eISSN: 2721-5717; pISSN: 2747-2124
https://journal.unhas.ac.id/index.php/zonalaut

## ZONA LAUT

## JURNAL INOVASI SAINS DAN TEKNOLOGI KELAUTAN

## PENGARUH PERFORMA TURBOCHARGER TERHADAP KINERJA MESIN INDUK DI MT. GREEN PARK
Sugeng Marsudi dan Faulina Khusniawati, Program Diploma Pelayaran Universitas Hang Tuah Surabaya sugengmarsudi@yahoo.com

## Abstrak
Mesin Penggerak Utama (MPU) atau Mesin Induk di atas  kapal  merupakan sebuah  mesin  yang berfungsi  untuk menggerakkan kapal maju dan mundur. MPU memiliki dua sistem pemasukan udara pembakaran ke dalam silinder yaitu  sistem  pemasukan  hisap  yang  mengandalkan  kevakuman  ruang  bakar  akibat  gerakan  piston  atau    dengan sistem  pemasukan  tekan  yaitu  dengan  melengkapi  mesin  dengan  Turbocharger.  Tujuan  utam  Turbocharger, menaikkan  tekanan  udara  pembakaran  dengan  cara  mengkompresi  udara  tersebut  sehingga  massa  aliran  udara masuk ruang pembakaran menjadi lebih tinggi dibandingkan udara atmosfir. Jika massa aliran udara pembakaran menurun  yang  disebabkan  oleh  berbagai  kondisi,  maka  akan  berpengaruh  pada  proses  pembakaran  yang  tidak sempurna  yang  secara  visual  bisa  ditandai  dengan  asap  yang  berwarna  lebih  hitam.  Pembakaran  yang  tidak sempurna akan mempengaruhi daya dan kinerja mesin diesel tersebut .
Kata Kunci : Mesin utama, Turbocharger, Performa, Kapal

## Abstrct
The  main  propulsion  engine  (MPU),  or  the  main  motor  on  board,  is  a  machine  that  functions  to  move  the  ship forward and backwards. The MPU has two combustion air intake systems in the cylinders, namely a suction intake system  that  relies  on  the  vacuum  of  the  combustion  chamber  due  to  piston  movement  or  a  press  intake  system, namely by equipping the engine with a Turbocharger. The primary purpose of a turbocharger is to increase the combustion air pressure by compressing the air so that the mass of air entering the combustion chamber becomes higher than atmospheric air. If the mass of  the combustion air flow decreases due to various conditions, it will affect the incomplete combustion process, which can be visually indicated by darker smoke. Incomplete combustion will affect the power and performance of the diesel engine.
Keywords : Main engine, Turbocharger, Performance, Ship

## 1. PENDAHULUAN
Mesin Penggerak Utama (MPU) atau Mesin Induk di atas kapal merupakan sebuah mesin yang berfungsi untuk menggerakkan  kapal  maju dan  mundur.  Mesin  induk dibagi  menjadi  dua jenis  yaitu  mesin  pembakaran luar (External Combustion) atau yang sering kita sebut dengan mesin turbin dan mesin pembakaran dalam (Internal Combustion) atau mesin diesel [1][2]. Mesin diesel memiliki dua tipe mesin yang dilihat dari cara kerjanya yaitu mesin 2 tak dan mesin 4 tak. Pada mesin diesel baik 2 tak maupun 4 tak memiliki dua sistem pemasukan udara pembakaran ke dalam silinder yaitu sistem pemasukan hisap yang mengandalkan kevakuman ruang bakar akibat gerakan piston atau  dengan sistem pemasukan tekan  yaitu dengan melengkapi mesin dengan Turbocharger. Turbocharger bertujuan untuk menaikkan tekanan udara pembakaran dengan cara mengkompresi udara tersebut sehingga massa aliran udara masuk ruang pembakaran menjadi lebih tinggi dibandingkan udara atmosfir [3][4]. Turbocharger adalah  suatu  komponen  pada  mesin diesel  yang  berfungsi  untuk  menambahkan  tekanan  udara bilas diatas 1 atmosfir dengan memanfaatkan gas buang dari mesin diesel itu sendiri. Udara bilas atau udara pembakaran adalah udara murni yang memasuki ruang pembakaran pada proses pembilasan atau pembersihan udara sisa pembakaran di dalam silinder, kualitas udara bilas sangat dipengaruhi oleh kinerja Turbocharger. Jika massa aliran udara pembakaran menurun yang disebabkan oleh berbagai kondisi [5], maka akan berpengaruh pada proses pembakaran yang tidak sempurna yang secara visual bisa ditandai dengan asap yang berwarna lebih hitam. Pembakaran yang tidak sempurna akan mempengaruhi daya dan kinerja mesin diesel tersebut [6].

## 1.1. Turbocharger
Turbocharger  awalnya  dikenal  sebagai  turbosupercharger  ketika  semua  perangkat  induksi  paksa  digunakan diklasifikasikan sebagai supercharger. Saat ini istilah "supercharger" biasanya hanya diterapkan pada penggerak mekanis  atau  perangkat  induksi  paksa.  Perbedaan utama  antara turbocharger dan  supercharger  konvensional adalah  digerakkan  secara  mekanis  oleh  mesin,  seringkali  melalui  sabuk  yang  terhubung  ke  poros  engkol, sedangkan turbocharger ditenagai turbin yang digerakkan oleh gas buang mesin. Dibandingkan dengan yang digerakkan  secara  mekanis  supercharger,  turbocharger  cenderung  lebih  hemat.  Turbocharger  biasanya digunakan  pada  truk,  mobil,  kereta  api,  pesawat  terbang,  dan  mesin  peralatan  konstruksi.  Adapun  gambar penggunaan turbocharger dapat dilihat pada gambar berikut [7].

## Gambar 1. Turbocharger mesin
Penggunaan turbocharger memiliki tujuan utama dari pemakaiannya, yaitu:
1. memperbesar daya motor (30-80 %), mesin menjadi lebih kompak dan ringan, maksudnya dengan memakai turnocharger maka dapat mengurangi beban dari mesin itu sendiri,
2. dengan turbocharger dapat bekerja lebih efesien, karena pemakaian bahan bakar spesifiknya lebih rendah (5-15%),
3. dengan  memakai  turbocharger,  maka  proses  pembakaran  bahan  bakar  akan  berjalan  dengan sempurna,  hal  ini  dikarenakan    udara  yang  telah  dinaikkan  tekanannya  oleh  turbocharge tersebut  dapat terbakar dengan sempurna, sehingga emisi gas buang juga dapat dikurangi.
Pada prinsipnya penggunaan Supercharger dan Turbocharger  mempunyai tujuan yang sama yaitu memperbesar jumlah udara masuk kedalam ruang silinder yagn dipergunakan untuk proses pembakaran.
Turbocharger merupakan sebuah peralatan untuk menambah jumlah udara yang masuk kedalam silinder dengan memanfaatkan energi gas buang. Turbocharger merupakan peralatan untuk mengubah sistem pemasukan secara alami dengan sistem paksa. Jika sebelumnya pemasukan udara mengandalkan kevakuman yang dibentuk karena gesekan  piston  pada  langkah  hisap,  maka  dengan  turbocharger  udara  ditekan  masuk  kedalam  silinder menggunakan kompresor yang diputar oleh turbin gas buang.
Untuk menghasilkan pembakaran yang sempurna, maka diperlukan tambahan  udara yang dialirkan kedalam ruang  silinder  mesin  pada  sejumlah  aliran  bahan  bakar  tertentu.  Bila  kepekatan  udara  bertambah  sebelum ditambahkan kedalam silinder, seluruh bahan bakar terbakar dan daya mesin bertambah. Untuk itu Mesin Diesel yang  dilengkapi  dengan  Turbocharger  bertujuan  untuk  memadatkan  udara  masuk  kedalam  silinder  mesin. Sehingga  daya  mesin  lebih  besar  dibanding  mesin  dengan  dimensi  yang  sama.  Turbocharger adalah  sebuah kompresor yang digunakan pada motor pembakaran dalam untuk meningkatkan keluaran tenaga mesin dengan meningkatkan  massa  oksigen  yang  memasuki  motor.  Keuntungan  dari  Turbocharger  adalah  untuk meningkatkan tenaga mesin hanya dengan sedikit menambah berat [8].

## 1.2. Mesin Desel
Mesin  diesel  (atau  mesin  pemicu  kompresi)    termasuk  motor  bakar  pembakaran  dalam  (Internal  Cobustion Engine) yaitu proses pembakaran bahan bakarnya terjadi didalam ruang mesin itu sendiri yang menggunakan panas kompresi untuk menciptakan penyalaan dan membakar bahan bakar yang telah diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Mesin ini tidak menggunakan busi seperti mesin bensin atau mesin gas. Mesin ini ditemukan pada tahun  1892  oleh  Rudolf  Diesel,  yang  menerima  paten  pada  23  Februari  1893.  Diesel  menginginkan  sebuah mesin  untuk  dapat  digunakan  dengan  berbagai  macam  bahan  bakar  termasuk  debu  batu  bara.  Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang. Mesin ini kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering. Mesin diesel memiliki efisiensi  termal  terbaik    dibandingkan  dengan  mesin  pembakaran  dalam  maupun  pembakaran  luar  lainnya, karena memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi. Mesin diesel kecepatan-rendah (seperti pada mesin kapal) dapat memiliki efisiensi termal lebih dari 50%. Adapun mesin utama kapal ditunjukkan sebagai berikut [5][8].

## Gambar 1. Mesin utama kapal
Daya  Indikator adalah tenaga  motor  yang  terjadi di atas piston atau  torak  tanpa memperhitungkan  kerugian akibat gesekan yang terjadi di dalam mesin. Tenaga indikator berkaitan erat dengan tekanan rata-rata indikator. Daya indikator dapat diperoleh dengan rumus [6].
𝑁𝑖 = (  /4 𝑥 𝐷2 𝑥 𝐿 𝑥 𝑛 𝑥 𝑧 𝑥 𝑃𝑖 60 x 75 )
(1)
Dimana, ni adalah daya indikator (pk),da dalah diameter silinder (cm), l adalah langkah torak (m), n adalah putaran  mesin  (rpm),  z  adalah  jumlah  silinder  (buah)  dan  pi  merupakan  tekanan  torak  rata-rata  indikator (kg/cm 2 ).

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan menganalisis perrforma penggunaan turbocharger terhadap mesin induk KM  Green  Park  dengan  fukus  penelitian  pada Power,  Speed,  Fuel  and  Lubricating  Oil  Consumption . Penelitian dilakukan dengan cara observasi Mesin Induk (Penggerak Utama) pada KM. Green menggunakan mesin diesel Mesin MAN B&W S60MC6. Mesin ini memiliki 6 silinder dengan MCR 8580 kW dan memiliki volume exhaust manivold sebesar 6.13 m 3 . Untuk dapat mengetahui hasil penilitian dari pengaruh penggunaan turbocharge pada performa mesin utama pada kapal, maka perlu dilakukan sebuah percobaan dengan melakukan variasi-variasi yang diperlukan untuk menghasilkan parameter-parameter baik dari segi performa mesin maupun dari  segi Power,  Speed,  Fuel  and  Lubricating  Oil  Consumption. Penelitian  ini  menggunakan  bantuan  kapal dengan data kapal dan mesin induk sebagai berikut.
Tabel 2. Data Kapal Vessel Name Mt. Green Park Flag Indonesia Port Of Register Belawan L.O.A 145.53 M L.B.P 137.00 M Breadth 23.70 M Depth 13.32 M Heigth 37.42 M Gross Tonnage 11,590 Grt Draft 9.917 M D.W.T 20523 Tabel 3. Data Mesin Induk Type And Model Japanese Licensee 2 Stroke Man  B&W Maximum Continous 6.150 Kw Rating 136 Min -1 (Rpm) Continous Service Rating 5.228 Kw (85% M.C.R) 128,8 Min -1 (Rpm) Cylinders 6 Cylinder Bore 420 Mm Stroke 1.764 Mm Max.  Comb  Press  At M.C.R 14,5 Mpa Turbocharger Tpl73b, Non Cooling

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsumsi bahan bakar mesin utama dibagi menjadi dua bagian menurut kondisi kerja yaitu konsumsi bahan bakar  dalam  pelayaran  kecepatan  konstan  dan  konsumsi  bahan  bakar  dalam  navigasi  manuver.  Penggunan konsumsi bahan bakar mempengaruhi kecepatan, daya pada mesin utama. Bedasarkan hasil penelitian, simulasi mesin utama pada kondi berbagai power yang digunakan dapatn dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 4.  Hubunagan turbocharger dengan power/daya yang dihasilkan
Engine Speed r/detik Rata Rata Tekanan (bar) Power KW Non Turbocharger Turbocharger 105 18.00 10,200 12,240 79 11.5 7,700 9,240
Berdasarkan tabel diatas maka diperoleh bahwa, pada putaran 105 /r/detik diperoleh power sebesar 10,200 KW tanpa Turbocharger, lebih kecil jika dibandingkan dengan menggunakan turbocharger yaitu sebesar 12,240 KW. Hal serupa juga diperol pada putaran mesi 79 r/detik, dengan menggunakan tekanan yang sama pada 11,5 bar diperoleh  nilai  selisih  sebesar  1,540  Kw.  Nilai  power  yang  dihasil  pada  percoban  simulasi  di  tabel  4,  akan berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar yang digunakan oleh mesin utama kapal. Adapun hasil analasa dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 5.  Hubunagan turbocharger konsumsi bahan bakar yang digunakan
Spsifik konsumsi bahan bakar (g/kWh) With hight efficiency turbocharger Without hight efficiency turbocharger 100% Load 80% Load 100% Load 80% Load 170 167 172 169
Berdasarkan tabel diatas dapat diatas maka dengan menggunakan turbocharger denagan tinggi effisiensi, pada saat di-load dengan daya 100% maka mesin induk bisa menggunakan 170 g/kWh bahan bakar sedangakan tanpa turbocharger menggunakan bahan bakar lebih banyak yaitu 172 g/kWh. Hal tersebut berbading lurus dengan mesin induk tanpa turbocharger, diproleh selisih 2 g/kWh lebih banyak jika dibandingakan bahan bakar yang digunakan pada mesin yang menggunakan turbocharger pada saat 80% load.

## 1. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis dapat disimpulkan bahwa mesin induk MV. Green Park, daya yang dihasilkan pada saat  menggunakan  turbocaharger  memiliki  nilai  selisih  sebesar  1,540  Kw  dengan  kondisi  mesin  tidak menggunakan turbo charger. Penggunaan turbocharger dengan effisiensi tinggi memberikan pengaruh terhadap performa  mesin  induk  dari  segi  konsumsi  bahan  bakar.  Dimana  diproleh  selisih  2  g/kWh  jika  tidak menggunakan turbocharger.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Arismunandar Wiranto, Koichi Tsuda. 1983. Motor Diesel Putaran Tinggi.Jakarta. Pradnya Paramita. [2]  BP3IP. 2014. MOTOR DIESEL. Jakarta. BP3IP.
[3]  Didit Sumardiyanto, Sri Endah Susilowati. 2017. PENGARUH KONDISI UDARA BILAS TERHADAP KINERJA MESIN DIESEL. Jurnal Konversi Energi dan Manufaktur UNJ Edisi II. http://journal.unj.ac.id/unj/index.php/jkem/article/view/6363
[4]  E, Karyanto. 2008. Panduan Reparasi Mesin Diesel. Jakarta. Pedoman Ilmu Jaya.
[5]  Handoyo, Jusak Johan. 2014. Mesin Penggerak Utama Motor Diesel. Jakarta. Depublish.
[6]  Maleev, Bambang Priambodo. 1995. Operasi dan Pemeliharaan Mesin Diesel. Jakarta Erlangga.
[7]  Sukoco, Zainal Arifin. 2008. TEKNOLOGI MOTOR DIESEL. Bandung.Alfabeta.
[8]  WORLD MARITIME.
2014. Klasifikasi Mesin Diesel Penggerak Utama Kapal.
http://www.maritimeworld.web.id/2014/01/Klasifikasi-Mesin-Diesel-Penggerak-Utama-Kapal.html.