BETUL KE TAMBAH TURBO ENJIN LAGI POWER?

“Letak saja turbo nanti enjin akan power” ujar Solihin sambil menyedut teh bobba manis tahap potong kaki. Kalaulah semudah itu, maka tak banyak kerja jurutera nanti. Banyak perkara yang perlu dipertimbangkan apabila kita mahu mengubah enjin asal natural aspirated untuk dipasang dengan turbo. Perkara pertama ialah adakah blok enjin memiliki ketahanan untuk beroperasi pada tekanan dan suhu yang tinggi?

Untuk pengetahuan pembaca, sistem turbocaj bukanlah direka untuk kegunaan automotif pada awalnya. Tapi ia direka untuk kegunaan aeronatik (ya kapal terbang) bagi meningkatkan kecekapan enjin ketika beroperasi di altitud yang lebih tinggi. Semakin tinggi kapal terbang beroperasi, semakin nipis udara dan kandungan oksigen yang mengundang masalah pada enjin radial yang menggunakan piston pada waktu itu.

Gottlieb Wilhelm Daimler telah mula mereka satu pam khas untuk memaksa udara memasuki enjin dengan lebih banyak pada tahun 1885. Bagi kegunaan kapal terbang, prototaip turbo pertama dipasang oleh Alfred Buchi pada tahun 1915 namun gagal mencapai manfaat akibat kegagalan ujian ketahanan.

Namun sewaktu kemuncak perang dunia kedua, sistem turbo mula digunakan dengan meluas pada B17-Flying Fortress, B24 Liberator, P-38 Lightning, dan P-47 Thunderbolt. Sistem turbo ini membantu kapal terbang propeller yang dikuasakan dengan enjin piston mencapai kadar pendakian yang baik untuk melepaskan diri dari musuh.

Bagaimana turbo meningkatkan kuasa enjin?

Terdapat 3 cara yang digunakan untuk meningkatkan kuasa enjin dan tiada satu pun yang menggunakan kad magnetik ataupun menggunakan kipas yang dipasang pada air intake. Cara pertama ialah meningkatkan sesaran enjin. Enjin yang kecil menghasilkan tork yang rendah, namun apabila saiz enjin ditambah, berat dan sazi fizikal enjin turut bertambah. Cukai jalan pun bertambah. Anda rasa pemilik ada masa untuk sakit kepala apabila bayar cukai jalan?

Jadi pengeluar mula beralih dengan kaedah kedua iaitu dengan meningkatkan tekanan pada piston (mean effective pressure)hasil dari pembakaran dan menghasilkan tork yang tingg. Cara ketiga ialah memaksa piston beroperasi pada halaju yang tinggi (RPM tinggi). Cara yang paling mudah. Gabungan kedua dua kaedah ini boleh dibuat dengan memasang sistem turbo pada enjin.

Willard W. Pulkrabek memberi takrifan turbocaj ialah merupakan satu pam udara atau pemampat yang dipasang pada bahagian ambilan udara yang akan meningkatkan tekanan udara yang datang. Kesannya ialah lebih banyak dan petrol boleh disumbat dalam silinder bagi setiap kitaran enjin. Campuran udara dan petrol yang berlebihan ini akan meningkatkan kuasa enjin yang akan dihasilkan.

Pemampat turbo dalam sistem turbocaj akan digerakkan oleh turbin yang mendapat tenaga hasil pergerakan gas ekzos yang keluar dari silinder dan masih lagi memiliki tenaga kinetik. Disebabkan gas ekzos tadi merupakan gas buangan, maka ia tidak bersifat parasitic load pada enjin. Namun kelemahan sistem ini ialah ia akan meningkatkan tekanan pada port ekzos. Ini menyebabkan berlaku sedikit kehilangan kuasa pada enjin turbo

Mazda SkyActiv 2.5 telah mengatasi masalah ini dengan rekaan port ekzos mereka. Anda boleh baca maklumat lanjut di pautan INI.

Antara kebaikan sistem turbocaj ialah ia memiliki spesific fuel consumption yang lebih rendah berbanding dengan enjin Natural Aspirated. Ia menghasilkan lebih banyak kuasa dengan faktor kehilangan kuasa enjin akibat geseran yang sama dengan enjin NA.

Antara komponen tambahan yang perlu dipasang bagi memastikan turbo beroperasi dengan sempurna ialah komponen penyejukan yang dipanggil intercooler untuk menyejukkan udara yang akan dipaksa masuk oleh turbo. Mengikut hukum Gay’s-Lussac Law, udara yang dipaksa masuk dalam satu isipadu yang tetap akan mengalami peningkatan suhu.

Peningkatan suhu ini akan memberi kesan di mana suhu gas oksigen akan berkurang dengan peningkatan suhu. Apabila gas Oksigen berkurang maka kuasa yang dihasilkan turut berkurang. Suhu yang tinggi pada awal kitaran enjin akan meningkatkan suhu silinder yang seterusnya akan menyebabkan masalah ketukan atau knocking akan berlaku.

Sebaik sahaja enjin turbo mengalami knocking ia tidak akan lagi menjadi cekap. Anda boleh baca berkenaan mengapa enjin turbo tidak lagi menjadi efisyen di pautan INI.

Kelemahan operasi turbo

Tekanan maksima pada gas ekzos yang keluar melalui enjin hanyalah lebih sedikit dari tekanan atmosfera. Untuk mengatasi masalah ini, turbin perlu berputar sehingga 100,000-150,000 RPM untuk memastikan turbo berfungsi dengan berkesan. Namun beroperasi pada RPM yang tinggi, suhu yang tinggi, dijana oleh gas ekzos yang bersifat mengakis membuatkan isu keboleharapan pada turbo untuk bertahan pada satu jangka masa yang lama.

Satu lagi kelemahan turbocaj ialah fenomena turbo lag yang berlaku apabila pemandu menekan pedal minyak, sistem turbo mengambil sedikit masa untuk memberi respon, menghasilkan kuasa dan memecut dengan sekata berdasarkan input pada pedal terotel. Sesetengah pemandu merasa agak kecewa dengan sistem turbo yang mengambil sedikit masa untuk bertindak balas dengan input pedal menghilangkan sedikit keseronokan pemanduan.

Satu lagi fenomena yang tidak begitu digemari oleh pemandu professional ialah fenomena torque surge. Bayangkan anda sedang memandu memasuki selekoh. Sedang anda membuat throttle modulation, mungkin anda tertekan pedal minyak lebih, turbo akan mula diaktifkan dan menghasilkan lebih tork ketika selekoh. Sekiranya tidak dikawal dengan baik atau pemandu kurang mahir, lebihan tork tadi akan membuatkan tayar spin.

Untuk kajian, kita akan membandingkan 3 enjin yang berbeza dengan salah satu enjin dipasang dengan turbo. Graf di atas menunjukkan perbezaan tork dan juga kuasa kuda yang dihasilkan oleh 3 enjin yang berbeza iaitu 1000cc 3 silinder turbo, 1500cc 4 silinder suntikan terus dan 1800cc 4 silinder multi point port injection. Dari segi penghasilan tork, enjin 3 silinder suntikan terus dengan turbo ini berupaya menghasilkan tork maksima 200Nm pada 2250 RPM, enjin 1800cc menghasilkan 175Nm pada 4200RPM dan enjin 1500cc 155Nm pada 4500 RPM.

Oh ya, tork yang datang awal juga akan berkurang pada RPM yang tinggi. Ia jatuh sehingga 180Nm pada 5200RPM dan 150Nm pada 5900RPM. Dari segi kuasa kuda, enjin 1000cc turbo ini menghasilkan 127 kuasa kuda pada 5500RPM. Enjin 1500cc menghasilkan 130 kuasa kuda pada 6600 RPM dan enjin 1800cc menghasilkan 142 kuasa kuda pada 6500 RPM