Prinsip
Kerja TURBOCHARGER Pada Mobil
Prinsip Kerja TURBOCHARGER
DEFINISI TURBO:
Turbo atau istilah kerennya TURBOCHARGER, merupakan sebuah kompresor gas yg
digunakan untuk Induksi Paksa (Forced Induction) dari mesin pembakaran dalam
(Internal Combustion Engine)(Wikipedia, nd 2010)
Turbocharger merupakan sebuah bentuk dari supercharger yg meningkatakan
kepadatan udara yg memasuki mesin untuk menghasilkan tenaga lebih. sebuah
Turbocharger mempunyai turbin yg ditenagai oleh kompresor dan dikendalikan oleh
gas pembuangan mesin itu sendiri daripada pengendalian secara mekanis. hal ini
membuat turbocharger mampu mencapai tingkat efisiensi yg lebih tinggi daripada
kompresor kompresor Forced Induction tipe lain.
Pada awal mula perakitan, Turbocharger direferensikan sebagai "Turbosupercharger".
sebuah supercharger yg menggunakan compressor udara untuk diinduksikan/didorong
secara paksa kedalam mesin. secara logika, menambahkan turbin untuk untuk
memutar supercharger akan mengubah istilahnya menjadi
"Turbosupercharger". namun, istilah tersebut kemudian , disingkat
menjadi "TurboCharger". hal ini, membuat kebingungan karena terkadang
istilah "turbosupercharger" masih sering digunakan untuk menunjukkan
mesin yg menggunakan crankshaft-drive supercharger dan exhaust-driven
turbocharger bersama-sama atau sering pula disebut "twincharging".
Prinsip Kerja Turbocharger:
Sebuah Turbocharger ada sebuah kipas pompa radial yg kecil
yg dikendalikan oleh energi gas buang dari sebuah mesin. sebuah Turbocharger
terdiri dari sebuah turbin dan compressor terpasang pada sebuah batangan (shared
shaft). Turbin tersebut mengubah panas dan tekanan gas buang menjadi daya
putar, yg kemudian digunakan untuk menggerakkan compressor. compressor
menggerakkan aliran udara dan memompakannya kedalam intake manifold pada
tekanan yg semakin meningkat. Hal tersebut menghasilkan kadar udara yg besar
memasuki silinder dari setiap langkah hisap (intake stroke).
tujuan dari turbocharger kurang lebih sama dengan
supercharger, untuk memperbaiki efisiensi volumetrik mesin dengan memecahkan
salah satu batasan kardinalnya. tekanan udara pada atmosfir tidak lebih dari 1
atm (14,7psi), sehingga ada batas mutlak antara tekanan dalam katup masuk dan
jumlah aliran udara yg memasuki ruang pembakaran. Turbocharger meningkatkan
tekantan pada titik dimana udara memasuki silinder, kadar udara (oksigen) yg
besar dipaksakan masuk ketika tekanan pada inlet manifold meningkat.
tambahan aliran udara membuat mesin mampu mengendalikan
tekanan ruang bakar dan perbandingan bahan bakar dan udara yg seimbang saat
mesin berada pada RPM tinggi. hal ini meningkatkan tenaga dan torsi yg
dikeluarkan oleh mesin.
untuk menghindari detonasi dan kerusakan fisik, tekanan
dalam silinder tidak boleh terlalu tinggi. untuk mencegah hal tersebut terjadi,
tekanan masuk harus dikontrol oleh ventilasi yg membuang kelebihan gas. fungsi
kontrol tersebut dilakukan oleh wastegate, yg mengarahkan beberapa gas buang
tidak ikut mengalir ke turbin.
Cara Kerja Turbocharger:
Sebuah turbocharger secara dasar adalah sebuah pompa
udara. gas buang panas yg meninggalkan mesin setelah pembakaran diarahkan
langsung ke roda turbin disamping turbocharger utnuk membuat turbin tersebut
berputar hingga kecepatan 230.000RPM
Roda Turbin itu terhubung oleh sebuah batang ke roda
kompresor. semakin turbin berputar cepat, kompresor pun ikut berputar dengan
cepat. putaran kompresor tersebut mendorong aliran udara dan mengkompres udara
tersebut sebelum dipompakan ke dalam ruang pembakaran mesin.
Banyak sistem turbo yg menambahkan pendingin (Intercooler)
antara kompresor dan silinder, karenan udara yg terkompres dan berputar
sedemikian cepatnya dapat mencapai suhu tinggi yg ekstrim
Prinsip dasar dibalik penggunaan turbochargin cukup
sederhana, namun sebuah turbocharger adalah sebuah komponen mesin yg sangat
kompleks. tidak hanya komponen-komponen dalam turbocharger itu sendiri yg harus
terkoordinasi secara tepat, tapi jg turbocharger dan mesin harus benar-benar
cocok. jika tidak, maka dapat menghasilkan mesin yg tidak efisien dan bahkan
kerusakan.
ada 4 tahap kerja yaitu :
1. HISAP (Charge Exchange Stroke)
pada mesin Diesel atau bensin injeksi, piston bergerak
kebawah dan udara ditarik melalui katup masuk. dalam mesin bensin karburator,
udara dicampurkan dengan bensin.
2. KOMPRESI (Power Stroke)
Ketika Piston bergerak keatas, udara atau campuran bensin
dan udara di kompress
3. Ekspansi (Power Stroke)
dalam mesin bensin karburator atau injeksi, campuran bahan
bakar dan udara disulut oleh busi, pada mesin Diesel, bahan bakar di injeksikan
pada tekanan tinggi dan campuran udara dengan bahan bakar tersebut akan
terbakar secara spontan. kemudian, ledakan tersebut mendorong piston bergerak
kebawah.
4. Pembuangan (Charge Exchange Stroke)
Gas Buang dikeluarkan melalui katup pembuangan ketika
piston bergerak keatas. Pada mesin dengan Turbocharger, Udara di kompress
sebelum disuplai kembali ke dalam silinder selama langkah hisap. karena proses
tersebut berada pada tekanan yg lebih tinggi, kadar udara yg lebih besar masuk
kedalam ruang bakar sehingga bahan bakar terbakar lebih efisien. hal ini
meningkatkan Power Output, memberikan torsi yg lebih besar pada top speed
dibandingkan pada mesin biasa dengan volume mesin yg sama, dan mengurangi kadar
emisi gas buang. beberapa mesin Diesel bisa di set up untuk menerima udara
lebih namun dengan takaran solar yg sama, yg tidak hanya meningkatkan tenaga
tapi juga menghasilkan gas buang yg lebih bersih.
Macam - Macam Turbo:
PARALLEL
beberapa mesin, seperti mesin jenis V, menggunakan dua
turbo kecil yg identik. masing-masing dipasangkan pada aliran gas buang yg
terpisah dari mesin. 2 turbo yg lebih kecil menghasilkan dorongan (boost) yg
sama atau lebih (secara agregat) daripada sebuah turbo besar tunggal. karena
ukurannya yg kecil, turbo jenis ini mampu mencapai RPM optimalnya dan
menghasilkan dorongan yg optimal secara lebih cepat. turbo jenis ini sering
dirujuk dengan nama lain Parallel Twin-Turbo system.
Daftar Kendaraan dengan Twin Turbo : Maserati Bi-turbo,
Nisan GT-R, Mitsubishi 3000GT VR-4, Nissan 300ZX, BMW twin Turbo 3.0 inline 6
cylinder cars(E90, E81, E60).
SEQUENTIAL
Beberapa pembuat mobil mengatasi Turbo lag (Jeda yg terasa
saat Turbo Aktif) dengan menggunakan 2 turbo kecil. penyusunan yg tipikal untuk
turbo jenis ini adalah, memiliki 1 turbo yg aktif pada seluruh putaran RPM dan
satu turbo yg aktif ketika RPM Tinggi. sebelum RPM tinggi tercapai, inlet gas
buang dan udara dari Turbo kedua ditutup. Sequential twin-Turbo biasanya jauh
lebih kompleks daripada parallel twin-turbo. Banyak Mesin-Mesin Diesel Modern
menggunakan Teknologi ini untuk menghilangkan efek "Turbo Lag" dan
juga mengurangi konsumsi Bahan Bakar serta Emisi Karbon.
Kelebihan dari penerapan Turbo:
1. Lebih Responsif
dalam penerapan standar, adalah hal yg realistis untuk
melipatgandakan tenaga dari suatu mesin melalui turbocharger. turbocharger juga
berperan mencegah hilangnya tenaga pada daerah dataran tinggi, dan memberikan
keuntungan yg signifikan pada truk-truk dan mesin Off-Road yg telah
ber-Turbocharger
2. Lebih Ekonomis
Turbocharger mendaur ulang energi yg dihasilkan oleh mesin
kendaraan, mengubah energi bahan bakar terkonsumsi menjadi tenaga yg lebih
besar dengan menciptakan friksi dan terbuangnya panas yg lebih kecil. sebagai
dampaknya, mesin denga turbocharger menjadikan penggunaan bahan bakar yg lebih
hemat daripada keadaan standarnya.
3. Lebih HIJAU
Karena turbocharger mengirimkan lebih banyak udara ke
mesin, pembakaran bahan bakar berlangsung lebih mudah, dan lebih bersih. Mesin
Mesin Diesel modern dengan turbocharger menghasilkan Emisi NOx dan CO2 yg lebih
rendah 50% daripada mesin-mesin konvensional.
4 Lebih Menyenangkan
Turbocharger memberikan torsi yg lebih besar, sehingga
performa kendaraan menjadi lebih ganas dan memberikan kenikmatan mengendara yg
sesungguhnya
Tips Merawat Mesin TURBO:
MOBIL berperangkat mesin turbocharger adalah alternatif
terbaik untuk peningkatan daya kuda (horse power), tanpa harus menambah bobot
mobil. Bahkan karena ukurannya yang simpel dan proses pemasangannya yang
sederhana, membuat turbo sangat populer di aftermarket.
Meski pemasangannya sederhana, namun dalam aplikasinya,
turbocharger tidak bisa sembarangan dipasang. Prosesnya dibutuhkan mekanik
berpengalaman dan biaya yang lumayan mahal, karena perangkat turbo terbilang
mahal untuk dimiliki.
Perawatan atau maintenance mobil bermesin turbocharger
juga harus tepat, karena perawatan yang benar pastinya mempengaruhi keawetan
mesin si perangkat turbo. Apalagi pemasangan aplikasi turbo yang tidak benar
bisa membatalkan garansi mesin pabrikan.
Pada dasarnya perawatan mesin turbocharger sama saja
dengan mobil N/A atau harian. Pembedanya hanyalah frekuensi penggantian olinya,
dimana mesin turbocharger harus 'minum' oli lebih cepat. Misal, masa pakai oli
normalnya 5000 km harus segera diganti, maka untuk mobil bermesin turbo, pada
jarak tempuh 4000 km, mobil harus segera menerima asupan oli.
Karena turbo bekerja pada kondisi temperatur, kecepatan
dan tekanan tinggi, maka peforma optimum bisa didapat jika alat ini
dioperasikan dan dirawat dengan benar. Kerusakan yang sering terjadi biasanya
akibat buruknya lubrikasi, atau masuknya partikel abrasif pada oli. Sebab lain
adalah lolosnya partikel berukuran besar pada aliran udara yang tersedot masuk.
Juga benda-benda yang tersembur keluar dari exhaust, seperti kerak karbon,
serpihan komponen mesin, dll berperan menimbulkan kerusakan.
Agar turbo bekerja sempurna, maka;
* Turbo harus di service sesuai rentang waktu yang
direkomendasikan.
* Gunakan selalu oli yang direkomendasi produsen mobil
* Pilih bengkel yang benar-benar ahli dalam perawatan
turbo
* Periksa setiap kebocoran oli, suara-suara aneh dan
getaran yang tidak wajar.
* Power kurang, suara keras, asap biru atau hitam,
kemungkinan mengindikasikan masalah pada mesin, bukan turbo
* Panaskan mesin beberapa saat, tunggu temperatur oli
mesin mencapai suhu kerja optimal sebelum menggenjot pedal gas dalam-dalam
untuk mengaktifkan turbo. Jangan memainkan pedal gas, karena kemungkinan
lubrikan komponen turbo belum sempurna. Sebaliknya, biarkan mesin idle beberapa
saat sebelum mesin dimatikan. Bila mesin dimatikan seketika, maka pasokan oli
mesin ke turbo otomatis terhenti, sementara turbo masih berputar dengan
kecepatan tinggi. Ini bisa menciderai bearing. Pada mesin-mesin dengan
teknologi turbo terbaru, ritual seperti itu tidak perlu lagi.
* Mobil yang menggunakan turbo frekuensi penggantian
olinya harus lebih cepat, misalnya masa pakai oli normalnya 5000 km harus
ganti, maka untuk mobil turbo, pada km 4000 oli harus sudah diganti,
* disarankan untuk memasang Turbo Timer untuk mencegah
kerusakan pada Turbo ketika mesin dimatikan setelah pemakaian.
Sebuah Turbo Timer adalah alat yg didesain untuk menjaga
mesin tetap menyala selama waktu yg telah ditentukan untuk melaksanakan periode
cooling-down pada turbo. hal ini dimaksudkan untuk menjaga/mencegah pemakaian
atau kegagalan turbo yg prematur.
setelah pemakaian kendaraan ketika turbocharger telah
bekerja keras, sangatlah penting untuk membiarkan mesin tetap menyala pada
kecepatan RPM yg Idle untuk beberapa saat, hal ini dilakukan untuk mendinginkan
perangkat kompresor dari temperatur gas yg rendah pada jalur gas exhaust dan
intake. pada saat yg sama, pelumas di mesin jg bisa bersirkulasi dengan baik
sehingga turbin tidak akan membakar pelumas yg bisa saja terjebak antara
charger dan turbin pada putaran tinggi.
pada turbocharger modern, kebutuhan akan turbo timer bisa
dihilangkan dengan memastikan kendaraan tidak menghasilkan dorongan (selama
berkendara) untuk beberapa menit sebelum kemudian mesin dimatikan.
MERAWAT MOBIL TURBO
Beberapa mobil saat ini dilengkapi turbocharger. Seperti
Isuzu Panther, Toyota Fortuner, Kijang Innova Diesel atau mobil keluaran lama
seperti Fiat Uno Turbo. Tentu oerforma mesinnya jauh di atas mesin-mesin N/A
(natural aspirated).
Bagaimana dengan perawatannya? Untuk service memang sama
saja dengan mobil non-turbo. Padahal kebanyakan mobil Forced Induction (FI) ini
dirawat seperti mobil-mobil non-turbo.
Seharusnya tidak boleh begitu. Masalahnya mesin jenis FI
mendapat paksaan di system pemasukannya, jadi harus ada perawatan yang berbeda
dengan mobil N/A. belum lagi as turbonya rentan rusak jika perlakuaanya salah.
Seharusnya mobil turbo diberi pelumas yang khusus buat
mobil turbo. Cirri oli untuk mesin turbo selalu diberi embel-embel turbo pada
kemasannya. Yang biasanya oli ini mampu menahan suhu tinggi dari turbo.
Kenapa mobil tubo harus menggunakan oli spesifikasi
khusus. Karena oli mesin mobil juga digunakan sebagai pelumas turbo. Jadi dari
engine pelumas bersirkulasi masuk ke turbo untuk melumasi as impeller dan
keluar lagi menuju mesin.
Padahal suhu turbin wheel sangat tinggi. Tanpa pelumas
khusus turbo cepat terjadi penguapan dan merusak kualitas oli
Selain dari sisi pelumas, mobil berturbo umumnya
dilengkapi dengan turbo timer, jadi ketika kontak pada posisi off mesin terus
hidup sampai beberapa detik. Sesuai dengan settingan turbo timer umumnya diatas
20 detik.
Hal ini digunakan sebagai jeda waktu agar suhu pelumas
saat mesin ketika dimatikan tidak terlalu tinggi. Supaya suhu oli turun dulu.
Untuk mengawetkan turbo. Bagaimana jika mobil tidak dilengkapi turbo timer?
Usahakan sesaat sebelum mobil dimatikan alangkah baiknya mesin dalam keadaan
stasioner 15-20 detik baru kemudian mesin dimatikan. Hal tersebut sama dengan
turbo timer tadi, Cuma sistemnya tidak otomatis melainkan manual.