SEBERAPA EFISIEN MESIN F1 BERNAFAS ?

Oleh :  Roy Daroyni

Mesin mobil bernafas ? Tentu saja. Seperti halnya manusia, semua bentuk konversi energy selalu diperoleh dari proses pembakaran makanan atau bahan bakar yang melibatkan oksigen dari proses pernafasan. Bagaimana mesin F1 mendapatkan oksigennya ? Dan seberapa efisien mesin F1 bernafas ? Berikut Penjelasannya.

Mesin F1 menghisap udara dengan cara menggerakkan pistonnya kebawah pada langkah isap (katup isap terbuka). Kemudian udara segar akan terisap ke dalam silender setelah sebelumnya masuk melalui saluran masuk yang disebut intake-runner. Gerbang pertama bagi udara untuk masuk ke mesin adalah melalui lubang diatas helm pebalap. Lubang ini sengaja diposisikan di bagian paling atas dari mobil untuk membuat udara yang masuk sebisa mungkin bebas dari polusi gas buang kendaraan di depannya dan debu-debu sirkuit.

Jika suatu mesin mampu menghisap udara lebih banyak, maka semakin efisien pernafasannya. Karena itu, di antara insinyur mesin dikenal satu parameter untuk menunjukkan efisiensi pernafasan mesin yang disebut dengan Efisiensi Volumetrik. Parameter ini membandingkan massa udara yang secara actual diisap oleh mesin dengan parameter acuan (referensi) yaitu massa udara yang semestinya bisa di isap oleh mesin. Makin tinggi efisiensi volumetrik, tentu makin baik karena tenaga mesin meningkat. Sebab makin banyak udara masuk, maka airflowmeter yang memonitor laju udara akan melaporkan ini pada komputer mesin, dan selanjutnya komputer memerintahkan system injeksi bahan bakar untuk menyemprotkan bensin lebih banyak sesuai kenaikan laju udara. Jika besarnya efisiensi volumetrik suatu mesin sama dengan satu, maka itu artinya mesin yang bersangkutan telah bernafas dengan sempurna.

Massa udara referensi dihitung pada temperature normal udara (dalam fisika biasanya disebut sebagai room temperature) dan tekanan normal udara luar (yang biasa disebut sebagai 1 atmosphere). Massa udara yang menjadi referensi adalah 1,16 kg/m³. Ini artinya, jika volume mesin F1 saat ini adalah 2400 cc dengan 8 silender, maka tiap silender mestinya mampu menghisap udara sebanyak 0,348 gram tiap siklusnya. Jika, mesin berputar secepat 18.000 rpm, maka mesin F1 semestinya mampu menghisap udara sebanyak 417 gram setiap detiknya.

Pada kenyataanya, massa udara yang terisap oleh mesin F1, jauh lebih sedikit daripada jumlah itu karena udara banyak sekali mengalami kehilangan tekanan (pressure loss) dalam perjalanannya menuju silinder. Pertama, udara mengalami gesekan pada dinding saluran masuk (intake-runner), lalu bergesekan lagi dengan katup bukaan gas (throttle-valve), dan setelah itu masih juga bergesekan dengan lubang katup isap yang sempit. 

Hambatan lain adalah durasi bukaan katup isap yang amat sangat singkat yaitu hanya sekitar 10 millisecond atau 1/1000 detik pada rpm maksimum (18.000 rpm). Padahal udara, walau sangat ringan, tetap saja mempunyai massa-inersia yang membuatnya membutuhkan waktu untuk masuk ke silinder. Akibatnya, semakin tinggi putaran mesin efisiensi volumetric juga akan jauh menurun.

Masalah lain adalah panasnya temperature di dalam ruang mesin. Kita tahu bahwa udara gampang sekali memuai pada setiap kenaikan temperature. Artinya semakin panas temperature, maka massa jenis udara akan turun secara signifikan sehingga semakin sedikit pula udara yang masuk kedalam silinder

Dengan banyaknya hambatan yang ada maka kehilangan tekanan yang terjadi menjadi amat besar sehingga sebenarnya mesin F1 bernafas dengan amat tidak efisien jika dibandingkan dengan mesin pada umumnya.

Namun demikian, berberapa hal telah diupayakan oleh para insinyur F1 dalam meningkatkan efisiensi pernafasan ini walaupun beberapa upaya lain telah dilarang oleh FIA

Usaha yang tidak, atau belum, dilarang FIA adalah meniadakan intake-manifold. Berbeda dengan mesin biasa yang dipakai oleh mobil jalan raya, mesin F1 mempunyai jumlah throttle-valve yang sama dengan jumah silindernya karena mesin F1 tidak mempunyai intake-manifold. Jadi tiap silinder mempunyai saluran udara masuk (intake-runner) masing-masing secara secara individual dengan throttle-valve di masing-masing intake runner. Kondisi  ini membuat saluran udara yang akan masuk ke silinder lebih mempunyai “jalan” yang lebar karena tidak harus melalui “jalanan sempit” berupa intake manifold. Keuntungan lain dari tidak adanya intake-manifold adalah bukaan throttle  di tiap silinder bisa dibuat tidak seragam untuk membatasi power mesin. Pembatasan ini berguna saat traction-control bekerja dan memberikan sinyal kepada computer bahwa grip ban hilang akibat kelebihan power.

Beberapa upaya peningkatan efisiensi pernafasan lain yang telah dilarang FIA adalah : Memberikan tekanan (kompresi) pada udara masuk, lebih dikenal orang dengan turbocharger atau supercharger. Dengan turbocharger atau supercharger, efisiensi volumetric yang didapat bisa lebih daripada 100% karena udara ditekan dan dipaksa masuk. Ini berarti tidak ada power mesin yang terbuang untuk menghisap udara. Sayangnya turbocharger dan supercharger telah dilarang FIA sejak musim 1989, tetapi akan diperbolehkan lagi di musim 2014.

            Mendinginkan temperature udara sebelum masuk ke silinder. Usaha ini dapat dilakukan dengan memasang berat extracharger (mesin penukar gas) sebelum udara masuk pada intake-runner atau juga bisa dengan cara meninjeksikan air (water) pada silinder. Namun kedua kemungkinan itu tidak mungkin dilakukan karena dilarang oleh FIA.

            Membuat katup isap sebesar mungkin. Upaya ini telah dibatasi oleh FIA dengan cara membatasi silinder mesin yang dilakukan FIA sejak awal musim 2006. Sebetulnya tujuan utama pembatasan diameter silinder adalah pembatasan rpm mesin, namun ternyata dampaknya juga menghilangkan salah satu upaya peningkatan efisiensi pernafasan mesin.        Dengan keterbatasan-keterbatasan di atas, mesin F1 yang performanya sudah luar biasa itu, ternyata bernafas dengan amat tidak efisien. Bisa dibayangkan andaikan turbocharger tidak dilarang FIA, power mesin dapat dipastikan akan melambung jauh karena mesin F1 sesungguhnya sangat membutuhkan “bantuan pernafasan” lebih daripada kebutuhan mesin biasa.

           

Sumber : Majalah F1 Racing Edisi Juli 2012 pada halaman 94-95 

ENERGI YANG DIKONSUMSI MOBIL F1

Oleh: Roy Daroyni

Untuk menghasilkan power yang begitu besar tentu mesin F1 harus banyak mengonsumsi energy. Pada kenyataannya, energy yang terkonsumsi bukan hanya besar karena besarnya kebutuhan energy untuk ngebut tetapi energy yang terbuang pun tak kalah banyaknya, bahkan jauh lebih besar dari pada energi yang termanfaatkan. Bahan bakar sebanyak 50 liter dihabiskan tidak lebih dari 15 lap saja, atau sekitar 70 km jika panjang sirkuitnya 4,5 km. Ke mana sajakah energi itu hilang?

            Dalam konversi energi, biasanya besarnya energi yang dikonversi selalu sejalan dengan besarnya energi yang terbuang. Dengan kata lain, semakin tinggi output power yang diharapkan, semakin kecil pulalah efisiensi mesinnya. Mesin mobil F1, seperti halnya mesin mobil biasa, memiliki 3 jenis efisiensi, dibawah ini akan dibahas masing-masing jenis efisiensi.

Efisiensi panas (thermal) adalah efisiensi pembakaran bahan bakar. Pembakaran ini adalah cara mengubah energi potensial yang sebelumnya terkandung dalam bahan bakar menjadi energi panas dan tekanan yang akhirnya mendorong sistem piston maju mundur dan akhirnya menggerakkan mobil.

Pada mobil biasa, besarnya efisiensi panas (thermal)  ini adalah sekitar 35% saja, atau dengan kata lain hanya 35% dari energi yang terkandung dalam bahan bakar yang bisa dimanfaatkan untuk memutar mesin. Mobil F1 punya efisiensi panas yang lebih kecil karena tingginya rpm yang dihasilkannya. Putaran mesin yang tinggi akan menghasilkan panas yang juga tinggi dan tentu saja panas tersebut harus dibuang untuk mencegah kerusakan material mesin dan komponen-komponen di sekitarnya. Membuang panas sebetulnya adalah membuang energi karena panas adalah energi.

Efisiensi panas juga sebanding dengan rasio kompresi. Mobil-mobil modern biasanya mendesain mesinnya dengan rasio kompresi yang tinggi agar efisiensi panasnya juga tinggi. Mesin F1 justru memiliki rasio kompresi yang relatif rendah agar mampu menghasilkan rpm yang tinggi. Rasio kompresi yang relatif rendah ini membuat efisien thermal mesin F1 lebih rendah lagi.

Rendahnya efisiensi thermal  juga bisa disebabkan oleh tidak terbakarnya sebagian bahan bakar. Mesin F1 mempunyai kecendrungan yang besar akan hal ini sebab RPM-nya yang tinggi membuat durasi pembakaran yang amat singkat. Padahal “prosesi” yang harus dilalui dengan bahan bakar sebelum terbakar cukup banyak. Dimulai dengan pencampuran dengan udara, lalu penempatan (kompresi), dan kemudian oleh busi.

Karena tingginya rpm, sema proses pra-pembakaran diatas harus dilakukan dengan cara sesingkat-singkatnya. Salah satu cara mengurangi kerugian ini adalah mendesain saluran masuk udara (intake manifold dan runner) sedemikian rupa bentuknnya sehingga udara yang masuk ke dalam silinder mempunyai gerakan berpusar (swirl). Efek swirling ini penting karena meningkatkan kecepatan udara untuk bercampur dengan bahan bakar.

Efsiensi mekanis adalah perbandingan power yang tersalur ke roda terhadap power  yang dihasilkan oleh pembakaran. Power yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar di atas, tidak sepenuhnya tersalur ke roda karena dalam perjalanannya mengalami kerugian-kerugian mekanis yang disebabkan oleh adanya gesekan-gesekan.

Dimulai dari piston yang menggesek dinding silinder, lalu gesekan pada connecting-rod atau batang yang menghubungkan piston dengan poros engkol (crankshaft). Poros engkol sendiri pun punya gesekan pada dudukan bearing-nya. Setelah itu, power juga berkurang akibat gesekan pada kopling dan kemudian ada pula gesekan pada kontak antara gigi-gigi pada roda-gigi di girboks.

Gesekan-gesekan itu semua menghasilkan panas dan itu artinya sama dengan membuang energi. Efisiensi mekanis mobil F1 amat rendah karena banyak factor. Pertama banyaknya jumlah silinder (10 silinder, 8 silinder dan sekarang 6 silinder) membuat gesekan dengan silinder con-rod dan crankshaft menjadi banyak pula. Kedua, dengan rpm mesin yang tinggi berarti juga terjadi gesekan yang lebih dalam durasi waktu tertentu. Ketiga Girboks dengan tujuh tingkat percepatan juga menghasilkan lebih banyak gesekan pada girboks.

Efisiensi mekanis dapat ditingkatkan dengan pemakaian oli yang berkualitas. Oli yang baik akan melumasi dua permukaan yang saling bergesekan sehingga gesekan tidak menimbulkan panas yang berlebihan dan kedua permukaan bisa terlindungi dari aus yang tidak terkontrol.

Efisiensi volumetrik adalah parameter yang membandingkan massa udara actual yang terhisap ke dalam silinder terhadap massa udara teoritis yang semestinya dapat terhisap. Logikanya, semakin banyak udara yang dapat dihisap oleh mesin, semakin banyak pula jumlah bahan bakar yang dapat di injeksikan sehingga power yang dihasilkan juga meningkat. Namun, menghisap bukanlah pekerjaan yang mudah dan selalu lebih sulit daripada meniup karena kecilnya perbedaan tekanan yang ada.

Massa udara teoritis yang dimaksud adalah massa udara yang mirip dengan volume mesin pada suatu temperature tertentu. Contoh, secara teoritis, pada temperature 150⁰C, setiap perubahan volume total mesin F1 adalah 2400 cc dan terbagi pada 8 silinder, tiap silinder mestinya mampu menghisap udara seberat 0,348 gram tiap dua kali putaran poros.

Pada kenyataannya, massa udara yang terhisap tidaklah sebanyak itu karena udara banyak sekali mengalami kerugian tekanan (pressure loss) dalam perjalanannya menuju silinder. Pertama, udara mengalami gesekan pada dinding saluran masuk, lalu bergesekan lagi dengan lubang katup yang sempit. Semakin sempit katup masuk semakin besar pressure loss.

Hambatan lain adalah pendeknya massa bukaan katup yang amat singkat (hanya sekitar 10 milidetik pada rpm maksimum) padahal udara (seberapa pun ringannya) juga mempunyai inersia yang membuatnya membutuhkan waktu untuk masuk ke silinder. Masalah lain adalah panasnya temperature di dalam ruang mesin. Sifat udara yang mudah memuai membuatnya mengalami penurunan massa jenis yang signifikan setiap kenaikan temperature.

Efisiensi volumetric bisa ditingkatkan dengan beberapa cara, seperti pemanfaatan turbocharger untuk menempatkan udara dan pemakaian intercooler untuk mendinginkan udara sebelum masuk ke dalam silinder. Namun sayang, kedua cara diatas dilarang FIA. Satu-satunya cara yang dapat di manfaatkan oleh para insinyur F1 adalah dengan memperbesar katup isap sehingga udara dapat masuk ke dalam silinder dengan lebih mudah.

Dengan rendahnya ketiga  jenis efisiensi di atas, mesin F1 sesungguhnya adalah “mesin pembuang energi”. Energi yang termanfaatkan menjadi kecepatan mobil tidak lebih dari 20% dari energi total yang terkandung dalam bahan bakar. Kerugian ini masih ditambah dengan kerugian aerodinamika saat mobil melaju kencang. Pada kecepatan tinggi, hanya 2/3 dari power mesin yang bisa dimanfaatkan untuk menambah laju mobil. Sepertiga sisanya adalah power untuk mengatasi hambatan angina yang bisa lebih dari 600 kgf ata lebih dari bobot total mobil itu sendiri. 

Dengan semakin pedulinya industri otomotif akan isu lingkungan, terutama penghematan penggunaan bahan bakar fosil, isu pemborosan bahan bakar ini menjadi perhatian serius.  FIA  telah bertindak untuk membatasi konsumsi bahan bakar dengan mulai melakukan sosialisasi mengenai pemangkasan volume mesin serta pemakaian energi secara hibrida pada regulasi teknik terhadap mobil F1 dimusim 2014.

Sekian.

Sumber : Majalah F1 Racing Edisi Februari 2013 pada halaman 94-95.  

GRID DAN PROSEDUR SEBELUM START

Wawancara dengan Pat Symonds 

Bagaimana tim-tim bisa memastikan Pebalap bisa start dengan baik ?

Banyak hal bisa dillakukan dan pemetaan start khusus akan dipiih di ECU untk menolong pebalap mengontrol putaran mesin prastartnya misalnya. Regulasi mengharuskan pemetaan ini dipakai pada lap pertama lomba, yang membuat gas lebih sulit dikontrol di tikungan. Karenanya dibutuhkan kompromi.

Pedal pelat kopling ganda juga menolong pebalap. Dia akan menggunakan yang pertama untuk ada di posisi bite point disaat pelat kedua sedang ditekan habis. Saat lampu padam, dia dengan cepat melepas pedal kedua sehingga system langsung ada di bite point.  Dia lalu memakai pedal pertama untuk mendapatkan start bagus

Akan tetapi, terlepas dari semua kecanggihan ini, tetap saja tidak ada yang bisa menggantikan peran sebuah latihan.

Saat satu lap pemanasan apakah pebalap mesti melalukan suatu hal selain mengendara mobil hingga posisi start masing-masing ?

            Pasti ada beberapa prosedur yang mesti dipenuhi, dan mungkin yang paling signifikan adalah mengecek apakah mobil sudah siap dipakai untuk lomba. Untuk melakukannya, pebalap biasanya disuruh untuk melakukan latihan start di akhir pit lane. Ini tak sama dengan saat start di grid karena permukaan aspalnya berbeda dan ban akan memiliki temperature berbeda seperti saat start sungguhan, tapi para mekanik masih bisa mengecek apakah kopling sudah pas dan bagaimana respons dari mesin.

Beberapa pebalap juga merasakan bagaimana kondisi mobil, tapi tentu saja ban jauh dari kondisi lomba, apa pun yang mereka rasakan pasti menipu. Para mekanik biasanya akan memasang ban yang sudah bertemperatur tinggi dari biasanya kerena ban akan bertambah panas dan tekanannya pun meninggi. Dengan setelan suhu yang lebih tinggi paling tidak bisa membuat pebalap “merasakan” mobil lebih baik.

            Tentu saja bila kondisi sirkuit juga berubah sejak kali terakhir dipakai, lap pemanasan hingga ke grid itu menjadi bertambah penting. Kalau sirkuitnya lembab atau basah, itulah satu-satunya kesempatan buat pebalap untuk melihat di mana genangan air berada dan seberapa besar grip di sana.

Mengapa terkadang kita melihat ada pebalap masuk ke pit dan kemudian melakukan satu lap pemanasan lagi ?

            Tentu kalau mempelajari permukaan basah mereka mungkin ingin melakukan beberapa lap untuk memastikan bahwa mereka mengerti di mana ada genangan air dan mungkin menjajal seberapa kencang mereka bisa menggeber mobil. Mereka mungkin juga mau mencoba beberapa jalur balap atau bahkan, kalau kondisi lembab, membandingkan ban intermediate dan ban botak.

            Kalau kondisinya normal, alasan utama melakukan lebih dari satu lap pemanasan adalah kalau timbul masalah atau ketidakpastian. Andai, misalnya, kalau ada ketidakkonsistenan di kopling, teknisi meminta si pebalap melakukan dua kali latihan start dengan setelan kopling  berbeda. Dia bisa melakukan ini hanya dengan masuk pit lagi dan melakukan latihan start lagi diujung pit lane.

            Kalau masalah besar ditemukan di malam harinya, mereka butuh pengecekan. Bila benaar terjadi, para mekanik akan melakukan perbaikan pada minggu pagi, tapi lap pemanasan menuju grid adalah kesempatan terakhir untuk mengecek apakah perbaikan itu bagus dan penyetelan mesin baik.

Begitu mobil sampai di grid, para mekanik  mengerumuninya. Berapa banyak mekanik yang diizinkan ada di grid dan apa yang mereka lakukan ? Tampaknya banyak laptop juga yang digunakan ya. Mengapa ?

                       

            Satu-satunya batasan jumlah orang yang diizinkan ada di grid adalah total 48 personel teknik per tim yang didata oleh FOTA, plus beberapa orang yang mendapat pas masuk ke grid. Banyak dari mereka yang ada di grid biasanya tidak melakukan tugas penting.

            Para mekanik dan teknisi menghabiskan waktu untuk mengecek dan mengecek ulang setiap aspek kelaikan mobil dengan melakukan pengecekan detail mirip dengan apa yang dilakukan oleh para pilot sebelum take off. Kebanyakan pengecekan saat ini dilakukan dengan memeriksa system elektronik mobil, makanya laptop ada di mana-mana.

           Sementara itu, para teknisi yang memanfaatkan menit-menit akhir boleh berada di grid itu dengan bicara opsi strategi ke pebalap, mengingatkan kembali akan rencana lomba yang sudah di sepakati.

Apakah prosesi itu bersifat informal jadinya ?

            Tidak, jauh dari itu. Waktu begitu berharga dan race-engineer yang bertanggung jawab akan mobil bakal menyalakan  stop watch saat sinyal lampu tanda pit lane dibuka menyala. Setiap aksi di catat sejak itu. Daftar detail dipegangnya, yang berisi apa yang mesti dikerjakan seseorang dalam hitungan detik. Ini termasuk hal-hal misalnya kapan mesin terakhir kali dinyalakan dan kapan pebalap mesti duduk di mobil, juga hal penting lainnya seperti memastikan ban yang tepat sudah terpasang di mobil sebelum sinyal tiga menit di bunyikan.

Dengan regulasi parc ferme sekarang tentu tak banyak yang bisa dikerjakan terhadap mobil di grid?

            Iya, pastilah lebih sedikit dibanding dulu. Dulu bahkan kami punya waktu untuk mengganti per atau roll-bar di grid tergantung persepsi pebalap bagaimana trek akan berubah kondisinya. Saya mesti katakan ini biasanya lebih memilih efek psikologis ketimbang murni fisik, tapi sasarannya adalah sama : performa maksimal.

Satu lap pemanasan itu, apa yang dibutuhkan pebalap dan teknisi dari sisi teknis ?

Beberapa tugas rutin mesti dilakukan saat lap pemanasan, kita tidak bisa lagi melakukan “peluncuran mobil” dari grid kalau kamu ada di front row  karena mobil tidak boleh melintas lebih dari 100 km/jam hingga mereka melawati area pole position, tapi, bagaimana pun, pebalap masih bisa melakukan latihan start dengan cara di mana para teknisi pengontrol melakukan pengecekan akhir kapan saat mobil mulai masuk gigi (clutch bite point) mencoba mengenali grip diposisi grid tertentu dari tempat di mana pebalap melakukan start.

Sepanjang lap itu, pebalap butuh kepastian semua gigi sudah sesuai dengan setelan, mesti memastikan system control mengerti dimana posisi setiap gigi. Dia melakukannya dengan cara pindah gigi lebih tinggi saat gas pol. Control elektonik lalu mampu mengukur dan melacak ketepatan sudut dimana perpindahan batang girboks terjadi, memastikan semua perpindahan gigi terjadi tepat waktu agar tak terjadi gangguan dan untuk memastikan perpindahan itu dilakukan tanpa kehilangan torsi.

  

Apa yang dimaksud dengan clutch bite point ?

Itu masa dimana kopling mulai mentransfer torsi dari mesin ke girboks. Ketika mengendarai mobil biasa kamu mengalaminya saat mengankat pedal kopling sampai mobil mulai berjalan, itulah yang dimaksud bite point. Mobil F1 mengukur bite point ini lebih akurat dengan cara terus menerus mengukur torsi di batang girboks saat kopling terpakai.

Para pebalap melakukan pemanasan ban di lap itu – apakah ini ada ketetapan tertentu dari tim ?

            Mendapatkan suhu ideal buat ban sebelum start itu penting. Menggerakkan mobil ke kanan-kiri bisa menghasilkan suhu tertentu, tapi seringnya dibutuhkan lebih dari itu. Ban depan biasanya dipanaskan dengan cara memajukan keseimbangan rem depan lebih kedepan dan lalu memakai rem seagresif mungkin. Ini memanaskan rem dan dengan sendirinya memanaskan ban.

            Untuk memanaskan ban belakang mereka mesti diberi beban dan ini dilakukan dengan cara berakselarasi cepat. Benar, memanaskan ban hingga ada kepulan asap tak diperlukan karena ikut memanaskan suhu permukaan ban bukan kerangkanya dan, karenanya, tak butuh traksi. Sayangnya, karena kecepatan saat itu rendah, hal itu pun bisa membuat mesin panas kalau dilakukan berlebihan dan para teknisi akan menyuruh pebalap membatasi aksinya di titik tertentu.

Saat mobil F1 menyala tapi kondisinya diam (misalnya, saat menanti start di grid ) istilah “heat soak”  kerap disebut-sebut. Apa maksud sebenarnya dan seberapa besar problemnya ?

            Sekarang ini ‘heat soak’ tak sebermasalah dulu. Untuk beberapa tahun belakangan ini, mesin-mesin F1 mampu mematikan beberapa silinder saat kekuatan penuh mesin tak dibutuhkan, dan saat menanti di grid mesin mungkin akan menyala hanya dengan 4 silinder untuk meminimalkan terciptanya panas. Tentu saja tak ada kipas radiator, jadi akhirnya mesin akan mulai memanas kalau mobil terdiam tapi sesungguhnya mudah mengatasi kondisi saat menanti di grid itu.

Sumber : Majalah F1 Racing Indonesia Halaman 24-25 Edisi Februari 2013. 

BAHAN BAKAR DAN PELUMAS oleh Pat Symonds

BAHAN BAKAR DAN PELUMAS

Wawancara dengan Pat Symonds

Apa beda antara bahan bakar yang digunakan F1 dan dijalan raya ?

Saat ini, jawabannya : sangat tipis. Regualasi bahan bakar amat ketat dan dirancang untuk generasi berikut bahan bakar yang bisa dipakai di mobil jalan raya. Misalnya beberapa tahun lalu,  persentase konten turunan nabati di bahan bakar naik hingga 5,75 %  sebagai antisipasi regulasi UNI EROPA yang mengharuskan konten itu sebesar  10% pada 2020. 

Awalnya komponen nabati dibatasi pada hasil oksidasi.Hidrokarbon juga boleh dipakai, kalau ada fakta yang mengindikasikan produsen mengembangkan komponen ini buat bahan bakar umum mereka.  Fokus produsen bahan bakar adalah menggunakan “generasi kedua” bahan bakar nabati yang bahan mentahnya berasal dari hasil pertanian dan hutan tapi bukan yang buat dimakan 

Hampir 100% campuran kimiawi bahan bakar identic seperti yang dipakai di jalan raya.Tapi campuran itu amat kompleks dengan sekitar 200 komponen berbeda terpakai didalamnya. Bagaimana mereka sebenarnya  dicampur  bisa membuat perbedaan substansial untum membuat mobil lebih bertenaga dan irit.

Bagaimana FIA menguji legalitas bahan bakar yang digunakan?

Sebelum tim diizinkan memakai campuran bahan bakar tertentu, produsen mesti mengirim dua sample ke FIA untuk diuji. FIA akan menganalisisnya dengan menggunakan kromatografi, sebuah teknik yang efektif mengukur kandungan kimiwi dari bahan bakar itu seperti contoh pengujian DNA biologis di kasus investigasi kriminal.  

Kapan pun saat balapan digelar, FIA akan mengambil sample bahan bakar dari mobil yang berkompetisi dan mengecek ulang kandungan kimianya menggunakan peralatan sama. Sedikit toleransi diizinkan tapi, intinya analisis setelah dipakai ditrek mesti sama dengan analisis sebelumnya.

Bagaimana dengan pelumas ?apakah sama dengan buat mobil jalan raya ?

Pelumas sebenarnya jauh lebih kompleks.Banyak orang berfikir bahwa tujuan tunggal oli mesin adalah pelumasan, tapi faktanya bisa berfungsi pula sebagai pembuang panas dari komponen vital.Piston misalnya bisa mencapai panas hingga 350 ⁰ C dan, untuk mengontrol temperature ini, oli dipancarkan ke bagian bawah piston.Karenanya oli itu butuh bukan hanya kandungan pelumasan yang baik, tapi juga kapasitas temperature tinggi dan kemampuan menahan panas ini tanpa harus membakar.

Ketika mobil sedang di gas pol dan menyentuh 18.000 rpm, oli mesin mesti mampu membuat dinding leher terpisah tanpa membuatnya jadi rusak. Lapisan oli di antara leher-leher itu 50 kali lebih tipis dibanding ketebalan rambut manusia, tapi lapisan yang benar-benar tipis ini vital buat usia pakai mesin. Kalau gagal berfungsi, mesin akan rusak dan waktu sepersekian detik dan tersebar ke sebagian dari 3.000 suku cadang mahal mereka di trek.

Karenanya oli punya lima tugas utama: melumasi, membersihkan, menyerap panas, meminimalkan gesekan, dan menahan keausan mesin.

Apa yang membuat bahan bakar itu yang bagus ?

Karena bahan bakar F1 tak berbeda dengan yang kita pakai di jalan raya, paling tidak bahan bakar itu mampu tetap berada di batas regulasi yang ketat. Di banyak belahan dunia ini, bahan bakar yang dijual buat musim panas berbeda dengan untuk musim dingin. Yang membuat musim panas sedikit lebih bersih.Intinya, bahan bakar yang kamu beli itu bervariasi jenisnya.Mesin F1 tidak bisa memakai keragaman ini, jadi bahan bakarnya disimpan pada kondisi di laboratorium untuk memastikan konsistensinya. Mengingat setiap tim bisa memakai 2000 liter bahan bakar untuk balapan, bisa terbayang seperti apa laboratoriumnya.

Dengan membuat bahan bakar yang terkondisi seperti itu, bisa saja dibuat penyesuaian antara kebutuhan mesin dan kebutuhan trek khusus.Salah satu tantangan besar adalah untuk memastikan bahan bakar itu beroperasi di suhu tinggi. Sekarang tak boleh ada pendingin bahan bakar dan bahan bakar itu akan terus bertambah panas saat lomba. Di akhir balapan, sedikit bahan bakar yang tersisa di mobil sering suhu 55⁰ C. Pada suhu seperti itu ada 2 masalah.Pertama, fuel pump bertekanan tinggi bisa menghasilkan gelembung di bahan bakar, tapi komponen stabil dari bahan bakar itu bisa mendidih. Ini bisa membuat unsur kimiawinya berubah, sehingga membuat bahan bakar menjadi illegal, jadi ini tetap menjadi salah satu tantangan  besar buat produsen.

Apa yang dibutuhkan oli mesin ?

Oli mesin tak dikekang oleh regulasi, tapi tugasnya tetap sulit. Biasanya oli akan masuk ke mesin pada suhu lebih dari 110⁰ C, yang jauh lebih tinggi ketimbang suhu buat mobil biasa. Sebaliknya, oli tidak perlu bekerja di suhu rendah seperti buat mobil biasa, karena mesin F1 dihangatkan dulu sampai 50⁰ C sebelum dinyalakan. Oli juga tak perlu dipakai sama lamanya seperti buat mobil biasa karena diganti setiap kali mesin juga diangkat dari mobil-biasanya, setelah dipakai maksimal 560 km. Ini bukan berarati oli itu sudah ringan kerjanya, justru semakin tipis lapisan oli, semakin bertenaga pula mesin itu. Sayangnya, oli, berlapisan tipis yang mampu menahan beban tinggi seperti mesin F1 itu susah dibuat.

Penting juga ditekankan bahwa oli itu tak boleh punya kecendrungan menjadi berbusa, biasanya, kalau dikocok , oli akan membusa dan membawa masuk udara yang bisa membahayakan mesin. Oli yang mengalir mask ke mesin sekita 70 liter per menit yang berarti dibeberapa area sekecil itu kecepatannya lebih dari 160 km/jam. Penting pula dijaga bahwa oli tak boleh menjadi terlalu aerasi.

Apakah pengujian oli sama dengan bahan bakar?

Tidak persis.Tak ada peralatan untuk mengujinya agar sesuai regulasi, tapi peralatan serupa uang disebut spektometer digunakan ntuk mengukur konsentrasi logam di dalamnya, yang disebabkan oleh penggunaan mesin atau giboks.Diagnosisnya yang berdasarkan konsentrasi tersebut membantu para teknisi untuk memutuskan apakah mesin ata girboks perlu diganti.

Ada beberap bahan bakar eksotis yang digunakan Formula 1 pada 1980-an, benarkan ?

Ya benar, dan beberapa diantaranya tak berhubungan dengan bensin.Saat mesin turbo dipakai tanpa batasa picuan (sampai 1987) kami memakai bahan bakar yang merupakan campuran dari toluena, xilena, dan bensin- semua unsur kimia amat berbahaya.Bahkan bahan bakar ini mulai dipakai pada PD II ketika awalnya dicampur untuk menjadi bahan bakar mesin pesawat tempur bertenaga tinggi saat itu.

Kenapa harus ada 1 liter bahan bakar yang ditinggalkan di tangki di akhir sesi kualifikasi?

Ini regulasi yang sudah lama dipakai yang berarti FIA bisa mengambil contoh bahan bakar untuk memastikan cocok dengan ketentuan yang sudah disepakati. Kalau taka da regulasi itu, tim yang jahat bisa memakai bahan bakar illegal dan dengan sengaja memakainya hingga habis sehingga tidak ada bukti kejahatan yang tersisa ditangki untuk di tes. 

Berapa berat bahan bakar buat Formula 1, dan seberapa besar efek dari berat itu buat performa mobil ?

Bahan bakar buat racing beratnya sama dengan yang buat mobil biasa, dalam kata lain 0,75 kg per liter. Tim-tim balap selalu menyatakan berat itu dalam satuan kilogram (seperti pesawat juga) karena densitas bahan bakar itu berubah bersamaan dengan perubahan temperatur, dan yang menjadi patokan adalah banyaknya bahan bakar yang dimasukkan ke mesin bukan volumenya.

Setiap 10 kg bahan bakar yang ada di mobil  setara dengan tambahan 0,4 detik dari catatan waktunya, jadi tim-tim berusaha keras menakar jumlah bahan bakar agar saat finish masih ada sekitar 1 kg yang tertinggal di mobil. Ini sulit dilakukan terutama di lomba yang berubah kondisinya.Pebalap pun bisa mengubah kondisi itu, sesuai instruksi race engineer-nya untuk berusaha mengoptimalkan penggunaan bahan bakar.

Berapa banyak oli yang dibutuhkan Mesin F1?

Mobil-mobil F1 tidak menyimpan oli diwadah seperti mobil biasa, karena ini bisa mengurangi power mesin.Mereka punya dua tangki oli.

Dipasang didepan mesin, tangki utama menampung sekitar 5 liter oli.Tangki tambahan yang menampung 1 liter lagi biasanya ditaruh serendah mungkin dan bisa digunakan sebagai penambah oli tangki utama bila volumenya turun. Mesin butuh 0,5 – 1 liter oli per 100 km dan karenanya dibutuhkan maksimal 3 liter selama lomba. 

Saat pebalap berlomba di Spa-Francorchamps, tangki utama oli mesti dipasang lebih tinggi dibanding sirkuit-sirkuit lain karena puncak tikungan Eau Rouge yang tinggi itu cendrung melambungkan oli ke atas tangki dari pompanya

SEKIAN,

Sumber Formula ONE Racing Magazine Indonesia  Edisi Januari 2013 halaman 24-25

Bentuk Setir Formula 1 Dari Masa Ke Masa

Siapa yang tidak mengenal balapan roda 4 paling kencang sejagad raya? Balapan tersebut biasa disebut balapan jet darat, balapan roda 4 paling fenomenal dan paling bergengsi sedunia.

Ada hal yang menarik yaitu ketika melihat perkembangan setir mobil formula 1 dari masa ke masa, ya dari jaman formula 1 lahir sampai sekarang yang dipengaruhi oleh perkembangan jaman dan sarat oleh teknologi canggih termasuk setir yang bakalan selalu ada untuk mengontrol arah mobil.

Menarik, mari kita lihat perkembangan bentuk dari setir F1 pada tim Mclaren Formula 1

1969 BRUCE MCLAREN M7C

Bentuknya simpel, klasik dan khas pada tahun tersebut. Mempunyai 3 pegangan baut dan tentu saja hanya memiliki 2 fungsi, belok kanan dan kiri.

1974 EMERSON FITTIPALDI M23

Setelah sekian tahun, tidak terlalu banya perubahan yang berarti. Hanya ada penambahan saklar pemutus pengapian sebagai safety. Saklar berfungsi untuk mematikan mesin saat terjadi kecelakaan.

1988 AYRTON SENNA MP4/4

Pada era 80an setir dilengkapi dengan mekanisme quick-release yang berfungsi untuk mempermudah memasang dan melepas setir sehingga ukuran kokpit bisa menjadi lebih kecil dan minimalis. Pada masa itu terlihat adanya kemajuan yang signifikan ditandai dengan adanya tombol merah untuk menambah tekanan pada pembakaran sehingga memudahkan saat overtaking dan hijau untuk radio.

1999 MIKA HAKKINEN MP4-14

Saat model stir ini ada, maka bersamaan pula diperkenalkan gearbox otomatis dan dirintis hingga saat ini dan menjadi perkembangan yang luar biasa hingga saat ini. Penyesuaian pun dilakukan pada setir sehingga memudahkan untuk melakukan kontrol. Otomasi sudah mulai berkembang dengan adanya pit lane speed limit dan traction control. 

2008 LEWIS HAMILTON MP4-23

Seperti pada tahun 99 tombol tombol masih terdapat pada dashboard, tetapi pada tahun 2008 semua pindah pada setir untuk menghemat tempat dan memangkas berat. Pada tahun ini pembalap bisa dengan mudah menyeting mobil pada beberapa tombol untuk membantu memperbaiki kinerja mobil pada saat balapan. Pada gambar diatas tersebut dapat dilihat adanya tombol akses ketraksi dan pengaturan differensial serta tombol lainnya yang bisa diaktifkan dan dimatikan, tergantung instruksi dari radio dari pit maupun keinginan pembalap sendiri

2014 JENSON BUTTON MP4-29

Bentuk setir mencerminkan kompleksitas teknologi modern masa kini. Setir dilengkapi dengan layar lcd yang memungkinkan untuk menyeting dan mengolah data dalam jumlah yang besar, banyak kontrol yang dipindahkan pada sisi setir dan dibalik setir seperti kontrol aktivasi DRS. Pengubahan kontrol traksi terhadap jenis ban, DRS, gearbox dan lainnya menjadi lebih mudah dan terkontrol.

Sekian