JAWA TENGAH — Honda dan Toyota memakai siklus Atkinson pada mesin bensin di sistem hybrid mereka untuk menekan konsumsi bahan bakar, bukan mengejar tenaga puncak. Desain ini sengaja mengorbankan tenaga mesin, lalu menutup celah itu dengan bantuan motor listrik. Efeknya terasa pada model seperti Toyota Prius dan Honda Accord Hybrid yang mencatat konsumsi BBM rendah tanpa bergantung penuh pada daya baterai.
Mesin bensin konvensional dirancang mengail tenaga sebesar mungkin dari tiap tetes bahan bakar. Mesin hybrid memilih jalan lain: banyak di antaranya sengaja menurunkan tenaga agar efisiensi bahan bakar naik, lewat rancangan yang disebut siklus Atkinson. Toyota dan Honda termasuk yang paling konsisten memakai pendekatan ini di lini hybrid mereka.
Apa Itu Siklus Atkinson dan Siapa Penemunya
Siklus Atkinson adalah variasi dari proses pembakaran empat langkah yang biasa. Namanya diambil dari insinyur Inggris James Atkinson, yang mematenkan rancangan mesinnya pada 1882. Mesin bensin Otto konvensional memakai rasio kompresi dan ekspansi yang sama, sedangkan rancangan Atkinson asli memakai susunan mekanis untuk menciptakan panjang langkah efektif yang berbeda.
Mesin modern menempuh hasil serupa lewat variable valve timing. Katup masuk dibiarkan terbuka sedikit lebih lama dari seharusnya, sehingga sebagian udara di dalam silinder mengalir balik ke intake manifold saat piston mulai bergerak naik.
Kenapa Katup Masuk Dibuka Lebih Lama
Langkah tersebut mengurangi jumlah udara yang dikompresi di dalam silinder, tetapi gas pembakaran yang mengembang tetap mendorong piston melalui langkah tenaga yang relatif panjang. Mesin pun memanen lebih banyak energi berguna dari pembakaran dan membuang lebih sedikit energi sebagai panas. Di sinilah efisiensi termal membaik.
Dengan kata lain, mesin siklus Atkinson dirancang memanfaatkan bahan bakar yang dibakar sebaik mungkin, bukan memaksimalkan tenaga dari setiap siklus pembakaran.
Keunggulan: Rasio Ekspansi Lebih Tinggi
Keuntungan utama siklus Atkinson ada pada rasio ekspansi yang lebih tinggi dibanding rasio kompresi efektifnya. Mesin bisa mengekstrak lebih banyak energi dari gas yang mengembang sebelum gas itu keluar lewat saluran buang.
Mesin bensin konvensional harus menyeimbangkan efisiensi, tenaga, emisi, dan kemudahan berkendara. Siklus Atkinson menggeser keseimbangan itu ke sisi efisiensi, sehingga paling masuk akal saat mesin bekerja pada beban ringan dalam waktu lama. Ada pula pengurangan pumping loss karena piston tidak mengompresi seluruh muatan intake seperti pada mesin Otto.
Konsekuensinya: Tenaga dan Torsi Turun
Ada harga yang dibayar. Kompresi efektif yang lebih rendah membuat mesin umumnya menghasilkan tenaga dan torsi lebih kecil untuk kapasitas silinder yang sama, terutama pada putaran mesin rendah. Itu sebabnya mesin siklus Atkinson lebih akrab dengan kendaraan hybrid ketimbang mobil performa.
Siklus Miller mirip karena juga menahan katup masuk lebih lama untuk menurunkan kompresi efektif. Bedanya, mesin Miller biasanya memakai turbocharger atau supercharger untuk menambal muatan intake yang berkurang. Sebagian hybrid modern memakai strategi Atkinson/Miller modifikasi, memadukan variable valve timing dengan forced induction pada rancangan tertentu.
Motor Listrik Menutup Kelemahan Mesin
Di sinilah teknologinya masuk akal. Kendaraan hybrid tidak bergantung pada mesin bensin untuk menyediakan seluruh tenaga penggerak. Motor listrik bisa memberi torsi besar sejak diam, membantu menutup performa mesin Atkinson yang lemah di putaran bawah.
Mesin bensin jadi lebih sering bekerja di rentang efisiennya, sementara motor listrik membantu saat akselerasi atau kondisi yang butuh tenaga tambahan. Bergantung sistem hybridnya, mesin juga bisa mati saat tidak dibutuhkan sehingga konsumsi bahan bakar turun lebih jauh.
Jejak Toyota dan Honda di Sistem Hybrid
Toyota memakai pendekatan ini pada Prius sejak model itu diperkenalkan pada 1997. Sistem hybrid dua motor Honda juga memadukan mesin bensin siklus Atkinson dengan motor listrik. Cara penyaluran tenaganya berbeda antarprodusen, tetapi gagasannya sama: biarkan mesin pembakaran fokus pada efisiensi dan pakai bantuan listrik untuk memperbaiki performa keseluruhan.
Honda menjelaskan cara kerja mesin Atkinson di kendaraan hybrid mereka, termasuk peran penutupan katup masuk yang diperlambat untuk menurunkan kompresi efektif. Toyota juga membeberkan alasan pemakaian mesin siklus Atkinson di kendaraan hybrid mereka.
Bukan Berarti Selalu Lebih Baik
Mesin siklus Atkinson punya sejumlah keunggulan, tetapi tidak otomatis lebih baik dari mesin bensin konvensional di semua pemakaian. Kekuatan dan kelemahannya sangat bergantung pada rancangan kendaraan dan cara mesin dipadukan dengan sistem penggerak listrik.
