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.
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.
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.
Penjelasan singkatnya
adalah sebagai berikut.
- Roots. Jenis supercharger ini merupakan desain terlama yaitu sejak 1860. 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.
- 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.
- 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
Kelebihan
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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).
- 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.
- Pemasangan intercooler terutama pada jenis
roots dan twin-screw agak sulit dilakukan.