Sejarah Teknologi Mesin Turbo, Dipakai sejak Era Perang Dunia hingga Kini

KOMPAS.com - Mesin turbocharger atau turbo merupakan salah satu perangkat kendaraan ramah lingkungan yang kini sedang naik daun. Bahkan, saking populernya, menemukan mobil dengan mesin turbo bukanlah hal sulit.

Pasalnya, peranti forced induction (induksi paksa) tersebut telah diterapkan pada hampir setiap jenis mobil, baik mesin berbahan bakar bensin maupun solar. Berkat turbocharger, mesin kendaraan dapat menghasilkan tenaga lebih besar, irit bahan bakar, dan juga rendah emisi.

Karena itu, turbocharger menjadi simbol status bagi penggemar kecepatan. Bahkan, perangkat ini diminati para wannabe (pemula) yang ingin menjadi bagian dari gaya hidup berkendara dengan kecepatan tinggi.

Turbocharger pada industri aviasi hingga otomotif

Turbocharger bukanlah hal baru di industri otomotif. Keberadaan mesin turbocharger tak lepas dari temuan insinyur berkebangsaan Swiss, yaitu Alfred Buchi.

Cerita soal temuan Buchi tertulis pada turbosmart.com, Minggu (19/9/2011). Kala itu, Buchi tertantang untuk meningkatkan efisiensi mesin pembakaran.

Adapun turbocharger Buchi pertama kali dipatenkan pada 1896. Sementara, prototipe pertama turbocharger bikinan Buchi diproduksi pada 1915. Sayangnya, karena tidak andal, mesin ini tidak diproduksi secara massal.

Setahun berselang, insinyur Perancis Aguste Rateau mendaftarkan paten teknologi turbo bikinannya yang diaplikasikan pada mesin Renault. Mesin tersebut rencananya akan disematkan pada pesawat tempur milik Perancis.

Menyusul Rateau, pada 1917, insinyur General Electric (GE) bernama Stamford Moss menerapkan turbocharger pada mesin pesawat V12 Liberty. Ia menguji keandalan turbo pesawat di ketinggian 4.300 meter di Pikes Peak, yaitu puncak Pegunungan Rocky di Colorado, Amerika Serikat (AS).

Uji coba tersebut merupakan upaya untuk memecahkan masalah kehilangan tenaga atau stall pada mesin pesawat konvensional. Hasilnya, teknologi turbo terbukti mampu menutupi kekurangan tersebut.

Berlanjut pada 1920, uji coba juga dilakukan pada pesawat dengan mesin Liberty V12 silinder dan berhasil mencapai ketinggian hingga 33.000 kaki tanpa kehilangan dorongan.

Keberhasilan tersebut kemudian mendorong manufaktur aviasi untuk melengkapi pesawat-pesawat tempur di era Perang Dunia (PD) II dengan turbocharger agar melaju lebih cepat serta efisien.

Tak hanya sukses di dunia aviasi, pada 1920-an, mesin turbo juga berhasil merangsek industri mesin kapal dan kereta api.

Turbocharger baru menginvasi industri otomotif pada 1938. Hal ini dimulai sejak kendaraan truk bermesin diesel mulai diperkenalkan, yaitu Schweizer Maschinenfabrik Saurer (Swiss Machine Works Saurer).

Sebagai informasi, turbocharger yang tercipta pada fase awal penemuan berukuran jumbo. Karenanya, eksperimen teknologi ini menggunakan mesin-mesin besar, seperti mesin milik pesawat, selama beberapa dekade.

Kala itu, ukuran mesin turbo dinilai tak praktis untuk digunakan pada mesin mobil. Karena berukuran bongsor, perusahaan otomotif AS bahkan sempat “alergi” terhadap penggunaan mesin turbo.

Namun, seiring perkembangan teknologi, ukuran turbocharger akhirnya berevolusi menjadi lebih ringkas sehingga dapat diaplikasikan pada mobil. Peranti ini kemudian diaplikasikan di bawah kap mobil.

Berkat perubahan ukuran tersebut, pabrikan otomotif AS akhirnya jatuh hati pada mesin turbo. Langkah ini menjadikan AS sebagai negara pertama dunia yang menggunakan mesin turbo pada mobil berpenumpang.

Pecinta otomotif asal Kanada Kyle Ashdown menuliskan soal itu pada carthrottle.com (2018). Pada 1962, manufaktur otomotif terkemuka AS, General Motors (GM), melengkapi mobil penumpang buatannya dengan peranti Turbo V8 3,5 liter yang diletakkan di bawah kap mesin mobil Oldmobile Cutlass Jetfire.

Selanjutnya, pabrikan Oldmobile itu bekerja sama dengan produsen mesin turbo, Garrett, untuk menciptakan JetFire V8.

Pada 1973, pembuat mobil mulai melihat potensi turbo untuk membuat mobil melaju dengan sangat cepat. Pada tahun yang sama, BMW 2002 Turbo yang legendaris mulai diproduksi.

Namun, seperti halnya JetFire, produksi BMW 2002 Turbo hanya bertahan sebentar. Selang setahun, produksi mobil tersebut akhirnya dihentikan.

Pada tahun berikutnya, yakni pada 1974, Porsche 911 Turbo diluncurkan. Tahun tersebut merupakan periode mobil dengan laju tercepat di dunia diproduksi dan menjadi tonggak produksi komersial mesin turbocharger yang paling signifikan.

Karena itu, Porsche 911 Turbo identik sebagai mobil impian paling eksotis. Saat itu, antusiasme penggemar otomotif terhadap turbocharger sebagai simbol kendaraan kecepatan tinggi mulai terbentuk.

Dongkrak tenaga kurangi emisi

Seperti diketahui, turbocharger merupakan mesin yang diandalkan untuk mendongkrak tenaga mobil.

Adapun mekanisme kerja mesin turbocharger adalah memanfaatkan energi panas pada gas buang mesin untuk menambah kompresi dan tekanan udara pada ruang bakar.

Gas buang tersebut kemudian dilewatkan ke sebuah turbin untuk diubah menjadi energi mekanis putaran poros.

Selanjutnya, kompresor yang berada satu poros dengan turbin akan memanfaatkan energi mekanis untuk menyediakan lebih banyak udara ke dalam ruang bakar.

Kompresi campuran antara udara dan bahan bakar tersebut menghasilkan daya mesin di ruang bakar kendaraan menjadi lebih besar. Dengan begitu, mesin turbo dapat menghasilkan tenaga yang lebih besar pula.

Setidaknya, mesin turbo pada kendaraan dapat mendatangkan tiga manfaat. Pertama, kendaraan jadi lebih irit bahan bakar. Untuk mesin diesel, efisiensi bahan bakar bisa mencapai 40 persen. Sementara, efisiensi bahan bakar pada mesin berbahan bakar bensin mencapai 20 persen.

Kedua, emisi gas buang yang dihasilkan mesin turbo lebih sedikit, yaitu mencapai 80 gram per kilometer. Angka ini lebih kecil dari ketentuan regulasi gas buang sebesar 125 gram per kilometer.

Ketiga, mesin dengan tambahan turbo bisa menghasilkan tenaga lebih besar, bahkan bisa mendekati atau sama dengan mesin berkapasitas besar tanpa aplikasi turbo.

Potensi turbocharger di masa depan

Sebagai informasi, selama 55 tahun terakhir, turbocharger telah mengalami transformasi yang cukup signifikan khususnya di dunia otomotif.

Saat ini, tingkat kerumitan turbocharger secara teknis hampir sama dengan mesin jenis lain. Hal ini bisa dilihat dari adanya turbin gulir ganda, turbin geometri variabel, bahkan pengisi daya ganda.

Seiring perkembangan teknologi, revolusi turbocharger di masa mendatang bukanlah hal mustahil. Lewat inovasi elektrifikasi yang semakin marak, turbocharger bisa menjadi tumpuan harapan kendaraan masa depan ramah lingkungan.

Seperti diketahui, turbocharger standar mampu mengubah gas buang menjadi listrik yang dibutuhkan untuk menyalakan kompresor. Ada pula teknologi e-turbocharger yang dapat mengalihkan sebagian energi listrik ke kapasitor.

Dengan begitu, kapasitor mampu menyimpan energi seperti halnya sistem Formula One. Energi tersebut digunakan untuk menyalakan kompresor saat turbo tak mampu berputar pada putaran optimal sehingga lag pada turbo bisa dihindari.

Meski begitu, tetap butuh waktu untuk melihat revolusi tersebut terwujud. Namun, berkaca dari sejarah, inovasi teknologi industri otomotif bergerak progresif.

Peluang turbocharger menjadi perangkat pada setiap mesin kendaraan di masa depan bukanlah hal mustahil.