Supercharging (sistem pengisian udara tekan pada mesin)

Yang dimaksud dengan pengisian tekan pada motor diesel adalah proses memasukkan udara sebanyak mungkin kedalam silinder dengan tekanan lebih dari satu atmosfir.

Tujuan dari sistem pengisian tekan pada motor diesel adalah agar dalam proses pembakaran bahan bakar dalam silinder tersedia oksigen dengan jumlah yang cukup, sehingga akan terjadi pembakaran yang sempurna dan mengakibatkan pemakaian bahan bakar menjadi lebih hemat.

Ilustrasi penataan dan pemanfaatan sistem pengisian udara tekan (foto by: www.autoexpose.org)

Pemahaman yang sederhana terkait dengan cara kerjanya, sistem pengisian udara ini memanfaatkan panas dan gaya dorong gas buang yang dihasilkan dari sisa pembakaran. Gas buang dialirkan melalui exhaust manifold, selanjutnya dialirkan untuk melewati sudu-sudu turbin side. Turbin side yang terpasang satu poros dengan blower side akan berputar bersamaan. Putaran pada blower side akan menghasilkan udara bertekanan yang akan dialirkan ke aircooler/intercooler sebelum masuk kedalam ruang udara bilas.

Pemanfaatan sistem pengisian tekan pada motor diesel, dibanding dengan motor diesel yang tanpa menggunakan sistem pengisian tekan diantaranya adalah,

1. Dengan diameter (cyl. bore) dan jumlah silinder yang sama maka akan didapatkan daya motor yang lebih besar.
2. Apabila dikehendaki dengan daya yang sama, maka diameter, jumlah silinder maupun panjang langkah mesin dengan sistem pengisian tekan dapat dikurangi. Artinya bobot dan volume mesin dapat dikurangi menjadi lebih kecil.
3. Akan terjadi pembakaran yang sempurna pada mesin yang menggunakan sistem pengisian tekan, sehingga konsumsi bahan bakar menjadi lebih hemat.

Sistem pengisian tekan terjadi pada dua sisi, yaitu sisi gas buang dan sisi udara.

Pada sisi gas buang terdapat dua sistem penataan pipa gas buang, diantaranya:

1. Sistem denyut (pulse system),  adalah penataan pipa gas buang dari masing - masing silinder yang dibagi berkelompok sesuai dengan firing order mesin. Misalnya, mesin dengan enam silinder dilakukan penataan kelompok satu untuk silinder no. 1, 2 dan 3. Kelompok dua diperuntukkan silinder no 4, 5 dan 6. Pada sistem ini, diameter pipa gas buang didesain secara proporsional dan tidak terlalu besar sehingga kecepatan dan volume gas buang yang akan digunakan memutar turbin side turbocharger tetap stabil. Dengan putaran turbin yang cepat dan stabil, maka akan didapatkan tekanan udara bilas yang cukup besar dari blower. Kekurangan penataan seperti ini adalah susunan pipa gas buang yang rumit menyesuaikan firing order dan terkesan kurang sederhana.
2. Sistem tekanan rata (constant pressure system), adalah sistem dengan penataan pipa gas buang dari masing - masing silinder yang tergabung menjadi satu tanpa memperhatikan firing order. Diameter pipa gas buang didesain tanpa adanya pengurangan ukuran, dengan demikian akan mengakibatkan penurunan kecepatan dan tekanan gas buang dalam memutar turbin side. Penurunan tekanan ini mengakibatkan putaran turbocharger tidak setinggi apabila dibandingkan sistem denyut. Putaran turbocharger yang tidak terlalu tinggi ini mengakibatkan kurangnya pasokan udara bilas (terlebih pada putaran rendah mesin). Dengan alasan ini, maka diperlukan blower bantu (auxiliary blower) yang digerakkan oleh motor listrik.

Ilustrasi sistem pengisian denyut (foto by: Dokumentasi pribadi penulis)

Pada sisi udara bilas, terdapat tiga jenis penataan blower bantu (auxiliary blower). Diantaranya adalah,

1. Sistem seri, yaitu penataan pipa yang mendukung hasil udara bilas dari blower side dialirkan secara seri dengan udara bilas yang dihasilkan blower bantu (auxiliary blower) yang digerakkan oleh motor listrik.
2. Sistem paralel, yaitu penataan pipa yang mendukung udara bilas dari blower side dialirkan secara paralel dengan udara bilas yang dihasilkan oleh auxiliary blower yang digerakkan oleh motor listrik.
3. Sistem seri dan paralel, merupakan kombinasi kedua sistem tersebut diatas (seri dan paralel).