MODI 101 - BACKPRESSURE DAN IMPAKNYA KEPADA PERFORMANCE SISTEM EKZOS AFTERMARKET

Bagi mereka yang telah menaik taraf kepada ekzos aftermarket, mungkin pernah terdengar mengenai kaitan backpressure dengan saiz ekzos sepertinya saiz ekzos aftermarket yang terlebih lawas memberi efek negatif kepada performance disebabkan kehilangan backpressure, lantas penyelesaiannya adalah dengan menggunakan db killer bagi meningkatkan semula tekanan dalam ekzos.

Tetapi, adakah BACKPRESSURE ini benar-benar diperlukan terutamanya bagi motorsikal 4 lejang?

Jawapannya, TIDAK.

Backpressure kerap disalah-tafsirkan sebagai tekanan yang menolak semula gas ekzos ke kebuk pembakaran bagi meningkatkan performance sesebuah motorsikal. Ia tidak benar. Sebaliknya yang terjadi, backpressure merupakan perkara yang sangat tidak diingini berlaku kepada sebuah sistem ekzos. Gas ekzos bersuhu tinggi yang terperangkap dalam kebuk pembakaran semasa lejang pembakaran berlaku boleh mengakibatkan enjin menjadi terlampau panas dan berisiko tinggi mengalami kerosakan.

Jadi, bagaimana boleh wujudnya teori kekurangan backpressure membuatkan motorsikal kehilangan performance apabila menukar kepada ekzos yang lebih lawas? Untuk menjelaskan mitos ini, kita fahami dulu bagaimana ekzos motorsikal 2 lejang dan 4 lejang berfungsi. 

Bagaimana sistem ekzos motorsikal 2 lejang berfungsi

Tidak seperti enjin 4 lejang, aliran campuran bahan api dan udara serta gas ekzos dikawal oleh bukaan liang pada silinder, yang mana turut dikawal oleh kedudukan piston. Untuk sesebuah enjin 2 lejang, terdapat liang masukan (intake port) dan liang ekzos (exhaust port) pada dinding silinder. Berikut merupakan animasi bagaimana kitaran lejang ini berlaku.

Untuk penjelasan lanjut apa yang berlaku, kita rujuk gambarajah di bawah.

Untuk melengkapkan kitaran lejang enjin, gas ekzos yang terhasil daripada pembakaran perlu dikeluarkan segera bagi membenarkan campuran udara bersih dan bahan api disalurkan ke kebuk pembakaran untuk kitaran seterusnya; proses ini dipanggil scavenging dan ia berlaku baik pada enjin 2 lejang dan juga 4 lejang.

Proses scavenging ini sukar dilakukan secara efektif bagi enjin 2 lejang kerana kedua-dua liang masukan dan ekzos terbuka pada masa yang sama. Sekiranya tidak dikawal dengan betul, membenarkan sedikit campuran udara bersih dan bahan api yang tidak terbakar turut keluar bersama gas ekzos. Keadaan ini menyebabkan situasi four-stroking berlaku di mana pembakaran terjadi setiap 2 kitaran enjin (seperti enjin 4 lejang) akibat campuran bahan bakar dan udara tidak mencukupi untuk pembakaran pada kitaran awal berlaku, lantas memberi efek negatif kepada performance enjin.

Untuk mengatasi masalah ini, di samping tekanan udara yang menolak gas ekzos keluar, sedikit tekanan udara juga diperlukan bagi menolak semula campuran bahan bakar dan udara bersih tadi ke dalam kebuk pembakaran; selalunya disalah tafsir sebagai backpressure, namun istilah yang lebih tepat ialah pressure wave kerana tekanan ini tidak perlu balik (back) semula ke dalam kebuk pembakaran.

Animasi di atas menunjukkan bagaimana terdapat sedikit gelombang tekanan daripada ekzos dilantunkan semula di hujung kon expansion chamber, menuju kepada liang ekzos semula. Tidak seperti ditunjukkan dalam animasi, pressure wave yang dipantulkan tidak perlu masuk semula ke kebuk pembakaran, cukup sekadar menolak semula campuran udara bersih dan bahan api yang terkeluar di samping menjadi dinding tekanan yang menutup liang ekzos semasa lejang masukan. 

Untuk analogi mudah, bayangkan anda meniup bola pingpong seperti dalam gambar di bawah dan cuba untuk kekalkannya terapung pada paras dahi anda; tiup terlalu kuat, bola akan terkeluar daripada kawasan tiupan dan terjatuh, sama juga jika tiup terlalu perlahan bola akan jatuh ke lantai juga. Oleh itu anda perlu 'tune' kadar tekanan tiupan anda supaya bola kekal seimbang pada ketinggian yang dimahukan.

Oleh sebab imbangan pressure wave atau backpressure dalam konteks ini perlu dititik beratkan semasa pembikinan dan penalaan ekzos aftermarket bagi enjin 2 lejang, membuatkan ada yang terkeliru menyangkakan imbangan backpressure ini turut juga diperlukan bagi sistem ekzos enjin 4 lejang. 

Kenapa teori backpressure ini tidak tepat? Kita teruskan kepada topik berikut.

Bagaimana sistem ekzos motorsikal 4 lejang berfungsi

Dalam animasi dan rajah di bawah, semasa proses scavenging anda boleh lihat injap masukan dan injap ekzos hanya dibuka apabila berada pada lejang masing-masing jadi tiada masalah camburan bahan api dan udara terkeluar daripada ekzos semasa proses masukan dan kompresi.

Oleh sebab enjin 4 lejang mempunyai injap-injap yang telah diaturkan untuk buka atau tutup liang masukan dan ekzos pada lejang tertentu, dan ini terbukti efisyen dalam mengawal aliran bahan api, udara serta gas ekzos membuatkan sebarang gelombang tekanan (pressure wave) semula ke kebuk pembakaran seperti pada enjin 2 lejang tidak diperlukan.

Walaupun begitu, terdapat jangka masa di mana terdapat sedikit bukaan berlaku semasa injap masukan mula terbuka dan injap ekzos mula tertutup; ini dinamakan tempoh overlap (atau valve overlap) yang mana akan dihuraikan selanjutnya kemudian.

Seperti yang dinyatakan pada perenggan sebelum ini, talaan tekanan atau pressure wave tidak diperlukan lagi jadi tugas sesebuah ekzos bagi mesin 4 lejang ialah untuk salurkan gas ekzos secepat yang mungkin sebelum pembakaran seterusnya berlaku. Semasa lejang ekzos, gas ekzos yang bertekanan tinggi dilepaskan dan melalui tiub yang dipanggil manifold pada kelajuan tinggi. 

Pergerakan keluar gas ekzos yang bertekanan tinggi ini mewujudkan tekanan rendah di belakangnya, mengakibatkan keadaan vakum yang ideal untuk menyedut campuran bahan api dan udara ke dalam kebuk pembakaran semasa lejang masukan berlaku kemudiannya. Semakin laju gas ekzos keluar, semakin kuat daya vakum yang terhasil.

Apakah signifikan vakum ini? Kita berbalik kepada valve overlap tadi.

Semasa valve overlap, tekanan vakum bukan setakat menyedut udara bersih masuk malah tekanan yang dihasilkan oleh udara bersih yang bersuhu rendah ini turut membantu menolak saki-baki sisa gas ekzos keluar daripada kebuk pembakaran di samping mengawal suhu enjin. Dengan pembakaran yang bersih dan suhu yang optimum, enjin dapat menjana kuasa seperti yang dikehendaki.

Oleh sebab itu, bukan sahaja sebarang tekanan negatif seperti backpressure tidak diperlukan, ekzos aftermarket 4 lejang yang ditala untuk memberikan performance turut perlu mengeluarkan gas ekzos pada kelajuan lebih tinggi daripada ekzos standard. 

Bagaimana ekzos aftermarket ini berfungsi dalam meningkatkan performance sesebuah motorsikal

Salah satunya adalah menjadikan aliran gas ekzos kurang sekatan, yang mana dapat dicapai oleh set ekzos aftermarket slip-on dengan mudah. Sebagai perbandingan, berikut ialah contoh binaan ekzos asal.

Dapat anda lihat, di sebalik tabung muffler yang kelihatan lurus rupanya terdapat binaan yang kompleks. Tujuan reka bentuk sebegini ialah untuk memastikan peredam bunyi (muffler) dapat menjalankan tugasnya mengurangkan kelantangan ekzos tetapi dalam masa turut menjadi sekatan yang memperlahankan aliran gas ekzos (telah diambil kira oleh pengeluar)

Jika dibandingkan dengan muffler slip on aftermarket, rekaannya lebih ringkas dengan sebatang paip lurus. Bukan sahaja lurus, kebanyakan paip aftermarket mempunyai rekaan spiral terbina dalam bagi meningkatkan lagi kelajuan aliran gas ekzos.

Oleh sebab itu dengan hanya menukar kepada ekzos slip-on aftermarket yang kurang sekatan, turut dapat meningkatkan kuasa motorsikal walaupun peningkatannya cuma sedikit berbanding bunyi yang dihasilkan. Kebiasaannya penukaran kepada ekzos slip-on dipadankan bersama performance camshaft untuk bukaan overlap yang lebih lama, memberikan lebih kuasa dengan belanja modifikasi yang rendah. Ekzos aftermarket full system pula selain menjadikan sistem muffler yang bebas halangan, turut meningkatkan potensi aliran gas yang lebih lancar dengan penggunaan paip manifold dan muffler yang lebih besar, jika ditala dengan sebaiknya.

Apakah pula kaitan backpressure dan sistem ekzos aftermarket 4 lejang?

Seperti yang telah diterangkan, sistem ekzos 4 lejang berfungsi lebih baik dengan aliran ekzos yang lebih pantas dan kurang sekatan menjadikan kehadiran backpressure sangat tidak relevan dalam meningkatkan performance sesebuah motorsikal 4 lejang yang telah menukar kepada ekzos aftermarket .

Namun dengan kehadiran ekzos aftermarket yang murah dan tiruan (seperti knalpot jenama terkenal yand di-import dari negara seberang), menjadikan ramai tertarik untuk menukar sistem ekzos mereka bagi tujuan penampilan dan bunyi tanpa mengambil berat kesan kepada performance. 

Disebabkan ekzos-ekzos murah ini dibuat tanpa proses RnD yang menyeluruh seperti yang dilakukan oleh pengeluar ekzos aftermarket berjenama, biasa terjadi ekzos aftermarket yang digunakan mempunyai diameter manifold atau muffler yang terlebih lawas daripada sepatutnya. Antara penyelesaian mudah yang biasa dilakukan ialah dengan menggunakan db killer. 

Penyelesaian ini membantu tetapi memandangkan db killer ini berfungsi dengan menutup sebahagian muncung ekzos menjadikan ramai salah sangka ia bertujuan untuk meningkatkan backpressure, yang mana tidak tepat sama sekali. 

Sebaliknya, ekzos yang terlebih lawas menjadikan aliran gas perlahan, menyejuk dan mengembang sebelum sepatutnya, lantas menjadikan ia bertekanan rendah. Apa yang berlaku, backpressure benar-benar terjadi di mana aliran gas bertekanan rendah tadi tertolak semula ke arah kebuk pembakaran akibat tekanan udara yang tidak seimbang - lantas memberi impak negatif kepada performance motorsikal.

Jika bukan backpressure, bagaimana db killer membantu sebenarnya?

Ini melibatkan hukum keabadian jisim atau law of conservation of mass (bukan conversation, ok). Contoh paling mudah, semasa mencuci motorsikal sendiri anda kadang kala menembak bahagian kotoran degil dengan cara menyekat sedikit muncung hos, untuk jadikan pancutan air daripad hos lebih deras. 

Menurut hukum keabadian jisim, jumlah air yang keluar sebelum dan selepas anda sekat muncung hos tersebut perlu sama. Disebabkan diameter muncung hos kini mengecil, untuk memastikan jumlah air yang keluar turut sama ialah dengan kelajuan aliran air perlu meningkat mengikut pengiraan seperti ditunjukkan di bawah.

Sama halnya dengan penggunaan db killer, ia menutup sebahagian ruang pada muncung ekzos menjadikan aliran gas ekzos yang keluar lebih laju; sedikit sebanyak membantu kecacatan pada design slip-on aftermarket anda. Sekiranya anda menggunakan slip-on berjenama original tetapi masih juga berlaku masalah performance, rujuk semula pakej ekzos yang anda terima sama ada menyediakan db killer atau tidak.

Bagi yang menggunakan ekzos full-system pula, penyelesaian ini kurang tepat kerana seperti yang diterangkan dalam artikel sebelum ini, anda perlu melakukan pengubahsuaian dan talaan fuel management juga yang mana secara tidak langsung telah meningkatkan kelajuan aliran gas ekzos. Penalaan fuel management anda juga perlu mengambil kira sama dalam keadaan db killer terpasang atau tidak. Walaupun begitu, memandangkan tidak semua pembeli set ekzos full-system mempunyai akses untuk melakukan penalaan yang sempurna, penggunaan db killer disarankan sebagai penyelesaian jangka pendek.

Kesimpulannya di sini, apa yang anda mahukan ialah proses scavenging yang efektif daripada aliran gas ekzos yang lebih lancar melalui kawalan diameter ekzos yang bersesuaian. Sebaliknya pula, backpressure yang terjadi akibat saluran ekzos yang terlalu lawas hingga menyebabkan aliran ekzos perlahan sangat ingin dielakkan.

BACA: MODI 101 - APA YANG PERLU ANDA TAHU MENGENAI EKZOS AFTERMARKET

BACA: PANDUAN RINGKAS DAN PADU - 7 JENIS ENJIN MOTORSIKAL MODEN