Apa itu turbocharger?

Ketika datang untuk menggabungkan kinerja dengan konsumsi bahan bakar yang berkurang, para insinyur hampir dipaksa untuk memilih mesin turbo.

Di luar udara tipis dunia supercar, di mana Lamborghini masih bersikeras bahwa mesin yang disedot secara alami tetap menjadi cara paling bersih dan paling Italia untuk menghasilkan tenaga dan kebisingan, hari-hari mobil non-turbocharged akan segera berakhir.

Tidak mungkin, misalnya, untuk mendapatkan Volkswagen Golf yang disedot secara alami. Setelah Dieselgate, tentu saja hal ini tidak menjadi masalah, karena tidak ada yang mau bermain golf lagi.

Namun, faktanya tetap bahwa city car, mobil keluarga, grand tourer dan bahkan beberapa supercar meninggalkan kapal demi masa depan scuba. Dari Ford Fiesta hingga Ferrari 488, masa depan adalah milik induksi paksa, sebagian karena undang-undang emisi, tetapi juga karena teknologinya telah berkembang pesat.

Ini adalah kasus penghematan bahan bakar mesin kecil untuk kelancaran mengemudi dan tenaga mesin besar saat Anda menginginkannya.

Ketika datang untuk menggabungkan kinerja yang lebih tinggi dengan konsumsi bahan bakar yang lebih rendah, para insinyur hampir dipaksa untuk merancang mesin terbaru mereka dengan teknologi turbocharged.

Bagaimana turbo bisa berbuat lebih banyak dengan lebih sedikit?

Semuanya bermuara pada cara kerja mesin, jadi mari kita bicara sedikit tentang tekniknya. Untuk mesin bensin, rasio udara-bahan bakar 14.7:1 memastikan pembakaran sempurna semua yang ada di dalam silinder. Jus lebih dari ini adalah pemborosan bahan bakar.

Dalam mesin yang disedot secara alami, vakum parsial yang dibuat oleh piston yang turun menarik udara ke dalam silinder, menggunakan tekanan negatif di dalam untuk menarik udara masuk melalui katup masuk. Ini adalah cara yang mudah untuk melakukan sesuatu, tetapi sangat terbatas dalam hal suplai udara, seperti orang dengan sleep apnea.

Di mesin turbocharged, buku aturan telah ditulis ulang. Alih-alih mengandalkan efek vakum piston, mesin turbocharged menggunakan pompa udara untuk mendorong udara ke dalam silinder, seperti masker sleep apnea yang mendorong udara ke hidung Anda.

Meskipun turbocharger dapat memampatkan udara hingga 5 bar (72.5 psi) di atas tekanan atmosfer standar, di mobil jalan raya mereka biasanya beroperasi pada tekanan yang lebih santai 0.5 hingga 1 bar (7 hingga 14 psi).

Hasil praktisnya adalah bahwa pada tekanan boost 1 bar, mesin menerima udara dua kali lebih banyak jika disedot secara alami.

Ini berarti unit kontrol mesin dapat menyuntikkan bahan bakar dua kali lebih banyak sambil mempertahankan rasio udara-bahan bakar yang ideal, menciptakan ledakan yang jauh lebih besar.

Tapi itu hanya setengah dari trik turbocharger. Mari kita bandingkan mesin 4.0 liter yang disedot secara alami dan mesin 2.0 liter turbocharged dengan tekanan dorongan 1 bar, dengan asumsi bahwa keduanya identik dalam hal teknologi.

Mesin 4.0 liter mengkonsumsi lebih banyak bahan bakar bahkan saat idle dan di bawah beban mesin ringan, sedangkan mesin 2.0 liter mengkonsumsi jauh lebih sedikit. Perbedaannya adalah bahwa pada throttle terbuka lebar, mesin turbocharged akan menggunakan udara dan bahan bakar sebanyak mungkin - dua kali lebih banyak daripada mesin naturally aspirated dengan perpindahan yang sama, atau persis sama dengan 4.0 liter yang disedot secara alami.

Ini berarti mesin turbocharged dapat berjalan dari 2.0 liter yang sedikit hingga empat liter yang bertenaga berkat induksi paksa.

Jadi ini adalah kasus penghematan bahan bakar mesin kecil untuk pengendaraan yang lembut dan tenaga mesin yang besar saat Anda menginginkannya.

Seberapa pintar itu?

Seperti layaknya peluru perak teknik, turbocharger itu sendiri cerdik. Saat mesin berjalan, gas buang melewati turbin, menyebabkan turbin berputar dengan kecepatan luar biasa - biasanya antara 75,000 dan 150,000 kali per menit.

Turbin dibaut ke kompresor udara, artinya semakin cepat turbin berputar, semakin cepat pula kompresor berputar, menghisap udara segar dan memaksanya masuk ke mesin.

Turbo bekerja pada skala geser, tergantung seberapa keras Anda menekan pedal gas. Saat idle, tidak ada cukup gas buang untuk membuat turbin mencapai kecepatan yang berarti, tetapi saat Anda berakselerasi, turbin berputar dan memberikan dorongan.

Jika Anda mendorong dengan kaki kanan, lebih banyak gas buang yang dihasilkan, yang menekan jumlah maksimum udara segar ke dalam silinder.

Jadi apa tangkapannya?

Tentu saja ada beberapa alasan mengapa kita tidak semua mengendarai mobil turbo selama bertahun-tahun, dimulai dengan kerumitan.

Seperti yang dapat Anda bayangkan, membangun sesuatu yang dapat berputar pada 150,000 RPM hari demi hari selama bertahun-tahun tanpa meledak bukanlah hal yang mudah, dan membutuhkan suku cadang yang mahal.

Turbin juga memerlukan suplai oli dan air khusus, yang memberikan tekanan lebih pada sistem pelumasan dan pendinginan engine.

Saat udara di turbocharger memanas, pabrikan juga harus memasang intercooler untuk menurunkan suhu udara yang masuk ke silinder. Udara panas kurang padat daripada udara dingin, meniadakan manfaat turbocharger dan juga dapat menyebabkan kerusakan dan ledakan dini campuran bahan bakar/udara.

Kelemahan turbocharging yang paling terkenal, tentu saja, dikenal sebagai lag. Seperti yang dinyatakan, Anda perlu mempercepat dan membuat knalpot untuk membuat turbo mulai menghasilkan tekanan dorongan yang berarti, yang berarti bahwa mobil turbo awal seperti sakelar yang tertunda - tidak ada, tidak ada, tidak ada, SEMUANYA.

Berbagai kemajuan dalam teknologi turbo telah menjinakkan karakteristik gerak lambat terburuk dari Saab dan Porsche turbocharged awal, termasuk baling-baling yang dapat disesuaikan di turbin yang bergerak berdasarkan tekanan buang, dan komponen ringan dengan gesekan rendah untuk mengurangi inersia.

Langkah maju yang paling menarik dalam turbocharging hanya dapat ditemukan – setidaknya untuk saat ini – di pembalap F1, di mana motor listrik kecil membuat turbo tetap berputar, mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk memutarnya.

Demikian pula, di Kejuaraan Reli Dunia, sistem yang dikenal sebagai anti-lag membuang campuran udara/bahan bakar langsung ke knalpot di depan turbocharger. Panas manifold buang menyebabkannya meledak bahkan tanpa busi, menciptakan gas buang dan menjaga turbocharger tetap mendidih.

Tapi bagaimana dengan turbodiesel?

Dalam hal turbocharging, mesin diesel adalah jenis khusus. Ini benar-benar kasus yang bergandengan tangan, karena tanpa induksi paksa, mesin diesel tidak akan pernah bisa seperti biasanya.

Mesin diesel yang disedot secara alami dapat memberikan torsi low-end yang layak, tetapi di situlah bakat mereka berakhir. Namun, dengan induksi paksa, mesin diesel dapat memanfaatkan torsinya dan menikmati manfaat yang sama seperti mesin bensin.

Mesin diesel dibuat oleh Tonka Tough untuk menangani beban dan suhu yang sangat besar yang terkandung di dalamnya, yang berarti mereka dapat dengan mudah menangani tekanan ekstra dari turbo.

Semua mesin diesel - disedot secara alami dan supercharged - beroperasi dengan membakar bahan bakar di udara berlebih dalam apa yang disebut sistem pembakaran ramping.

Satu-satunya saat mesin diesel yang disedot secara alami mendekati campuran udara/bahan bakar yang "ideal" adalah dengan kecepatan penuh ketika injektor bahan bakar terbuka lebar.

Karena bahan bakar diesel kurang volatil dibandingkan bensin, ketika dibakar tanpa banyak udara, sejumlah besar jelaga, juga dikenal sebagai partikulat diesel, diproduksi. Dengan mengisi silinder dengan udara, turbodiesel dapat menghindari masalah ini.

Jadi, sementara turbocharging adalah peningkatan luar biasa untuk mesin bensin, flip yang sebenarnya menyelamatkan mesin diesel dari peninggalan berasap. Meskipun "Dieselgate" dalam hal apa pun dapat menyebabkan hal ini terjadi.

Bagaimana perasaan Anda tentang fakta bahwa turbocharger masuk ke hampir semua kendaraan roda empat? Beritahu kami di komentar di bawah.