Download - PRINT FIXED Turbocharger
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 1/15
MAKALAH SISTEM TURBOCHARGER
Dosen Pengaampu: Drs. Abdurrahman M.Pd.
Penyusun:
Ahmad Sulaiman (5202414055)
TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2015
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 2/15
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan dunia otomotif yang pesat menghadirkan inovasi-inovasi
baru pada bidang otomotif guna meningkatkan efisiensi dan kegunaan dari sistem
yang dikembangkan, Salah satunya yaitu turbocharger yang memanfaatkan
tekanan gas buang hasil pembakaran.Turbocharger adalah suatu komponen yang dipasang pada kendaraan
bermotor yang bertujuan untuk meningkatkan daya dari motor dengan melakukan
penambahan rapat massa udara yang lebih banyak dibandingkan dengan cara
pengisian biasa (Kristanto & Hartadi, 2001).
Dengan kata lain turbocharger memanfaatkan tekanan hasil gas buang
sebagai alat penyedot udara bersih agar diperoleh massa udara yang lebih banyak/
meningkatkan efisiensi volumetrik. Hal ini akan meningkatkan tekanan udara dari
saluran intake , dan akan mengakibatkan lebih banyak bahan bakar yang bisa
dibakar (Ajjarapu, Chandu, & Babu, 2012).
Sistem turbocharger pertama kali ditemukan pada 1925 oleh seorang
mekanik dari Swiss bernama Alfred Buchi yang memperkenalkan prototype yang
meningkatkan tenaga dari mesin diesel sebesar 40%. Namun gagasan tersebut
belum dapat diterima pada waktu itu hingga beberapa dekade terakhir ini. Aplikasi
sistem ini digunakan lebih luas di hampir semua mesin diesel.
Sistem turbocharger ini ditujukan untuk meningkatkan tenaga yang
dihasilkan oleh mesin dengan meningkatkan efisiensi volumetrik dari mesin itu
sendiri. Dengan penelitian yang lebih lanjut telah dilakukan inovasi baru dari sistem
turbocharger ini yang memungkinkan efektivitas dari turbocharger ini.
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 3/15
2
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang tersebut dapat dirinci rumusan permasalahan
antara lain:
1.
Apa yang dimaksud dengan sistem turbocharger ?
2. Apa saja komponen dalam sistem turbocharger dan masing-masing
fungsinya?
3. Bagaimana cara kerja sistem turbocharger ?
4.
Bagaimana analisis sistem turbocharger terhadap tenaga yang dihasilkan
mesin?
1.3 Tujuan
1. Mahasiswa dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan turbocharger.
2.
Mahasiswa dapat mengetahui komponen yang ada pada turbocharger dan
masing-masing fungsinya.
3.
Mahasiswa dapat mengetahui cara kerja dari sistem turbocharger .
4. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh dari sistem turbocharger terhadap
peforma mesin.
1.4 Manfaat Penulisan
Tujuan penulisan makalah ini antara lain :
1. Sebagai syarat untuk melengkapi tugas akhir mata kuliah Teori Motor
Bensin dan Diesel.2. Sebagai referensi untuk mengenal lebih jauh tentang sistem turbocharger
dan penerapanya dalam bidang otomotif.
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 4/15
3
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Turbocharger
Sistem turbocharger pertama kali ditemukan pada 1925 oleh seorang
mekanik dari Swiss bernama Alfred Buchi yang memperkenalkan prototype
turbocharger yang meningkatkan tenaga dari mesin diesel sebesar 40%. Namun
gagasan tersebut belum dapat diterima pada waktu itu hingga beberapa dekade
terakhir ini. Aplikasi sistem ini digunakan lebih luas di hampir semua mesin diesel.
(Rajoo & Botas , 2008)
Gambar 1. Turbocharger pertama yang dirancang Alfred Buchi.
Turbocharger adalah suatu komponen yang dipasang pada kendaraan
bermotor yang bertujuan untuk meningkatkan daya dari motor dengan melakukan
penambahan rapat massa udara yang lebih banyak dibandingkan dengan cara
pengisian biasa (Kristanto & Hartadi, 2001).
Turbocharger mengubah sistem pemasukan udara dari konsep natural atau
alami menjadi sistem induksi paksa. Dalam sistem turbocharger ini, efisiensi dari
mesin ditingkatkan dengan cara mengompresikan udara kedalam ruang bakar, yang
pada kondisi normal udara terhisap oleh kevakuman. Dengan ini, volume udara
yang terhisap masuk kedalam ruang bakar lebih banyak dibanding dengan kondisi
normal. (Muqeem, 2012). Hal ini dilakukan dengan menggunakan kompresor yang
digerakan oleh turbin, yang kedua turbin tersebut dipasang satu poros. (Muqeem &
Kumar, 2013).
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 5/15
4
Aplikasi dari turbocharger pada mesin diesel memungkinkan desain mesin
yang lebih kecil. Hal ini memungkinkan karena peforma engine berkaitan dengan
gaya dorong piston yang besar yang menghasilkan kerja dan juga torsi pada
kendaraan. Sistem dari Turbocharger ini terdiri dari dua komponen utama yaitu :
turbin dan kompresor (Gambar 1), tujuannya untuk meningkatkan efisiensi
volumetric pada ruang bakar. Kompresor yang dipasang pada saluran intake
menyedot udara bersih dan memampatkannya dan menghasilkan udara bertekanan
tinggi yang kemudian bercampur dengan bahan bakar pada ruang bakar. Karena
kerapatan udara yang besar mengakibatka gaya dorong pada piston juga lebih besar.
Ini akan meningkatkan torsi dan daya pada mesin. (Kusztelan, Yao , & Wang,
2011).
Gambar 2. Konstruksi dasar sistem turbocharger
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 6/15
5
2.2 Komponen utama Sistem Turbocharger
Gambar 3. Komponen Turbocharger
Rumah Kompresor (Compressor H ousing )
Rumah Kompresor berfungsi untuk megumpulkan udara yang terkompresi
untuk dialirkan keruang bakar.
Turbin Kompresor (Compressor Wheel )
Turbin kompresor memompa dan memampatkan udara bersih dan
kemudian disalurkan ke ruang bakar.
Journal Bearing
Dudukan poros
Turbine housing
Untuk mengumpulkan gas buang kemudian digunakan untuk memutar
turbin.
Turbine Wheel
Untuk mengubah tekanan gas buang menjadi tenaga putar untuk memutar
turbin kompresor.
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 7/15
6
Rotor Shaft
Untuk menghubungkan turbin wheel dengan turbin kompresor.
2.3 Prinsip dan Cara Kerja dari macam-macam jenis Turbocharger
Mesin Pembakaran dalam pada intinya merupakan mesin pernapasan udara,
yang menginduksi udara dan menghasilkan gas buang yang berlangsung secara
terus-menerus untuk menghasilkan kerja. Turbocharger meningkatkan pasokan
udara dengan menyediakan udara yang mempunyai kerapatan yang tinggi kedalam
ruang bakar. Ini akan memungkinkan mesin yang dilengkapi turbocharger akan
dapat memproduksi tenaga dan torsi yang lebih jika dibandingkan dengan mesin
biasa.. Turbocharger terdiri dari dua komponen utama yakni turbin dan kompresor
yang dipasang satu poros (Rajoo & Botas , 2008).
2.3.1 Turbocharger Tipe konvensional
Gambar 4. Cara Kerja Turbocharger konvensional
Prinsip kerja dari turbocharger ini yaitu turbin mengubah tekanan dari gas
buang menjadi energi putar pada kompresor yang akan menaikan kerapatan udara
untuk disalurkan ke silinder. Tekanan gas buang hasil pembakaran dialirkan ke
turbin housing dan memutarkan turbin, disisi lain turbin kompresor juga akan
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 8/15
7
berputar pada putaran yang sama yang akan menghisap dan mengompresikan udara
bersih untuk disalurkan keruang bakar.
Selama proses tersebut, ketika udara melewati kompresor, temperatur udara
akan naik karena kompresi yang tinggi (Flynn, 1979). Untuk mengurangi
temperature yang tinggi tersebut, udara dialirkan melewati intercooler.
2.3.2 Turbocharger tipe VGT (Var iable Geometry Turbocharger )
Dalam mesin turbocharger konvensional hanya bisa meningkatkan peforma
mesin yang terbatas karena hanya efektif dalam aliran yang sempit. Efek
penggunaan turbocharger konvensional sangat sulit untuk mendapatkan tenaga
besar dalam kecepatan rendah, oleh karena itu digunakan VGT (Variable Geometry
Turbocharger ) yang memungkinkan untuk memperbesar tekanan meskipun dalam
kecepatan rendah. Hal ini telah diujikan dengan mesin diesel HSDI dan berhasil
meningkatkan peforma engine. (Srinivasan & Sayooj, 2014).
Gambar 5. VGT saat kecepatan rendah
Saat kecepatan rendah seperti yang terlihat diatas sudut baling-baling
hampir sepenuhnya tertutup. Jalur lintasan yang sempit akan mengakibatkan gas
buang akan mengalir lebih cepat dan akan memutar turbin lebih cepat. Sudut dari
baling-baling ini juga akan menyebabkan gas buang mengenai baling-baling pada
sudut yang tepat.
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 9/15
8
Gambar 6. VGT saat kecepatan tinggi
Saat kecepatan tinggi sudut baling-baling terbuka penuh ini akan
memaksimalkan gas buang agar terarah sepenuhnya pada baling-baling.
2.3.3 Dual Stage tur bocharger
Jenis lain dari turbocharger yang merupakan peningkatan dari tipe
turbocharger sebelumnya yaitu Dual Stage Turbocharging yang merupakan
pengembangan dari VGT karena masih belum dapat mengatasi sepenuhnya
masalah tekanan yang rendah saat kecepatan rendah.
Pada turbocharger tipe dual stage ini mempunyai prinsip kerja yang sama
dengan tipe turbocharger tipe tunggal, pada tipe dual ini mempunyai masing-
masing dua buah turbin (turbin dan kompresor). Yaitu turbin berukuran lebih kecil
yang ditempatkan pada saluran pertama dari exhaust dan turbin yang lebih besar
ditempatkan pada saluran kedua, saat putaran rendah turbin yang kecil dapat
berputar lebih cepat saat tekanan gas buang rendah sehingga dapat
mengompresikan udara lebih banyak saat kecepatan rendah. Pada saat putaran
tinggi turbin kedua bekerja lebih optimal dengan mengompresikan udara lebih
banyak dan menghasilkan tenaga yang lebih maksimal. (Bulbule & Pawar, 2014)
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 10/15
9
Gambar 7. Dual Stage Turbocharger
2.4 Analisis pengaruh Sistem turbocharger terhadap peforma mesin
Dengan turbocharger , mesin dapat menghasilkan tenaga yang lebih besar
pada kecepatan yang sama dibandingkan dengan mesin diesel yang tidak
menggunakan turbocharger . Secara teknis turbocharging mengalirkan lebih banyak
udara kedalam ruang bakar, yang akan meningkatkan efisiensi volumetric. (Mohd,
Rajoo, & Darus , 2012).
Turbocharger dapat meningkatkan unjuk kerja dari sebuah motor
bakar.Terjadi peningkatan daya sebesar 34,97% dari motor bakar yang
menggunakan turbocharger diikuti dengan peningkatan Sfc sebesar 11,8%. Pada
motor DAIHATSU tipe CB – 23 yang menggunakan turbocharger mempunyai nilai
Sfc lebih tinggi dibandingkan dengan motor DAIHATSU tipe CB-23 standar.Meskipun tanpa mengubah katub, karburator, piston, penambahan turbocharger
IHI tipe RHF 3 pada motor DAIHATSU tipe CB-23 dapat meningkatkan unjuk
kerja. (Kristanto & Hartadi, 2001)
Lebih spesifik dari penelitian yang dilakukan pada turbocharger dengan
VGT mampu meningkatkan kerapatan udara sekitar 10-20% pada kecepatan
rendah. Hasilnya emisi gas buang berkurang dan konsumsi bahan bakar juga
meningkat. Pada kecepatan rendah, torsi juga meningkat 40 % yang bisa diamati
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 11/15
10
dengan emisi, tekanan silinder yang sama. Pada kecepatan sedang hasil yang terjadi
tidak signifikan hal ini dikarenakan waktu penginjeksian yang kurang maksimal.
Pada kecepatan tinggi tenaga yang dihasilkan meningkat 3.5 % dengan catatan
terdapat energy yang hilang akibat pemompaan. Namun demikian dengan
perbandingan yang sama turbocharger dengan VGT mampu meningkatkan tenaga
hingga 7.9% (Srinivasan & Sayooj, 2014).
Penelitian lainnya mengenai Turbocharger VGT ini dilakukan Watson dan
Janota(1982) didapatkan keuntungan yang didapat disbanding dengan
turbocharger konvensional antara lain konsumsi bahan bakar yang spesifik,
pengurangan emisi dan tenaga pengereman yang lebih besar.
Gambar 8. Peningkatkan peforma engine dengan Turbocharger VGT dari dua
peneliti yang berbeda dari dokumentasi Watson dan Janota (1982)
Penelitian lebih lanjut dilakukan pada turbocharger tipe dual stage dan
didapatkan hasil bahwa two stage turbocharger lebih baik dibanding turbocharger
tipe single pada konsumsi bahan bakar, dan pengurangan emisi . (Bulbule & Pawar,
2014). Penelitian yang dilakukan oleh Bulbule dan pawar mengenai Boost
performance pada Two stage turbocharger dapat dilihat pada grafik dibawah ini.
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 12/15
11
Gambar 9. Grafik perbandingan tekanan kompresi antara turbocharger tunggal
(bawah) dan dual turbocharger (atas).
Begitupula pada emisi yang dihasilkan pada dual stage turbocharger juga
lebih kecil dibandingkan dengan tipe tunggal terutama pada kecepatan rendah,
seperti terlihat pada grafik dibawah ini
Gambar 10. Grafik perbandingan emisi gas buang antara turbocharger
tunggal(kanan) dan dual turbocharger (kiri).
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 13/15
12
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Sistem turbocharger pertama kali ditemukan pada 1925 oleh seorang
mekanik dari Swiss bernama Alfred Buchi yang memperkenalkan prototype
turbocharger yang meningkatkan tenaga dari mesin diesel sebesar 40%.
Turbocharger mengubah sistem pemasukan udara dari konsep natural atau alami
menjadi sistem induksi paksa. Sistem turbocharger memiliki dua komponen utama
yaitu turbin (yang dipasang pada saluran buang) dan kompresor (dipasang pada
saluran masuk) yang dipasang satu poros. Dalam sistem turbocharger ini, efisiensi
dari mesin ditingkatkan dengan cara mengompresikan udara kedalam ruang bakar,
yang pada kondisi normal udara terhisap oleh kevakuman. Dengan ini, volume
udara yang terhisap masuk kedalam ruang bakar lebih banyak dibanding dengan
kondisi normal, yang akan meningkatkan efisiensi volumetrik dan tenaga yang
dihasilkan oleh mesin.
Analisis pada turbocharger , pada tipe konvensional mesin dapat
menghasilkan tenaga yang lebih besar pada kecepatan yang sama dibandingkan
dengan mesin diesel yang tidak menggunakan turbocharger namun masih kurang
efisien pada putaran rendah. Pada turbocharger VGT dianalisis lebih baik
dibanding tipe konvensional pada kecepatan rendah karena baling dapat membuka
dan menutup sesuai kecepatan mesin. Pada dual stage turbocharger terdapat dua
turbin dan dua kompresor yang bekerja sesuai dengan kecepatan mesin dimana
turbin kecil bekerja pada putaran rendah guna mengompresikan dara lebih banyak
pada putaran rendah guna mendapatkan power dan efisiensi yang lebih baik
dibandingkan turbocharger konvensional dan VGT.
3.2 Saran
Dunia otomotif berkembang sangat cepat, oleh karena itu kita harus dapat
terus mengikuti setiap perkembangannya. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut
agar nantinya sistem turbocharger dapat semakin efektif dan efisien.
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 14/15
13
DAFTAR PUSTAKA
Ajjarapu, V. K., Chandu, K., & Babu, M. (2012). DESIGN AND ANALYSIS OF
THE IMPELLER OF A TURBOCHARGER FOR A DIESEL ENGINE.
International Journal of Advanced Engineering Research and Studies, Vol
2(1): 46-49.
Bulbule , A., & Pawar, A. (2014). TWO STAGE TURBO-CHARGER, ITS
MATCHING & SUBSEQUENT EMISSION CONTROL OF DIESEL
ENGINE: A REVIEW. International Journal of Advanced Engineering
Research and Studies,Vol 3(4): 55-58.
Flynn, P. (1979). Turbocharging Four-Cycle Diesel Engine. SAE trans.
Kristanto, W. P., & Hartadi, R. (2001). Analisa Turbocharger pada Motor Bensin
Daihatsu Tipe CB-23. JURNAL TEKNIK MESIN , Vol 2(1): 12-18.
Kusztelan, A., Yao , Y., & Wang, M. Y. (2011). A Review of Novel Turbocharger
Concepts for Enhancements in Energy Efficiency. International Association
for Sharing Knowledge and Sustainability, Vol 2(2): 75-82.
Mohd, I., Rajoo, S., & Darus , A. (2012). HEAT DISTRIBUTION STUDY ON
TURBOCHARGER TURBINE’S VOLUTE. Jurnal mekanikal , 63-81.
Muqeem, M. (2012). Turbocharging with Air Conditioner Assisted Intercooler.
IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSRJMCE), Vol 2(3):
38-44.
Muqeem, M., & Kumar, M. (2013). DESIGN OF AN INTERCOOLER OF A
TURBOCHARGER UNIT TO ENHANCE THE VOLUMETRIC
EFFICIENCY OF DIESEL ENGINE . International Journal of Mechanical
Engineering and Technology (IJMET), Vol 4(3): 1-10.
Rajoo , S., & Botas , R. M. (2008). Automotive Turbocharging. Research on
Vehicle Technologies, 1-22.
Reddy, S. K., Pandurangadu, V., & Hussain, S. (2013). Effect of Turbo charging
On Volumetric Efficiency in an Insulated Di Diesel Engine For Improved
Performance. International Journal of Modern Engineering Research
(IJMER) , Vol 3(2): 674-677.
Sardjono, K., & Mu’alimin, A. (t.thn.). STUDI KOMPARASI PENGGUNAAN
TURBOCHARGER PADA ENGINE PERKINS DALAM UNIT GENSET.
SINTEK , Vol 7(1): 12-22.
7/23/2019 PRINT FIXED Turbocharger
http://slidepdf.com/reader/full/print-fixed-turbocharger 15/15
14
Srinivasan, & Sayooj, M. (2014). Increasing the Efficiency of an Engine by the useof Variable Geometry Turbocharger s. International Journal of Innovative
Research in Science, Engineering and Technology, 14-18.
Watson, N., dan Janota, M.S., 1982. Turbocharging the Internal Combustion
Engine. London: The Maxmillan Press Ltd.