CB150R Racing Bertenaga Lebih dari 32 HP

BAG 1

Assalamu’alaikum wR wB
Salam sejahtera buat kita semua, semoga kita semua di perjalanan sampai ke tujuan
Beberapa artikel yang lalu, kita pernah membahas mengenai satria fu yang bertenaga 30 hp, mungkin saja ada pemilik (rider) cb150r bertanya2,
“Kira2 cb150r bisa nggak mencapai lebih dari 30 hp ?” …Jawabannya pasti bisa bro
Apalagi pernah dibuktikan dalam race di sentul, yang mana saat itu cbr150 mampu mengimbangi Ninja 250 dan Ninja 150 (2 tak), dalam kelas FFA 250cc. Padahal cbr150 sebelumnya baru mengikuti race 4-tak 150 cc, jadi volume cbr150 tersebut masih 150cc dan mesinnya dalam keadaan “lelah” setelah race sebelumnya. Kalau cbr150 saja bisa, tentunya cb150r juga bisa, karena basis engine-nya sama persis. Mari kita mulai dari performa standar cb150r (stock)..
Dengan mempertimbangkan variabel std engine cb150r :

1. Bore = 63.5 mm = 2.5 inch
2. Stroke = 47.2 mm = 1.8583 inch
3. Rpm power maks = 10000
4. Power pada 10000 rpm = 17 ps = 16.76 hp

Maka performa cb150r std adalah seperti gambar berikut

Terlihat nyata sekali (kotak warna hijau) bahwa variabel2 lain yang menentukan kinerja (power cb150r) benar dikebiri. Variabel yang dikebiri (downgrade abis2an) adalah :

1. Air factor = 0.9 atau AFR = 13.23, mendekati stoichiometric. Harusnya kalo mau buat balap maka harus dibuat sedikit boros pada AFR =12.6, atau air factor = 0.857
2. Efisiensi volumetrik (VE) hanya sekitar 80%, bener std. Untuk kepentingan balap maka VE bisa ditingkatkan menjadi 110%, nilai ini masih dibawah VE pro-race yang mencapai 125%.
3. Dengan diameter klep-in 24.5mm, gas speed yang diterapkan pada cb150r cuma 190 ft/s, dan ini di bawah kondisi std yang mencapai 200 ft/s. Jika ingin digunakan buat race maka gas speed nya harus disekitar 235-260 ft/s, misalnya kita terapkan saja gas speed nya pada 250 ft/s = 76.2 m/s, maka power maksimum bisa digapai pada 13158 rpm (bisa dibulatkan menjadi 13200 rpm). Dan gas speed sebesar itu masih di bawah gas speed yang diterapkan dalam bebek road race yang berkisar 80-100 m/s.

Dan pada 13158 rpm ini piston speed nya masih aman yaitu 20.7 m/s (masih di bawah 21 m/s)

Baik sekarang kita tetapkan karakter cb150r racing dengan variabel baru yang sudah di-upgrade, yaitu

1. VE = 110 %
2. Rpm = 13158
3. Air factor = 0.85

Maka dengan variabel ini, performa yang dihasilkan oleh engine cb150r adalah = 32.11 hp =32.57 ps.

Lalu untuk mencapai ini bagaimana ?
Banyak yang harus dilakukan, yaitu

1. Mengoptimalkan profil camshaft (artikel yg terkait ada di 1,2,3)
2. Memaksimalkan ukuran klep-in dan klep-ex  (artikel yg terkait ada di 1)
3. Men-tune panjang runner + pemasangan velocity stack + PnP  (artikel yg terkait ada di 1,2,3,4)
4. Menata ruang bakar untuk menghasilkan swirl yang maksimum, juga untuk mengatur CR, disesuaikan dengan bahan bakar yang digunakan. Karena terjadi peningkatan VE, maka dapat dipastikan CR-nya juga meningkat. (artikel yg terkait ada di 1,2)
5. Dengan menggunakan data no.1 (optimasi profil camshaft), dimensi panjang dan lebar pipa knalpot (exhaust header) harus ditata ulang  (artikel yg terkait ada di 1,2,3,4)
6. Penataan ulang (remapping) waktu pengapian, intensitas injector dan limiter rpm dinaikkan sampai 14000rpm.  (artikel yg terkait ada di 1,2,3)
7. Karena tenaga dan rpm sudah sangat tinggi, maka per klep, kampas+per kopling, oli, radiator dan lain-lain yang masih std sudah nggak kuat lagi, sudah waktunya diganti versi racing.  (Ubahan2 ini insya Allah akan dibahas pada artikel berikutnya)

Dengan ubahan yang seperti ini ditambah dengan fairing agar lebih aerodinamis, maka kecepatan yang dapat diraih dengan mudah dengan menggunakan rasio std mencapai = 166.3 kpj

Dan jika napas terasa pendek, maka sudah waktunya diubah ukuran ban belakang menjadi 130/80 dan gir depan naik satu mata jadi 16 dan gir belakang turun 2 mata jadi 43, sehingga top speed mencapai 200 kpj

Semua ubahan di atas dilakukan dengan tetap mempertahan kapasitas silinder 150cc. Jika menggunakan paket bore-up 165 cc, maka pencapaian power-nya akan bisa lebih tinggi lagi.

BAG 2

Asssalamu’alaikum wR wB
Salam sejahtera buat kita semua, semoga kita semua selamat di perjalanan sampai ke tujuan.
Pada artikel yang lalu telah dibahas, bahwa cb150r yang engine-nya identik dengan cbr150 memiliki potensi untuk di-explore tenaganya melebihi 32 hp. Pada artikel ini akan kita bahas sedikit demi sedikit, langkah2 bagaimana mencapai power sebesar itu. Langkah yang pertama adalah memahami kondisi awal (standar pabrik) dari engine cb150r, dari kondisi awal ini nantinya akan diketahui bagian2 mana yang akan di-prioritaskan untuk di-upgrade. Pastilah yang di-upgrade terlebih dahulu adalah bagian yang memiliki kontribusi paling signifikan terhadap peningkatan power-nya, baru kemudian kebagian2 lainnya yang dianggap paling relaistis.Ok, mari kita lihat spek std engine nya, terutama power std-nya




Dari data camshaft dan valve (klep) bisa kita baca :

1. Durasi klep-in = 5 + 180 + 35 =220 derajat
2. Durasi klep-ex = 30 +180 = 210 derajat
3. Overlap = 5 derajat
4. Diameter klep-in sudah optimum, maka diasumsikan porting nya juga sudah optimum. Meskipun demikian ukuran diameter klep masih bisa dimaksimalkan menjadi in : 28 dan ex : 24 (untuk sementara ini tidak dianjurkan, mending pakai std-nya saja)

Dari data ini diketahui bahwa desain dasarnya sudah optimum, hanya karena untuk mengebiri powernya ahm melakukan down grade di bagian camsahft nya.
Durasi
Spesifikasi camshaft ini sangat jauh dari spek high performance racing engine. Untuk durasi jika ingin optimal (VE mendekati 100%) maka durasi sekitar 270-300 derajat, jika untuk drag 1 mil biasa menggunakan cam dengan durasi 320-330 derajat.
Overlap
Overla std cuma 5 derajat, sangat jauh dari untuk keperlan race yang mencapai 85-100 derajat.

1 is for street towing,  2 is regular street,
3 is street performance, 4 is street/strip,
5 is race, and   6 is Prorace.
Untuk mendapatkan VE yang besar di rpm yang tinggi, membutuhkan overlap yang besar pula. Hal ini diterapkan untuk memanfaatkan kevakuman akibat aliran gas buang menuju kanlpot (efek scavenging). Kevakuman tersebut menghasilkan bantuan bagi ruang silinder untuk menghisap udara+bbm masuk ke dalam silinder.
Lift (angkatan klep)
Lift nya = 7 mm sedangkan diameter klep in = 24.5 , sehingga l/d = 28.6%. Padahal untuk race bisa sampai 31 %, jika ini diterapkan maka lift nya menjadi 7.6 mm
Maka jika dilakukan upgrade di bagian camshaft saja, VE bisa meningkat minimal menjadi 95%, dan otomatis dengan porting yang relatif tetap maka gas speednya bisa jauh meningkat, sehingga power maks bisa digeser ke rpm yang lebih tinggi.
Runner (Manifold)
Langkah selanjutnya adalah memanfaatkan acoustic tuning pada runner (manifold), mulai dari mulut sampai klep-in. Kita tetapkan power max-nya berada pada 13000 rpm, durasi klep in nya 300 derajat, volume 150 cc, maka panjang runnernya = L(mm) = 5791 x T / N
T= 300 derajad, N= 13000 rpm
Maka L = 5791 x 300 /13000 = 133.64 =134 mm = 13.4 cm
Sedangkan diameter runner mengikuti diameter porting yang ada. Modifikasi lainnya yg tidak kalah penting adalah memasang velocity stack di mulut runner, mengganti filter ori dengan filter racing dan memperbesar mulut box filter 30% serta tidak lupa mengganti per klep dan per+kampas kopling. Untuk lintasan dengan udara yang sangat panas, maka menghaluskan porting inlet sangat bermanfaat dalam mengurangi tranfer panas dari manifold ke udara yang melewatinya, sehingga bisa dicapai VE yang optimum.
Jika dianggap saja keberhasilan upgrade VE baru mencapai 100%, hal ini dengan mempertimbangkan knalpot belum di-tunning ulang. Dengan kenaikkan VE sebesar 20%, karena diameter portingnya tetap maka gas speed nya berada di sekitar 230 ft/s sehingga penempatan powernya berada di 12100 rpm.

Dari data ini ditambah dengan setting AFR di angka 12.6, maka power engine cb150r yang bisa di-explore menjadi 26.62 hp (lumayan sudah naik 10 hp)

Langkah ke-2, mengenai tunning knalpot (exhaust header) menyusul di artikel berikutnya.

BAG 3

Assalamu’alaikum wR wB
Salam sejahtera buat kita semua, semoga kita semua selamat di perjalanan sampai ke tujuan.
Meneruskan artikel mengenai upgrade ekstrim cb150 dengan spek full-race, yang mana tahap awal (optimasi intake) sudah dibicarakan pada artikel sebelumnya, maka pada pada tahap ini akan dibahas mengenai optimasi sistem pembuangan/knalpot (exhaust system). Ya pastilah, pembuangan harus seimbang dengan pemasukan, mari kita bahas bersama bagaimana mengoptimalkan knalpot cb150r sehingga power 32 hp dapat dilampaui.
Yang pertama harus diingat kembali adalah bagaimana mengoptimalka efek scavenging pada “rpm” dimana peak power ditempatkan. Mari kita kembali menggunakan rumus untuk mencari panjang optimal dari header knalpotnya.

Untuk menggunkan rumus ini dengan tepat maka kita harus melihat kembali, artikel sebelumnya mengenai penetapan spek dari durasi ex dari camsahft-nya. Karena diinginkan VE 110% maka ED mencapai 300 derajad. Kemudian karena untuk mendapatka power melebihi 32 hp putaran mesin harus diatas 13000 rpm sedang batas maksimu dari piston speednya berada di 13350 rpm, maka diambil saja 13150 rpm. Dengan data ini diperoleh panjang header knalpotnya :
L (inchi) = (850 x (80+180) / 13150 rpm )-3 = 13.81 in = 35 cm.
Diameter dari header dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

Panjang header knalpot sudah diketahui yaitu 35 cm, kemudian saat menentuka volume silinder tidak lagi 150cc, akan tetapi 150 x 110%, karena akibat VE yang telah mencapai 110% (perencanaan). Sehingga diameter headernya menjadi
D (inchi) = sqrt (150 x 1.1 /[(13.81+3) x 25]) x 2.1 = 1.38 in = 3.51 cm.
Jika diperlukan untuk juga mengoptimalkan power di rpm lebih rendah, maka pipa knalpot dibagi menjadi 3 stage

Dari tabel tersebut terlihat bahwa panjang total pipa knalpotnya adalah 53.95 cm dibulatkan jadi 54 cm. Panjang header 35 cm (termasuk port ex) dengan diameter 3.5 cm. Dan pipa stage-1 panjangnya 10.8 cm dengan diameter 5.3 cm sedangkan stage-2 panjangnya 8.1 cm dengan diameter 5.8cm (revisi). Mengenai cara menghitung panjang header 3 step dapat dilihat pada artikel yang lalu.
Kemudian di ujung header tidak perlu dipasang silincer, namanya juga buat balapan. Yang perlu dipasang adalah struktur megaphone. Berikut ini cara membuatnya, tentukan besarnya diameter megaphone maka akan ditemukan panjangnya, dengan menggunkan rumus berikut [lihat artikel megaphone]

Jika diameter megaphone 7 cm, ujung pipa 5.8 cm dan sudutnya merupakan variabel pilihan antara 3 s/d 8 derajat maka panjang megaphon-nya

Jadi nanti bentuk knalpotnya mirip seperti yang di gambar judul artikel. Sementara ane cukupkan sampai disini perancangan exhaust system untuk mendukung pembangunan “Sang Penakluk” cb150R 32 hp. Sebenernya masih ada yang ingin ane tambahkan pada sistem exhaust ini yaitu mengenai aplikasi power-bomb untuk meningkatkan efek scavenging, karena sekarang overlapnya sudah besar. Bentuk power-bomb yang akan diaplikasi seperti gambar di bawah ini, dan merupakan bagian dari primary pipe header yang letaknya beberapa cm dari port exhaust, tapi sayangnya sampai saat ini ane belum ketemu formulanya.

Sebenernya masih ada yang perlu dilakukan pada sub-sistem lainnya dalam mencapai power 32 hp tersebut, diantaranya menghitung kembali kelembaman gerakan klep, bentuk ruang bakar yang membentuk swirl optimum, remapping pengapian, setting timing dan durasi injektor dll. Tapi sementara ini dulu aja bro, biar nggak pusing, ..ane juga udah pusing nih nulisnya, wk wk wk.

Ref Post : motorplus, motogokil