apa itu supercharger?

Supercharger merupakan istilah yang tidak asing lagi di telinga para car enthusiast. Meskipun metode forced induction ini tidaklah sepopuler bila dibandingkan dengan saudaranya, turbocharger.

Pada ulasan sebelumnya kita sudah pernah mengulang lengkap mengenai turbocharger. Rasanya kurang lengkap bila kita juga tidak membahas mengenai supercharger.

Dalam ulasan kali ini, kita akan membahas apa itu supercharger dan bagaimana cara kerjanya. Bukan hanya itu saja, kita juga akan membahas komponen, jenis/ tipe, dan juga kelebihan-kekurangan dari supercharger.

Kita mulai saja ya. Siapkan dulu kopinya hehe.

Apakah Supercharger Itu?

Supercharger merupakan salah satu metode forced induction pada mesin mobil. Forced induction sendiri adalah proses mengalirkan udara yang dikompresi kepada asupan (intake) mesin yang kemudian digunakan pada pembakaran bahan bakar di ruang bakar. Metode forced induction lainnya adalah turbocharger dan nitrous oxide.

Perbedaan terbesar dari supercharger dan turbo adalah sumber tenaga penggerak rotor kompresornya. Tenaga penggerak turbocharger berasal dari gas buangan (exhaust), sedangkan tenaga penggerak supercharger adalah putaran crankshaft pada mesin (kruk as). Kruk as itu pegangan piston yang berputar bersamaan dengan dengan turun naiknya piston.

Sama hal nya dengan turbo, tujuan dari supercharger adalah untuk mengkompresi udara asupan. Udara padat hasil kompresi tersebut tentu memiliki kadar oksigen yang lebih besar. Dengan oksigen yang lebih besar kita kemudian bisa menambah jumlah bahan bakar. Semakin banyak oksigen dan bahan bakar yang dibakar tentunya semakin besar pula tenaga yang dihasilkan.

Bagaimana Cara Supercharger Bekerja?

Seperti disebutkan sebelumnya, meningkatkan jumlah bahan bakar ke dalam silinder akan meningkatkan juga daya ledakan ketika pembakaran. Tetapi kita tidak bisa melakukan itu tanpa adanya jumlah oksigen yang tepat. Rasio tepat untuk mesin bekerja dengan efisien adalah 14 udara berbanding 1 bahan bakar. Jadi semakin kita menambahkan bahan bakar maka diperlukan juga banyak udara untuk proses pembakarannya.

Disinilah fungsi dari supercharger. Perangkat ini akan memaksa lebih banyak udara masuk dan mengkompresinya sehingga lebih padat. Perangkat ini mampu menambahkan rata-rata 46 persen lebih banyak horsepower dan 31 persen lebih banyak torsi. Pada dataran tinggi, di mana kinerja mesin memburuk karena udara memiliki kepadatan dan tekanan rendah, supercharger juga dapat memberikan udara bertekanan lebih tinggi ke mesin sehingga dapat beroperasi secara optimal.

Tidak seperti turbocharger, yang menggunakan gas buang hasil pembakaran untuk menggerakkan kompresor, supercharger mendapatkan tenaganya langsung dari kruk as mesin. Supercharger terhubung dengan kruk as melalui sabuk, rantai atau gear yang membungkus pulley. Pulley ini kemudian terhubung ke gigi penggerak. Gigi penggerak, pada gilirannya akan memutar gigi rotor (kompresor). Ada berbagai desain bentuk rotor kompresor, tetapi tugasnya adalah untuk menarik udara masuk, memadatkannya dan mengalirkannya ke dalam intake manifold.

Untuk mengkompresi udara, supercharger harus berputar cepat, bahkan lebih cepat dari mesin itu sendiri. Gigi penggerak dibuat lebih besar dari gigi kompresor sehingga menyebabkan kompresor berputar lebih cepat. Supercharger dapat berputar pada kecepatan 50.000 hingga 65.000 rotasi per menit (RPM)!

Kompresor berputar pada 50.000 RPM ini berarti ada tekanan kompresi sekitar 6-9 pon per inci persegi (psi). Itu sekitar 6-9 psi tekanan tambahan dari tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer di permukaan laut adalah 14,7 psi, sehingga dorongan khas dari supercharger tadi berarti sekitar 50 persen lebih banyak udara ke dalam mesin.

Ketika udara terkompresi, ia menjadi lebih panas, yang berarti ia kehilangan kerapatannya dan kurang dapat mengembang selama ledakan. Udara tersebut akan kurang efektif untuk diledakkan oleh busi pada pembakaran. Oleh karena itu, udara terkompresi yang keluar dari unit pembuangan harus didinginkan sebelum memasuki intake manifold. Intercooler lah yang bertanggung jawab untuk proses pendinginan ini.

Jenis Supercharger

Ada tiga jenis supercharger yang dibedakan berdasarkan cara dan jenis rotor untuk mengkompresi udara. Ketiga jenis tersebut adalah roots, twin-screw, dan centrifugal.

Pada intinya kesemua jenis memiliki fungsi yang sama yaitu mengkompresi udara untuk kemudian disalurkan pada intake manifold. Tetapi ketiganya memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Jenis atau tipe ini nanti akan kita bahas lagi secara detil ya. Penjelasan singkatnya adalah sebagai berikut.

1. Roots. Jenis supercharger ini merupakan desain terlama yaitu sejak 1860. Ya, 1860 itu sudah ada supercharger lho hehe. Roots menggunakan dua buah batang rotor yang berfungsi seperti turbin. Kedua rotor tersebut tidak tersambung satu sama lain dan bergerak berlawanan arah ke area luar atau ke arah dinding bungkus supercharger. Hal ini membuat udara terhisap dan bergerak ke arah dinding dalam. Jenis roots ini seringkali disebut sebagai blower karena memang fungsinya menghisap udara dan mengalirkannya pada intake manifold. Kompresi udara tidak terjadi pada superchargernya melainkan pada intake manifold.
2. Twin-screw. Sama halnya seperti roots, twin-screw menggunakan dua buah rotor yang berbentuk seperti sekrup. Ukurannya lebih ramping dibanding pada roots supercharger. Kedua rotor tersebut bergerak berlawanan arah ke area dalam atau tengah supercharger. Hal ini bukan hanya membuat udara terhisap tetapi juga memungkinkan terjadinya proses kompresi di dalam supercharger.
3. Centrifugal. Jenis ini hampir sama dengan turbocharger. Bukan hanya dari bentuknya tetapi karakter dan efektifitasnya pun memiliki persamaan. Centrifugal berbentuk sama seperti turbo alias seperti keong. Hanya saja pada turbo kita akan melihat seperti dua buah keong disatukan karena memang terdiri dari dua buah turbin yang saling berhubungan. Nah, pada Centrifugal Supercharger keong ini hanya ada satu saja, karena tenaga penggeraknya berasal dari kruk as mesin.

Kelebihan dan Kekurangan

Sama halnya seperti turbo, kelebihan utama pada supercharger adalah penambahan tenaga tanpa perlu memperbesar atau menambah jumlah silinder mesin. Begitupun dengan kelemahannya yang memiliki beberapa persamaan dengan sistem turbocharger.

Untuk kelebihan dan kekurangannya dibandingkan dengan turbo, nanti kita akan bahas lebih lengkap lagi di ulasan selanjutnya.

Kelebihan

1. Mengefektifkan pembakaran pada silinder sehingga menambah tenaga output tanpa harus memperbesar kapasitas maupun menambah jumlah silinder mesin. Asupan tekanan (boost) dari supercharger umumnya sebesar 6-9 pounds per square inch (psi). Tekanan atmosfir udara normal adalah 14,7 psi. Sehingga bisa kita lihat ada sekitar 50% udara lebih banyak masuk ke dalam mesin. Ini berarti 50% peningkatan tenaga, meskipun pada kenyataannya biasanya peningkatannya adalah sebesar 30-40% karena tingkat efisiensi kerja supercharger yang tidaklah sempurna sesuai teori.
2. Dengan tidak memperbesar kapasitas maupun jumlah silinder mesin, membuat mesin tidak seberat mesin non-supercharger dengan tenaga yang sama. Beban mesin ini berpengaruh pada bobot kendaraan yang kemudian mempengaruhi efisiensi bahan bakar.
3. Sistem ini memungkinkan pembakaran yang lebih baik melalui kandungan oksigen yang lebih banyak pada udara asupan (intake). Hal ini membuat sisa gas buangan lebih rendah polusi.
4. Sistem turbo menggunakan tenaga penggerak gas buangan pembakaran. Hal ini mengakibatkan terjadinya lag atau delay antara saat kita menekan pedal gas dengan saat kipas turbin turbo mulai aktif bekerja. Pada supercharger, tenaga penggeraknya adalah kruk as mesin sehingga proses kompresi bisa lebih cepat. Hal ini menghasilkan torsi serta respon throttle yang lebih instan dibandingkan turbo.

Kekurangan

1. Seiring dengan udara asupan yang lebih kaya oksigen, kebutuhan bahan bakar untuk proses pembakaran juga meningkat. Hal ini membuat konsumsi bahan bakar meningkat seiring dengan peningkatan tenaga mesin. Selain itu turbocharger juga membutuhkan bahan bakar dengan octane tinggi untuk mencegah terjadinya knocking pada mesin.
2. Kehandalan mesin menjadi berkurang dikarenakan dengan sistem turbocharger membuat mesin bertambah kompleks. Semakin kompleks mesin, semakin banyak komponennya, maka semakin bertambah kemungkinan/ faktor untuk terjadinya kerusakan pada mesin.
3. Sistem turbo membuat komponen mesin bekerja dibawah tekanan dan suhu yang tinggi. Hal ini membuat mesin dengan sistem turbo seringkali tidak seawet mesin non-turbo (NA).
4. Tenaga penggerak dari supercharger adalah kruk as mesin sehingga bisa disebut perangkat ini mencuri power dari mesin. Jumlah tenaga yang dicuri bisa mencapai 20% dari tenaga mesin! Inilah kenapa supercharger memiliki karakter parasit alias memberikan beban tambahan kerja pada mesin.
5. Pemasangan intercooler terutama pada jenis roots dan twin-screw agak sulit dilakukan.

Penemu dan Sejarah

Sebagai penutup, marilah kita sedikit membahas mengenai sejarah teknologi supercharger.

Antara tahun 1848-1849, G. Jones of Birmingham yang berkebangsaan Inggris pertama kali memperkenalkan kompresor dengan tipe roots. Perangkat ini ia gunakan untuk keperluan mine ventilator. Fungsinya adalah sebagai blower udara yang mengalirkan udara bagi para pekerja tambang di bawah tanah.

Pada tahun 1860, dua bersaudara Philander dan Francis Marion Roots, pendiri perusahaan Roots Blower dari Connersville, Indiana, mematenkan desain untuk penggerak udara. Kompressor udara ini digunakan dalam mesin pengolah hasil tambang dan aplikasi industri lainnya.

Nah, pengujian mesin supercharger fungsional pertama di dunia dibuat oleh engineer bernama Dugald Clerk dari Skotlandia. Ia menggunakannya untuk mesin 2 stroke pertama pada tahun 1878. Di Jerman, Gottlieb Daimler menerima paten Jerman untuk supercharging mesin pembakaran internal pada tahun 1885. Daimler ini merupakan founder dari Daimler Motoren Gesellschaft yang kemudian menjadi Mercedes-Benz.

Masih di Jerman, pada 24 Maret 1878, Heinrich Krigar dari Jerman memperoleh paten untuk kompresor tipe screws pertama. Di tahun yang sama pada 16 Agustus ia memperoleh paten lainnya setelah memodifikasi dan memperbaiki desain awal. Desain terbarunya menunjukkan dua buah rotor dengan masing-masing rotor memiliki bentuk yang sama dengan yang lain.

Kemudian pada tahun 1902, Louis Renault yang merupakan salah seorang pendiri Renault mematenkan supercharger bertipe centrifugal di Perancis.

Mobil pertama yang diproduksi di dunia dengan supercharger adalah Mercedes 6/25/40 hp dan Mercedes 10/40/65 hp. Kedua model ini diperkenalkan pada tahun 1921 dan memiliki supercharger Roots.

Demikian ulasan kali ini. Supercharger biasanya banyak kita jumpai pada mobil-mobil American muscle. Sedangkan saudaranya turbo, banyak kita jumpai di mobil-mobil Jepang. Mana nih yang menjadi favorit kalian, supercharger atau turbo?