Turbocharger vs. Supercharger: Pengantar Anda tentang Induksi Paksa

Turbocharger ada dimana-mana. Faktanya, hampir setiap produsen mobil menawarkan mesin turbocharged. Namun bagaimana cara kerja peningkat kinerja kecil ini, dan mengapa mereka menjadi begitu populer?

Kepala sekolah

Pada dasarnya, turbocharger dan supercharger bekerja dengan mengalirkan lebih banyak udara ke mesin. Oksigen adalah salah satu kaki dari piramida pembakaran, bersama dengan bahan bakar dan sumber penyalaan – alias “percikan”. Untuk agar pembakaran terjadi paling efisien, perlu adanya keseimbangan yang cermat antara oksigen, bahan bakar, dan percikan.

Menemukan keseimbangan ini telah lama menjadi masalah bagi para perancang mesin. Dalam sebagian besar sejarah pembakaran internal, masalahnya terletak pada penyediaan bahan bakar yang cukup. Berkat pengembangan injeksi bahan bakar langsung bertekanan super tinggi baru-baru ini, masalah ini pada dasarnya telah teratasi. Sekarang masalahnya adalah menyediakan udara yang cukup agar mesin bisa bernapas.

Mesin berperforma tinggi perlu menyedot udara sebanyak kamar tidur anak setiap menitnya – pikirkanlah Hindari Kucing Neraka. Hukum fisika biasanya tidak mengizinkan hal ini karena satu-satunya gaya yang menarik udara ke dalam mesin adalah gaya rendah tekanan yang tercipta saat silinder mesin ditarik — seperti yang terjadi saat pendorong ditarik kembali ke a jarum suntik.

Gaya ini tidak cukup kuat untuk mengimbangi jumlah bahan bakar yang dapat disuntikkan mesin modern ke dalam silindernya. Turbocharger dan supercharger berupaya mengatasi hal ini dengan proses yang disebut induksi paksa, yang merupakan istilah keren untuk memaksa lebih banyak udara masuk ke mesin. Masing-masing melakukan hal ini dengan cara yang berbeda, dengan kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Turbocharger

Bentuk induksi paksa yang paling umum adalah turbocharger. Para pembuat mobil menyukainya karena, setidaknya secara teori, mereka dapat digunakan untuk meningkatkan tenaga dan perekonomian.

Tampaknya segala sesuatu yang mampu melakukan hal tersebut pastilah sangat rumit, namun turbo sebenarnya tampak sederhana. Di balik cangkangnya yang tampak seperti air, turbocharger pada dasarnya adalah sepasang kipas yang dihubungkan oleh sebuah poros.

Knalpot mesin yang panas memutar kipas pertama yang kemudian menggerakkan kipas kedua, yang digunakan untuk mengompresi udara. Udara bertekanan ini kemudian dipaksa kembali ke mesin. Seperti dibahas di atas, penambahan udara ini berarti lebih banyak bahan bakar yang dapat diinjeksikan dan bahan bakar apa pun yang ada di sana dapat terbakar lebih sempurna.

Dari sudut pandang kinerja, manfaatnya jelas. Turbocharger meningkatkan volume udara, memungkinkan lebih banyak bahan bakar digunakan dalam setiap siklus pembakaran, sehingga menghasilkan lebih banyak tenaga. Intinya, hal ini memungkinkan mesin kecil untuk berpura-pura menjadi jauh lebih besar.

Dalam hal efisiensi, manfaat turbocharging agak sulit dipahami. Sebagai permulaan, turbocharger dapat menawarkan beberapa manfaat yang melekat. Turbocharger dapat membantu meningkatkan efisiensi dengan memastikan tersedia cukup udara untuk menyelesaikan setiap pembakaran. Mereka juga dapat membantu meningkatkan efisiensi termodinamika mesin dengan meningkatkan suhu pengoperasiannya. Yang terbaik dari semuanya, karena turbo pada dasarnya digerakkan oleh energi “bebas” (knalpot mesin), kehadirannya tidak mengurangi efisiensi sama sekali.

Alasan sebenarnya mengapa para pembuat mobil menyukai turbocharger bukan karena faktor teknis tetapi lebih karena perilaku manusia. Rata-rata pengemudi menggunakan kecepatan penuh kurang dari satu persen sepanjang waktu. Pada mesin yang besar dan disedot secara alami, hal ini berarti banyak daya yang terbuang, sementara ukuran mesin yang besar tetap menurunkan efisiensi.

Sebaliknya, turbocharger digerakkan oleh gas buang mesin, yang hanya diproduksi dalam jumlah cukup saat mesin bekerja keras. Artinya ketika pengemudi tidak menginjak gas terlalu keras, turbocharger tidak menambahkan lebih banyak udara, dan mesin tidak menambahkan lebih banyak bahan bakar. Jadi salah satu cara untuk memikirkan turbocharger adalah dengan menciptakan mesin yang bisa sebesar atau sekecil yang dibutuhkan oleh situasi.

Secara teori, hal ini bagus karena mobil berpotensi menjadi efisien dan bertenaga pada saat yang bersamaan. Kenyataannya, seperti yang sering terjadi, tidaklah seindah itu. Mesin turbocharged diharapkan dapat menghasilkan angka tenaga atau angka keekonomiannya, namun tidak keduanya pada saat yang bersamaan. Kendarai kecepatan penuh pada mobil turbocharged dan penghematan bahan bakar tidak akan lebih baik daripada mobil dengan mesin lebih besar. Kendarai perlahan dan turbo tidak digunakan.

Jadi mungkin cara terbaik untuk memikirkan turbocharger adalah memberikan fleksibilitas kepada pengemudi. Mereka dapat memilih seberapa efisien yang mereka inginkan, dan seberapa banyak kesenangan yang mereka inginkan. Sayangnya, turbo bukanlah keajaiban sehingga tidak selalu bisa menyediakan keduanya secara bersamaan.

Supercharger

Supercharger mungkin bekerja dengan prinsip yang sama seperti turbocharger, namun sedikit lebih rumit.

Alih-alih digerakkan oleh gas buang, supercharger digerakkan secara mekanis. Biasanya supercharger dihubungkan ke poros engkol mesin melalui rantai atau sabuk. Tenaga mesin kemudian digunakan untuk menggerakkan salah satu dari dua jenis kompresor.

Kebanyakan supercharger menggunakan beberapa variasi blower tipe “Roots”. Supercharger ini menggunakan rotor kembar yang tumpang tindih untuk mengompresi udara. Desain Roots relatif sederhana dan dapat dibuat dengan berbagai macam spesifikasi. Supercharger canggih buatan Eton dapat ditemukan di berbagai macam kendaraan seperti Cadillac CTS-V dan Audi S4.

Desain yang kurang umum adalah impeller “Lysholm”. Desain ini memaksa udara di antara dua sekrup Archimedes yang saling tumpang tindih, sehingga menekannya hingga bertekanan sangat tinggi. Supercharger impeller efisien dan menyalurkan tenaga pada beragam rpm mesin, namun biaya pembuatannya mahal. Sekrup kembar harus menyatu dengan sempurna, dan ini memerlukan toleransi produksi yang sangat baik. Oleh karena itu, supercharger Lysholm cenderung ditemukan pada aplikasi berperforma sangat tinggi seperti mobil Mercedes AMG atau Dodge Hellcats.

Dalam kedua kasus tersebut, supercharger memberikan beberapa keunggulan penting jika dibandingkan dengan turbo yang digerakkan oleh gas buang. Supercharger tidak mempunyai lag, karena digerakkan langsung oleh poros penggerak. Hal ini sangat penting terutama pada mesin berkapasitas besar dengan putaran rendah, itulah sebabnya V8 Amerika berperforma tinggi sering kali menggunakan supercharged daripada turbocharged.

Supercharger juga menghasilkan torsi pada rentang rpm mesin yang lebih luas, menjadikannya menarik dari sudut pandang performa.

Sayangnya, ada juga kekurangannya. Supercharger cenderung lebih rumit secara mekanis daripada turbocharger, karena hubungannya langsung dengan mesin. Sederhananya, supercharger menggunakan tenaga untuk menghasilkan tenaga. Mereka juga berukuran besar, berat, dan umumnya harus dipasang langsung di atas mesin, yang terakhir ini merupakan masalah serius bagi pembuat mobil modern, yang membutuhkan ruang yang mahal.

Tidak seperti turbocharger, supercharger mengurangi efisiensi mesin, karena supercharger terus-menerus menggunakan sebagian tenaga mesin untuk berputar. Ketika tidak banyak daya yang dibutuhkan, energi ini pada dasarnya terbuang sia-sia. Inilah sebabnya mengapa supercharger jarang — jika pernah — ditemukan di luar aplikasi kinerja.

Kesimpulan

Siapa pun yang membeli mobil dalam beberapa tahun ke depan kemungkinan besar akan menghadapi pilihan apakah akan membeli model turbocharged atau tidak. Tidak ada jawaban sederhana. Namun perlu dicatat bahwa meskipun mereka menawarkan banyak keuntungan, terutama dalam hal kinerja, mereka tidak selalu memenuhi janji efisiensinya.

Turbocharger mungkin bukan solusi terbaik, tetapi dapat menjadi kompromi yang sangat baik. Mereka menawarkan tenaga tambahan saat dibutuhkan — atau hanya diinginkan — sekaligus mampu menjaga mpg saat berkendara secara normal. Supercharger, di sisi lain, semuanya tentang kinerja 24/7.

Bagi pembeli yang ingin merasakan tenaga V8 berkapasitas besar, supercharger adalah pilihan yang sangat baik. Pertimbangkan sejenak bahwa beberapa mobil paling menarik tahun ini semuanya hadir dengan blower besar yang terpasang: yang baru Cadillac CTS-V, itu Korvet Z06, dan yang perkasa Hindari Kucing Neraka.

Pada akhirnya, keputusan untuk membeli turbocharger, supercharger, atau keduanya akan bergantung pada mobil dan gaya mengemudi pembeli. Terlepas dari itu, induksi paksa menawarkan banyak hal untuk hampir semua jenis pengemudi.

Rekomendasi Editor

• Pengisi Daya Tujuan Tesla vs. Supercharger: Apa bedanya?