print fixed turbocharger

15
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

Upload: ahmad-sulaiman

Post on 18-Feb-2018

241 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 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

Page 2: PRINT FIXED Turbocharger

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.

Page 3: PRINT FIXED Turbocharger

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.

Page 4: PRINT FIXED Turbocharger

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).

Page 5: PRINT FIXED Turbocharger

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  

Page 6: PRINT FIXED 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.

Page 7: PRINT FIXED Turbocharger

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

Page 8: PRINT FIXED Turbocharger

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.

Page 9: PRINT FIXED Turbocharger

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)

Page 10: PRINT FIXED Turbocharger

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

Page 11: PRINT FIXED Turbocharger

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.

Page 12: PRINT FIXED Turbocharger

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).

Page 13: PRINT FIXED Turbocharger

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.

Page 14: PRINT FIXED Turbocharger

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.

Page 15: PRINT FIXED Turbocharger

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.