Ferrari sangat bangga dengan kepala silinder lima katupnya, mengubah konvensi penamaan yang telah berjalan selama 25 tahun. Untuk mesin dua tempat duduk sebelumnya, nama tiga digit diambil dari perpindahan dan jumlah silinder, tetapi F355 tidak memiliki mesin lima silinder 3,5 liter. Itu memiliki V-8 3,5 liter dengan kepala lima katup.
F50 datang setahun setelah F355 dan V-12-nya, yang berasal dari mesin Formula 1 Ferrari, juga memiliki kepala lima katup yang menghasilkan total 60 katup yang luar biasa. Penerus F355, 360, menggunakan 40-katup V-8, dengan perpindahan kecil, tapi itu terakhir kali Ferrari menggunakan teknologi tersebut. Bukan hanya Ferrari juga. Yamaha memelopori pembakaran internal lima katup dengan sepeda di tahun delapan puluhan, Mitsubishi adalah yang pertama memasukkan teknologi tersebut ke dalam mobil produksi, Grup Volkswagen memiliki sejumlah mesin mobil produksi lima katup, dan bahkan Toyota yang konservatif bereksperimen dengan teknologi tersebut. . Pada 2010, semuanya hilang. Tidak ada yang melakukan kepala lima katup.
STEPHANE FOULON
Untuk menjelaskan alasannya, kita harus kembali ke dasar. Ingatlah bahwa pembakaran internal, pada akhirnya, adalah pompa udara. Pompa udara yang sangat kompleks, tetapi pompa udara semuanya sama. Untuk mendapatkan lebih banyak darinya, Anda perlu memasukkan lebih banyak udara dan lebih banyak udara keluar. “Pada dasarnya ada tiga cara untuk menghasilkan tenaga pada mesin,” kata Steve Dinan, tuner dan pembuat mesin legendaris BMW, dalam wawancara dengan Road & Track, “buat mesin lebih besar, putar lebih banyak rpm, atau tingkatkan tekanan silinder.”
Gagasan di balik kepala lima katup adalah untuk meningkatkan tekanan dan putaran silinder, menjadikannya ide yang bagus dalam situasi di mana perpindahan tetap. Kepala silinder dengan tiga katup masuk dan dua katup buang dapat memberikan keuntungan dalam efisiensi volumetrik—berapa banyak udara dan bahan bakar yang dibutuhkan mesin pada satu langkah masuk—dibandingkan dengan kepala empat katup tradisional. Meskipun membutuhkan katup yang lebih kecil, keliling total dari tiga katup masuk di kepala lima katup bisa lebih besar dari dua katup masuk yang lebih besar di kepala empat katup. Dinan menjelaskan teori pada saat itu adalah bahwa Anda dapat meningkatkan area katup masuk menjadi sekitar 45 persen dari lubang mesin dengan katup masuk ketiga, dibandingkan dengan sekitar 40 persen dengan dua katup yang lebih besar. Setiap katup juga lebih ringan, memungkinkan kecepatan engine lebih tinggi tanpa pelampung katup.
Yamaha memulai debutnya dengan mesin pembakaran internal lima katup produksi pertama di dunia pada tahun 1984 dengan FZ750, dan digembar-gemborkan saat itu bahwa kepala limanya menawarkan tenaga 10 persen lebih besar dan efisiensi bahan bakar lima persen lebih besar daripada kepala empat katup. FZ750 menghasilkan tenaga sekitar 100 hp dan mencapai 11.800 rpm. V-12 lima katup pertama Ferrari tiba di Formula 1 pada tahun 1989 dan mobil bertenaga yang memungkinkan Scuderia untuk bertarung melawan McLaren dan Williams. (Yamaha juga memperkenalkan mesin lima katup di F1 pada tahun 1989, meskipun tidak terlalu sukses. Perusahaan Jepang juga membuat mesin Formula 2 dan Formula 3000 lima katup.) V-8 F355 membuka jalan baru untuk mesin pembakaran internal otomotif , dengan output spesifik 109 hp/liter—maka rekor untuk mobil jalan raya yang disedot secara alami—dan batas putaran 8500 rpm. Ferrari benar-benar memberi tahu R&T kembali pada tahun 1994 bahwa valvetrain aman hingga 10.000 rpm.
Namun, pada akhirnya, keuntungan yang diperoleh dengan menambahkan katup masuk ketiga kecil. “Masalahnya karena valve stem dan guide menghalangi, sehingga mengganggu aliran,” jelas Dinan. “Kemudian Anda memiliki tempat duduk di antara tiga katup masuk, dan Anda memiliki geometri port untuk memberi makan tiga katup, bukan dua. Anda sebenarnya tidak mengalirkan udara lebih banyak daripada motor empat katup. Maksud saya mungkin dua atau tiga persen. Benar-benar kecil, dan itu dapat dengan mudah ditiadakan jika Anda hanya membuat lubangnya dua milimeter lebih besar dan langkahnya dua milimeter lebih pendek. Anda berakhir dengan perpindahan yang sama dan area katup yang sama dengan tiga katup masuk.”
Kepala lima katup juga lebih kompleks. Pembuat mobil perlu membuat dan memasang lebih banyak komponen—lebih banyak katup, pegas, pemandu, lengan ayun, lobus poros bubungan—dan hal-hal kecil seperti ini bertambah dalam dunia produksi massal. Pertimbangkan juga, bahwa komponen tambahan berarti lebih banyak perawatan. Pada akhirnya, keuntungan kecil apa pun dalam tenaga kuda yang mungkin dihasilkan oleh katup masuk ketiga tidak sebanding dengan biaya dan kerumitan ekstra, terutama ketika perancang mesin dapat membuat perubahan kecil pada lubang dan langkah mesin.
Dalam balapan, catatan Dinan, sifat revving tinggi dari mesin lima katup dapat menyebabkan masalah bottom-end, yang dapat diatasi dengan menggunakan bore yang lebih besar dan stroke yang lebih pendek. Stroke yang lebih pendek membutuhkan batang yang lebih besar, yang pada gilirannya mengurangi kecepatan piston, mengurangi beban pada bantalan batang. Lebih dari pada Siklus Dunia Kevin Cameron juga mencatat bahwa mesin V-12 lima katup Ferrari—digunakan di Ferrari 333 SP yang tidak dibuat secara resmi—bermasalah dalam balap ketahanan, karena menambahkan lebih banyak lubang pada kepala silinder meningkatkan risiko bengkok dan retak. Mesin awalnya dikembangkan untuk FZ750 hidup di sepeda jalan Yamaha hingga 2010, tetapi untuk musim MotoGP 2004, perusahaan membuat versi mesin balapnya dengan kepala empat dan lima katup. Dalam pengujian, Valentino Rossi lebih memilih mesin empat katup jadi itulah yang didapat motornya. Mesin empat katup mendorong The Doctor meraih gelar dominan pada tahun 2004 dan 2005.
Kebanggaan Ferrari pada mesin lima katup F355 lucu jika dipikir-pikir. Beberapa bulan sebelum F355 memulai debutnya, Scuderia meninggalkan kepala lima katup untuk V-12-nya, dan menggunakan pengaturan empat katup di 412. Untuk mendapatkan putaran yang lebih tinggi, dan dengan demikian meningkatkan tenaga, Ferrari mengadopsi pegas katup pneumatik untuk V-12 , yang menghilangkan kebutuhan akan katup masuk ketiga. Lucu juga bahwa F355 adalah tanggapan Ferrari terhadap Acura NSX, salah satu mobil pertama yang cocok dengan sistem pengatur waktu dan pengangkatan variabel VTEC Honda yang revolusioner, yang terbukti menjadi solusi yang jauh lebih baik untuk meningkatkan kinerja mesin di putaran lebar. jarak. Ini bukan untuk mengatakan bahwa mesin F355 tidak bagus, hanya saja itu mewakili kebuntuan teknologi.
Raphael GAILLARDEGambar Getty
Yamaha merancang kepala lima katup untuk 4A-GE empat silinder Toyota, yang digunakan di sejumlah model pasar Jepang selama tahun sembilan puluhan. Itu mati sekitar pergantian milenium. Yang lebih pendek umurnya adalah Mitsubishi 660cc lima katup empat silinder kecil yang digunakan di beberapa mobil Kei, dan di ujung lain spektrum, V-12 3.5 liter quad-turbo dikembangkan untuk Bugatti EB110. Grup VW adalah pengguna mesin lima katup yang paling menonjol, dan ketidakhadiran otomotif terakhir, terutama berkat pengembangan yang dipimpin oleh Audi. Ini menawarkan 20 katup empat silinder, 30 katup V-6, dan 40 katup V-8, meskipun semuanya mati pada tahun 2010.
Di zaman mereka, kepala lima katup masuk akal. Mereka adalah produk dari waktu yang sengit dalam pengembangan mesin di mobil dan sepeda motor, baik di jalan raya maupun di lintasan. Tidak mengherankan, juga, bahwa itu memulai debutnya di Jepang, kemudian di Era Gelembungnya, ketika anggaran pengembangan meledak sebelum keruntuhan pasar membuat pabrikan (dan departemen balap mereka) mengatur biaya.
Dengan mobil jalan, mudah untuk melihat mengapa ide itu ditinggalkan. Menggunakan katup masuk ketiga menambah biaya dan kerumitan yang besar dan tidak banyak, jika ada, yang bisa diperoleh. Jangan berharap untuk melihatnya kembali.
Mari kembali ke tiga cara Dinan untuk meningkatkan tenaga mesin: Putaran, perpindahan, dan tekanan silinder. Silinder setengah liter menawarkan sifat pembakaran yang optimal, dan di beberapa pasar, terutama China, mobil dikenakan pajak berdasarkan perpindahan. Itulah mengapa kita memiliki begitu banyak mesin 2.0 liter empat silinder akhir-akhir ini, dan untuk tujuan eksperimen pemikiran ini, kita dapat menghilangkan perpindahan dari persamaan. Pembuat mobil sekarang memiliki dua opsi. Revs tidak diinginkan dalam mobil jalan raya modern (meskipun mobil performa) karena sebagian besar konsumen (memang) menginginkan torsi low-end untuk berkendara sehari-hari. Sekarang Anda turun ke tekanan silinder. Anda tahu apa yang meningkat sangat? Turbocharger. Di dunia di mana begitu banyak mobil dengan turbocharger—dan pengaturan waktu dan pengangkatan katup variabel, ditambah geometri ruang bakar yang sangat dioptimalkan—benar-benar tidak diperlukan katup masuk tambahan.
Konten ini diimpor dari YouTube. Anda mungkin dapat menemukan konten yang sama dalam format lain, atau Anda mungkin dapat menemukan lebih banyak informasi di situs web mereka.
Saya tidak ingin terlihat seperti mengkritik Ferrari, Yamaha, dkk karena menempuh rute ini. Justru sebaliknya. Mesin lima katup adalah keanehan yang luar biasa, produk dunia yang maju, tetapi tanpa teknologi komputer canggih yang kita miliki saat ini yang memberi kita solusi yang lebih optimal. “Tapi di manakah kesenangan dalam solusi optimal?” Saya bertanya pada diri sendiri, mendengarkan klip knalpot F355 lainnya.
