Turbocharger pertama kali ditemukan
oleh Alfred Buchi, seorang insinur swiss. Turbocharger adalah pompa angin
radial kecil yang digerakkan oleh energi gas buang mesin. Turbocharger terdiri
dari turbin dan kompresor. Tujuan dari penggunaan turbocharger sama seperti supercharger
yaitu meningkatkan efisiensi mesin [1].
Proses peningkatan efisiensi dimulai
dari gerakan turbin akibat gas buang yang melewatinya. Turbin mengkonversi gaya
akibat gas buang menjadi gaya rotasi, yang digunakan untuk menjalankan
kompresor. Kompresor menaikkan tekanan udara untuk dimasukkan ke ruang bakar
sehingga mengkondisikan banyak massa udara yang ikut masuk ke ruang bakar [1]. Banyaknya
udara yang dapat masuk di ruang bakar mengkondisikan untuk dapat ditambahkan bahan
bakar pada ruang bakar, sehingga daya yang dihasilkan pun besar.
Ketidakefisienan penggunaan turbocharger adalah saat dibutuhkannya energy untuk
memutar turbin pada saat awal. Hal ini dikarenakan mesin memperoleh tekanan
balik dari udara buang akibat adanya tahanan turbin.
Bentuk skema penggunaan turbocharger
ditampilkan pada Gambar 6 [2]. Perputaran turbin dapat berlangsung hingga
mencapai 150.000 rpm. Kondisi perputaran ini dapat merusak bantalan poros.
Untuk itu, bantalan yang digunakan pada turbocharger umumnya menggunakan fluid
bearing. Fungsi yang dapat diperoleh dari fluid bearing adalah sebagai
berikut.
1. Fluida dapat mendinginkan porosdan bagian lain turbocharger
2. Mengurangi gesekan poros.
Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengatasi ketidakefisienan
turbin adalah sebagai berikut [2].
1. Menggunakan wastegate
2. Menggunakan
ball bearing
3. Menggunakan ceramic turbin blade pada turbin
4. Menggunakan 2 turbocharger (besar dan kecil).
 |
| Skema penggunaan turbocharger |
SUPERCHARGER
Supercharger adalah kompresor udara yag digunakan untuk menginduksi
gaya pada motor bakar torak dengan menggunakan pompa yang menekan udara untuk
masuk ke dalam mesin, dimana pompa tersebut digerakkan oleh mesin itu sendiri
[1]. Kerja supercharger dibangkitkan secara mekanik dengan menggunakan belt,
gear, shaft, atau rantai yang terhubung dengan crankshaft mesin.
Penemu awal supercharger adalah Gotlieb Daimler pada tahun 1885.
Gambar 1 menggambarkan gambar mesin dengan adanya tambahan
supercharger [2]. Penggunaan supercharger dimaksudkan untuk menaikkan tekanan
udara sehingga udara dapat masuk ke ruang bakar. Hal ini dimaksudkan agar
pembakaran campuran udara dan bahan bakar berjalan sempurna bila diinginkan
suatu peningkatan kecepatan. Supercharger dapat menambah power rata-rata
sebesar 46% dan torsi sebesar 31%.
 |
| Skema mesin dengan penggunaan supercharger |
Untuk dapat meningkatkan tekanan udara, supercharger harus berputar
lebih cepat dari mesin tempat diletakannya supercharger. Upaya ini dilakukan
dengan membuat gerigi pemutar lebih besar daripada gerigi kompresor. Terdapat 2
jenis supercharger berdasarkan metode kompresi.
1. Positive Displacement
Mendistribusikan volume udara yang relatif sama dengan pada tiap
putaran mesinnya pada setiap kecepatan. Alat ini mendistribusikan udara ke
dalam mesin sedikit demi sedikit secara mekanik.
2. Dynamic Compression.
Jenis kompresi ini dicirikan dengan adanya pemercepatan udara untuk
mencapai kecepatan tinggi dan kemudian menggunakan kecepatan tersebut untuk
memperoleh tekanan dengan difusi atau perlambatan kecepatan. Jenis-jenis dynamic
compressor adalah sentrifugal, multi axial flow, pressure wave
supercharger. Terdapat 3 jenis supercharger [2].
1. Root
Jenis ini merupakan jenis supercharger tertua. Jenis supercharger ini menggunakan lobus yang saling bertautan. Jenis supercharger ini memberikan tenaga yang lebih pada RPM rendah. Bentuk root ini ditampilkan pada Gambar 2.
2. Twin Screw
Supercharger ini bekerja dengan menarik udara ke dalam lobus yang saling bertautan yang bentuknya menyerupai gerigi cacing. Jenis supercharger ini memberikan tenaga yang lebih pada RPM rendah. Bentuk Twin Screw ditampilkan pada Gambar 3.
3. Centrifugal.
Jenis supercharger ini menggunakan impeller dengan kecepatan tinggi untuk membawa udara ke ruang kompresor. Udara yang melewati impeler dalam kondisi kecepatan tinggi, tetapi tekanan udara yang menuju ke diffuser bernilai rendah. Pada diffuser, udara mengalami perlambatan kecepatan dan kenaikkan tekanan. Bentuk Centrifugal ditampilkan pada Gambar.
Keuntungan penggunaan supercharger adalah sebagai berikut.
1. Meningkatkan daya mesin
2. Tidak mengalami kemacetan dalam operasi
3. Mudah dalam pemasangannya.
