JAKARTA, Carvaganza - Asal mula teknologi turbo sebenarnya bukan ditemukan dalam pengembangan mesin mobil. Jadi, teknologi ini diciptakan sebagai sebuah usaha memecahkan masalah kehilangan tenaga yang umum dikenal dengan istilah stall pada mesin pesawat konvensional. Penerapannya terbukti mampu menjalankan misinya pada awal era 1900-an. Keberhasilan perangkat pendorong udara ini bikin pabrikan aviasi melengkapi pesawat tempur Perang Dunia II dengan turbocharger. Terbang lebih cepat juga efisien. Selanjutnya, turbo juga diaplikasikan di industri mesin kapal laut serta kereta api.

Cara ini banyak diakui mampu memadatkan performa mesin tanpa mengorbankan konsumsi bensin dan emisi gas buang. Secara teknis, tenaga enjin dapat meningkat jika kapasitas ruang bakar ditambah namun masih menanggung risiko kenaikan asupan bahan bakar. Berkat aplikasi teknologi forced induction pada turbo, bahkan dengan kapasitas kecil. Ia diklaim sanggup menghasilkan kinerja setara mesin normally aspirated (NA) dengan kubikasi lebih besar. Konstanta sekitar 1,5 kali.

Pada masa awal penemuan, turbo masih berukuran jumbo. Dan dipasang di mesin-mesin besar seperti pesawat terbang. Ketika itu dimensi turbo dinilai tidak praktis untuk dimanfaatkan jantung pacu mobil. Namun, seiring perkembangan teknologi. Bentuk perangkat akhirnya berevolusi menjadi kian ringkas. Alhasil dapat di pasang di mesin mobil, bahkan menjadi salah satu idola untuk meningkatkan performa secara instan dan drastis.

Cara Kerja Turbocharger

Untuk diketahui, prinsip kerja turbocharge yakni dengan memanfaatkan aliran udara panas dari gas buang mesin. Tujuannya agar menambah tekanan serta kepadatan udara di ruang bakar. Cara kerjanya, gas buang dari enjin tidak langsung diarahkan ke knalpot. Melainkan ke perangkat turbo terlebih dahulu. Di dalamnya terdapat sebuah turbin yang memutar poros pada turbo.

Selanjutnya, kompresor dalam satu poros dengan turbin. Dapat memanfaatkan energi mekanis yang dihasilkan untuk mengisap maupun memampatkan lebih banyak udara dari luar, ke dalam ruang bakar mesin. Sebagai gambaran, pemacu daya normal tanpa turbo hanya mengandalkan kevakuman di dalam ruang mesin untuk menarik udara masuk ke dalam. Jadi tidak sepadat udara didorong oleh turbo.

Lantas putaran yang dihasilkan di dalam turbo bisa mencapai 150 ribu rpm. Angkanya lebih cepat sampai 30 kali lipat daripada putaran mesin mobil biasa. Tapi biasanya turbocharger baru mulai bekerja saat enjin berputar pada rpm tertentu. Sebab turbin baru berputar ketika gas buang mempunyai tekanan cukup. Semakin cepat putaran rpm, tambah kuat pula dorongan gas buang ke turbin. Semakin kuat gerakan turbin juga memaksa putaran kompresor ikut meningkat. Pada kondisi ini, udara masuk ke dalam ruang bakar kian padat, kaya oksigen dan bertekanan tinggi.

Dengan begitu, campuran bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar dapat memiliki daya ledak tinggi. Yakni ketika busi memantik api untuk membakar campuran keduanya. Alhasil, tenaga serta torsi yang disalurkan dalam satu siklus mesin pembakaran dalam sontak meningkat signifikan. Karena daya dorong piston membesar akibat kuatnya ledakkan di dalam ruang bakar. Lantas apa manfaatnya ketika diterapkan di mobil modern?

Keuntungan Mesin Turbo

Jadi, semakin besar dapur pacu maka semakin tinggi pula kebutuhan bahan bakar. Struktur mesin gede juga menambah area ruang mesin dan bobot kendaraan. Hal ini membuat desain mobil sulit dibuat lebih kompak juga aerodinamis. Khususnya untuk urban car yang butuh fungsionalitas tinggi. Komponen mesin terlibat juga semakin banyak. Sehingga membuang tenaga lebih, hanya untuk menggerakkannya. Penggunaan turbo meminimalisasi kendala di atas. Jantung mekanis bervolume kecil yang dibekali peranti turbocharge dapat menyemburkan tenaga kian besar. Ini dalam konteks jika dibandingkan pemacu non-turbo meskipun kapasitas mesinnya sama, bahkan lebih besar.

Ambil contoh, mekanikal pacu milik Toyota Raize 1.000 cc tiga silinder. Berkat induksi turbo, ia mampu menghasilkan tenaga hingga 98 PS pada 6.000 rpm. Kemudian torsi puncak 140 Nm pada rentang 2.400 rpm - 4.000 rpm. Umumnya, tanpa bantuan turbo, mesin dengan kapasitas 1 liter (Toyota Agya) hanya sanggup menghasilkan tenaga sekitar 65 PS di 6.000 rpm dan torsi 88 Nm sejak 3.600 rpm. Buncahan daya maupun momen puntir pamcu turbo unggul hingga 50 persen dari naturally aspirated. Bahkan, menurut pabrikan, torsi dapat diperoleh sejak putaran mesin lebih rendah dan konstan hingga putaran tinggi. Maka tak heran banyak mobil SUV kompak menyematkan teknologi pendorong udara ini.

Nah, berkat dorongan turbo, mesin ini bahkan tetap lebih unggul dibandingkan enjin 1.200 cc milik Toyota Calya. Lihat saja, tenaga terbuncah hanya 88 PS dan torsi 107 Nm. Fakta menarik lain, ternyata torsi 140 Nm miliki Raize setara dengan momen puntir dari mesin berkapasitas 1.500 cc naturally aspirated (NA). Jelas keunggulan komparatif sangat menggoda bagi sebuah mobil modern.

Efisiensi Bahan Bakar

Enjin berperangkat turbo menurut Toyta, mampu meningkatkan efisiensi bahan bakar. Sebab pembakaran di dalam mesin yang lebih sempurna. Daya ledak besar juga membuat mesin tidak memerlukan BBM banyak demi menghasilkan tenaga. Karena rasio kompresi pemacu daya meningkat drastis. Termasuk udara yang dipampatkan kaya oksigen. Selain itu, komponen bergerak di dalam turbo hanya mengandalkan embusan udara dari gas buang. Jadi tidak membebani mesin.

Bandingkan jika hanya mengandalkan penambahan kapasitas mesin. Baik dengan mengimbuhi jumlah atau kapasitas silinder. Tenaga untuk menggerakkan komponen juga berasal dari daya mesin, sehingga menciptakan istilah mechanical lost tinggi. Hal ini berujung pada penambahan konsumsi bensin. Pun ditambah naiknya bobot dari penyematan komponen mesin. Turbocharge dapat memberikan efisiensi penggunaan bahan bakar. Pada dapur pacu diesel hingga 40 persen, sementara pada mesin bensin mencapai 20 persen. Meski demikian, tingkat efisiensi BBM setiap mobil juga tergantung dari cara mengemudi. Termasuk juga kondisi jalan serta kualitas bahan bakar digunakan.

Imbuhan turbo turut disebut mengurangi kebisingan mesin. Saat melaju di jalan, suara kendaraan bermesin turbo terdengar lebih halus dan senyap. Lantaran peranti ini bertindak pula sebagai peredam tambahan. Gas buang justru dialihkan ke turbo dan tidak langsung diarahkan ke knalpot. Jadilah mampu menurunkan kebisingan suara di balik kap. Justru yang sekarang terdengar adalah desingan turbo ketika berputar di rpm tinggi. Sebagian bilang, memberikan efek racing.

Lantas kalau bicara performa dan kebutuhan bensin. Mesin kompak 1.500 cc merupakan pilihan paling tepat untuk lalu lintas perkotaan dan sesekali rekreasi pada akhir pekan. Tidak heran jika Toyota mengandalkan mesin tipe ini dalam berbagai model mobil di Indonesia. Ambil contoh Yaris, Sienta, Vios, Rush dan Avanza-Veloz 1.5. Dengan adanya teknologi turbo, pabrikan dapat menawarkan produk dengan kapasitas mesin lebih kecil seperti 1.000 cc. Tapi kemampuan setara dengan mesin 1.500 cc. Serta memberikan nilai tambah berupa konsumsi bahan bakar irit.

Guna mengetahui lebih dalam menyoal turbocharger. Ia sejatinya terdiri dari dua bagian utama. Yakni turbin dan kompresor ringan. Tidak memakan banyak tempat di ruang mesin. Akibatnya, ukuran total enjin bisa dibuat lebih kompak, ringkas dan enteng. Kondisi ini memberikan keuntungan bagi desainer dalam upaya membuat kendaraan kompak nan stylish. Cocok dipakai di area perkotaan tanpa mengorbankan kinerja mesin, di samping tentunya bobot mesin tak berat.

Rendah emisi tercipta berkat imbuhan turbo, selain menciptakan efisiensi penggunaan bahan bakar. ia memberikan efek positif mengurangi sisa gas buang dengan proses pembakaran di ruang bakar sempurna. Tak heran, trend mobil dengan mesin turbo kian meningkat dari waktu ke waktu. Kemudian aplikasi turbo di mesin Toyota. Salah satu produk bermesin turbo di Indonesia adalah Fortuner diesel, sejak generasi pertama 2007.

Turbo Diesel

Fortuner menggunakan jantung diesel 2KD-FTV 2.500 cc D4-D bertenaga 102 PS dan torsi 265 Nm. Ia mendapatkan respons positif karena kinerja mesin yang mengagumkan, bahkan mengungguli penjualan Fortuner bensin sebagai pilihan utama konsumen hingga sekarang. Teknologi pun berlanjut hingga sekarang memakai VNTurbo (Variable Nozzle Turbocharge). Mobil memberitenaga 145 PS di 3.400 rpmm dan torsi 344 Nm sejak 1.600 rpm sampai 2.400 rpm pada 2012.

VNTurbo merupakan julukan bagi teknologi turbo variabel yang diciptakan oleh Toyota. Ia semakin pintar, dapat berputar mengikuti situasi, kondisi dan kebutuhan mesin. Sehingga meminimalkan potensi turbo lag. Yaitu kondisi saat putaran turbo belum cukup kuat untuk memampatkan udara ke dalam ruang bakar. Jadi tenaga dan torsi mesin belum melonjak drastis. Ini yang membuat mesin turbo tradisional terasa kurang bersemangat di putaran bawah.

Teknologi VNTurbo mengurangi risiko ini dan memperbesar tingkat kepadatan udara yang dikompresi ke dalam silinder mesin. Berbeda dengan turbo biasa, rumah turbin dilengkapi bilah yang bisa diatur sudut bukaannya. Bergantung pada beban maupun putaran mesin. Pada rpm rendah, tekanan gas buang masih lemah dan belum efektif memutar turbin. Bilah ditutup sehingga gas buang mengalir di area sempit. Secara otomatis meningkatkan tekanan, hingga seketika memutar turbin tanpa perlu menunggu putaran mesin naik dulu.

Hasilnya, keterlambatan daya turbo pada putaran rendah (turbo lag) mampu dikurangi. Lantas mesin sanggup melontarkan torsi konstan sejak putaran serendah idle. Perubahan sudut sirip turbin diatur oleh Engine Control Unit (ECU). Itu semua berdasarkan kinerja plus kebutuhan mesin. Semakin tinggi putaran mesin, sudut bukaan juga tambah besar untuk menghindari tekanan berlebihan. Sebab bisa merusak perangkat turbo dan menjaga usia pakai atau durabilitas.

Oleh karenanya, new engine berkode 2GD-FTV 2.400 cc 4-silinder dengan teknologi turbo variabel VNTurbo Intercooler menghasilkan tenaga 149 PS di 3.400 rpm. Lalu torsi 408 Nm di 1.600–2.000 rpm dipakai oleh Fortuner generasi ke-2 yang mulai mengaspal pada 2019. Nah, penyempurnaan lagi terjadi pada 2020. Penenggak solar ini memperoleh sentuhan berupa penggunaan sistem pendingin air di rumah kompresor turbo. fungsinya untuk menurunkan suhu udara yang akan ditekan ke dalam ruang bakar. Sehingga tekanan udara meningkat. Itulah kilas balik mengenai hitori turbo dan ragam manfaat di mobil sekarang.
ANJAR LEKSANA / RS

Baca juga: Motorsports Hall of Fame #1: Ayrton Senna, Racing Is In My Blood!