TURBO

Perbandingan Turbocharger 1 Tingkat dan 2 Tingkat

Turbocharger Pada prinsipnya supercharger dan turbocharger mempunyai tujuan yang sama, yaitu memperbesar jumlah udara yang masuk ke dalam silinder. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan daya motor tanpa memperbesar kapasitas motor tersebut. Ada perbedaan dalam proses kerja antara supercharger dan turbocharger, yaitu pada penggerak impeller turbin dimana pada supercharger impeller turbin digerakkan oleh gerakan mekanik yang ditransfer dari putaran poros engkol, sedangkan pada turbocharger memanfaatkan gas buang sebagai penggerak impeller turbin.

Sebuah motor diesel empat langkah yang bekerja dengan turbocharger tekanan isapnya lebih tinggi dari tekanan atmosfer sekitarnya. Hal ini diperoleh dengan jalan memaksa udara atmosfer masuk kedalam silinder selama langkah isap. Dengan cara mendinginkan udara bertekanan masuk ke dalam silinder turbocharger dengan aftercooler diharapkan bisa memperoleh tekanan efektif rata-rata yang lebih besar dengan mengurangi turunnya kerapatan udara akibat temperatur yang tinggi. Sehingga akan menghasilkan daya yang lebih besar dengan ukuran mesin yang sama.

Tujuan utama penggunaan turbocharger dengan aftercooler adalah untuk memperbesar daya motor (30-80 %), boleh dikatakan bahwa mesin diesel dengan turbocharger dapat bekerja lebih efisien, turbocharger mempunyai arti penting dalam usaha mengatasi kerugian daya yang disebabkan oleh berkurangnya kepadatan udara atmosfer di tempat tersebut.

Sistem turbocharger ini digunakkan untuk meningkatkan batas torsi mesin dan tekanan effektif rata-rata. Beberapa mesin tipe V dan inline menggunakan dua atau empat turbocharger dan aftercooler, masing-masing satu untuk pipa manifold buang.

Gambar 1. Konstruksi satu tingkat turbocharger Cummins Engine K38- C Family. Sumber: Basic Engine Diesel Cummins, PT. Altrak 1978.

Gambar 2. Konstruksi dua tingkat turbocharger Cummins Engine K38- C Family. Sumber: Basic Engine Diesel Cummins, PT. Altrak 1978.

Cara kerja turbocharger dua tingkat : Udara mengalir dari saringan udara ke rumah kompressor tingkat pertama (low pressure turbocharger), kemudian ke luar dari kompresor tingkat pertama dan masuk kompresor tingkat kedua. Setelah dikompres pada kompresor tingkat dua maka udara keluar melewati aftercooler menuju pada pipa manifold hisap silinder. Pada keadaan ini temperatur udara dikurangi sampai 2230 F (10600C) dan dengan tekanan berkisar 60,4 inHG (204,5 kPa). Gas buang hasil pembakaran memasuki pipa manifold tipe pulsa yang kemudian memasuki rumah turbin tingkat dua. Gas buang kemudian meninggalkan turbin tingkat dua dan memasuki turbin tingkat pertama yang akan menggerakkan roda turbin dengan sisa-sisa energi yang terkandung dalam gas buang. Kemudian gas ini dibuang melalui pipa saluran buang ke atmosfir.

Pada tabel 1 menunjukkan bahwa putaran engine yang dihasilkan sistem satu tingkat turbocharger lebih besar dibandingkan dengan engine sistem dua tingkat turbocharger (tabel 2). Dari perbedaan putaran engine tersebut dilakukan interpolasi untuk menyamakan parameter putaran sebagaimana dihasilkan pada table 3 berikut ini.

                           

Perhitungan Daya engine (Horse Power).

Gambar 3 Grafik Hasil Perhitungan Engine speed vs Horse power

 Pada gambar 3 di atas terlihat karakteristik horse power yang lebih baik dengan penggunaan aplikasi sistem dua tingkat turbocharger dibandingkan sistem satu tingkat turbocharger. Tren horse power meningkat seiring dengan naiknya beban (load) dan putaran pada engine.

Perhitungan Momen Puntir (Torque)

Gambar 4 Grafik Hasil Perhitungan Engine speed vs Torque

Dari gambar grafik 4 menunjukkan bahwa torque yang dihasilkan pada sistem dua tingkat turbocharger lebih baik dibandingkan dengan sistem satu tingkat turbocharger. Tren yang terlihat dari grafik torque meningkat sampai pada titik maksimum kemudian menurun. Semakin besar putaran engine tidak selalu menghasilkan torque yang maksimum. Dari hasil pengujian menunjukkan torque maksimum yang dihasilkan kedua sistem satu dan dua tingkat turbocharger terjadi pada putaran 1499.617 rpm. Pada sistem satu tingkat turbocharger menghasilkan nilai torque sebesar 2784,929 lb.ft. Sedangkan sistem dua tingkat turbocharger menghasilkan torque sebesar 3928,700 lb.ft.

Kesimpulan

            Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1.      Sistem dua tingkat turbocharger menghasilkan momen puntir (torque) dan daya (horse power) yang lebih baik dibandingkan dengan sistem satu tingkat turbocharger.

2.      Pada load 0% putaran 777.948 RPM, sistem dua tingkat menghasilkan daya sebesar 17.400 HP dan 2.685 HP pada sistem satu tingkat. Sedangkan momen puntir yang dihasilkan sistem dua tingkat sebesar 197.989 lb.ft dan 18.126 lb.ft pada sistem satu tingkat.

3.      Pada load 25% putaran 1500.301 RPM sistem dua tingkat menghasilkan daya sebesar 788.181 HP dan 387.282 HP pada sistem satu tingkat. Sedangkan momen puntir yang dihasilkan sistem dua tingkat sebesar 2834.240 lb.ft dan 1355.699 lb.ft pada sistem satu tingkat.

4.      Pada load 50% putaran 1501.633 RPM sistem dua tingkat menghasilkan daya sebesar 1046.822 HP dan 582.609 HP pada sistem satu tingkat. Sedangkan momen puntir yang dihasilkan sistem dua tingkat sebesar 3675.868 lb.ft dan 2037.647 lb.ft pada sistem satu tingkat.

5.      Pada load 75% putaran 1499.617 RPM sistem dua tingkat menghasilkan daya sebesar 1122.835 HP dan 795.205 HP pada sistem satu tingkat. Sedangkan momen puntir maksimal yang dihasilkan sistem dua tingkat sebesar 3928.700 lb.ft dan 2784.929 lb.ft pada sistem satu tingkat.

6.      Pada load 100% putaran 1801.267 RPM sistem dua tingkat menghasilkan daya maksimum sebesar 1331.325 HP dan 915.220 HP pada sistem satu tingkat. Momen puntir yang dihasilkan sistem dua tingkat sebesar 3883.171 lb.ft dan 2668.474 lb.ft pada sistem satu tingkat.

file:///C:/Users/user/Downloads/51-181-1-PB.pdf