Turbocharger

Gambar 1. Turbocharger pada mesin diesel

Dalam pengoperasian mesin diesel, daya yang dibangkitkan sangat tergantung pada  kualitas udara dan kuantitas bahan bakar yang tersedia atau terbakar. Jika diinginkan daya yang lebih besar maka dapat dilakukan dengan memperbesar volume silinder dan ruang bakar, tapi cara ini akan mengakibatkan bertambahnya dimensi mesin yang tentunya kurang efisien jika mesin tersebut terdapat pada ruangan yang terbatas.

 Jika penambahan udara ke dalam ruang silinder tanpa merubah ukuran volume silinder, maka dapat dilakukan dengan metode pengisian lanjut (supercharging). Menurut Wiranto Arismunandar (1994:114), pengisian lanjut yang digerakkan dengan daya yang dihasilkan oleh mesin itu sendiri atau dengan jalan memanfaatkan energi gas buang untuk menggerakkan turbin yang menggerakkan blower, sehingga blower tersebut akan memasukkan udara ke dalam silinder dan pengisian lanjut ini dinamakan turbocharger. Tekanan udara masuk ke silinder berisar antara 1,2 – 2,2 kg/cm².

 Bagian-bagian utama dari turbocharger dapat dilihat pada Gambar 2.

 Gambar 2. bagian-bagian Turbocharger

Tujuan utama penggunaan turbocharger adalah memperbesar daya mesin (30 - 80%); mesin pun jadi lebih kompak dan ringan. Motor diesel dengan supercharger menjadikan mesin dapat bekerja lebih efisien serta pemakaian bahan bakar spesifiknya lebih rendah (5 – 15%). Kecepatan turbocharger harus relatif tinggi yaitu sekitar 10.000 sampai 17.000 rpm untuk mesin kecepatan rendah dan 15.000 hingga 30.000 rpm untuk mesin kecepatan tinggi.

 Skema instalasi sebuah motor torak dengan dua turbocharger dapat dilihat pada Gambar 3  di bawah ini.

Gambar 3. Diagram aliran udara gas buang pada motor turbocharger

Menurut Maleev (1986:24), pengisian lanjut yang dilakukan untuk menaikkan udara mesin empat langkah dilakukan oleh blower untuk mendorong udara masuk dengan tekanan yang lebih tinggi. Akibatnya tekanan yang lebih tinggi pada awal langkah kompresi maka akan menaikkan tekanan efektif rata-rata. Seiring kenaikkan tekanan penyalaan maksimum dan temperature maksimum. Sebaliknya pengggunaan bahan bakar tiap daya kuda/jam biasanya berkurang karena kenaikkan turbulensi udara dan pembakaran jadi lebih meratayg tentunya mengakibatkan efisiensi mekanis mesin meningkat. 

Apabila motor dirancang untuk efisiensi maksimum pada daerah pembebanan tinggi, maka pada pembebanan rendah daya dan efisiensi menurun karena pembakaran kurang sempurna. Pada beban rendah, gas buang tidak cukup kuat menggerakkan turbosupercharger. Menurut Wiranto Arismunandar (1988:117) pada operasi beban-penuh kedua turbocharger bekerja. Sedangkan pada beban sebagian hanya satu turbocharger yang bekerja; pada kondisi ini katup KT dan katup KK  tertutup, sehingga turbocharger 2 tidak bekerja.

Cara Kerja Turbocharger

Gas buang dari mesin dimanfaatkan pada turbocharger untuk menggerakkan turbin yang selanjutnya menggerakkan blower untuk mendorong udara masuk dengan tekanan yang tinggi. Putaran turbin sama dengan putaran blower karena terhubung pada satu poros. Gas buang yang masuk pada turbin lalu keluar pada saluran buang, blower yang berputar pada putaran tinggi menghisap udara masuk kedalam penyaringan udara masuk (Air Intake Filter) masuk kedalam  pipa selanjutnya masuk pada silinder head. Akibat tekanan yang lebih tinggi pada awal langkah kompresi maka akan menaikkan tekanan efektif rata-rata dan juga menaikkan tekanan penyalaan maksimum dan suhu maksimum. Sebaliknya penggunaan bahan bakar berkurang karena kenaikan turbulensi udara dan pembakaran menjadi lebih merata yang tentunya mengakibatkan efisiensi mekanis mesin meningkat.

Apabila motor dirancang untuk efisiensi maksimum pada daerah pembebanaan  tinggi, maka pada pembebanan rendah daya dan efisiensi menurun karena pembakaran kurang sempurna, pada beban rendah gas buang tak cukup kuat menggerakkan turbocharger. Menurut Wiranto Arismunandar (1994 : 117) pada beban rendah tak diperlukan turbocharger, maka gas buang dapat dibuat tidak melalui turbin dengan mengatur pembukaan katup simpang, sehingga turbocharger tidak bekerja. Pembukaan katup simpang disesuaikan dengan katup gas, bila katup gas dibuka pada tekanan tertentu yang sanggup memutar turbin maka katup simpang secara otomatis tertutup.

Kompresor Pada Turbocharger

Menurut PK. Nag (2002: 755) kompresor pada turbocharger dapat dikelompokkan dalam dua bagian, yaitu:

1.      Non-positive displacement yang terdiri dari radial dan kompresor aksial (Gambar 4).

2.      Positive displacement type yang terdiri dari roots blower, vane compressor and screw compressor (Gambar 3.6).

                                                          (a)                                       (b) 

 Gambar 4. Kompressor aksial (a), kompreso radial (b) 

Gambar 5. Kompresor tipe Positive displacement

Jenis dan Spesifikasi Turbocharger

            Turbocharger dari suatu motor Diesel sudah benar–benar disesuaikan secara thermodinamikanya, fisiknya dan kegunaannya pada motor tersebut. Pada mesin diesel CCM SULZER yang digunakan oleh PT. PLN (Persero) Lueng Bata, menggunakan turbocharger tipe VTR 354-11, berarti ukuran rangkanya (frame) adalah 354, sedangkan design variation adalah 11. Putaran (n) dan temperature maksimum (T)  adalah 365/s dan 620⁰C.

Resource ;

ANALISA THERMODINAMIKA PADA MESIN

TURBOCHARGER VTR 354-11 PT. PLN (Persero) SEKTOR PEMBANGKITAN

LUENG BATA (Faisal Susanto/0504102010018)