BAB I

PENDAHULUAN

1.1 latar belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini sangat pesat, hal

ini memberi tanda bahwa semakin majunya peradaban manusia.Salah satu

wujudnya adalah kesibukan manusia yang kian meningkat, hal inilah yang

menuntut para ilmuwan untuk berusaha menciptakan suatu alat atau mesin yang

berfungsi membantu kinerja manusia.Kendaraan bermotor merupakan salah satu

alat transportasi yang memerlukan mesin sebagai penggerak mulanya, baik untuk

kendaraan roda dua maupun untuk kendaraan roda empat.

Motor bakar merupakan salah satu mesin yang digunakan sebagai

penggerak mula-mula alat transportasi. Motor bakar merupakan suatu mesin

konversi energi yang merubah energi kalor menjadi energi mekanik. Dengan

adanya energi kalor sebagai suatu penghasil tenaga maka sudah semestinya mesin

tersebut memerlukan bahan bakar dan sistem pembakaran yang digunakan sebagai

sumber kalor. Motor bakar yang menggunakan bahan bakar bensin disebut dengan

motor bensin dan motor bakar torak yang menggunakan bahan bakar solar disebut

motor diesel.Motor bensin memperoleh tenaga dari hasil pembakaran bahan bakar

dan udara menghasilkan daya. Pada sepeda motor sebagian besar masih

menggunakan karburator yaitu alat yang digunakan untuk mencampur antara

bahan bakar bensin dan udara supaya menjadi gas pada motor bensin disebut

karburator. (Haryono, 1995)

1

1.2. Tujuan Pengujian

1. Untuk mengetahui prestasi kerja motor bakar

2. Untuk mengetahui siklus bakar diagram P-V

3. Untuk mengetahui hubugan antara parameter-parameter

daya terhadap putaran

Konsumsi Bahan Bakar terhadap putaran

Efisiensi terhadap putaran

Daya terhadap beban

Konsumsi bahan bakar terhadap beban

Efisiensi terhadap beban

4. Untuk menganalisa gas hasil pembakaran

5. Untuk mengetahui neraca panas pada motor bakar

2

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Pengertian Umum Motor Bakar

Secara umum pengertian motor bakar diartikan sebagai pesawat yang dapat

mengubah suatu bentuk energi thermal menjadi bentuk energi mekanik. Motor

bakar dapat pula diartikan sebagai pesawat dan energi kerja mekaniknya diperoleh

dari pembakaran bahan bakar dalam pesawat itu sendiri. Oleh karena itu, motor

bakar yang pembakarannya terjadi di dalam pesawat itu sendiri disebut pesawat

tenaga dengan pembakaran dalam (Internal Combustion Engine).

Pada mulanya perkembangan motor bakar torak dengan motor bakar

bensin ditemukan oleh Nichollus Otto pada tahun 1876. Karena bentuknya kecil

dan tenaganya besar juga mudah dihidupkan dan sangat praktis, maka

memberikan kemungkinan untuk dapat mempergunakan motor tersebut

diberbagai lapangan kerja dengan aneka macam ragamnya.

Motor bakar torak menggunakan silinder tunggal atau beberapa silinder.

Salah satu fungsi torak disini adalah sebagai pendukung terjadinya pembakaran

pada motor bakar. Tenaga panas yang dihasilkan dari pembakaran diteruskan

torak ke batang torak, kemudian diteruskan ke poros engkol yang mana poros

engkol nantinya akan diubah menjadi gesekan putar.

2.2. Klasifikasi dan jenis Motor Bakar

Motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) macam. Adapun

pengklasifikasian motor bakar adalah sebagai berikut:

2.2.1. Bedasarkan Sistem Pembakaran

a. Motor Pembakaran Dalam

Pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran bahan bakar terjadi di

dalam mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa

diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak

dan mesin propulasi pancar gas.

3

b. Motor Pembakaran Luar

Pada motor pembakaran luar ini, proses pembakaran bahan bakar terjadi di

luar mesin itu, sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin

tersendiri. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah

menjadi tenaga gerak, tetapi terlebih dulu melalui media penghantar, baru

kemudian diubah menjadi tenaga mekanik.Misalnya pada ketel uap dan turbin

uap.

2.2.2. Bedasarkan Sistem Penyalaan

a. Motor Bensin

Motor bensin dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut

dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga api

listrik yang membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor ini

cenderung disebut spark ignition engine. Pembakaran bahan bakar dengan udara

ini menghasilkan daya.Di dalam siklus otto (siklus ideal) pembakaran tersebut

dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume konstan.

b. Motor diesel

Motor diesel adalah motor bakar torak yang berbeda dengan motor bensin.

Proses penyalaannya bukan menggunakan loncatan bunga api listrik. Pada

waktu torak hampir mencapai titik TMA bahan bakar disemprotkan ke dalam

ruang bakar.Terjadilah pembakaran pada ruang bakar pada saat udara udara

dalam silinder sudah bertemperatur tinggi.Persyaratan ini dapat terpenuhi

apabila perbandingan kompresi yang digunakan cukup tinggi, yaitu berkisar 12-

25.(Arismunandar. W, 1988)

2.2.3. Berdasarkan Proses kerja

a. Mesin Empat langkah

Adalah empat langkah torak dan dua kali putaran poros engkol yang

diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus, siklus tersebut adalah pengisian

(Intake), Kompresi, Usaha (power), dan pembunagan.Pada mesin dengan

pembakaran kompresi (diesel) hanya udara yang diinduksikan dan dikompresikan

kedalam silinder. Saat torak mendekati titik TMA, bahan bakar akan

diinjeksikan kedalam slilinder melalui semburan nozzle sehingga terjadi

4

pembakaran. Pembakaran berakhir saat melalui langkah usaha yang merupakan

langkah ekspansi Isentropik.

b. Mensin Dua Langkah

Mesin otto dua langkah biasanya tidak dilengkapi oleh katup buang

sehingga lubang harus dibuang pada dinding silinder diatas kepala torak saat torak

berada di TMB yang di tempatkan bersebrangan dengan lubang sisi masuk.

Volume Langkah (VL)

Adalah volume piston dari TMA ke TMB yang dirumuskan

VL = π4

. D 2. L

Dimana :

VL = volume langkah (m3)

D = diameter silinder (m) = 0,64 m

L = panjang langkah piston (m) = 0,45 m

Perbandingan kompresi (v1/v2) = 2

Dimana :

v1 = volume saat piston berada di TMB

v2 = volume saat piston berada di TMA

Proses Kerja dari motor bakar

1. langkah 1 : langkah isap

Gerakan torak dari TMA ke TMB, proses 0-1 proses isobaric (P = c),

diama keadaan gas (bahan bakar) dalam silinder dipanaskan sehingga piston

bebas bergerak dan bahan bakar/gas dalam silinder akan berubah dari keadaan

1 ke keadaan 2 yang sama terperatur dan volume betambah besar dan

tekanannya tetap. P1 = P0

Diaman : P0 = tekanan udara ruangan

P1 = tekanan

2. langkah II : Langkah Kompresi

5

Gerakan torak dari TMB ke TMA

Proses 1-2 ; proses adiabatik ( P.Vk = c ), dimana proses berlangsung tidak ada

panas yang masuk atau keluar system.

P 1. V 1k=P 2 . V 2

k

dimana :

k = indeks ekpansi atau kompresi, untuk gas ideal standart = 1,4.

Dilanjutkan dengan proses pemasukkan panas secara isobarik ( V=c ), dimana

keadaan gas diubah dari keadaan awal ke keadaan akhir dengan memanaskan

silinder, sedang torak ditahan supaya jangan bergerak sehingga volume gas

dalam silinder tetap dan tekanan akan naik. Proses 2-3 ; volume konstan (V2 =

V3)

P 2. V 2T 2

=P 3. V 3T 3

P 2T 2

= P 3T 3

P 3= P 2.T 3T 3

3. Langkah III ; langkah Usaha

Gerak torak dari TMA ke TMB

Proses 2-4 ; proses adiabatik ( P.Vk = c )

P2 .V 3k=P3 .V 4

k

m . R .T3 . V 3k−1=m. R . T 4 . V 4

k−1

untuk mencari T2 didapatkan dari rumus (sumber : “ sudarman

Thermodinamika II Terpakai “. Hal 72)

T 2T 1

={V 1V 2 }k-1

6

dimana : T1 = suhu awal (suhu ruangan =27oC)

T1 = 27 + 273 = 300 K

4. Langkah VI; langkah buang

Gerakkan torak dari TMB ke TMA

Proses 1-0 ; adalah proses isobarik ( P=konstan ) Po = P1

2.3. Siklus dan Termodinamika Motor Bakar

Siklus termodinamika sangat penting untuk mempelajari motor bakar.

Proses kima dan termodinamika yang terjadi pada motor bakar sangatlah rumit

untuk dianalisis. Jadi diperlukan suatu siklus yang diidealkan sehingga

memudahkan untuk menganalisa motor bakar.Siklus yang diidealkan tentunya

harus mempunyai kesamaan dengan siklus sebenarnya. Sebagai contoh

kesamaannya adalah urutan proses, dan perbandingan kompresi. Di dalam siklus

aktual, fluida kerja adalah campuran bahan- bakar udara dan produk pembakaran,

akan tetapi di dalam siklus yang diidealkan fluidanya adalah udara. Jadi siklus

ideal bisa disebut dengan siklus udara.

Penggunaan siklus ini berdasarkan beberapa asumsi adalah sebagai berikut :

1. Fluida kerja dianggap udara sebagai gas ideal dengan kalor sepesifik

konstan (tidak ada bahan bakar).

2. Langkah isap dan buang pada tekan konstan.

3. Langkah kompresi dan tenaga pada keadaan adiabatic.

4. Kalor diperoleh dari sumber kalor dan tidak ada proses pembakaran atau

tidak ada reaksi kimia.

2.3.1. Siklus Daya Otto

7

Siklus otto yang sebenarnya sangat tergantung pada rasio udara dan bahan

bakar baik dari komposisi udara maupun komposisi bahan bakarnya sehingga

semua komponen variabel perhitungan(cp,k) tidak konstan. Agar pendekatan

siklus ini mudah dipahami, maka yang dibahas adalah siklus udara standarnya.

Efisiensi siklus otto merupakan fungsi perbandingan kompresi motor dan harga k

untuk fluida kerja. Dengan demikian perbandingan kompersi merupakan variabel

yang sangat penting dalam operasi motor sebenarnya.

Untuk perhitungan siklus udara standar kita asumsikan sebagai berikut:

Fluida kerja berupa udara dianggap memiliki kalor jenis konstan

Saat terjadi pembakaran, temperatur naik sesudah kompresi dan terjadi

perpindahan kalor ke fluida kerja.

Tempat berakhir, pembuangan, dan pemasukan proses pendinginan

volume konstan kembali ke udara ekspansi ke temperatur rendah pada saat

awal proses kompresi.

Efisiensi siklus otto:

η=Q 1−Q 2Q 1

Atau:

η=1−T 1T 2

=1− 1T 2

T 1

η=1− 1

[ v 1v 2 ]

Efisiensi ideal siklus otto sebagaimana persamaan diatas mengundang orang

untuk menaikkan perbandingan kompresi.Dalam mesin sebenarnya, efisiensi yang

terjadi berada dibawah kondisi ideal sebagai akibat dari gesekan, perpindahan

kalor ke dinding silinder, kalor jenis yang bervariasi, pembakaran yang tak

sempurna, dan sebagainya.Oleh karena itu untuk mencapai efisiensi termis yang

tinggi tidak bisa hanya menaikkan perbandingan kompresi dengan harapan bisa

mencapai keadaan yang ideal. Apabila perbandingan kompresi dinaikkan,

akanterjadi ketukan (knocking) yang menjatuhkan nilai efisiensi menjadi sangat

rendah.

8

Saat campuran udara dibakar dengan percikan api, flame front sangat

menentukan. Ini akan mengusap dan memotong ruang bakar, menekan campuran

yang tak terbakar didepannya dalam berbagai cara isentropik. Jika fraksi ini tak

terbakar yang tersisa tempereturnya terlalu tinggi dan berada terlalu lama dalam

silinder, maka medium kerja baru yang dimasukkan kedalam silinder selama

proses kompresi akan terjadi pembakaran sendiri (auto ignition) yang hebat.

Tekanan yang tidak seimbang didalam silinder akan membuat usapan gelombang

tekanan balik dan seterusnya dapat mengurangi volume ruang bakar. Selanjutnya,

hal ini menaikkan kerugian kalor dari silinder, berakibat mereduksi kerja keluaran

dan juga efisiensi mesin.Pada kasus yang ekstrim, detonasi mengakibatkan

kerusakan torak secara fisik.

2.3.2. Siklus daya diesel

Siklus diesel merupakan sklus dengan pembakaran kompresi yakni

memanfaatkan kompresi udara yang tinggi untuk membakar bahan

bakarnya.Dalam hal ini udara dimampatkan hingga mencapai tekanan tinggi

sehingga temperatur juga tinggi.Saat mendekati titik mati atas, bahan bakar

disemprotkan kedalam silinder ke udara yang telah mempunyai tekanan dan

temperatur tinggi dan terbakar segera saat disemprotkan. Efek kombinasi antara

terbakarnya bahan bakar dan penambahan volume membuat proses penambahan

kalor mendekati proses isobar. Di satu titik pada awal langkah kerja, yang disebut

fuel-cut off, pemberian bahan bakar dihentikan dan piston meneruskan proses

ekspansi isentropik hingga mencapai titik mati bawah dan diteruskan ke

pembuangan.

Efesiensi siklus diesel :

η=Q 1−Q 2Q 1

Didefinisikan perbandingan kompresi rc sebagai v1/v2, cut off ratio adalah (v2/v3) dan perbandingan ekspansi (v3/v4), maka:

L=T 3T 2

= v 3v2

,dan

η=1− 1krc

k-1[ Lk−1

L−1 ]

9

Dalam siklus ini terlihat bahwa efisiensi termal merupakan fungsi perbandingan

kompresi, perbandingan cut off ratio dan k untuk penggunaan gas sebagai fluida

kerja. Jika L menjadi besar, efisiensi termal menjadi turun, oleh karena kalor

dimasukkan terlalu lama kedalam langkah kerja dengan konsekuensi kerja

ekspansi semakin kecil.Jika L mendekati satu efisiensi mendekati efisiensi siklus

otto diman semua kalor diberikan pada titik mati atas.

2.4. Daya Motor bakar

1. Daya generator

Ng = v x I + (v2 x I2)0.33 x 1.36 x 10-3 (HP)

2. Daya efektif

Ne =

Ngηg (HP)

ηg = efisiensi generator = 0.75 Pm Vl

3. Daya mekanis

Nm =

PmxV 1 xnxi4500 xZ

( HP )

Pm : tekanan mekanis rata-rata (kg/m2) = A + B +Vp

A : 0.04 kg/cm2 = 4 x 102 kg/m2

B : 0.0135 kg sec/cm3 = 1.35 x 102 kg sec/m3

Vp : L x

n30

( m /s )

L : panjang langkah piston (m) n : putaran poros engkol (Rpm)

VL: volume langkah piston (m3) =

π4 x D2 x L

D : diameter silinder (m) i : jumlah silinder Z : power stroke cycle ratio = 2

4. Daya indikasi

Ni = Ne + Nm (HP)

2.5. Kebutuhan Bahan Bakar

- Konsumsi bahan bakar Spesifik

SFC = 3600 .Fb .ρ [kg/jam]

Fb = konsumsi bahan bakar [cc/detik]

10

- Konsumsi bahan bakar Spesifik Efektif

ESFC = SFC/Ne [kg/jam=HP]

- Konsumsi bahan bakar Spesifik Indikasi

ISFC = SFC / Ni [kg/jam-HP]

2.6. Kebutuhan udara Pembakaran

Udara sangat dibutuhkan dalam proses pembakaran karena dalam udara

terdapat zat penbakar. Udara tidak hanya terdiri dari zat pembakar (zat asam) saja

tetapi juga gas yang lainnya.Udara yang dimasukkan untuk proses pembakaran

harus sesuai dengan kebutuhan. Agar didapat campuran yang baik antara bahan

bakar minyak tersebut dengan udara. Oleh karena itu, mengetahui kebutuhan

udara dalam proses pembakaran merupakan hal yang sangt penting.

Perbandigan udara – bahan bakar aktual

Persamaan reaksi permbakaran udarah – bahan bakar, a CnHn + b O2 + c H2 –

d CO2 + e O2 + f CO + g H2 + h H2O. dari kesetimbangan reaksi diatas dapat

ditentukan komponennya melalui analisa osrat.

[A/F]act = (b+c ) BM udara

aBM bahan bakar

Perbandingan Udara – Bahan Bakar Standar

Untuk perbandingan udara – bahan bakar standar dicari dengan persamaan A

CnHn + b O2 + c H2 – d CO2 + e HO2 + f H2. Kompenen-komponen

kesetimbangan di atas dapat ditentukan bedasarkan stoklometri, sehingga

perbandingan udara – bahan bakar :

[A/F]st = (b+c ) BM udara

a BM bahanbakar

Faktoe kelebihan udara α=[ A

f ] act

[ Af ]st

Neraca Panas

- Panas hasi pembakaran Bahan Bakar dan udara

Qb = SFC . LHV [kkal/jam]

LHV=nilai bahan bakar rendah = 1000 [kkal/jam]

11

- Panas untuk kerja indekasi

Q1 = 632.N [kkal/jam]

- Panas untuk kerja efektif

Qe = 632. Ne [kkal/jam]

- Kerugian panas pembakaran

Qt = Qb – Q1 {kkal/jam]

2.7. Reaksi Pembakaran

Dalam proses pembakaran maka tiap macam bahan bakar selalu

membutuhkan sejumlah udara tertentu agar bahan bakar tadi dapat dikeluarkan

secara sempurna. Adapun reaksi kimia dari pembakaran:

C8H12 + 12.5O2 8CO2 + 9H2O

Kelebihan udara muncul pada hasil reaksi dalam jumlah yang sama. Bila

bahan bakar mengandung oksigen, maka prosedurnya juga sama seperti

sebelumnya, bahwa adanya oksigen dalam bahan bakar akan mengurangi oksigen

yang dimasukkan.

Neraca panas:

Panas hasil pembakaran : Qb = SFC x LHV (Kkal/jam)

LHV = nilai bakar bahjan bakar= 10600 (Kkal/jam)

Panas untuk kerja indikasi : Qi = 632 Ni (Kkal/jam)

Panas untuk kerja efektif : Qe = 632 Ne (Kkal/jam)

Kerugian panas pembakaran : Qt = Qb – Qi (Kkal/jam)

12

BAB III

PELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1. Data Teknis Percobaan

A. Motor bakar

1. Merk/type motor : HONDA/G.100

2. Sistem pendingin : Udara

3. Sistem pengapian : Magnet

4. Jumlah silinder : 1

5. Jumlah langkah : 4

6. Panjang langkah : 46 mm

7. Diameter silinder : 64 mm

8. Daya motor : 3,6 Hp/3600 rpm

9. Diameter orifis : D/d= 20/10 mm

B. Genarator

1. Type : G.100

2. Tengangan : 110V / 10 A

3.2 Skema Instalasi

13

Keterangan gambar

1. Motor

2. Generator Listrik

3. Alat ukur konsumsi udara

4. Analisa Orsat

5. Temperature gas buang

6. Saluran gas buang

7. Konsumsi bahan bakar

8. Katup bahan bakar

9. Tangki bahan bakar

10. Circuit breaker

11. Beban lampu

3.3. Prosedur Percobaan

1. Memastikan bahwa perangkat percobaan dalam kodisi siap dipakai.

2. Menghidupkan mesin pada putaran rendah, lihat semua alat ukur sampai

bekerja normal.

3. Menghubungkan mesin dengan generator, hidupkan beban listrik pada

beban rendah.

4. Melakukan ketentuan percobaan sesuai yang diminta oleh pembimbing

seperti :

Variabel speed dengan beban konstan, buka saklar beban throttle secara

bervariasi dimulai dari beban rendah sehingga didapat variasi putaran

poros sedangkan beban konstan.

Variabel load dengan kecepatan putaran konstan, diharapkan putaran

mesin konstan sedangkan beban berubah – ubah dari beban rendah

berdasarkan keluaran generator.

5. Mengambil seluuh data yang diperlukan sesuai dengan lembar data yang

ada.

6. Untun menganalsa gas buang, digunakan orsat aparatur.

14

Cara kerja :

Untuk menganalisa gas buang kita harus memasukan gas buang dengan

cara katup cock E dibuka agar gas buang dapat masuk. Selanjutnya

levelling Bottle diturunkan sehingga permukaan air di dalam ruangan yang

kosong akan teisi gas buang. Setelah itu katup E, ditutup kembali agar gas

buang yang masuk Measuring Burette tidak keluar lagi. Selanjutnya

permukaan air yang terbaca pada skala Measuring Burette dicatat, V

berarti volueme gas buang dianalisa Vgas = 100 cc – V.

a. Mengukur volume gas CO2

Gas buang yang telah diukur tersebut kemudian dimasukkan kedalam

pipet B dengan cara membuka katup b, sedangkan katup yang lain tetap

tertutup. Cairan pada pipet b dikocok dengan cara menaikturunkan Levelling

Bottle agar terjadi penyerapan gas CO2 dengan baik. Kemudiancairan

permukaan dipipet B disamakan kembali pada posisi sebelum dikocok

dan katup b ditutup kembali. Pada Mesurring Burette akan terbaca skala

dengan volume V1 maka volume gas CO2terserap : VCO2 = V1– V

b. Mengukur volume gas CO2

15

Selanjutnya memasukkan gas buang ke dalam pipet C maka katup c

dibuka.Dengan cara yang sama seperti langkah diatas maka akan terbaca

skala pada Measuring Burette V2 dari volume gas O2 yang terserap. VO2 =

V2 – V1

c. Mengukur volume gas CO

Seperti pada langkah pengukuran gas CO2 dan O2 maka didapakan

pada skala Measuring Burette V3 dan volume gas CO yang terukur :

VCO = V3-V2.

d. Mengukur volume gas N2

Volume gas ini merupakan sisa pengukuran dari volume gas CO2, O2,

dan CO. jadi gas N2 yang terserap adalah :

VN2 : Vgas – VCO2 – VO2– VCO

7. Setelah percobaan selesai :

Kurangi kecepatan mesin dan mematikan mesin

Tutup katup bahan bakar

Bersihkan alat-alat percobaan.

3.4. Variabel Speed dan Beban Konstan

Melakukan seluruh rangkaian prosedur percobaan dari nomor 1 sampai

dengan nomer 6, pada kecepatan putaran motor yang bervariasi dimulai dari

putaran yang rendah ke putaran yang tinggi sedangkan beban lampu dibuat

konstan.

3.5. Variabel Load dan Puataran Konstan

Melakukan seluruh rangkaian prosedur percobaan dari nomer 1 sampai

dengan nomer 6, pada beban lampu yang bervariasi dimulai dari beban yang

rendah ke beban yang tinggi sedangkan putaran motor dibuat konstan.

16

BAB IV

ANALISA DATA

4.1. Data Hasil Pengujian

4.1.1. Pengujian varibel speed – constan load

PARAMETER HASIL PENGUKURAN PENGUJIAN1 2 3 SATUAN

PUTARAN 1100 1300 1475 RpmBEBAN 25 25 25 WattTEGANGAN 150 200 200 VoltARUS 0,16 0,125 0,09 AmpereKONSUMSI UDARA 3 5 3 Mm hgKONSUMSI BB. 1/7,3 1/6,8 1/5,6 Cc/detVOLUME GAS BUANG 100 100 100 MIVOLUME CO 1 7 6 MIVOLUME O2 3 7 8 MIVOLUME CO2 4 16 17 MIVOLUME N2 92 70 69 MITEMP. GAS BUANG 200 200 250 ˚C

4.1.2. Pengujian variabel load – konstan speed

PARAMETER HASIL PENGUKURAN PENGUJIAN1 2 3 SATUAN

PUTARAN 1620 1620 1620 RpmBEBAN 40 80 80 WattTEGANGAN 270 250 240 VoltARUS 0,148 0,32 0,33 AmpereKONSUMSI UDARA 4 3 3 Mm hgKONSUMSI BB 1/6 1/6,3 1/10,6 Cc/detVOLUME GAS BUANG 100 100 100 MIVOLUME CO 19 20 12 MIVOLUME O2 13 1 15 MIVOLUME CO2 18 33 28 MIVOLUME N2 50 46 45 MITEMP. GAS BUANG 250 200 200 ˚C

17

4.2. Perhitungan Data

4.2.1. Daya motor

Daya generator

Ng = [(v x I) + ( v2 x I2 )0.33] x 1.36 x 10-3 (HP)

= [(150 x 0,16) + (1502 x 0,162 )0.33]x 1.36 x 10-3 (HP)

= 0.0437HP

Daya efektif

Ne =

Ngηg

( HP )

=

0 .04370 .75

( HP )

= 0.0583 HP

Daya mekanis

1. V1=

π4 x D2 x L (m3 )

=

3. 144 x 0.0642 x 0.046 (m3)

= 0.0001479 m3

2. Pm = A + B x Vp

= 400 + 135 x [110030 ]

= 400 + 135 x 36.67

= 5350 (Kg/m2)

3. Nm = Pm x V1 x n x i4500 x 2

=

5350 x0 . 0001479 x1100 x 0 .164500 x 2

= 0,0155 HP

18

Daya indikasi

Ni = Ne + Nm

= 0.0583+ 0,0155

=0,0738 HP

4.2.2. Kebutuhan bahan bakar

Konsumsi bahan bakar spesifik

SFC =

36001000 x Fb x ρ (kg/jam)

=

36001000 x 1/7.3 x 0.785 (kg/jam)

= 0.3871 (kg/jam)

Konsumsi bahan bakar spesifik efektif

ESFC =

SFCNe (kg/jam.HP)

=

0 .3871 0 .0583

= 6,6412 (kg/jam.HP)

Konsumsi bahan bakar spesifik indikasi

ISFC =

SFCNi

=

0,3871 0,738

= 5,2480(kg/jam.HP)

4.2.3. Kebutuhan bahan bakar

Perbandingan bahan bakar aktualPersamaan reaksi pembakaran udara – bahan bakar

aCnHn + bO2 + cN2 dCO2 + eO2 + fCO + gH2 +hH2O

19

dari kesetimbangan reaksi diatas dapat ditentukan komponen-komponennya melalui analisa orsat

Perbandingan udara – bahan bakar standar:Untuk perbandingan udara – bahan bakar standar dicari dengan menggunakan persamaan reaksi:

aCnHn + bO2 + cN2 dCO2 + eH2O + fN2

komponen-komponen kesetimbangan diatas dapat ditentukan berdasarkan stoikiometri, sehingga perbandingan udara – bahan bakar:

(A/F)st =

(b+c )BMudara(axBM ) BMbahanbakar

Faktor kelebihan udara:

α=( A /F )act( A / F )st

4.2.4. Reaksi pembakaran

Neraca panas :

LHV = nilai bahan bakar = 10600 (kkal/jam)

Panas hasil pembakaran Qb = SFC x LHV (kkal/jam)

= 0,3871x 10600 (kkal/jam)

= 4103.5068kkal/jam

Panas untuk kerja indikasiQi = 632 x Ni (kkal/jam)

= 632 x0,0738 (kkal/jam)

= 46,6198 kkal/jam

Panas untuk kerja efektifQe = 632 x Ne ( kkal/jam)

= 632 x 0 .0583 (kkal/jam)

= 36,8401kkal/jam

Kerugian panas pembakaran

20

Qt = Qb - Qi

= 4103,5068 - 46,6198kkal/jam

= 4056.8870 kkal/jam

Variable speed – Constant load

NOTASI SATUAN DATA

    1 2 3

Ng Hp 0,0437 0,0454 0,0336

Ne Hp 0,0583 0,0605 0,0449

Nm Hp 0,0155 0,0018 0,0015

Ni Hp 0,0738 0,0623 0,0464

SFC Kg/jam 0,3871 0,4156 0,5046

ESFC Kg/jam.Hp 6,6412 6,8683 11,2501

ISFC Kg/jam.Hp 5,2480 6,6713 10,8770

[A/F]stKgudr/KgBB 15,135 15,135 15,135

[A/F]actKgudr/KgBB 41,6430 9,6833 9,7275

A   2,7514 0,6398 0,6427

Qb kkal/jam 4103,5068 4405,2353 5349,2143

Qi kkal/jam 46,6198 39,3703 29,3220

Qe kkal/jam 36,8401 38,2410 28,3495

Qt kkal/jam 4056,8870 4365,8650 5319,8923

ηm % 0,7902 0,9713 0,9668

Ηv % 0,00015292 0,00016705 0,00011404

Nst Hp 1,0260 1,0260 1,0260

ESFCst Kg/Hp.jam 0,3773 0,4051 0,4919

21

Variable load – Constant speed

NOTASI SATUAN DATA

    1 2 3

Ng Hp 0,0699 0,1333 0,1321

Ne Hp 0,0931 0,1778 0,1761

Nm Hp 0,0196 0,0196 0,0196

Ni Hp 0,1127 0,1973 0,1957

SFC Kg/jam 16,9560 17,8038 29,9556

ESFC Kg/jam.Hp 182,0470 100,1539 170,1080

ISFC Kg/jam.Hp 150,4287 90,2183 153,0888

[A/F]stKgudr/KgBB 15,135 15,135 15,135

[A/F]actKgudr/KgBB 6,1225 4,6005 5,9272

Α   0,4045 0,3040 0,3916

Qb kkal/jam179733,600

0188720,280

0317529,360

0

Qi kkal/jam 71,2377 124,7198 123,6663

Qe kkal/jam 58,8650 112,3471 111,2936

Qt kkal/jam 179662,362 188595,560 317405,693

22

3 2 7

Ηm % 0,8263 0,9008 0,9000

Ηv % 0,00011990 0,00010384 0,00010384

Nst Hp 1,0260 1,0260 1,0260

ESFCst Kg/Hp.jam 16,5263 17,3526 29,1965

4.3. Pembahasan Grafik Dan Parameter

4.3.1. Pengujian Varibel Speed-Konstan Load

1100 1300 14750.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0.1912 0.17000.1264

0.38710.4156

0.5046

GRAFIK HUBUNGAN DAYA TERHADAP PUTARAN

DAYA

SFC

PUTARAN (rpm)

DA

YA

(H

p)

Jika melihat grafik hubungan daya dengan putaran diatas, dapat ditarik kesimpulan bahwa daya maksimum didapatkan pada putaran 1100rpm artinya pada putaran 1100 rpm dengan daya0.1912 HP,pada putaran 1300 dengan daya 0,1700 HP, pada putaran 1475 rpm dengan daya 0,1264 HP , sedangkan untuk hubungan konsumsi bahan bakar (SFC) dengan putaran 1475 rpm didapatkan konsumsi bahan bakar 0,5046 Kg/Jam, dengan putaran 1300 rpm didapatkan konsumsi bahan bakar 0,4156 Kg/Jam, dengan putaran 1100 rpm didapatkan konsumsi bahan bakar 0,3871 Kg/Jam

23

2.7514 0.6398 0.64270

5

10

15

20

4

16 17

1

7 6

GRAFIK HUBUNGAN FAKTOR KELEBIHAN UDARA TERHADAP VOLUME UDARA (VARIABLE SPEED - CONSTANT LOAD)

CO2CO

KELEBIHAN UDARA ([A/F]act/[A/F]st)

VO

LU

ME

UD

AR

A

Jika melihat grafik hubungan air fuel ratio dengan presentase emisi gas buang diatas, dapat ditarik kesimpulan emisi paling rendah didapatkan CO sebesar 1 ml pada rasio α (2.7514) artinya pada rasio α (2,7514) kandungan emisi gas buang CO besar yaitu 1 ml, didapatkan CO sebesar 7 ml pada rasio α (0.6398) artinya pada rasio α (0.6398) kandungan emisi gas buang CO besar yaitu 7 ml, didapatkan CO sebesar 6 ml pada rasio α (0.6427) artinya pada rasio α (0.6427) kandungan emisi gas buang CO besar yaitu 6 ml sedangkan untuk emisi gas buang CO2 sebesar 4 ml pada rasio α (2.7514) artinya pada rasioα (2.7514) kandungan emisi gas buang CO2 besar yaitu sebesar 4 ml, CO2 sebesar 16 ml pada rasio α (0.6393) artinya pada rasioα (0.6393) kandungan emisi gas buang CO2 besar yaitu sebesar 16 ml CO2 sebesar 17 ml pada rasio α (0.6427) artinya pada rasioα (0.6427) kandungan emisi gas buang CO2 besar yaitu sebesar 17 ml.

4.3.2. Pengujian Varibel Load-Konstan Speed

1620 1620 16200.0000

5.0000

10.0000

15.0000

20.0000

25.0000

30.0000

35.0000

0.2953 0.5280 0.5234

16.9560 17.8038

29.9556

GRAFIK HUBUNGAN DAYA TERHADAP PUTARAN

DAYA

SFC

PUTARAN (rpm)

DA

YA

(H

p)

Jika melihat grafik hubungan daya dengan putaran diatas, dapat ditarik kesimpulan bahwa daya didapatkan pada putaran 1620 rpm artinya

24

pada putaran 1620rpm daya maksimumnya adalah 0,2953 HP,pada putaran 1620 rpm daya maksimumnya adalah 0,5280 HP, arti, pada putaran 1620rpm daya maksimumnya adalah 0,5234 HP, sedangkan untuk hubungan konsumsi bahan bakar (SFC) dengan putaran 1620 rpm didapatkan konsumsi bahan bakar 16,9560 Kg/Jam, putaran 1620 rpm didapatkan konsumsi bahan bakar 17.8038 Kg/Jam, putaran 1620 rpm didapatkan konsumsi bahan bakar 29.9556 Kg/Jam.

0.4045 0.3040 0.39160

5

10

15

20

25

30

35

1920

1218

33

28

GRAFIK HUBUNGAN FAKTOR KELEBIHAN UDARA TERHADAP VOLUME UDARA (VARIABEL

LOAD - CONSTANT SPEED)

CO

CO2

KELEBIHAN UDARA ([A/F]act/[A/F]st)

VO

LU

ME

UD

AR

A

Jika melihat grafik hubungan air fuel ratio dengan presentase emisi gas buang diatas, dapat ditarik kesimpulan emisi paling rendah didapatkan CO sebesar 19 ml pada rasio α (0.4045) artinya pada rasio α (0.4045) kandungan emisi gas buang CO besar yaitu 19 ml,CO sebesar 20 ml pada rasio α (0.3040) artinya pada rasio α (0,3040) kandungan emisi gas buang CO besar yaitu 20 ml,CO sebesar 12 ml pada rasio α (0,3916) artinya pada rasio α (0,3916) kandungan emisi gas buang CO besar yaitu 12 ml, sedangkan untuk emisi paling rendah gas buang CO2 sebesar 18 ml pada rasio α (0.4045) artinya pada rasioα (0.4045) kandungan emisi gas buang CO2 besar yaitu sebesar 18 ml, CO2 sebesar 33 ml pada rasio α (0.3040) artinya pada rasioα (0.3040) kandungan emisi gas buang CO2 besar yaitu sebesar 33 ml, CO2 sebesar 28 ml pada rasio α (0,3916) artinya pada rasioα (0.3916) kandungan emisi gas buang CO2 besar yaitu sebesar 28 ml.

4.3.3. Diagram Sankey untuk Motor Bakar

25

BAB V

KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan diatas adalah :

Jika melihat grafikVaribel Speed-KonstanLoad hubungan daya dengan putaran diatas, dapat ditarik kesimpulan bahwa daya maksimum didapatkan pada putaran 1100rpm dimana pada putaran 1100 rpm dengan daya0.1912 HP, sedangkan untuk hubungan konsumsi bahan bakar (SFC) dengan putaran 1475 rpm didapatkan konsumsi bahan bakar 0,5046 Kg/Jam dimana itu lah terjadi grafik tertinggi.

Jika melihat grafikVaribel Load-Konstan Speed hubungan daya dengan putaran diatas, dapat ditarik kesimpulan bahwa daya maksimum didapatkan pada putaran 1620rpm dimana pada putaran 1620 rpm dengan daya0.5280 HP, sedangkan untuk hubungan konsumsi bahan bakar (SFC) dengan putaran 1620 rpm didapatkan konsumsi bahan bakar 29,9556 Kg/Jam dimana itu lah terjadi grafik tertinggi.

Jika melihat grafik Varibel Speed-KonstanLoadhubungan air fuel ratio dengan presentase emisi gas buang diatas, dapat ditarik kesimpulan emisi paling rendah didapatkan CO sebesar 1ml pada rasio α (2,7514) artinya pada rasio α (2,7514) kandungan emisi gas buang CO besar yaitu 1 ml,sedangkan untuk emisi gas buang tertinggi CO2 sebesar 17 ml pada rasio α (0,6427) artinya pada rasioα (0,6427) kandungan emisi gas buang CO2 besar yaitu sebesar 17 ml.

26

Jika melihat grafik Varibel Load-Konstan Speed hubungan air fuel ratio dengan presentase emisi gas buang diatas, dapat ditarik kesimpulan emisi paling rendah didapatkan CO sebesar 19ml pada rasio α (0,4045) artinya pada rasio α (0,4045) kandungan emisi gas buang CO besar yaitu 19 ml,sedangkan untuk emisi gas buang tertinggi CO2 sebesar 33 ml pada rasio α (0,3040) artinya pada rasioα (0,3040) kandungan emisi gas buang CO2 besar yaitu sebesar 33 ml.

Adanya suatu ketidakakurasian dalam pengukuran dan pengambilan spesifikasi data pengujian yang mana dapat berbengaruh besar terhadap hasil unjuk kerja suatu mesin yang nantinya disajikan dalam bentuk grafik engine performance yaitu power, speed, air fuel ratio, gas emission.

DAFTAR PUSTAKA

Harsanto. 1984. Motor Bakar. Djambatan. Jakarta.

Ir. Sudarman, MT. 2004. Siklus Daya Termal. UMM Press. Malang

Tim Laboratorium Konversi Energi. Modul Praktikum Prestasi Mesin. Laboratorium Konversi Energi UMM. Malang.

27