BOOST PRESSURE

Boost pressure didefinisikan sebagai tekanan yang terjadi di inlet manifold saat engine beroperasi pada power output nominal atau rated. Boost pressure dispesifikasikan untuk tiap model engine.

Boost pressure diukur pada lokasi di inlet manifold yang ditentukan oleh pabrik pembuat dan unit yang digunakan untuk pengukuran boost pressure adalah mm atau Hg, jika menggunakan mercury manometer, atau kPa jika menggunakan gauge.

Boost pressure harus selalu dibandingkan dengan kondisi inlet dan fuel standar  dari:

  • 99 kPa tekanan barometrik kering
  • 29OC
  • 35 API rated fuel

Pengaturan Tekanan

Gambar 1

Tabel pada Gambar 1) adalah perbandingan performa yang umum antara turbocharger standar dan turbocharger yang dipasangi wastegate.

Masalah dengan wastegate normalnya dilaporkan sebagai keluhan low power. Hal ini terjadi saat wastegate stick open. Jika diaphragm wastegate gagal atau wastegate sangkut di posisi tertutup, akan terjadi over boosting dan suhu exhaust yang tinggi.

Gambar 2

Turbocharger dengan wastegate (Gambar 2) memiliki kapasitas ouput yang lebih tinggi dan mampu mengirimkan udara masuk yang cukup untuk melengkapi pembakaran fuel selama akselerasi sebagaimana juga pada situasi torque tinggi. Saat kecepatan engine dan energi gas exhaust meningkat, begitu juga kecepatan turbocharger akan meningkat dan tekanan tekanan udara masuk naik. Tanpa wastegate, tekanan akan terus naik dengan beresiko sekali terhadap perubahan engine dan turbocharger.

Bagaimanapun, peningkatan tekanan udara yang terjadi pada diaphragm di wastegate hingga, pada tekanan yang sudah ditentukan, gaya yang dihasilkan mampu menekan spring dan membuka jalur bypass exhaust. Hal ini memungkinkan sejumlah gas exhaust bypass dari turbine, mencegah kenaikan kecepatan turbocharger lebih lanjut dan tekanan udara masuk yang berikutnya.

Turbocharger dengan wastegate secara umum dipasang pada peralatan earth moving yang lebih cepat, sebagai contoh: dump truck dan road scraper. Turbocharger dengan wastegate juga dipasang ke kendaraan untuk mencapai kemampuan pada dataran rendah atau tinggi tanpa de-rating.

Wastegate Yang Diatur Secara Electronic

Udara disuplai ke solenoid wastegate. Jika boost pressure melebihi nilai yang ditentukan sebuah sensor akan mengirim sinyal ke ECM dan ECM akan membuka solenoid wastegate. Solenoid wastegate yang terbuka akan memungkinkan tekanan udara untuk membuka bypass valve exhaust. Bypass valve exhaust terbuka 100% atau tertutup 100%. Saat bypass valve exhaust terbuka, exhaust dari sisi turbine dialihkan ke muffler. Saat exhaust di sisi turbine turbocharger dialihkan melalaui muffler, kecepatan turbocharger akan berkurang. Hal ini akan menurunkan boost pressure ke cylinder.

Aplikasi

Penggunaan wastegate yang digerakkan oleh emisi dibutuhkan sebagaimana dibutuhkannya performa yang unggul dari turbocharger mencakup batasan kecepatan yang lebar.

Wastegate digunakan pada engine 3500 Caterpillar yang dipasangkan ke off-highway truck mining yang lebih besar dan di engine on-highway truck C9 hingga C16. Sebagai tambahan, beberapa engine yang lebih kecil juga menggunakan wastegate. Pada off-highway truck 793, wastegate digunakan untuk memungkinkan kendaraan untuk beroperasi pada dataran tinggi tanpa derating engine.

Off-highway truck 793 adalah contoh terbaru dari tipe wastegate yang rebuildable di sistem Caterpillar. Wastegate 793 serupa desainnya dengan yang digunakan pada engine-engine lama diluar kenyataan bahwa wastegate 793 diatur secara elektronik.

Pengaruh Ketinggian Pada Engine Diesel Turbocharged

Saat engine internal combustion dioperasikan pada dataran tinggi dimana udara kurang padat dibandingkan di permukaan laut, jumlah udara (dan oksigen) yang memasuki cylinder engine pada langkah hisap kurang mencukupi untuk pembakaran pada pemasukan fuel normal. Sebagai hasilnya, performa engine tidak proporsional akibat ketinggian dimana engine dioperasikan.

Engine turbocharged tidak terpengaruh dengan cara yang sama. Saat kepadatan udara berkurang akibat ketinggian, turbocharger berputar lebih cepat akibat pengurangan beban pemompaan, menghasilkan pengaruh yang mengimbangi. Namun, tetap ada pengurangan performa engine, walaupun tidak seperti pada engine naturally aspirated. Pada engine turbocharged, keluaran tenaga berkurang sekitar 1% per 300 m kenaikan ketinggian di atas permukaan laut. Jika ketinggian operasi sekitar 2000m, fuel delivery ke engine de-rating harus dikurangi berdasarkan spesifikasi engine untuk mencegah kerusakan turbocharger akibat overspeed.

Series Turbocharging

Gambar 3

Turbocharger yang dipasang seri (Gambar 3) terkadang digunakan pada engine diesel heavy duty berperforma tinggi untuk meningkatkan efisiensi sistem air intake. Engine ini menggunakan turbocharger besar (tekanan rendah) untuk menyediakan suplai ke turbocharger kecil (tekanan tinggi). Pengaturan ini menyediakan suplai udara ke turbocharger kecil yang diberi tekanan hingga ke tingkat di atas tekanan atmosfer.

Engine 3516 yang dipasangkan ke off-highway truck 793 adalah engine pertama di system Caterpillar yang menggunakan boost seri.

Keuntungan sistem boost seri adalah:

  • Konsumsi fuel yang membaik
  • Pengurangan asap, khususnya saat akselerasi
  • Peak torque yang meningkat
  • Efisiensi yang lebih tinggi secara keseluruhan.

Compound Turbocharging

Dalam upaya untuk menaikkan efisiensi dan performa engine, beberapa pabrik pembuat engine memberikan turbo gabungan (turbo-compound) pada engine mereka. Pada engine turbocharged konvensional, gas exhaust diarahkan ke turbine wheel dan kemudian keluar ke atmosfer melalui pipa exhaust.

Gambar 4

Dengan turbo-compounding, gas exhaust meninggalkan turbocharger dan diarahkan kembali melalui turbine assembly ke dua, yang memanfaatkan sebagian energi exhaust yang tersisa untuk membantu menggerakkan flywheel engine, seperti pada Gambar 4.

Turbine assembly ke dua ini mengarahkan gaya perputarannya melalui gear reduction step-down ke fluid coupling. Fluid coupling terdiri atas bagian penggerak dan yang digerakkan, yang terhubung satu sama lain oleh fluida. Karena perangkaiannya melalui fluida, fluid coupling menyerap beban kejut dan variasi kecepatan yang terbawa dengan memvariasikan kondisi operasi engine. Dengan cara ini, fluid coupling melindungi sistem dari ketegangan yang tidak semestinya. Penggerak dari fluid coupling lebih banyak lagi berkurang kecepatannya karena dihubungkan secara langsung dengan gear ke flywheel.

Secara keseluruhan, penggerakan melalui fluid coupling dan gear reduction menyatu untuk menghubungkan putaran turbine pada maksimum 55000 rpm ke crankshaft, yang bergerak pada kecepatan hingga 2200 rpm.

Beberapa keuntungan menggunakan turbo-compound adalah konsumsi fuel yang lebih rendah, emisi exhaust yang berkurang, ratio poer-to-weight yang lebih baik dan efisiensi thermal yang meningkat. Beberapa pabrik pembuat telah melakukan penegasan bahwa, dengan menggunakan turbo-compound, efisiensi thermal engine mereka telah meningkat dari 44% hingga 46%.

Prosedur Mengidupkan Engine

Engine turbocharged harus selalu dibiarkan untuk idle saat dihidupkan hingga tekanan oli engine naik ke tekanan operasi normal.

Menghidupkan engine dengan throttle terbuka lebar akan menyebabkan turbocharger beroperasi pada kecepatan tingngi dengan oli yang sangat sedikit disirkulasikan melalui bearingnya, dengan akibat keausan yang bertambah pada rangkaian yang berputar dan bearing di turbocharger.

Mematikan Engine

Sebelum engine turbocharged dimatikan, engine harus hidup pada kecepatan idle selama 3 hingga 4 menit. Hal ini akan menyebabkan rangkaian yang berputar dengan kecepatan tinggi untuk melambat, memungkinkan suhu operasi engine untuk normal dan memungkinkan panas yang berlebihan untuk menghilang dari turbocharger.

Jika sebuah engine turbocharged dimatikan saat beroperasi pada kecepatan tinggi atau sedang dibebani, rangkaian turbocharger yang berputar akan terus berputar untuk beberapa lama tanpa oli untuk pelumasan dan pendinginan yang diperlukan. Karena shaft turbine exhaustberoperasi pada suhu tinggi selama engine beroperasi, sekali aliran oli ke bearing housing berhenti, panas di shaft dan housing akan cukup untuk merusak ole untuk membentuk gum dan varnish, menyisakan residu tanpa pelumasan dan menyebabkan keausan dini ke shaft yang berputar, bearing penyangganya dan bearing housing.

Tidak ada cara untuk melindungi tubocharger terhadap engine yang dimatikan tiba-tiba. Unit pengatur waktu otomatis dapat dipasangkan ke sistem shutdown engine, yang akan menolak stop control dan memungkinkan engine untuk idle selama beberapa menit sebelum berhenti.

Metode lain memanfaatkan akumulator oli yang dipasangkan ke engine, yang akan diisi oleh sistem pelumasan engine selama operasi. Saat engine dimatikan, oli didorong dari akumulator, melalui check valve, ke bearing housing turbocharger, dan melumasi bearing selama sekitar 30 detik.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

%d bloggers like this: