Header & knalpot mempengaruhi performa mesin

Ferrari 047 Formula one engine V10 Twin-Cam 80 degree 3000cc, power output max 754,2 hp @17000 rpm. Kecepatan exhaust gaz keluar knalpot di putaran ekstrim dapat terpenuhi dengan ukuran header yang raksasa, tapi size sebesar itu tidak efisien di putaran rendah. Untuk meraih top end power, F1 engine V10 memakai design header 5-1  (gurneyflap)

Assalamu’alaikum wR wB
Bro pembaca pasti sudah faham mengenai exhaust system engine mobil dan motor kita miliki. Bahwa optimal nya power dan torsi ditentukan juga oleh andil sistim knalpot itu. Sebenarnya knalpot standard pabrik sudah cukup baik mengeluarkan gas pembakaran dari knalpot berdasarkan putaran engine dimana digunakan sebagian besar di jalan raya dan sesuai mengikuti ukuran parameter masih standard atau stock. Pabrik mendesign sistim knalpot supaya memenuhi beberapa kriteria, yaitu menekan kadar emisi dan juga suara kebisingan tidak melewati batas regulasi yang berlaku tapi mampu menciptakan torsi dan HP ypada level lumayan meskipun belum maksimum. Hal tersebut baik tapi mungkin bagi kita kalau ingin performa lebih dari engine standard tentunya masih ada kekurangan.

Langkah sederhana menaikan performa adalah dengan mengganti atau menyempurnakan sistim exhaust standard kenyataannya memiliki hambatan (restrictive) kepada rancangan lebih free flow. Adanya hambatan di dalam sistim knalpot memberikan kontribusi terjadinya backpressure. Tingkatan backpressure dipengaruhi oleh design knalpot tersebut, semakin besar level nya semakin besar pula power output tercuri.

Backpressure terjadi ketika shock wave yang dihasilkan ledakan di dalam ruang bakar (combustion chamber) meluncur keluar dari klep exhaust dan masuk ke saluran pipa knalpot. Shock wave mencapai kecepatan suara sekitar 300 feet per detik akan memantul apabila ada penghalang di depannya dan berbalik bertabrakan dengan low pressure gaz yang juga mengikuti dibelakangnya. Penghalang yang ada di knalpot seperti catalytic converter, sekat tabung resonator dan muffler. Munculnya backpressure berlebihan memberi beban terhadap engine untuk mengeluarkan gas pembakaran dari combustion chamber, efek nya power output berkurang.

Exhaust system qualitas baik memiliki level hambatan sangat sedikit atau lebih free flow, dengan itu mampu mengurangi backpressure secara siknifikan. Perbandingan bisa dilihat antara stock exhaust mobil Honda menghasilkan backpressure sekitar 18 psi dan aftermarket exhaust system berqualitas tinggi mampu mengurangi backpressure menjadi 6 psi. Mobil atau motor balap tidak menggunakan muffler memiliki level back pressure 1-3 psi tapi dengan konsekwensi suara sangat berisik menusuk telinga terutama pada saat teriak bertambahnya revving engine. Kalau dipakai di jalan bisa repot mengganggu orang lain.

High pressure shock wave mencapai kecepatan suara meluncur di ikuti oleh low pressure exhaust gaz.

Mobil memakai header manifold mempunyai keunggulan dari tipe manifold standard. Power dan torsi lebih kuat karena design header memungkinkan meningkatnya efisiensi. Denyut atau pulse exhaust gaz keluar dari ruang bakar via klep exhaust tidak meluncur dengan semburan konstan. Mengingat posisi klep exhaust selalu buka dan menutup begitu pun juga aliran exhaust gaz. Semakin banyak cylinder semakin dekat jarak exhaust gaz pulse dibuat engine. Keuntungan dari rangkaian exhaust pulse ini adalah memanfaatkan negatif pressure yang diciptakan oleh low pressure untuk menarik exhaust gaz keluar sebanyak-banyaknya dari dalam cylinder. Negatif pressure sebesar 1-5 psi berada beberapa milidetik dibelakang high pressure pulse digunakan menghisap sisa residu exhaust gaz terutama pada saat overlap. Hal itu bisa dilakukan dengan mengatur panjang primary pipe (pipa utama) header supaya vacum negatif pressure di delay waktunya tepat dengan klep exhaust membuka pada rpm yang telah direncanakan.

2012 Civic Si memakai Skunk2 MegaPower RR exhaust system, power output bertambah menjadi 176.3 HP @7200 rpm, torque 150 ft-lb  @4600 rpm. Stock power output 161.6 HP, torque 145.7 ft-lb. Muffler minimum hambatan tipe straight-through perforated core & cat-back yang juga dengan design free flow. Semua itu memberi efek mengurangi power loss, backpressure jadi berkurang drastis yang artinya menaikkan power dan torsi di atas exhaust standard.

Header tipe tri-Y paling tepat untuk pemakaian jalan raya karena memberikan range powerband lebih lebar dari tipe 4-1 dimana biasanya untuk racing dengan target maks power pada rpm tinggi. Tipe tri-Y terdiri dari 3 section berbentuk Y yaitu pipa utama cylinder satu menyambung dengan cylinder empat, pipa utama cylinder dua dengan cylinder tiga kemudian kedua pipa y tersebut menyambung ke pipa berbentuk y terakhir.

Bisimoto tri-Y headers Honda B series engine. Pipa utama yang panjang dengan target power output pada rpm rendah dan tengah

Efektif nya header ditentukan oleh size diameter dan panjang pipa. Pipa utama (primary pipe) dengan diameter besar dan pendek bagus untuk power output di rpm tinggi. Sebaliknya primary pipe yang panjang dan dengan diameter lebih kecil tepat untuk menghasilkan power pada putaran rendah dan tengah. Disesuaikan dengan profil camshaft yaitu durasi, valve lift dan LSA digunakan.

Kawasaki Ninja 250 dengan SC Project full exhaust system terdiri dari header primary pipe, collector pipe & straight-through canister. Design exhaust sedikit hambatan (free flow) & piggyback dapat memberi tambahan torsi & power output 3+ hp dari standard

Two Brothers Racing Black Series M2 carbon canister slip-on Ninja 250 Fi tipe straight-through perforated core yang high flowing mengurangi backpressure cukup siknifikan tapi mengeluarkan suara lebih berisik. Digabungkan dengan header pipa utama, collector pipe dan piggyback di klaim naikkan power output mencapai 3,9 hp dari standard

Mobil dan motor dari pabrik dilengkapi dengan muffler atau canister bertujuan menekan level suara kebisingan serendah-rendahnya. Di dalam muffler standard terdiri dari labyrinth untuk memperlambat dan mendinginkan exhaust gaz supaya vibrasi suara ditimbulkan menjadi turun. Design muffler seperti ini ampuh untuk meredam suara tapi menahan kelancaran aliran exhaust gaz yang efeknya terjadi power loss. Pilihan nya adalah mengganti muffler dengan design model straight-through perforated core seperti muffler merk Skunk2, HKS Silent Hi-Power untuk mobil dan Two Brothers Racing dan SC Project untuk motor. Merk lokal mengadopsi design straight-through muffler buatan luar juga sudah banyak beredar dipasaran.

Demikian pula catalytic converter bawaan pabrik yang kurang optimal karena masih menahan aliran exhaust gas keluar dari ruang bakar. Penyempurnaan dapat dilakukan dengan mengganti merk aftermarket versi lebih efisien dan tetap efektif mengurangi emisi gas hydrocarbon dari engine tetap pada batas regulasi.

Hi-flow catalytic converter merk Magnaflow untuk BMW 3 series

Honda B18C Twin-Cam VTEC normally aspirated 2100cc all-motor class dengan header 4-1. Mesin yang sangat serius untuk dragracing dipasang di mobil Honda CRX dengan max power output 260 hp at the wheel @9000 rpm, redline 10000 rpm. Akselerasi jarak 0-400 meter dicapai dalam waktu 10.26 detik se-level dengan waktu tempuh superbike Aprilia RSV4 tahun 2013. Piston merk Ross dengan ring merk Total Seal, kompresi statis 13.5:1. Bagian piston skirt di coating dengan Polymer Dynamic Teflon untuk daya tahan terhadap friksi ekstrim. Connecting rod titanium merk Cunningham. Durasi camshaft 345 derajat dengan valve lift 12,7 mm. Header pipa utama dan collector pipe model 4-1 dengan bagian ujung memakai megaphone mengurangi backpressure sebesar mungkin. Pastinya suara engine teriak sangat keras! .

Jadi untuk naikan performa mobil atau motor kita pada level ringan cukup menyempurnakan sistim knalpot dengan design minimum hambatan sebesar mungkin. Backpressure adalah penyebab utama tidak efisiennya knalpot dimana berpengaruh langsung terhadap power dan torsi, semoga berguna.