YEIS

YEIS atau Yamaha Energy Industion System adalah suatu alat tambahan
dalam sistem pemasukan yang originalnya didesain untuk meningkatkan
efisiensi pada mesin2 2 langkah. Teknologi ini bukan hal baru dan
merupakan trend pada tahun 80an. Hampir semua produsen motor 2 langkah
seperti Honda, Yamaha, Suzuki, Kawasaki, Aprilia, KTM, Husqvarna,
Polaris, dan Husaberg menjadikan sistem ini sebagai standar mereka.
Namanya pun beragam tergantung produsen yang menggunakannya. Diluar
negeri teknologi ini lebih dikenal dengan naa "Boost Bottle", intake
chamber, atau "Hemholtz Chamber". Secara umum dikalangan tuner
internasional teknologi ini umum disebut dengan nama intake chamber
(IC). SETAHU SAYA produsen pertama yang mempublikasikan secara mendetil
tentang penelitian mereka tentang IC ini adalah YAMAHA, hal ini dapat
dilihat pada SAE Papers no. 810923 - Modification of Two Stroke Intake
System for Improvements of Fuel Consumption and Performance through the
Yamaha Energy Induction System (YEIS), by Noriyuki Hata, Takeo Fujita,
dan Noritaka Matsuo - Yamaha Motor Co., Ltd.

Salah satu kekurangan dari mesin 2 langkah adalah tidak terpisahnya
proses pembakaran dan pemasukan. Gas buang sisa pembakaran didorong
keluar oleh desakan dari gas baru masuk dari crankcase (karter). Semaik
efektif sistem pembilasan (scavenging) ini maka mutu pembakaran
berikutnya akan semakin baik karena kemungkinan gas buang tercampur
dengan gas baru akan berkurang. Namun jika gas datang dibilaskan
"sebanyak-banyaknya" maka mereka semua akan terbuang percuma menuju ke
knalpot tanpa berguna menghasilkan tenaga. Seperti sebagian sudah
mengetahui, knalpot pada motor 2 langkah memegang peranan penting sekali
dalam menghasilkan tenaga, kadang >30%. 
Knalpot2 modern mesin 2 langkah dirancang tidak saja mampu "menyedot"
gas buang dan gas baru untuk proses pembilasan yang sempurna, namun juga
mampu "mendorong balik" gas baru yang sebelumnya telah tersedot keluar
kembali menuju mesin. Inilah yang menyebabkan mesin 2 langkah mempu
mencapai efisiensi volumetrik (VE) >100%. Pada mesin 4 langkah non turbo
dan supercharger VE berkisar antara 60-75% untuk kendaraan produksi dan
mendekati 90% untuk mesin balap (kondisi statik, pada daerah putaran
mesin tertentu saja). Jadi dengan VE 60% suatu mesin dengan volume 100cc
hanya mampu membakar 60cc campuran gas & bahan bakar. Menurut data dari
Eric Gorr, mesin2 GP125 umumnya mencapai VE sampai 144%, yang berarti
mereka membakar 180cc dengan kapasitas silinder hanya 125cc saja! Pada
saat VE maksimum, konsumsi BBM mesinpun menurun berdasarkan perhitungan
BSFC tentunya!

BSFC = Brake Specific Fuel Consumption, artinya berapa banyak tenaga
yang bisa dihasilkan suatu mesin per satuan bahan bakar yang
dikonsumsinya.

Oleh karena itu para pembuat motor 2 langkah meningkatkan desain knalpot
untuk mendapatkan tenaga yang semakin baik dan efisien. Tapi sayangnya
kondisi ini tidak gratis. Knalpot yang dirancang untuk bekerja efisien
di putaran tertentu cenderung membuat pengoperasian diputaran lainnya
menjadi tidak efisien. Detil dari cara kerja knalpot tidak akan saya
bahas disini karena akan membuat fokus topik blur, jika ADA yang
berminat, maka akan saya posting di thread terpisah.

Singkat kata demi mendapatkan mesin yang mampu beroperasi dengan efisien
di putaran tertentu, produsen selama ini terpaksa berkompromi pada
putaran mesin lainya. Dalam istilah Yamaha kondisi ini disebut dengan
"through of torque" (TOT). Pada kondisi ini tenaga mesin menurun,
konsumsi bahan bakar dan tingkat rideability motor pun menurun.
Penggunaan IC atau YEIS ternyata mampu mengurangi kerugian dari desain
knalpot yang baik. Dengan cara ini maka daerah pengoperasian efisien
dari suatu mesin meluas. Misal sebelumnya motor mulai bertenaga mulai
dari putaran 5000rpm - 8000rpm, kini dapat menjadi 3000rpm - 8000rpm.
Cara paling mudah untuk mengetahui pada putaran mesn berapa mesin
mengalami TOT adalah dengan membuka saringan udara dan melihat kapan
karburator memuntahkan kabut tipis kearah luar. Kabut tipis ini akan
mengacaukan pembakaran karena mesin akan mendapatkan campuran bahan
bakar yang terlalu kaya (kebanyakan bensin). Kabut bensin tipis ini
terjadi karena pulsa gelombang knalpot yang kembali ke mesin sebelum
waktunya, mambuat bahan bakar yang masuk termuntahkan keluar lagi
melalui karburator. Pada saat pulsa ini melewati venturi karburator dia
selalu mengangkat bensin dari dalam mangkuk karburator karena sifat
venturi karburator itu sendiri. Jika kita mengurangi pasokan bensin pada
putaran tersebut maka solusi masih belum terjawab arena pada kondisi
beban penuh mesin malah akan kekurangan bensin. Mirip buah simalakama.
Motor yang diset enak untuk pemakaian ringan tidak memiliki settingan
sama dengan mesin yang enak dipakai berakselerasi.

Yamaha menemukan bahwa kondisi "through of torque" terjadi pada kondisi:
- Beban ringan
- Pembukaan gas kecil <1/4 throttle

Dalam menemukan dimensi optimal dari tabung YEIS, Yamaha melakukan
penelitian yang akhirnya membuahkan hasil sebagai berikut:

Prinsip kerja menggunakan resonansi dari pulsa gelombang intake
(pemasukan) - Intake pulse resonant. Dari sekian banyak model dan nama
yang beredar dipasaran, prinsip kerjanya tetap sama. Prinsip kerjanya
memanfaatkan fenomena yang ditemukan oleh tuan Hemholtz. Tuan Hemholtz
telah merumuskan suatu formula universal yang mendasari teori resonansi
gas dalam suatu tabung. Rumus umunya adalah sebagai berikut:

F = Vs/2pi*((A/VC(L+1/2(A*pi)^0,5))^0,5

dimana,
F=frekuensi resonansi (Hz)
Vs=kecepatan suara dalam gas (cm/menit)
A=luas area tabung (cm^2)
L=panjang tabung (cm)
Vc=volume tabung (cm^3)
pi=3,14.

Untuk kasus dalam IC maka rumusnya berubah menjadi sebagai berikut:

F = a/2pi*((pi*(Dp/2)^2/Vb*(Lp+1,57*(Dp/2)))^0,5

dimana,
F = frekuensi resonansi/putaran mesin (Hz)
pi = 3,14
Dp = diameter batang pipa IC (cm)
Lp = panjang pipa IC (cm)
Vb = Volume tabung (bukan pipa) IC (cm)
a = kecepatan suara dalam gas, biasa digunakan 204000 cm/detik

Mesin yang menjadi bahan penelitian pada waktu itu memiliki spesifikasi
sebagai berikut:

Bore/diameter piston = 56mm
Stroke/langkah piston 50mm
Volume/kapasitas = 123cc
CR/kompresi = 1:6.67
Port timing
Exhaust/lubang buang = 90deg
Transfer/lubang bilas = 121deg

Kalau anda perhatikan sangat mirip dengan model indonesia yang dikenal
dengan nama RX-King bukan? Hanya saja dengan rasio kompresi yang lebih
kecil dan kapasitas silinder hanya 123cc.Dari hasil penelitian terbukti
bahwa YEIS ini mampu mengembalikan torsi yg hilang karena faktor design
mesin dan mengurangi konsumsi bahan bakar sampai 14% pada kondisi
pengoperasian sehari-hari.

Sebagai contoh:

Vb = 400cc
Dp = 0,8cm
Lp = 20cm

maka akan didapatkan,

F sebesar 41,667Hz atau 2500rpm

Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Yamaha akhirnya didapat
kesimpulan sebagai berikut. 

YEIS berfungsi optimal pada kondisi-kondisi:
- Frekuensi maksimum dari YEIS harus dibuat sama dengan frekuensi (rpm)
pada saat mesin mengalami TOT
- Volume dari tabung utama YEIS harus dibuat minimal sama dengan volume
silinder mesin.
- luas penampang dari batang YEIS yang berada pada intake manifold harus
minimal sama dengan ukuran luas penampang efektif karburator pada
pembukaan yang diinginkan. Misal 1/4 throttle pada karburato 28mm sama
dengan 1/4 x pi x (14)^2= 153,938mm^2

Dari hasil percobaan juga diketahui bahwa YEIS tidak menunjukkan
pengurangan berarti pada output WOT (wide open throttle) - WOT = kondisi
bukaan gas penuh, sedikit sekali penurunan dari output maksimum mesin.
Menurut hemat saya selama bentuk laluan dari intake manifild dan posisi
lubang YEIS tidak terlalu menghambat aliran gas masuk, maka pemakaian
YEIS memberikan selalu akan memberikan keuntungan.

Menurut John Robinson pada bukunya: 4 stroke Tuning, pemakaian intake
chamber juga memberikan keuntungan dengan mengurangi blowback di
karburator. Hasilnya tentu tenaga konsumsi bahan bakar yang lebih baik
pada putaran rendah. Pengalaman pribadi saya juga membuktikan bahwa
pemakaian IC pada motor 4 langkah (GL Pro dan Supra) sangat meningkatkan
respon mesin pada putaran rendah (1000 - 2000rpm). Masalahnya hanya
ribet saja karena bingung tabung nongol-nongol disekitar intake
manifold.

Semoga berguna.....