%. Tentu saja ini kabar yang menggembirakan ditengah-tengah isu ancaman perubahan iklim global sekaligus persaingan yang semakin terbuka dengan kendaraan-kendaraan listrik. Tuntutan akan penghematan bahan bakar fosil semakin nyata.

“Kami kira ini adalah tugas penting dan mendasar bagi kami untuk mengejar mesin pembakaran internal yang ideal,” ungkap Kiyoshi Fujiwara, kepala R&D dari Mazda seperti dilansir dari situs Reuters. “Elektrifikasi memang penting tapi… mesin pembakaran internal harus hadir terlebih dahulu.”

Mazda memperkenalkan konsep homogeneous charge compression ignition (HCCI) untuk membuat mesin bensin dapat bekerja tanpa busi. Teknologi ini tentu secara ekonomis akan meningkatkan efisiensi mesin seperti pada mesin diesel. Namun demikian, Mazda tidak sepenuhnya akan menghilangkan fungsi busi. Mesin SKYACTIV-X tetap akan menggunakan busi untuk memantik ledakan bahan bakar pada kondisi-kondisi tertentu seperti pada saat temperatur masih dingin.

Inovasi ini membuat peta persaingan antara mobil bensin dengan mobil listrik semakin menarik. Mengingat bahkan beberapa negara di belahan Eropa seperti Inggris dan Perancis yang berencana untuk melarang penjualan mobil-mobil bensin atau diesel baru setidak-tidaknya di tahun 2040 nanti. Inovasi dari Mazda ini tentu akan membuat banyak pihak semakin membuka mata, dan ikut berlomba menciptakan teknologi-teknologi yang ramah lingkungan.

Mazda menargetkan mobil-mobil berteknologi baru ini setidaknya sudah beredar di pasaran pada tahun 2019. Bersamaan dengan itu mereka akan memperkenalkan juga jajaran mobil-mobil listrik. Tidak berhenti di situ saja, Mazda juga menargetkan di tahun 2025 nanti fitur self-driving sudah menjadi standard yang harus diterapkan di setiap mobil Mazda.

Credit: Wired, Reuters, The Verge, Wikipedia: Octane Rating

Post Author: Onny Apriyahanda

"Science is the highest Art in the universe."

Leave a Reply