IIMS 2018: Inilah Detail Skyactiv-X, Mesin Mazda Paling Irit

Saat dunia otomotif global tengah mengambil jalan pintas menatap era mobilitas yang ramah lingkungan dengan mobil listrik. Sebaliknya, Mazda kukuh pada pendiriannya tentang penggunaan mesin berbahan bakar minyak (internal combustion engine). Mereka percaya teknologi mesin bensin atau diesel masih bisa disempurnakan lagi. Tak hanya dalam hal efisiensi bahan bakar tapi juga performa.

Teknologi mesin Skyactiv diperkenalkan pada 2011. Teknologi ini menggunakan rasio kompresi yang lebih tinggi dari mesin pembakaran biasa. Mesin bensin Skyactiv-G, misalnya. Memiliki rasio kompresi 14,0:1, mesin ini menghasilkan konsumsi bahan bakar 15% lebih irit ketimbang mesin bensin Mazda sebelum Skyactiv.

Apa itu rasio kompresi? Rasio kompresi adalah rasio volume ruang pembakaran dari kapasitas terbesar (piston berada di titik mati bawah) ke kapasitas terkecil (piston berada di titik mati atas). Misalnya, mesin berkapasitas 1,0 liter memiliki ruang bakar total 1.000 cc. Ketika piston pindah ke atas, volume tersisa 100 cc. Berarti rasio kompresinya 10,0:1. Mengapa mesin dengan rasio kompresi tinggi lebih irit bahan bakar?

Logikanya begini. Mesin pembakaran internal adalah mesin panas yang membutuhkan suhu pembakaran ideal untuk membakar sejumlah bahan bakar dan udara pada komposisi yang ideal pula. Rasio kompresi yang lebih tinggi, memungkinkan suhu pembakaran yang ideal itu dicapai dengan lebih sedikit bahan bakar. Artinya juga, menghasilkan energi mekanis yang lebih besar dengan jumlah bahan bakar sebelumnya. Ini biasa disebut sebagai efisiensi termal.

Belum lama, Mazda kembangkan lagi teknologi ini menjadi Skyactiv-X. Teknologi yang sebetulnya sudah diketahui sejak lama dan dikenal sebagai Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI). Mesin ini memadukan cara kerja mesin bensin dengan mesin diesel. Namun Mazda menyempurnakannya. Nah, sebelum mengenal cara kerja mesin Skyactiv-X, ada baiknya kita kenali dulu cara kerja mesin bensin dan diesel.

Sederhananya, mesin bensin memadukan udara dan bahan bakar ke ruang bakar saat piston berada di bawah (intake stroke) dan meledakkannya dengan busi saat piston bergerak ke atas (compression). Ledakan menghasilkan energi mekanis yang mendorong piston bergerak kembali ke bawah (power) menggerakkan kruk as atau poros mesin dan mentransfer ke transmisi lalu ke roda. Saat piston kembali bergerak ke atas, katup pembuangan terbuka dan udara kotor sisa pembakaran dikeluarkan dari ruang bakar (exhaust). Empat langkah ini (4-stroke) terus berulang.

Mesin diesel sedikit berbeda. Hanya udara yang disemprot ke ruang bakar saat piston berada di bawah. Solar masuk ke ruang bakar di ujung langkah kompresi atau saat piston bergerak ke atas. Mesin diesel tak menggunakan busi, pembakaran terjadi karena adanya udara panas yang dikompresi di ruang bakar tercampur dengan solar (compression ignition). Makanya mesin diesel memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi, antara 15:1 sampai 23:1 untuk memadatkan molekul udara di ruang bakar.

Mazda Skyactiv-X duduk di antara keduanya. Mesin ini sama seperti mesin bensin pada umumnya, bensin dan udara diperkenalkan ke ruang bakar. Hanya saja, bensin dimasukkan ke ruang bakar dalam rasio yang sangat kecil (lean) di bawah rasio yang ideal (stoichiometric). Oksigen yang berlebih memberi efek ruang bakar yang lebih dingin lantaran udara menyerap energi panas. Reaksi ini juga menambah daya dorong piston ke bawah di ruang silinder. Dengan kata lain, meningkatkan energi mekanis untuk menggerakkan roda. Karena proses pembakaran yang lebih dingin, lebih sedikit pula energi panas yang terbuang.

Ada alasan mengapa tak banyak produsen mobil memakai cara ini. Meskipun sudah dikompresi, molekul bensin yang tipis (lean) dan tersebar di ruang bakar tak menjamin reaksi pembakaran selalu terjadi secara ideal. Malahan oksigen berlebih terkadang membuat ruang bakar terlalu dingin, sehingga yang terjadi justru mesin bekerja terlalu keras untuk mencapai suhu pembakaran yang ideal. Ini berbeda dari mesin diesel yang baru menyemburkan solar ke ruang bakar di ujung proses kompresi (molekul gasnya masih padat) lalu mampu menimbulkan letupan tanpa bantuan busi. Pada mesin bensin, udara dan bensin sudah tercampur terlebih dahulu di dalam ruang bakar sebelum dikompresi dan diledakkan sehingga perlu dipicu percikan api oleh busi.

Mesin Skyactiv-X Mazda disebut juga Spark Controlled Compression Ignition (SCCI). Campuran udara dan bensin dipadatkan sampai titik compression ignition (letupan tanpa bantuan busi seperti pada mesin diesel) hampir terjadi. Namun pada saat itulah busi menyala dan membakar bahan bakar dan udara yang sudah terkompresi tadi.

Bagaimana Mazda memadatkan molekul bensin yang tersebar tadi? Bukankah molekul bensin yang tipis dan tersebar berpotensi menyebabkan pembakaran tidak sempurna. Mereka mendesain dinding silinder (ruang bakar) sedemikian rupa agar udara yang diembuskan ke dalamnya dapat berputar seperti angin tornado. Hasilnya, molekul bensin yang disemprot di awal dapat dikonsentrasikan pada bagian tengah pusaran angin. Lalu mereka juga menerapkan split injection. Sesaat sebelum busi memercikkan api, sejumlah bensin (molekul gasnya masih padat) disemburkan lagi ke ruang bakar. Maka terjadilah compression ignition yang dipicu oleh busi (SCCI). Ini semua juga bisa dicapai lantaran mesin Skyactiv-X memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi (16:1).

Masalah selesai? Belum, banyak faktor luar yang mempengaruhi kondisi ruang bakar di dalam mesin, seperti suhu udara hingga kelembapan. Itu sebabnya Mazda mengaku teknologi ini baru bisa diterapkan saat ini. Software pada Electronic Controlled Unit (ECU) membaca banyak data yang ditangkap sensor. Mulai dari suhu mesin, posisi pedal gas, kecepatan kendaraan dan lainnya. ECU lah yang menentukan kapan busi menyala dan berapa rasio campuran bahan bakar dan udara yang disemprotkan ke ruang bakar. Semua itu terjadi begitu cepat dan berlangsung terus menerus.

Banyak sekali memang yang dilakukan Mazda dalam pengembangan mesin Skyactiv-X. Mereka sampai memasang supercharger untuk memastikan udara yang disembur ke ruang bakar pada tekanan yang seharusnya meski mesin beroperasi di rpm rendah. Mazda juga meminjam sistem Exhaust-Gas Recirculation (EGR) dari CX-9 untuk menjaga suhu pembakaran selalu optimal.

Unit uji Mazda3 dengan mesin Skyactiv-X diklaim sanggup mencatatkan konsumsi bahan bakar 19,1 kpl. Itupun performanya tak menjadi melorot. Karena saat dipacu kencang, mesin SCCI beroperasi layaknya mesin bensin konvensional untuk memastikan asupan tenaga tersalur secara semestinya ke roda. Hasilnya, akselerasi 0-100 kpj mobil ini tembus 7 detik saja. Bayangkan saja, mesin 2,0 liter Skyactiv-X menghasilkan tenaga 192 PS dengan torsi puncak 280 Nm. Mesin sebelumnya tanpa Skyactiv-X, hanya mencatat 157 PS dengan torsi puncak 203 Nm.

Penasaran ingin melihat wujud teknologi baru Mazda ini? Datangi booth Mazda di Indonesia International Motor Show (IIMS) 2018 yang berlangsung di JIEXPO Kemayoran, Jakarta pada 19-29 April.(RS/Van)

Video: