TURBOCHARGER

gambaran umum

Dalam merancang suatu mesin, harus diperhatikan keseimbangan antara besarnya tenaga dengan ukuran berat mesin, salah satu caranya adalah melengkapi mesin dengan Turbocharger yang memungkinkan volume berat udara yang dikompresikan dan kemudian dibakar dengan bahan bakar akan lebih banyak, sehingga mesin akan menghasilkan tenaga output yang lebih besar.

ada beberapa cara untuk menambah tenaga

Umumnya pada internal combustion engine, besarnya tenaga mesin tergantung dari volume silinder mesin yang menentukan banyaknya udara yang masuk kedalam ruang bakar. Berdasarkan hal tersebut beberap cara yang berbeda digunakan untuk menambah output mesin, antara lain :

Memperbesar volume silinder : cara ini yang sering banyak digunakan, tetapi menyebabkan berat mesin juga bertambah, sehingga tidak banyak memperbaiki perbandingan berat dan tenaga.

Menaikan putaran maksimum mesin : Putaran mesin konvensional terbatas kira-kira 6000 rpm, hal ini disebabkan oleh bertambahnya kerugian gesek, bunyi dan getaran serta berkurangnya efisiensi pengisian yang terjadi pada putaran tinggi.

memasang turbocharge atau supercharge : Pengisian udara kedalam silinder dipadatkan, sehingga banyaknya udara yang diperlukan untuk pembakaran extra bahan bakar dapat ditambah lebih besar, sehingga mengahsilkan tenaga output yang lebih besar.

perbedaan antara turbocharger dan supercharger

Turbocharge dan Supercharge adalah suatu jenis pompa udara untuk menekan udara yang masuk kedalam silinder-silinder untuk menambah kepekatan udara. Udara masuk disuplai ke silinder oleh turbocharge atau supercharge dengan tekanan yang lebih besar dibanding tekanan atsmosfir menyebabkan bertambahnya kepadatan dalam ruang bakar. pada mesin biasa, efisiensi pengisian udara yang dihisap kesilinder hanya 65% - 85%, karena adanya tahanan pada sistem hisap dan gas buang yang tersisa dalam sistem pembuangan. Dengan menggunakan turbocharge atau supercharge pada mesin, efisiensi pengisian dapat melebihi 100%. dimana ;

Efisiensi pengisian (%) = Banyaknya udara aktual yang masuk dibagi (/) banyaknya udara dalam silinder pada kondisi standart* di kali (X) 100%

*kondisi standart = tekanan atsmosfer standart pada suhu 20 derajat celsius

cara menambah volume penginjeksian bahan bakar

Pada mesin yang menggunakan turbocharger atau supercharger diperlukan penyesuaian volume bahan bakar sesuai volume udara yang masuk. Dalam mesin diesel, boost compensator turbocharger dipasangkan pada governor pompa injeksi bahan bakar untuk mengatur banyaknya bahan bakar sesuai dengan tekanan pada boost compensator.

penjelasan tentang turbocharger

Turbocharger adalah pompa udara yang di desain untuk menggunakan energi bahan bakar dalam gas buang yang tidak terpakai. gas buang tersebut menggerakkan turbine wheel yang menjadi satu dengan compressor wheel melalui poros utama. compressor wheel digerakkan kecepatan tinggi mendorong udara yang bertekanan masuk kedalam silinder. karena turbocharger menggunakan energi yang terbuang dari gas buang, maka output mesin dapat bertambah dengan sedikit tenaga yang hilang. turbocharger dilengkapi dengan waste gate valve untuk mengontrol tekanan udara yang masuk (boost pressure) dan ada juga yang dilengkapi dengan inter-cooler untuk menurunkan temperatur udara yang masuk, untuk meningkatkan efisiensi penghisapan udara.

komponen-komponen dari turbocharger

1. turbine housing
2. compressor housing
3. center housing
4. turbine wheel
5. compressor wheel
6. full-floating bearing
7. waste gate valve
8. actuator

turbine dan compressor wheel

turbine dan compressor wheel dipasangkan pada poros yang sama. gas bekas dari exhaust manifold mengalir ke turbine wheel dan tekanan gas bekas memutarkan turbine wheel. bila turbine wheel berputar, compressor wheel juga berputar untuk memampatkan udara masuk ke dalam silinder. karena turbine wheel berhubungan langsung dengan gas bekas, maka ia menjadi sangat panas dan dan berputar pada kecepatan tinggi, hars tahan terhadap panas dan tahan lama, dan dibuat dari paduan bahan yang memiliki daya tahan panas yang tinggi (ultra heat resistant alloy)

center housing

center housing menopang turbine dan compressor wheel melalui poros. di dalam housing minyak pelumas bersirkulasi melalui oil channel. juga bersirkulasi air pendingin melalui coolant channel.

full-floating bearing

selama turbine dan compresswor wheel berputar pada kecepatan di atas 100.000 rpm, full-floating bearing digunakan untuk menjamin penyerapan getaran dari poros. bearing ini dilumasi oleh oli mesin dan berputar bebas antara poros dan housing untuk mencegah keausan sewaktu bekerja pada kecepatan tinggi. kebocoran minyak pelumas dicegah oleh dua ring seal atau oleh mechanical seal dan ring seal yang dipasang pada poros.

waste gate valve dan actuator

waste gate valve terdapat di dalam turbine housing. tujuannya untuk mengatur tekanan udara yang di kompresikan. ketika katup ini membuka , sebagian dari gas buang tidak melalui turbine wheel dan mengalir langsung pipa gas buang. membuka dan menutup nya waste gate valve dikontrol oleh actuator.

sistem pelumasan dan pendinginan

1. sistem pelumasan
   untuk melalui full-floating bearing di dalam center housing, oli mesin disalurkan dari oil inlet pipe dan di salurkan di antara bearing-bearing. setelah melumasi bearing-bearing, oli ini mengalir melalui oil outlet pipe dan kembali ke oil pan
   
   
   
   
   
2. sistem pendinginan < br /> turbocharger didinginkan oleh air pendingin mesin. air pendingin dikirim dari housing thermostat dan masuk ke dalam coolant channel melalui coolant inlet pipe, kemudian dari turbocharger kembali ke water pump melalui coolant outlet pipe.
   
   
   
   
   

waste gate valve dan actuator

turbocharger menghasilkan output yang tinggi dengan adanya daya tekan dari aliran udara yang masuk ke dalam silinder-silinder, tetapi bila boost pressure (tekanan udara yang dikompresikan oleh compressor wheel) meningkat terlalu tinggi maka daya eksplosif yang ditimbulkan oleh pembakaran akan menjadi sangat besar dan mesin tidak mampu menahan tekanan tersebut. oleh karena itu boost pressure dikontrol oleh actuator dan waste gate valve

1. boost pressure di bawah 0,68 kgf/cm2
   
   gas buang yang memutarkan turbine wheel, compressor wheel juga berputar karena dijadikan satu melalui turbine wheel melalui shaft. compressor wheel menghisap udara dari air cleaner dan mengkompresikan udara ke combustion chamber. selama boost pressure di dalam intake manifold dibawah 0,68 kgf/cm kuadrat, aktuator tidak bekerja dan waste gate valve tetap menutup. semua gas buang melalui turbine housing.
   
   
2. boost pressure mencapai 0,68 kgf/cm2
   
   saat pedal akselerasi ditekan (sehingga volume penginjeksian bertambah), tekanan gas buang bertambah, dengan demikian boost pressure menjadi bertambah. ketika boost pressure mencapai 0,68 kgf/cm kuadrat waste gate valve terbuka oleh actuator (karena adanya kobinasi tekanan gas buang pada waste gate valve dan boost pressure pada actuator diagram) sehingga sebagian dari gas bekas dialihkan dari turbine wheel. dengan demikian kecepatan turbine dijaga pada tingkat optimal untuk mencegah naiknya boost pressure yang berlebihan.
   
   

catatan untuk kendaraan isuzu panther batas dari menutup dan membuka nya waste gate valve adalah pada nilai 0,8 kgf/cm2

untuk materi lanjutan tentang turbocharger akan saya tampilkan pada postingan selanjutnya. terima kasih telah singgah di sahriloto.blogspot.com