Advanced Engine Material

Advanced Engine Material

Weight reduction
1. Aluminium head and block
Mesin yang terbuat dari allumunium ( Head dan Block terbuat dari allumunim alloy ) semakin populer, Produksi massal mesin Allumunium seperti untuk mobil Rover K-series, BMW M52 straight-six, Nissan VQ-6, Jaguar AJ-V8, Mercedes V6 / V8, GM LS1and Northstar V8, Peugeot's 2-litre four and GM's new four-cylinder family membuktikan penggunaan block allumunium akan menyebar secara merata pada semua mobil dimasa depan.
Aluminium head telah lebih dahulu populer dan hampir semua mobil telah menggunakannya. Pabrikan mobil bukan hanya sekedar melihat faktor pengurangan berat kendaraan, namun juga efek pendinginananya yang lebih baik. Karena mesin dengan 4 valve menghasilkan panas lebih besar dari pada mesin 2 valve sehingga membuat silinder head dari bahan allumunium merupakan solusi yang tepat.
Penggunaan allumunim untuk blok mesin menyusul kemudian, alasan utamanya adalah faktor biaya, Blok mesin merupakan bagian terberat dari mesin, dengan menggunakan bahan allumnium akan mengurangi berat mesin secara keseluruhan, dan memberikan keuntungan dalam penyebaran berat kendaraan yang lebih merata / baik, disisi lain blok allumunium lebih mahal karena allumunium labih mahal daripada cast iron.
2. Plastic or Magnesium intake manifolds
Intake manifolds merupkan salah satu komponen yang cukup berat pula. Khususnya intake manifold yang menggunakan Variable Lentgh manifold. Penggunaan allumunium alloy menggantikan cast iron merupakan langkah pertama. Banyak pabrikan kendaraan sekarang menggunakan thermo plastic manifold yang terbuat dari nylon 66 atau bahan plastik tahan panas lainnya. Yang menguntungkan dengan penggunaan bahan tersebut adalah ongkos pembuatannya yang lebih murah , lebih ringan , Udara dapat mengalir lebih lancar.
Namun ada kekurangan dari intake manifold yang terbuat dari plastik yaitu menimbulkan bunyi aliran udara yang lebih besar dibandingkan material lain, bunyi yang dihasilkan dianggap terlalu besar untuk mobil mewah, oleh karena itu Mercedes Benz memilih menggunakan intake manifold yang terbuat dari bahan magnesium, dimana material ini lebih ringan daripada allumunium. walaupun kemampuan tahan panasnya kurang bagus, yang sebenarnya tidak terlalu masalah karena intake manifold tidak terlalu panas, seperti bahan logam lain aliran udara didalam pipa magnesium menghasilkan bunyi lebih sedikit dari pada bahan plastik.
TVR's and Ferrari's V8 bahkan menggunakan Kevlar untuk intake manifold.
________________________________________


Reduction of friction and inertia

1. Aluminium pistons and cylinder liner (including Nikasil and FRM)
Tingkat responsif mesin dan putaran maksimal mesin tergantung pada gaya inertia dari Reciprocating Part seperti Crankshaft, piston, dan conecting rod, sementara bahan material dari crankshaft masih menggunakan baja karena alasan kekuatan, piston untuk mesin performa tinggi biasanya dibuat dari bahan allumunium, semakin ringan piston maka akan semakin tinggi putaran dan tenaga yang dihasilkan mesin.
Menggunakan piston allumunium sebenarnya tidak terlalu mahal, yang menjadi faktor penghalang penerapannya pada produksi massal mesin yang berbahan allumnunium adalah gesekan yang dihasilkan piston dan dinding silinder. Secara umum diketahui bahwa persinggungan antara 2 permukaan yang terbuat dari allumunium menghasilkan gesekan yang tinggi, lebih tinggi dari gesekan antara allumunium dangan cast iron, oleh karena itu banyak mesin yang blok mesinnya terbuat dari allumunium menggunakan piston dari cast iron.
Solusi yang paling umum adalah dengan memasukkan liner dari cast iron kedalam silinder, menutupi dinding silinder dan mengelilingi piston yang terbuat dari allumunium. Tentu saja cara ini membuat ongkos produksi menjadi lebih mahal.
Solusi alternatif lainnya diperkenalkan oleh Chevrolet Vega pada pertengahan 70-an. Dengan menggunakan iron-coated aluminium piston, sehingga silinder tidak memerlukan liner, namun cara ini lebih mahal dari metode cast iron liner, sedangkan tidak memberikan performa yang lebih baik dari Nikasil treatment, sehingga sekarang sudah tiidak digunakan lagi.
Sebagai pengganti cast iron, Nikasil treatment melapisi permukan bagian dalam silinder allumunium dengan menggunakan Nickel- silicon carbide yang ketebalannya hanya 1/100 micrometer , sehingga jarak antara silinder yang berdekatan dapat dikurangi sehingga membuat mesin menjadi lebih kecil dan ringan. Sejak awal tahun 70-an nikasil treatment telah menjadi solusi yang paling menarik untuk mesin performa tinggi.
Alternatif yang terakhir adalah Fiber - Reinforced Metal ( FRM ) Cylinder sleeve, seperti yang digunakan Honda NSX 3.2 liter. Material dengan dasar Fiber dalam bentuk cylinder sleeve dimasukkan kedalam blok mesin, kemudian allumunim cair di tuangkan keatas blok dan menyatu dengan fiber sleeve, kemudian dinding silinder di bubut untuk mendapatkan ukuran yang diinginkan, proses ini menyisakan fiber sleeve yang menutupi dinding silinder dengan ketebalan 0,5 m, hal ini menghasilkan gesekan yang lebih rendah dari pada liner besi sehingga meningkatkan putaran dan tenaga mesin, selain itu fiber sleeve juga memperkuat blok mesin, dan memungkinkan jarak antara silinder bore dapat dikurangi tanpa mengurangi kekuatan blok mesin.
2. Titanium connecting rods
Semua orang mengetahui Titanium merupakan material yang kuat namun ringan, walaupun harganya sangat mahal, akhirnya teknologi yang dipakai di ruang angkasa diterapkan juga pada kendaraan sehari – hari meskipun masih terbatas pada kendaraan sport mutakhir. Lamborghini Diablo, Ferrari F355 / 360 M 550 dll menggunakan material ini untuk meningkatkan kemampuan putaran mesin sampai batas yang sebelumnya tidak mungkin dicapai dengan material biasa.

3. Forged components
Besi tuang / tempa terlihat seperti ketinggalan jaman, namun belum ada alternatif lain untuk mendapatkan komponen yang kuat sekaligus ringan tanpanya, Dari Honda Type R sampai super car eksotic, forged piston, crankshaft dan conrod umum digunakan
Forging seluruhnya dilakukan secara manual. Sehingga lebih banyak menggunakan tenaga manusia dan mahal. Forge / menempa logam menjadi die menghasilkan atom metal yang lebih homogen dan komposisi atom logam menjadi lebih rapat sehingga meningkatkan kekutan logam dan meningkatkan ketahann panasnya. Dengan kekuatan yang lebih tinggi komponen dapat dibuat lebih tipis dan ringan yang memberikan keuntungan pada putaran dan tenaga mesin.
Forged piston juga di polished secara manual untuk mengurangi permukaan gesekannya.