Mengenal Forced Induction : Turbocharger, Supercharger, Twincharger.

Facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmail

AutoPlusID.com – Halo Petrolheads! Sekarang AutoPlusID.com akan mencoba membahas tentang forced induction yang terdiri dari turbocharger, supercharger, dan twincharger. Pembahasan ini akan dilakukan dengan system saling koreksi. Jadi, jika kalian ada yang punya pengalaman lebih terhadap forced induction, bisa dishare di kolom komentar ya!

Forced induction atau induksi paksa adalah proses mendistribusikan udara terkompresi ke dalam mesin pembakaran dalam. Proses ini dilakukan oleh penyuplai udara terkompresi yang berupa kompressor udara untuk menghasilkan udara yang lebih terkompres, lebih padat, dan lebih banyak. Kombinasi udara terkompresi, komponen yang memadai, dan penyuplaian bahan bakar yang baik akan menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna dan bertenaga. Mesin forced induction dapat jauh lebih beternaga dibanding mesin non-forced dengan kubikasi lebih besar atau yang bisa disebut naturally aspirated / NA. Contohnya adalah mesin EJ20 non-turbo yang digunakan oleh Subaru Impreza JDM GC – GF series 93~99 yang bertenaga 155 PS. Kita ambil contoh semerek & mesin yang hampir sama, yaitu mesin EJ20 Turbo yang digunakan oleh Subaru Impreza WRX STI Version II 93~96 yang bertenaga 275 PS. Hal ini membuktikan kekuatan dari forced induction yang dapat membuat mesin jauh lebih bertenaga.

Jenis – jenis forced induction antara lain :

A. Turbocharger.

1620635_10151906874711022_228432065_n

Sumber : Google Image

Sudah sewajarnya, ketika kita masa kecil yang suka bermain game balapan, pasti akan sering ditemui kata turbo dan nitrous dan biasanya diartikan sama. Namun, ternyata kedua benda itu berbeda. Turbo adalah boost real time sedangkan nitrous adalah boost dengan batasan waktu seiring kemauan driver dalam mengaktifkan nitrous. Jadi, jangan salah kaprah dalam mengartikannya karna itu hal yang berbeda.

Turbo dirancang pertama kali oleh engineer yang berasal dari Swiss, bernama Alfred Buchi. Turbo bekerja real time, kecuali pada saat low RPM, yang hembusan angin gas buangnya belum kuat untuk memutar turbin. Lho, kok ada gas buang? Memang, turbo itu memanfaatkan hembusan angin gas buang dari sebuah mesin untuk memutar turbin yang terhubung dengan turbin kompressor.

pompa-sentrifugal

Sumber : Google Image

Bisa dilihat di gambar diatas, yang berwarna merah adalah gas buang yang panas. Pipa gas buang itu terhubung dengan turbine housing. disitu, angin gas buang memutar turbin yang terhubung dengan turbin kompressor di sebelahnya. Jadi, kecepatan berputarnya turbin dan kompressor pasti sama, karna dihubungkan oleh sebuah bearing yang biasanya beruba ball bearing. Saat perputaran kedua turbin sudah cepat, udara akan terhisap, dan dikompres oleh kompressor. Karna udara yang terkompres tersebut bersuhu tinggi, molekul oxygennya renggang dan mengakibatkan pembakaran yang kurang sempurna. Untuk mengatasi hal tersebut, maka dipasangkan intercooler. Nah, fungsi intercooler adalah menurunkan suhu udara yang telah dikompres oleh turbo tersebut, sehingga molekul oxygennya memadat. Hal ini menyebabkan pembakaran mesin lebih sempurna dan efisien daripada udara kompres yang masih bersuhu tinggi. Setelah diturunkan suhunya oleh intercooler, udara turbo menuju ke intake manifold dan akhirnya ke ruang bakar. Semakin padat oxygen dan lebih banyak udara di ruang bakar, pembakaran lebih sempurna, efisien, dan lebih KABOOOM!! Peledakan ini menyebabkan terdorongnya piston lebih kuat sehingga menghasilkan tenaga dan torsi yang lebih besar.

Dalam beroperasi, turbo akan menghasilkan temperatur tinggi dan gesekan yang tinggi yang bisa menurukan performanya. Maka, biasanya di sela-sela antara turbine dan compressor housing, terdapat jalur pendinginan dan oli pelumas turbo terutama untuk turbo berperforma tinggi agar tetap menjaga performa turbo tetap optimal.


 

B. Supercharger.

Mungkin supercharger kurang populer di Indonesia di bandingkan turbo. Sebenarnya, prinsip kerja Supercharger hampir sama dengan turbo. Bahkan, supercharger pun masih memakai Intercooler. Dengan cara mengkompres udara dan memadatkan oxygen sehingga peledakan bisa lebih hebat di ruang bakar. Bedanya, Supercharger bukan memanfaatkan gas buang, tapi tenaga dari crankshaft melalui belt. supercharger memakan tenaga dari crankshaft untuk memutarnya. Sehingga tenaga mesin yang dilengkapi supercharger lebih sedikit dari pada turbocharger karena sebagian power dari piston lalu ke crankshaft digunakan untuk memutar supercharger.

Biasanya, supercharger di aplikasikan ke dalam mesin yang memiliki daya putar / torque yang besar. karna sangat berkemampuan dalam menciptakan boost supercharger.

Contoh (misalnya) :

Mesin N/A Inline 4 bertenaga 120 HP.

Di pasangi supercharger menjadi 170 HP.

Di pasangi turbo menjadi 220 HP.

Atau mungkin bisa lebih besar lagi kenaikannya tergantung part internal mesin, kekuatan spooling / building boost, cooling, dan settingan ECU yang tepat.

Supercharger dibagi menjadi 3, yaitu :

– Roots Type Supercharger

Supercharger jenis ini merupakan jenis supercharger yang paling tua, yang pertama kali dirancang dan dipakai di mesin 2 tak pada tahun 1878, oleh Dugald Clerk. Supercharger jenis ini bentuknya kotak yang sedikit membulat. didalamnya ada 2 rotor berbentuk roll yang mengkompres dan memompa udara dan memasukan ke intake dan akhirnya ke mesin. Supercharger jenis ini boostnya hampir all around RPM. Tenaga terbaiknya terdapat di low – mid RPM. Saat high RPM, supercharger jenis ini mulai kehilangan Boost.

Kelemahan dari jenis umum supercharger adalah lemahnya boost pada high RPM, ini disebabkan oleh friction / gesekan yang terjadi di dalam unit kompressor supercharger itu sendiri.

press_release-large_image-75 Roots-Supercharger

Sumber : Google Image

– Screw Type Supercharger

Cara kerja jenis supercharger ini hampir sama pada supercharger roots. Namun perbedaannya terdapat pada bentuk rotornya yang lebih seperti sekrup. Karena bentuk rotornya berbeda, maka aliran udaranya pun berbeda yang berimbas pada karakteristik supercharger itu sendiri.

1013tr_13+2008_ford_shelby_f150_super_snake+whipple_twin_screw_supercharger Twin-Screw-Supercharger

Sumber : Google Image

Kelebihan yang dimiliki twin screw daripada roots adalah tidak menghasilkan panas yang berlebihan seperti halnya Roots. Supercharger jenis ini tenaganya lebih hebat di RPM rendah dibandingkan Roots. Karena itu, twin screw supercharger lebih cocok untuk kendaraan berat yang mesinnya berputar pada RPM rendah.

– Centrifugal Type Supercharger

Supercharger jenis ini sangatlah mirip dengan turbo. Bentuknya sama, hampir menyerupai rumah keong. Orang yang belum sepenuhnya mengerti tentang bentuk turbo pasti menganggap ini adalah sebuah turbo.  Bedanya, ini di gerakkan oleh crankshaft. Jadi, tidak ada lagi namanya turbine housing dan langsung terhubung oleh belt ke crankshaft.

Centrifugal-Supercharger Centrifugul-Supercharger P-1SC_hires

Sumber : Google Image

Mirip sekali bukan? cara kerjanya sama seperti turbocharger dan supercharger jenis lain, mengkompres udara. Supercharger jenis ini lebih fleksibel diatur tenaganya, dan lebih mudah di install ke mobil. Kelemahannya ialah tenaga low RPMnya tidak hebat seperti halnya Roots dan Screw.


 

C. Twincharger.

Nah, yang ini lebih jarang lagi. Apa sih twincharger itu? twincharger adalah penggunaan supercharger dan turbocharger di dalam satu mesin. Hal ini menyebabkan, LESS TURBO LAG. Boost sudah mengisi dari low RPM.

Urutan Twincharger ialah :

Air Intake – Bypass Valve – Supercharger – Turbo – Intercooler – Intake Manifold – Engine.

Mesin yang paling terkenal dengan kesuksesan twinchargingnya itu adalah mesin VW Golf 1.4 TSI pada tahun 2005 yang memiliki 170 HP. Setara dengan Mesin N/A 2.3 liter, tetapi memakai bensin yang lebih sedikit 20%.

Twincharger_theory vw-golf-gt-twincharger-engine

Sumber : Google Image

Diatas terdapat penjelasan skema twincharger pada mesin Golf 1.4 TSI.

Tahap kerja mesin Twincharger dibagi menjadi 3 tahapan :

– Low RPM

1000 RPM – 2000 RPM

Di low RPM, saat udara masuk melalui air antake, Saat itu juga katup bypass tertutup. Ini menyebabkan udara melalui jalur lain, yaitu ke supercharger. saat itu udara dikompres oleh supercharger, lalu terus masuk ke compressor turbo. pada saat ini perputaran turbo tidak cepat. jadi hanya “meneruskan” udara menuju ke intercooler, dan akhirnya ke mesin.

Kesimpulannya ialah pada low RPM yang bekerja adalah supercharger.

– Mid RPM

2000 RPM – 3500 RPM

Di mid RPM, saat udara masuk melalui air intake, saat itu juga katup bypass sedikit terbuka, tetapi tidak penuh. supercharger juga masih berputar. Hal ini menyebabkan sebagian udara masuk melalui katup bypass ada juga yang di kompres terlebih dahulu oleh Supercharger. Udara itu dikompres lebih padat lagi di turbo yang sudah mulai berputar cepat. Barulah diteruskan ke intercooler, dan akhirnya ke mesin.

Kesimpulannya ialah pada mid RPM yang bekerja adalah supercharger dan turbocharger, sebagai transisi dari super –> turbo. Tetapi keduanya tidak bekerja penuh.

– High RPM

3500 RPM+

Di high RPM, Saat udara masuk melalui air intake, saat itu juga katup bypass terbuka penuh. Tenaga dari crankshaft ke supercharger dilepas dengan electromagnetic clutch. Hal ini menyebabkan supercharger berhenti berputar dan udara hanya masuk melalui katup Bypass yang terbuka penuh. Saat sampai di turbo yang sudah berputar sangat cepat, udara di kompres dan dipadatkan. Lalu diteruskan ke intercooler dan akhirnya ke mesin.

Kesimpulannya ialah karena supercharger boostnya sudah sangat “loyo” di high RPM, putaran supercharger dihentikan dengan cara melepas putaran dari crankshaft dengan electromagnetic clutch. Mengapa? Karena tenaga mesin yang termakan sia sia untuk memutar supercharger yang sudah mulai loyo. Sudah giliran turbo yang jago main atas untuk menggantikannya.

Jadi, Urutan RPM :

– Low RPM  : Supercharger

– Mid RPM   : Kolaborasi Super + Turbo

– High RPM : Let turbo handle the boost!

Hasilnya, boost yang merata dari low sampai high RPM, dengan kubikasi kecil bisa mendapat horsepower besar, dan pastinya lebih efisien. Namun, twincharger memiliki instalasi yang rumit, dan pastinya memakan bobot yang lebih daripada memasang single turbo atau super.


 

Dalam pemasangan forced induction, perlu diperhatikan pula beberapa poin, yaitu :

  • Kemampuan mesin dalam menjalankan forced induction tersebut, biasanya berupa kubikasi mesin, jumlah silinder, dan torsi yang dihasilkan oleh mesin. Jika tidak mampu menjalankan forced induction secara sempurna, maka akan menjadi beban untuk mobil itu sendiri.
  • Kemampuan komponen internal sebuah mobil dalam menghadapi boost yang dihasilkan oleh forced induction. Komponen internal mesin seperti piston, connecting rods, dan crankshaft haruslah didesain khusus untuk menghadapi boost, misalnya dengan cara menurunan kompresi agar siap menghadapi tekanan forced induction.
  • Kemampuan kelistrikan mobil, suplai bahan bakar, settingan ECU & piggyback, haruslah di-setting khusus agar berkemampuan dalam menjalankan forced induction secara sempurna.
  • Perawatan mobil forced induction juga akan berbeda dibanding mesin NA karena mesin yang berkebutuhan khusus, terutama adalah modifikasi turbo yang diterapkan ke mesin NA standar. Kita harus secara rutin memeriksa turbo, intake, intercooler, jalur pendinginan turbo, bahkan komponen mesin internal jika menghadapi boost yang sangat besar.
  • Biaya dan kesulitan pemasangan. Hal ini dapat disebabkan oleh faktor riwayat mesin, kekuatan mesin & girboks, ketersediaan kit turbo, space di engine bay, dan sebagainya. Tidak semua mobil memiliki kit turbo sehingga mudah dipasang, saat tidak ada kit kita harus melakukannya secara DIY (Do It Yourself) dan trial-error dalam meyetting turbo. Untuk biaya, kita ambil contoh untuk turbo kit merk ZAGE untuk Honda Brio yang dibanderol 25 juta rupiah, belum termasuk piggyback, setting, dan sewa dyno test yang kita taksir biaya total 35 – 40 juta rupiah, tentu ini hanya perkiraan, bisa lebih murah ataupun lebih mahal. Jika kita membuat custom DIY turbo untuk mesin, maka harga bisa lebih murah atau lebih mahal tergantung part yang dipilih.

Kesimpulannya, mereka bertiga adalah jenis-jenis Forced Induction / Induksi Paksa, mereka memiliki kelebihan dan kelemahannya masing-masing, misalnya adalah turbo yang membutuhkan waktu lama untuk spooling, ataupun supercharger yang tidak hebat pada high RPM. Your car, your choice.

Jenis post pembahasan mesin dan teknologi kendaraan akan terus berlanjut ke topik selanjutnya. Penasaran dengan ilmu otomotif dari kami? Stay tuned di AutoPlusID.com untuk mendapatkan informasi dan pembahasan terbaru tentang mobil dan sampaikan pendapat anda di kolom komentar kami!

Sekian, Terima Kasih.

About Rafito Humam 2 Articles
Seorang car enthusiast yang sangat mencintai transmisi manual stick. Pencinta mobil N/A dengan high rpm macam VTEC Honda.