Komponen otomotif yang penting untuk dikenali adalah turbocharger. Terlebih fungsi dari turbocharger ii sendiri adalah untuk mengkonversikan adanya energi panas dan gas buang hasil pembakaran menjadi energi mekanis. Komponen turbocharger juga harus diketahui sehingga pemahaman lebih dalam.
Tidak bisa dipungkiri bahwa energi yang dikonversikan oleh turbocharger ini nantinya akan masuk ke ruang bakar dan mengkompresi udara lebih lanjut. Dan pastinya akan membuat alat menjadi lebih awet karena udara yang ada di dalamnya bisa dikeluarkan dengan baik.
Dalam hal ini, pastinya Anda penasaran bukan bagaimana komponen dari turbocharger ini mempengaruhi prinsip kerja di atas?
Agar memiliki pemahaman lebih dalam maka bisa melihat pada informasi komponen turbocharger dan fungsinya di bawah ini.
Komponen Turbocharger (Utama dan Pendukung)
Sebenarnya, untuk komponen yang dimilikinya adalah 3 komponen utama seperti turbin, kompresor, maupun sistem shaft. Akan tetapi, ada juga komponen pendukung sistem turbocharger yang akan dibahas di bawah ini:
1. Turbin
Komponen pertama adalah turbin yang merupakan komponen mekanik dengan fungsi untuk mengkonversikan energi yang melewatinya yaitu energi panas fluida menjadi sebuah energi mekanis putaran pada poros turbin.
Dalam setiap turbin nantinya akan melibatkan sebuah fluida yang memiliki kandungan energi panas sehingga bisa melewati melalui sudut-sudut turbin tersebut. Desain dari sudut turbin ini cukup unik karena bentuknya seperti nozzle-nozzle.
Fluida yang melewatinya nantinya akan terekspansi dan membuat adanya perubahan energi panas menjadi sebuah energi mekanis. Jadi, sebelum dibuang untuk hasil pembakaran motor bakar tersebut ada cadangan energi yang bisa dimanfaatkan untuk energi panas dan tekanannya.
Contoh dari aliran fluida yang terjadi pada turbin turbocharger seperti gambar di bawah ini:
2. Kompresor
Selanjutnya ada kompresor yang memiliki fungsi untuk mengubah energi mekanis menjadi sebuah energi kinetik pada aliran udara. Untuk kompresor turbocharger terdapat di satu poros yang tepat dengan turbin sehingga memudahkan gas buang mesin memutar turbin.
Apabila turbin berputar maka kompresor juga akan ikut berputar dengan kecepatan yang sama. Hal tersebut dikarenakan energi mekanis yang turbin hasilkan maka bisa menjadi sebuah tenaga penggerak untuk kompresor. Lebih jelasnya, gambar kompresor ada di bawah ini:
Tipe kompresor ada yang sentrifugal yaitu susunan dari bagian utama yaitu sudu-sudu rotor maupun casing. Jika impeller rotor dari kompresor ini berputar pada kecepatan tinggi maka udara pada atmoster akan dihisap ke dalam kompres yang melewati sisi inlet.
Sedangkan, untuk casing kompresor berfungsi untuk diffuser yang mana untuk memberikan kecepatan aliran udara. Dengan begitu aliran udara bisa turun sedangkan tekanan statik mulai meningkat. Yang mana, bisa menaikkan temperatur dan mengeluarkan udara menuju ke intercooler.
3. Center Housing & Rotating Assembly (CHRA)
Seperti yang sudah diketahui bahwa untuk turbin dan kompresor memiliki bagian yaitu rotor dan casing. Yang mana, kedua komponen turbocharger tersebut ada pada satu poros yang ditopang oleh bantalan atau sistem bearing pada tengah-tengahnya.
Center housing & rotating assembly ini adalah assembly yang menyatukan dua komponen tersebut. Pada CHRA terdapat sistem bearing sehingga sistem lubrikasi bisa berpusat di CHRA pada turbocharger.
Dalam putaran porosnya, turbocharger bisa mencapai 100.000 rpm yang mana dengan kecepatan itu harus memiliki bearing yang baik. Untuk bahan dari thrust bearing tradisional ini terbuat dari perunggu. Dan pada perkembangan selanjutnya bahannya terbuat dari keramik untuk ball bearingnya.
CHRA ini menjadi sebuah tempat sirkulasi pada sistem pendingin dan pelumasan oli sehingga turbocharger bisa bekerja di temperatur yang tinggi sekalipun. Contoh gambar dari sistem pelumasan oli dan pendinginan pada turbocharger seperti di bawah ini:
4. Intercooler
Untuk komponen turbocharger pendukungnya adalah adalah intercooler yang merupakan sebuah sistem pendingin udara yang berguna sebelum adanya udara bertekanan masuk ke intake manifold. Udara bisa saja mengalami kenaikan volume konstan sehingga temperaturnya ikut naik.
Proses tersebut disebut juga sebagai proses isokhorik atau isovolumetrik yang ditandai dengan adanya kenaikan pada temperatur udara yang terkompresi keluar dari kompresor turbocharger.
Atau untuk intercooler ini bisa disebut sebagai heat exchanger dengan menggunakan sebuah udara atmosfer untuk media coolernya. Dalam turbocharger ini maka udara yang terkompresi akan masuk ke dalam sisi tubing kecil pada susunan plat-plat tipis. Dan udara bisa mengalir dengan bantuan kapas.
5. Wastegates
Turbocharger pada mesin kendaraan bermotor biasanya akan bekerja di rentang rpm putaran mesin dengan banyak variasi. Pada variasi tersebut maka jumlah gas yang dihasilkan untuk dibuang juga memiliki variasi yang cukup banyak juga.
Jadi, semakin tinggi mesin berputar maka kuantitas dari gas buang dan temperaturnya juga akan semakin tinggi. Dengan begitu, saat gas buang masuk ke turbin turbocharger bisa saja tidak terkontrol karena terlalu tinggi. Kondisi ekstrim ini bisa membuat overheating pada turbin dan kompresor.
Oleh sebab itu, komponen pendukung turbocharger yang berfungsi untuk mengatasi permasalahan di atas adalah wastegates. Dimana fungsinya sendiri adalah sebagai bypass valve pada saat pembuangan gas buang motor bakar agar tidak masuk ke turbin melainkan akan menuju exhaust secara langsung.
Jika mesin dalam kondisi stabil maka wastegates ini akan menutup dengan baik. Berbeda saat proses akselerasi maka akan membuat tekanan dari gas buang ini bisa meningkat. Dengan adanya fungsi terbaik dari wastegates maka tekanan gas pada turbin tidak akan tersentak berlebihan.
6. Blow-Off Valve
Komponen turbocharger yang memiliki fungsi untuk membuang udara terkompresi ke atmosfer pada tekanan udara kompresor yang terlalu besar adalah blow-off valve. Untuk namanya sendiri juga disebut sebagai pressure relief valve sehingga mengurangi tekanan yang ada pada pedal akselerasi.
Apabila tidak dilengkapi dengan blow-off valve pada turbocharger maka bisa saja tekanan udara akan terus naik. Hal tersebut akan membuat udara bocor keluar serta merusak pada bagian-bagian intake manifold. Ada juga yang bisa mengakibatkan surging atau stall dan merusak komponen mesin lainnya.
7. Saluran Pipa
Yang terakhir adalah saluran pipa pada turbocharger yang bisa menghubungkan antar komponen mesin. Dan pada turbocharger ini memiliki 2 kelompok saluran pipa yaitu saluran dingin dan saluran panas yang memiliki fungsi berbeda.
Untuk saluran panas ini dapat mengalirkan sebuah gas buang pada ruang bakar keluaran dari turbin yang menuju ke sistem exhaust. Dan untuk saluran dingin ini bisa mengalirkan pada udara atmosfer yang masuk ke dalam kompresor dan nantinya akan dialirkan dari intercooler ke intake manifold.
Karakteristik dari material yang digunakan pada kedua saluran ini akan berbeda. Oleh sebab itu harus menggunakan material yang sangat kuat dan mampu bertahan pada tekanan tinggi.
Kesimpulan
Dengan melihat berbagai macam komponen turbocharger baik komponen utama maupun komponen pendukung, semuanya bekerja untuk menghasilkan fungsi yang optimal. Dengan begitu, akan menjaga kendaraan bermotor lebih baik lagi karena sistem pembuangan diperhatikan dengan baik.
Baca Juga: Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)