Pengertian Turbocharger

Turbocharger

Turbocharger adalah kompressor yang digerakkan oleh turbin dari gas buang mesin. Prinsip kerjanya adalah merubah energi panas/kalor dari  gas buang menjadi energi mekanis untuk menaikan tekanan udara yang masuk ke intake manifold (saluran masuk udara bilas). Yang manjadi pertanyaan? Kenapa tekanan udara yang masuk kedalam manifold harus dinaikkan?

Prinsip kerja pembakaran dalam silinder
Perbandingan udara dan bahan bakar dalam silinder adalah sangat penting untuk mendapatkan performa pembakaran yang baik. Pada umumnya bahan bakar hidrokarbon menghasilkan pembakaran yang optimal jika campuran udara dan bahan bakar dekat didaerah stoichiometric (equivalence ratio =1, semua reactance bereakasi, tanpa ada oksigen atau bahan bakar yang tersisa).

Disatu sisi, proses pemasukan udara dalam silinder relatif konstan (berhubungan dengan desain awal sebuah mesin) terhadap putaran mesin (kecuali mesin dengan variable valve trains (VVT) yang kapasitas udaranya bisa diatur). Sehingga proses penambahan bakar bakar dalam silinder tidak akan effectif lagi untuk meningkatkan performa mesin jika tanpa dibaringi dengan penambahan udara dalam silinder (ingat, optimasi pembakaran hanya terjadi pada daerah ER=1). Proses penambahan udara kedalam silinder dipengaruhi oleh beberapa parameter:
1. densitas udara (dipengaruhi oleh temperature),
2. kecepatan udara masuk (dipengaruhi oleh tekanan udara masuk)
2. bukaan maksimal valve
3. waktu bukkaan valve
Dengan asusmsi No. 2 dan 3 konstan dan memiliki batasan yang ketat, dan berkaitan dengan desain mesin secara global, sehingga hanya point no 1 dan 2 yang dapat dijadikan sebagai “agen perubahan”.

Dengan menggunakan prinsip kontinyuitas dari mekanika fuida, Q (kapasitas udara) = V (kecepatan) x A (open area), maka hanya dengan merubah kecepatan udara masuk, kapasitas udara dalam silinder akan meningkat (dengan asumsi, densitas konstan). Dengan menggunakan alat yang dapat meningkatkan kecepatan aliran udara dalam silinder (misal blower) maka prinsip ini dapat digunakan untuk menaikkan jumlah udara dalam silinder.

Dengan menggunakan turbocharger yang memanfaatkan tekanan gas buang untuk menggerakkan turbin dan kompressor, tekanan dan kecepatan udara yang masuk ke ruang bakan akan meningkat dan dengan sedirinya jumlah udara yang bisa ditampung dalam silinder juga meningkat. Meningkatnya jumlah udara dalam silinder, mumungkinkan kita untuk menambahkan bahan bakar lebih banyak lagi, sehingga power yang dihasilkan oleh silinder juga meningkat.

Problem, dengan meningkatnya tekanan udara hasil kompressi dari kompressor akan meningkatkan temperatur udara itu sendiri (ingat persamaan gas ideal (state condition), pv=nRT). Peningkatan temperatur udara tersebut akan menurunkan densitas udara mendekati densitas sebelum terkompresi, sehingga fungsi turbocharger tidak “begitu” effektif untuk meningkatkan jumlah udara dalam silinder. Solusinya, temepratur udara setelah dikompress harus diturunkan untuk meningkatkan densitas. Caranya? tunggu tulisan berikutnya tentang intercooler.