UTILITASMOTOR BAKAR

Disusun oleh :

Diani Bahri Puteri (1512013)

Rifky Parhana Putra (15120--)

Roberto (15120--)

Yosea Pratama (15120--)

TKI KA01 2012

Dosen : Joko ....

Sekolah Tinggi Manajemen Industri Kementrian Perindustrian RI

Jl.Let.Jend. Suprapto No.26 Cempaka Putih, Jakarta Pusat - 10510.Tlp: (021) 42886064 Fax: (021) 42888206

DAFTAR ISI

BAB I ( PENDAHULUAN )

A. Latar Belakang........................................................................................ 1B. Tujuan..................................................................................................... 1

BAB II ( MOTOR BAKAR )

A. Pengertian Umum Motor Bakar............................................................. 2B. Klasifikasi Motor Bakar......................................................................... 2

BAB III ( MOTOR BENSIN)

A. Pengertian Motor Bensin........................................................................ 4B. Siklus Teoritis Motor Bensin.................................................................. 5C. Prinsip Kerja Motor Bensin.................................................................... 7D. Proses Pembakaran................................................................................. 14E. Detonasi pada Motor Bensin...................................................................18F. Bahan Bakar............................................................................................19G. Parameter Prestasi Mesin........................................................................ 23H. Unjuk Kerja Motor Bakar....................................................................... 25

BAB IV ( MOTOR DIESEL)

A. Pengertian Motor Diesel........................................................................ 32B. Prinsip Dasar Motor Diesel.................................................................... 32C. Sistem Bahan Bakar............................................................................... 35D. Tinjauan Energi Motor Diesel................................................................ 35E. Parameter Parameter Mesin................................................................. 36F. Kelebihan dan Kekurangan Motor Diesel.............................................. 40G. Aplikasi dalam Industri...........................................................................41

BAB V (PENUTUP

A. Kesimpulan............................................................................................. 42B. Penutup................................................................................................... 43

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Diagram P-V dan T-S siklus Termodinamika................................. 5

Gambar 2. Diagram P-V dan T-S siklus otto.................................................... 6

2

Gambar 3. Bagian bagian motor bensin 4 langkah........................................ 7

Gambar 4. Prinsip kerja motor 4 langkah......................................................... 9

Gambar 5. Gambaran cara kerja motor bensin 4 langkah................................. 9

Gambar 6. Bagian bagian motor bensin 2 langkah........................................ 11

Gambar 7. prinsip kerja motor 2 (dua) langkah................................................ 11

Gambar 8. Gambaran Cara Kerja motor bensin 2 langkah.............................. 14

Gambar 9. Tingkat pembakaran dalam sebuah mesin...................................... 15

Gambar 10 . Cairan Methanol........................................................................... 22

Gambar 11. Diagram Alir Prestasi Mesin......................................................... 23

Gambar 12. Pengetesan Prestasi Mesin............................................................24

Gambar 13. Prinsip Kerja Motor Diesel Empat Langkah................................. 32

Gambar 14. Volume Atur Untuk Menganalisa Kerja Maksimum.................... 35

Gambar 15. Sistem Motor Bakar.......................................................................36

Gambar 16. Contoh penggunaan Motor Bakar pada Industri.......................... 41

3

43

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar BelakangDalam kegiatan industri, khususnya dalam industri pertanian, penggunaan mesin

tentu tidak dapat dipisahkan dalam pembuatan produk industri tersebut. Baik dalam

industri besar maupun industri kecil, ada sedikitnya alat atau mesin yang digunakan

untuk pengoprasian secara otomatis. Selain itu juga, penggunaannya dimanfaatkan untuk

mengejar hasil yang lebih efisien dan efektif dengan mempertimbangkan kualitas dan

kuantitas produknya, serta keuntungan yang tinggi.Dalam mengoprasikan mesin untuk menghasilkan produk industri pastilah

membutuhkan sumber tenaga atau motor pembangkit tenaga untuk dapat menjalankan

mesin yang akan digunakan. Motor pembangkit tenaga yang digunakan biasanya berupa

motor bakar atau motor listrik. Kombinasi antara penggunaan mesin dengan sumber daya

manusia yang bagus, tentu akan menghasilkan produk dengan kualitas handal dan

berlangsung secara kontinyu. Dalam penggunaannya, mesin harus dipilih secara tepat

sesuai dengan kebutuhan dalam operasi, baik dari segi fungsi, maupun kapasitasnya.Umumnya jenis peralatan industri pertanian tidak banyak berbeda dengan peralatan

industri manufaktur. Perbedaan mendasar terletak pada penanganan bahan sebab

komoditas pertanian memiliki karakter mudah rusak dan kamba sehingga diperlukan

teknik khusus agar tidak mengalami kerusakan atau cacat selama proses produksi.

B. TujuanMakalah ini disusun dengan tujuan sebagai berikut :

a. Untuk mengetahui gambaran dan prinsip kerja Motor Bakarb. Untuk mendapatkan uraian secara detail tentang cara kerja Motor Bakar Bensin

maupun Motor Bakar Diesel.c. Untuk memenuhi tugas mata kuliah Utilitas.

BAB II

43

MOTOR BAKAR

A. Pengertian Umum Motor BakarMotor bakar merupakan salah satu jenis mesin penggerak yang banyak dipakai

dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran menjadi energi mekanik.

Mesin yang bekerja dengan cara seperti ini disebut motor pembakaran dalam

(Internal Combustion Engine). Adapun mesin kalor yang cara memperoleh energi

dengan proses pembakaran di luar disebut motor pembakaran luar (External

Combustion Engine).

Motor pembakaran dalam adalah mesin yang memanfaatkan fluida kerja/gas

panas hasil pembakaran, di mana antara medium yang memanfaatkan fluida kerja

dengan fluida kerjanya tidak dipisahkan oleh dinding pemisah.

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

pengklasifikasian motor bakar adalah sebagai berikut:

a Berdasarkan Sistem Pembakarannya

1 Mesin bakar dalam (Internal Combustion Engine).

Pada mesin pembakaran dalam fluida kerja yang dihasilkan pada mesin itu

sendiri, sehingga gas hasil pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai fluida.

Contoh: motor bakar torak.

2 Mesin bakar luar (External Combustion Engine)

Pada mesin pembakaran luar fluida kerja yang dihasilkan terdapat di luar

mesin tersebut. Energi thermal dan gas hasil pembakaran dipindahkan ke

dalam mesin melalui beberapa dinding pemisah.

Contoh: kereta uap.

b Berdasarkan Sistem Penyalaan

43

1 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 konstanta.

(Wiranto Arismunandar, 1988: 61).

2 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. (Wiranto Arismunandar, 1988: 89).

BAB III

MOTOR BENSIN

A. Pengertian Motor Bensin

43

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.

B. Siklus Teoritis Motor BensinSiklus termodinamika adalah serangkaian perubahan keadaan berturut-turut

yang dialami oleh sejumlah gas, sehingga dapat kembali ke keadaan semula baik

tekanan volume maupun temperaturnya. Untuk motor bensin digunakan siklus Otto

(Otto Cycle) di mana proses pemasukan kalor berlangsung pada volume konstan.

Beberapa asumsi yang digunakan adalah: (Pudjanarsa, Nursuhud, 2006)

1. Kompresi berlangsung isontropis. 2. Pemasukan kalor pada volume konstan dan tidak memerlukan

43

waktu.

3. Ekspansi isentropisa) Siklus Termodinamika

Konversi energi yang terjadi pada motor bakar torak berdasarkan pada siklus

termodinamika. Proses sebenarnya amat komplek, sehingga analisa dilakukan pada

kondisi ideal dengan fluida kerja udara.

Idealisasi proses tersebut sebagai berikut:

1 Fluida kerja dari awal proses hingga akhir proses.

2 Panas jenis dianggap konstan meskipun terjadi perubahan temperatur pada udara.

3 Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara adiabatik, tidak terjadi perpindahan

panas antara gas dan dinding silinder.

4 Sifat-sifat kimia fluida kerja tidak berubah selama siklus berlangsung.

5 Motor 2 (dua) langkah mempunyai siklus termodinamika yang sama dengan motor 4

(empat) langkah.

Gambar 1. Diagram P-V dan T-S siklus termodinamika

(Cengel & Boles, 1994 : 451)

b) Siklus Otto (Siklus udara volume konstan)

Pada siklus otto atau siklus volume konstan proses pembakaran terjadi pada volume

konstan, sedangkan siklus otto tersebu ada yang berlangsung dengan 4 (empat) langkah

atau 2 (dua) langkah. Untuk mesin 4 (empat) langkah siklus kerja terjadi dengan 4

(empat) langkah piston atau 2 (dua) poros engkol. Adapun langkah dalam siklus otto yaitu

43

gerakan piston dari titik puncak (TMA=titik mati atas) ke posisi bawah (TMB=titik mati

bawah) dalam silinder.

Gambar 2. Diagram P-V dan T-S siklus otto

(Cengel & Boles, 1994 : 458)

Proses siklus otto sebagai berikut :

Proses 1-2 : proses kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston bergerak

menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume

clearance sehingga tekanan dan temperatur udara naik.

Proses 2-3 : pemasukan kalor konstan, piston sesaat pada (TMA=titik mati atas)

bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan dan temperatur

meningkat hingga nilai maksimum dalam siklus.

Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston turun

menuju (TMB=titik mati bawah), energi dilepaskan disekeliling berupa

internal energi.

Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada (TMB=titik

mati bawah) dengan mentransfer kalor ke sekeliling dan kembali mlangkah

pada titik awal.

C. Prinsip Kerja Motor Bensin

43

Berdasarkan prinsipnya, terdapat 2 (dua) prinsip pada motor bakar torak, yaitu: 4

(empat) langkah dan 2 (dua) langkah. Adapun prinsip kerja motor bakar 4 (empat)

langkah dan 2 (dua) langkah adalah sebagai berikut:

1) Motor Bensin 4 (empat) Langkah

1.1) Bagian bagian motor bensin 4 (empat) langkah

Gambar 3. Bagian bagian motor bensin 4 langkaha) Silinder ; Tempat untuk berlangsungnya proses atau siklus dari motor.

b) Torak ; Untuk mengubah gerakan bolak-balik menjadi gerakan isap dan tekan, jugasebaliknya untuk mengubah pembakaran menjadi tenaga mekanik (gerak bolak-balik).

c) Cincin Torak ; Untuk mencegah kebocoran antara dinding silinder dengan torak.d) Pena Torak ; Untuk menghubungkan torak dengan batang torak.e) Pena Engkol ; Untuk menghubungkan poros engkol dengan batang torak.f) Poros Engkol ; Untuk mengubah gerakan bolak-balik torak menjadi gerak putar pada

sumbu utama motor.g) Batang Torak ; Untuk meneruskan gaya dari torak ke poros engkol.

h) Saluran Masuk ; Saluran yang dihubungkan dengan karburator, tempat pencampuranantara udara dengan bahan bakar dan dapat masuk ke silinder dalam keadaan sudahtercampur.

i) Saluran Buang ; Saluran untuk mengeluarkan gas-gas buang yang dihubungkandengan knalpot.

j) Katup Masuk ; Untuk mengatur pemasukan bensin dan udara ke dalam silinderyangdigerakkan oleh poros nok dan ditutup oleh pegas katup.

k) Katup Buang ; Untuk mengatur pembuangan gas-gas bekas pembakaran yang digerakkan oleh poros nok dan di tutup oleh pegas katup sebagaimana halnya padakatup masuk.

l) Busi ; Bagian dari pengapian, yaitu untuk memulainya pembakaran bahan bakar didalam silinder dengan bunga api listrik yang meloncat dari elektrode ke tengah-tengahelektrode sisi.

m) Ruang Engkol ; Untuk oli pelumas dan ruang gerak sumbu engkol.

43

n) Karburator ; Untuk mencampur bahan bakar (Bensin) dengan udara supayatercampur dengan halus(seperti kabut).

o) Sistem Pengapian ; Dapat membangkitkan bunga api listrik pada busi, untukkeperluan pembakaran bahan bakar di dalam silinder.

p) Poros Nok ; Untuk membuka katup-katup dan keluar yang di gerakkan oleh timinggear melalui sabuk gilir atau rantai keting.

1.2) Prinsip Kerja Motor Bensin 4 (empat) LangkahYang dimaksud dengan motor bakar 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu)

kali proses pembakaran terjadi pada setiap 4 (empat) langkah gerakan piston atau 2 (dua)

kali putaran poros engkol. Dengan anggapan bahwa katup masuk dan katup buang

terbuka tepat pada waktu piston berada pada TMA dan TMB, maka siklus motor 4

(empat) langkah dapat diterangkan sebagai berikut:

Gambar 4. prinsip kerja motor 4 (empat) langkah

(Wiranto Arismunandar, 2002 : 8)

1.3) Gambaran Cara Kerja Motor Bensin 4 (empat) Langkah

43Gambar 5. Gambaran Cara Kerja Motor Bensin 4 Langkah

a. Langkah Hisap

Piston bergerak dari TMA ke TMB. Pada ruangan di atas piston terjadi

pembesaran volume yang menyebabkan tekanan menjadi kurang. Tekanan kurang

tersebut mengakibatkan terjadinya hisapan terhadap campuran udara bahan bakar

dari karburator. Keadaan katup masuk terbuka dan katup buang tertutup.

b Langkah Kompresi

Piston bergerak dari TMB ke TMA mengadakan kompresi terhadap

campuran udara bahan bakar yang baru masuk pada langkah pengisian. Tekanan

dan temperatur menjadi naik sedemikian rupa sehingga campuran bahan bakar

udara berada dalam keadaan yang mudah sekali untuk terbakar. Sebelum langkah

kompresi berakhir maka busi mengadakan pembakaran kedua katup tertutup.

c Langkah Usaha

Akibat adanya pembakaran maka pada ruang bakar terjadi panas dan

pemuaian yang tiba-tiba. Pemuaian tersebut mendorong piston untuk bergerak dari

43

TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga seluruh

tenaga panas mendorong piston untuk bergerak.

d Langkah Buang

Pada langkah buang ini katup masuk tertutup sedangkan katup buang

terbuka. Piston bergerak dari TMB menuju TMA mendesak gas sisi pembakaran

keluar melalui katup buang dan saluran buang (exhaust manifold) menuju

atmosfer.

2) Motor Bensin 2 (dua) Langkah

2.1) Bagian bagian motor bensin 2 (dua) langkah

43Gambar 6. Bagian bagian motor bensin 2 langkah

2.2) Prinsip Kerja motor bensin 2 (dua) langkah

Pada motor bensin 2 (dua) langkah, setiap siklus terdiri dari 2 (dua) langkah piston

atau 1 (satu) kali putaran poros engkol. Proses yang terjadi pada motor 4 (empat)

langkah, juga terjadi 1 (satu) langkah penuh. Langkah-langkah tersebut adalah:

Gambar 7. prinsip kerja motor 2 (dua) langkah

(Arends BPM; H Berenschot,1980)

a Langkah Naik

Piston bergerak dari TMB ke TMA. Beberapa saat sebelum piston sampai di

TMB, gas bekas hasil pembakaran sudah mulai dikeluarkan dan campuran udara

43

bahan bakar barupun sudah mulai dimasukkan. Langkah ini merupakan langkah

kompresi. Pada waktu piston hampir mencapai TMA busi mengadakan

pembakaran.

b Langkah Turun

Dengan adanya pembakaran pada akhir langkah naik maka terjadi panas dan

pemuaian yang tiba-tiba. Piston bergerak dari TMA ke TMB. Sebelum piston

mencapai TMB maka lubang buang sedah terbuka. Lubang masukpun kemudian

terbuka pula, gas baru masuk dan sekaligus mendorong gas bekas keluar.

Suatu hal yang sangat penting pada motor 2 (dua) langkah ialah adanya lubang-lubang

masuk dan buang sebagai pengganti katup. Piston yang bergerak dari TMB ke TMA dan

43

sebaliknya menutup dan membuka lubang-lubang tersebut. Jadi motor 2 (dua) langkah

umumnya tidak mempunyai katup masuk dan katup buang.

Kelemahan yang paling menonjol pada motor 2 (dua) langkah yaitu sangat singkatnya

waktu yang tersedia untuk pemasukkan dan pembuangan gas bekas. Akibatnya bahan

bakar baru ada yang tercampur dengan gas bekas atau sudah terbuang keluar bersama gas

bekas sebelum sempat terbakar. Tapi kelemahan ini telah diusahakan memperkecilnya

dengan membuat bermacam sistem pembilasan. Pada motor bensin 2 (dua) langkah,

karena pemasukan dan pengeluaran gas baru dan gas bekas tidak diatur oleh klep maka

terdapat beberapa kelemahan, yaitu:

1 Dengan adanya lubang transfer dari lubang buang maka kompresi tidak dimulai dari

TMB. Kerugian ini tidak sama pada masing-masing motor, berkisar antara 20-45%.

Berarti lubang buang baru tertutup pada waktu piston sudah bergerak ada kalanya

800 putaran sesudah TMB.

2 Terlalu sedikit waktu untuk pemasukan gas baru dan pembuangan gas bekas

sehingga besar kemungkinan sebagian gas bekas, sehingga besar kemungkinan

sebagian gas bekas tidak sempat keluar dan sebaliknya ada juga gas baru yang

sudah keluar sebelum terbakar.

2.3) Gambaran Cara Kerja motor bensin 2 (dua) langkah

43

Gambar 8. Gambaran Cara Kerja motor bensin 2 langkah

D. Proses Pembakaran

43

Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi

persenyawaan bahan bakar oksigen (O2) sebagai oksidan dengan temperaturnya lebih

besar dari titik nyala. Mekanisme pembakarannya sangat dipengaruhi oleh keadaan dari

keseluruhan proses pembakaran dimana atom-atom dari komponen yang dapat bereaksi

dengan oksigen yang dapat membentuk produk yang berupa gas (Sharma, S.P, 1978, hal.

65).

Untuk memperoleh daya maksimum dari suatu operasi hendaknya komposisi gas

pembakaran dari silinder (komposisi gas hasil pembakaran) dibuat seideal mungkin,

sehingga tekanan gas hasil pembakaran bisa maksimal menekan torak dan mengurangi

terjadinya detonasi. Komposisi bahan bakar dan udara dalam silinder akan menentukan

kualitas pembakaran dan akan berpengaruh terhadap performance mesin dan emisi gas

buang.

Sebagaimana telah kita ketahui sebagai bahan bakar motor bensin terutama yang

mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen yang dikenal dengan 3 (tiga) teori

mengenai pembakaran hidrogen tersebut.

1 Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon bergabung

dengan oksigen.

2 Karbon terbakar lebih dahulu daripada hidrogen.

3 Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan membentuk

senyawa (hidrolisasi) yang kemudian dipecah secara terbakar.

43

Dalam sebuah mesin terjadi beberapa tingkatan pembakaran yang digambarkan dalam

sebuah grafik dengan hubungan antara tekanan dan perjalanan engkol. Berikut adalah

gambar dari grafik tingkatan pembakaran :

Gambar 9. Tingkat pembakaran dalam sebuah mesin (Maleev.V.L, 1995 : 160)

Proses atau tingkatan pembakaran dalam sebuah mesin terbagi menjadi empat tingkat

atau periode yang terpisah. Periode-periode tersebut adalah :

1 Keterlambatan pembakaran (Delay Periode)

Periode pertama dimulai dari titik 1 yaitu mulai disemprotkannya bahan bakar

sampai masuk kedalam silinder, dan berakhir pada titik 2. Perjalanan ini sesuai

dengan perjalanan engkal sudut a. Selama periode ini berlangsung tidak terdapat

kenaikan tekanan melebihi kompresi udara yang dihasilkan oleh torak. Dan bahan

bakar masuk terus menerus melalui nosel.

2 Pembakaran cepat

Pada titik 2 terdapat sejumlah bahan bakar dalam ruang bakar, yang dipecah halus

dan sebagian menguap kemudian siap untuk dilakukan pembakaran. Ketika bahan

bakar dinyalakan yaitu pada titik 2, akan menyala dengan cepat yang mengakibatkan

kenaikan tekanan mendadak sampai pada titik 3 tercapai. Periode ini sesuai dengan

perjalanan sudut engkol b. yang membentuk tingkat kedua.

43

3 Pembakaran Terkendali

Setelah titik 3, bahan bakar yang belum terbakar dan bahan bakar yang masih,

tetap disemprotkan (diinjeksikan) pada kecepatan yang tergantung pada kecepatan

penginjeksian, serta jumlah distribusi oksigen yang masih ada dalam udara pengisian.

Periode inilah yang disebut dengan periode terkendali atau disebut juga pembakaran

sedikit demi sedikit yang akan berakhir pada titik 4 dengan berhentinya injeksi.

Selama tingkat ini tekanan dapat naik, konstan ataupun turun. Periode ini sesuai

dengan pejalanan engkol sudut c, dimana sudut c tergantung pada beban yang dibawa

beban mesin, semakain besar bebannya semakin besar c.

4 Pembakaran pasca (after burning)

Bahan bakar sisa dalam silinder ketika penginjeksian berhenti dan akhirnya

terbakar. Pada pembakaran pasca tidak terlihat pada diagram, dikarenakan

pemunduran torak mengakibatkan turunnya tekanan meskipun panas ditimbulkan oleh

pembakaran bagian akhir bahan bakar.

Dalam pembakaran hidrokarbon yang biasa tidak akan terjadi gejala apabila

memungkinkan untuk proses hidrolisasi. Hal ini hanya akan terjadi bila pencampuran

pendahuluan antara bahan bakar dengan udara mempunyai waktu yang cukup

sehingga memungkinkan masuknya oksigen ke dalam molekul hidrokarbon.

Bila oksigen dan hidrokarbon tidak bercampur dengan baik maka terjadi proses

cracking dimana pada nyala akan timbul asap. Pembakaran semacam ini disebut

pembakaran tidak sempurna. Ada 2 (dua) kemungkinan yang terjadi pada pembakaran

mesin berbensin, yaitu:

43

a Pembakaran normal (sempurna), dimana bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada

saat dan keadaan yang dikehendaki. Mekanisme pembakaran normal dalam motor

bensin dimulai pada saat terjadinya loncatan api busi. Selanjutnya api membakar gas

yang berada disekelilingnya dan menjalar ke seluruh bagian sampai semua partikel

gas terbakar habis.

b Pembakaran tidak sempurna (tidak normal), dimana sebagian bahan bakar tidak ikut

terbakar atau tidak terbakar bersama-sama pada saat dan keadaan yang dikehendaki.

Pada pembakaran tidak sempurna terjadi 2 (dua) peristiwa, yaitu knocking (ketukan)

dan pre-ignition.

E. Detonasi Pada Motor Bensin

Dalam keadaan tertentu maka pembakaran dalam silinder motor dapat terjadi

kenaikan yang sangat cepat dan kuat sehingga diluar terdengar suara knocking.

Kejadian inilah yang biasa disebut denga detonasi akibat gelombang detonasi yang

ada dalam silinder, hingga didalamnya naik lebih cepat hingga 40 kg/cm tiap 0,001

detik.

Detonasi ini dapat terjadi pada semua jenis motor bakar. Sifatnya sangat

merugikan, karena:

1 Mengurangi rendemen motor, sebab lebih banyak panas yang diserahkan pada dinding

silinder dari pada yang diubah menjadi usaha.

2 Mengakibatkan retak pada torak, batang dan komponen yang lain.

3 Mengakibatkan pembakaran yang terlampau pagi.

Pada motor bensin terdapat 2 (dua) macam detonasi :

43

1 Detonasi karena campuran bahan bakar sudah menyala sebelum busi mengeluarkan

bunga api. Hal ini disebabkan karena kotoran-kotoran yang tertimbun dan menyala

terus menerus. Jadi untuk menghilangkan detonasi, motor bensin perlu dibersihkan

secara rutin, perbaikan pada sisitem pendingin.

2 Detonasi yang timbul karena kecepatan pembakaran bahan bakar disekitar busi,

termampat olehnya sehingga terbakar dengan sendirinya meskipun pembakaran

didahului oleh nyala api busi. Tetapi untuk pembakaran yang sempurna dibutuhkan

gerakan nyala api yang teratur dimulai dari busi.

F. Bahan Bakar

Bahan bakar (fuel) adalah segala sesuatu yang dapat di bakar misalnya kertas, kain,

batu bara, minyak tanah, bensin dsb. Untuk melalukan pembakaran diperlukan 3 (tiga)

unsur, yaitu:

1 Bahan bakar

2 Udara

3 Suhu untuk memulai pembakaran.

Panas atau kalor yang timbul karena pembakaran bahan bakar tersebut disebut hasil

pembakaran atau nilai kalor (heating value).

Ada 3 (tiga) jenis bahan bakar, yaitu:

1 Bahan bakar padat

2 Bahan bakar cair

3 Bahan bakar gas

43

Kriteria utama yang harus dipenuhi bahan bakar yang akan digunakan dalam motor

bakar adalah sebagai berikut:

1 Proses pembakaran bahan bakar dalam silinder harus secepat mungkin dan panas

yang dihasilkan harus tinggi.

2 Bahan bakar yang digunakan harus tidak meninggalkan endapan atau deposit setelah

pembakaran karena akan menyebabkan kerusakan pada dinding silinder.

3 Gas sisa pembakaran harus tidak berbahaya pada saat dilepas ke atmosfer.

Bahan Bakar Bensin

Premium berasal dari bensin yang merupakan salah satu fraksi dari penyulingan

minyak bumi yang diberi zat tambahan atau aditif, yaitu Tetra Ethyl Lead (TEL).

Premuim mempunyai rumus empiris Ethyl Benzena (C8H18).

Premium adalah bahan bakar jenis disilat berwarna kuning akibat adanya zat

berwarna tambahan. Penggunaann premiun pada umumnya adalah untuk bahan bakar

kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti mobil, sepeda motor, dll. Bahan bakar

ini juga sering disebut motor gasoline atau petrol dengan angka oktan adalah 88.

adapun untuk pembakaran pada bensin premium adalah sebagai berikut:

2 C8H18 + 25 O2 16 CO2 + 18 H2O

Pembakaran di atas diasumsikan semua bensin terbakar dengan sempurna.

Komposisi bahan bakar bensin, yaitu:

Bensin (gasoline) C8H18

43

Berat jenis bensin 0,65-0,75

Pada suhu 400 bensin menguap 30-65%

4 Pada suhu 1000 bensin menguap 80-90%

(Sumber: Encyclopedia Of Chemical Technologi, Third Edition, 1981: 399)

Methanol atau Methil Alcohol

Methanol adalah bahan bakar cair yang mengandung O2

, berada dalam fase cair

pada temperatur dan tekanan atmosfir. Selama ini methanol merupakan bahan baku

untuk pembuatan formalin, asam asetit dan MTBE atau Methyl Tersier Butyl Ester (C

2

H12

O). tetapi Methanol dapat juga diperoleh dari ekstrasi biomassa dan kayu.

Bilangan oktan Methanol tiggi sehingga dapat digunakan dengan perbandingan

kompresi yang lebih tinggi. (Arismunandar, 2002:163)

Methanol atau juga disebut metal alcohol dan juga bisa disebut alkohol kayu

dengan rumus kimianya adalah CH3

OH atau CH4

O merupakan anggota pertama dari

deret homolog alkohol jenuh. Proses paling tua dan yang pertama untuk memproduksi

43

Methanol adalah dengan cara perusakan distilasi kayu. Untuk menghasilkan alkohol

kayu, tetapi saat ini pembuatan Methanol dilakukan dengan menggunakan gas alam,

gas batu bara, gas air atau gas kotoran pada temperatur tinggi dalam katalis logam.

Adapun persamaan reaksi umum dari Methanol sebagai berikut:

2H2

O+2C > CH4

+CO > 2CO+4H2

> 2CH3

OH

Sintesa langsung dari karbon monoksida dan hydrogen yang merupakan produk

menengah dari reaksi diatas dapat dilihat pada temperatur dan tekanan tinggi seperti

pada reaksi berikut ini: CO+2H2

> CH3

OH

Gambar 10 . Cairan Methanol

Adapun data-data Methanol sebagai berikut :

a Rumus kimia = CH3

OH

b Berat molekul = 32

c Persen massa O2

= 50,0

d Titik didih C = 65,5

43

e Perbandingan bahan bakar udara stoikiometri = 0.165

f Nilai kalor rendah, MJ/kg = 19,5

g Viskositas Uap @ 25C = 0,56

h Berat jenis, g/ml = 0,793

i Temperatur nyala sendiri = 450C

j Bilangan setara = 5

k Bilangan oktana = 111

(Anton LW, 97 :151)

G. Parameter Prestasi Mesin

Pada umumnya performance atau prestasi mesin bisa diketahui membaca dan

menganalisis parameter yang ditulis dalam sebuah laporan atau media lain. Biasanya

kita akan mengetahui daya, torsi, dan bahan bakar spesifik dari mesin tersebut.

Parameter itulah yang menjadi pedoman praktis prestasi sebuah mesin.

Parameter prestasi mesin dapat dilihat dari berbagai hal diantara yang terdapat

dalam diagram sebagai berikut :

Parameter Prestasi Mesin

Torsi

Daya

Laju Konsumsi Bahan Bakar

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Efisiensi Bahan Bakar

43

Gambar 11. Diagram Alir Prestasi Mesin

Secara umum daya berbanding lurus dengan luas piston sedang torsi

berbanding lurus dengan volume langkah. Parameter tersebut relatif penting

digunakan pada mesin yang berkemampuan kerja dengan variasi kecepatan operasi

dan tingkat pembebanan.

Daya maksimum didefinisikan sebagai kemampuan maksimum yang bisa

dihasilkan oleh suatu mesin. Adapun torsi poros pada kecepatan tertentu

mengindikasikan kemampuan untuk memperoleh aliran udara (dan juga bahan bakar)

yang tinggi kedalam mesin pada kecepatan tersebut. Sementara suatu mesin

dioperasikan pada waktu yang cukup lama, maka konsumsi bahan bakar suatu

efisiensi mesinnya menjadi suatu hal yang dirasa sangat penting. (Heywood, 1988 :

823).

43Gambar 12. Pengetesan Prestasi Mesin

H. Unjuk Kerja Motor Bakar

Pada motor bakar torak, daya yang berguna adalah daya poros, karena daya poros

itulah yang mengerakkan beban. Daya poros itu sendiri dibangkitkan oleh daya

indikator yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakkan torak.

Daya poros yang berputar ditimbulkan oleh bahan bakar yang dibakar dalam

silinder yang selanjutnya torak akan menggerakkan semua mekanisme pada motor

bakar. Unjuk kerja motor bakar tergantung dari daya poros yang dapat ditimbulkan.

Unjuk kerja ini biasanya dinyatakan dalam daya kuda (PS) atau KW persatuan isi

langkah.

Isi langkah Vi = penampang silinder x langkah (m3)

Efisiensi volumetric v =jumlah udara yang dihisap dalam satu siklus : jumlah udara

yang diisikan dalam silinder Vi pada kondisi atmosfer.

43

Jumlah udara =

)()(273

273293,1 kgVmaltekanannor

tekananCt io

+

Dari formula diatas dapat dilihat kalau suhunya lebih rendah, maka tekanan udara

yang masuk lebih besar dan jumlah udara yang akan dihisap lebih besar pula. Sebagai

hasil akan dapat dihasilkan daya yang lebih besar pula karena sejumlah bahan bakar

akan dapat terbakar dengan baik (Soenarto & Furuhama 1995).

Karena itu dalam merancang motor bakar torak, terutama motor diesel, hendaklah

diusahakan agar tekanan maksimum dapat dibatasi apabila perbandingan kompresinya

hendak dipertinggi.

1 Volume Silinder

Volume silinder antara TMA dan TMB disebut volume langkah torak (V1).

Sedangkan volume antara TMA dan kepala silinder (tutup silinder) disebut

volume sisa (Vs). Volume total (Vt) ialah isi ruang antara torak ketika ia berada di

TMB ampai tutup silinder.

Vt =V1+Vs ..(1)

Volume langkah mempunyai satuan yang tergantung pada satuan diameter

silinder (D) dan panjang langlah torak (L) biasanya mempunyai satuan

centimetercubic (cc) atau cubic inch (cu.in).

V1 = luas lingkaran x panjang langkah

V1 = r2 x L

43

V1 =

LD

221

pi

Dengan demikian besaran dan ukuran motor bakar menurut volume silinder

tergantung dari banyaknya silinder yang digunakan dan besarnya volume silinder

(Kiyuku & Murdhana 1998).

2 Perbandingan Kompresi

Hasil bagi volume total dengan volume sisa disebut sebagai perbandingan

kompresi

ss

s

VV

VVV

C 11 1+=+

=

.(2)

Dimana :

V1 = volume langkah torak

Vs = volume sisa

Jadi, bila suatu motor mempunyai volume total 56 cu.in dan volume sisa 7

cu.in, maka perbandingan kompresinya adalah :

8756

==C

Hal diatas menunjukkan bahwa selama langkah kompresi, muatan yang ada

diatas torak dimampatkan 8 kali lipat dari volume terakhirnya. Makin tinggi

perbandingan kompresi, maka makin tinggi tekanannya dan temperatur akhir

kompresi. (Kiyuku & Murdhana, 1998).

Perbandingan kompresi tidak dapat dinaikan tanpa batas, karena motor

pembakaran yang menggunakan busi akan timbul suara menggelitik kalau

perbandingan kompresinya terlalu tinggi (Soenarta & Furuhama, 1995).

43

3 Torsi dan Daya Poros

Dinamometer biasanya digunakan untuk mengukur torsi sebuah mesin.

Adapun mesin yang akan diukur torsinya tersebut diletakkan pada sebuah testbed

dan poros keluaran mesin dihubungkan dengan rotor dinamometer. Prinsip kerja

dari dinamometer dapat dilihat pada gambar 2.6. Rotor dihubungkan secara

elektromagnetik, hidrolis, atau dengan gesekan mekanis terhadap stator yang

ditumpu oleh bantalan yang mempunyai gesekan kecil. Torsi yang dihasilkan oleh

stator ketika rotor tersebut berputar diukur dengan cara menyeimbangkan stator

dengan alat pemberat, pegas, atau pneumatik.

Hambatan ini akan menimbulkan torsi (T), sehingga nilai daya (P) dapat

ditentukan sebagai berikut :

)(60000

..2 kWTnP pi=

............................................(3)

Dimana :

n = putaran mesin (rpm)

T = torsi (Nm)

Torak yang didorong oleh gas membuat usaha. Baik tekanan maupun suhunya

akan turun waktu gas berekspansi. Energi panas diubah menjadi usaha mekanis.

Konsumsi energi panas ditunjukkan langsung oleh turunnya suhu. Kalau toraknya

tidak mendapatkan hambatan dan tidak menghasilkan usaha gas tidak akan

berubah meskipun tekanannya turun.

4 Tekanan Efektif Rata-rata (BMEP)

43

Besar nilai P1 merupakan tekanan efektif rata-rata indikator (indicator mean

effective pressure : IMEP).

Nilai P1, dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

s

i

VW

P =1

.................................(4)

Dengan menggunakan nilai Pi dapat memudahkan perhitungan besar usaha

indikator Wi pada tekanan konstan selam torak pada langkah ekspansi. Pada

mesin 4 langkah besar nilai Pi terjadi setiap 2 putaran, sehingga besar nilai Ni

indikator dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

Dengan satuan Si ( m3, kPa dan rps)

Ni =V1.P1.n/2 (kW).................................................(5)

Dimana :

V1= volume langkah (m3)

Pi = tekanan efektif rata-rata indicator (kPa)

n = putaran mesin (rpm)

Pada mesin 2 langkah besar nilai Pi dihasilkan pada tiap putaran, maka secara

teoritis nilai Ni akan menjadi dua kali lebih besar jika dibandingkan pada

persamaan 4, tetapi pada umumnya besar nilai Pi pada mesin 2 langkah lebih kecil

dibandingkan dengan 4 langkah. Nilai Ni disebut sebagai keluaran indikator yang

menyatakan keluaran, disebabkan oleh adanya tekanan pada torak.

Daya yang dapat dimanfaatkan untuk memutar mesin disebut sebagai keluaran

efektif (brake mean out put) nilai Ne dapat dirumuskan sebagai berikut :

Ne = V1. N. BMEP. 2 (kW)(6)

43

Besar keluaran efektif dapat diukur dengan menggunakan sebuah

dynamometer. Nilai BMEP adalah merupakan tekanan efektif rata-rata (brake

mean effective pressure). Besar nilai Ne yang ditentukan oleh produk dari volume

langkah V1, kecepatan putaran n dan BMEP yang berhubungan dengan tekanan

gas rata-rata merupakan keluaran suatu pembakaran yang bermanfaat. BMEP

adalah besar nilai yang menunjukkan daya mesin tiap satuan volume silinder pada

putaran tertentu dan tidak tergantung dari ukuran motor bakar. (Soenarta

&Furuhama, 1995).

Besar nilai BMEP dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut :

nVZPBMEP

d ...60

=

................................(7)

Dimana :

P = daya (kW)

N = putaran mesin (rpm)

Vd= volume langkah total silinder (m3)

Z = sistem siklus (4 langkah =2, 2 langkah =1)

5 Efisiensi Thermis

Perbandingan antara energi yang dihasilkan dan energi yang dimasukkan pada

proses pembakaran bahan bakar disebut efisiensi thermis rem (brake thermal

efficiency) dan ditentukan sebagai berikut :

(%)100.

860=

hSFCbt

..................................(8)

Dimana :

43

H = nilai kalor untuk bahan bakar premium = 10500 kcal/kg.

Minyak gas = 10400 kcal/kg.

SFC = konsumsi bahan bakar spesifik

Nilai kalor mempunyai hubungan dengan berat jenis. Pada umumnya semakin

tinggi berat jenis maka semakin rendah nilai kalornya (Kiyaku & Murdhana,

1998).

6 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)

Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) ditentukan dalam g/PSh atau g/kWh dan

lebih umum digunakan dari pada bt. Besar nilai SFC adalah kebalikan dari pada

bt. Penggunaan bahan bakar dalam gram per jam Ne dapat ditentukan dengan

persamaan sebagai berikut :

[ ]kWhkgP

mSFC f /=

.............................(9)

Dimana :

SFC = konsunsi bahan bakar spesifik (kg/kWh)

P = daya mesin (kW)

Sedang nilai mf dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:

bbf tbm =

10003600

.(10)

Dimana :

b = volume 3 buret (cc)

t = waktu (detik)

43

bb = berat jenis bahan bakar (kg/l)

mf = adalah penggunaan bahan bakar per jam pada kondisi tertentu (Nakoela Soenarta

&Dr. Shoichi Furuhama,1995)

BAB IV

MOTOR DIESEL

A. Pengertian Motor Diesel

Motor bakar diesel merupakan mesin pembakaran internal yang menggunakan

panas kompresi untuk melakukan pembakaran pada bahan bakar. Secara sederhana mesin

diesel bekerja dengan cara menginjeksikan bahan bakar ke dalam ruangan yang telah

dikompresi dan memiliki suhu yang tinggi sehingga bahan bakar langsung berubah

menjadi uap dan meledak. Adanya ledakan ini menyebabkan terbentuknya tenaga untuk

menggerakan mesin-mesin pertanian, generator dan lain sebagainnya.

Pada langkah isap hanyalah udara segar yang masuk kedalam silinder.Pada waktu

torak hampir mencapai TMA bahan bakar disemprotkan kedalam silinder. Terjadilah

43

penyalaanan untuk pembakaran, pada saat udara masuk kedalam silinder sudah

bertemperatur tinggi.

B. Prinsip Dasar Motor Diesel

Mesin empat langkah adalah mesin yang melengkapi satu siklusnya yang terdiri

dari proses kompresi, ekspansi, buang dan hisap selama dua putaran poros engkol.

Prinsip kerja motor diesel empat langkah di gambarkan pada gambar 2.1 dibawah ini.

Gambar 13. Prinsip Kerja Motor Diesel Empat Langkah

43

Prinsip kerja motor diesel dapat dipahami dengan mempelajari urutan langkah kerja

dalam menghasilkan satu usaha untuk memutar poros engkol. Urutan langkah kerjanya

sebagai berikut :

a). Langkah Hisap.

Piston (torak) bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk membuka dan katup buang

tertutup. Udara murni terhisap masuk ke dalam selinder diakibatkan oleh dua

hal.Pertama,karena kevakuman ruang selinder akibat semakin memperbesar volume karena

gerakan torak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB), dan kedua, karena katup

masuk (hisap) yang terbuka.

Gambar 13. (diagram kerja katup motor diesel 4 tak), tanda panah putih melambangkan

derajad pembukaan katup hisap. Katup hisap ternyata mulai membuka beberapa derajat

sebelum torak (piston) mencapai TMA (dalam contoh : 100 sebelum TMA) dan menutup

kembali beberapa derajad setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB).

b).Langkah Kompresi.

Poros engkol berputar, kedua katup tertutup rapat, piston (torak) bergerak dari TMB

ke TMA. Udara murni yang terhisap ke dalam selinder saat langkah hisap, dikompresi hingga

tekanan dan suhunya naik mencapai 35 atm dengan temperatur 500-8000C (pada

perbandingan kompresi 20 : 1).Gambar 2.1.1 menunjukkan katup hisap baru menutup

kembali setelah beberapa derajad setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB). Dengan

kata lain, langkah kompresi efektif baru terjadi setelah katup masuk (hisap) benar-benar

tertutup.

c). Langkah Usaha (pembakaran).

43

Poros engkol terus berputar, beberapa derajad sebelum torak mencapai TMA, injector

(penyemprot bahan bakar) menginjeksikan bahan bakar ke ruang bakar (di atas torak /

piston). Bahan bakar yang diinjeksikan dengan tekanan tinggi (150-300 atm) akan

membentuk partikel-partikel kecil (kabut) yang akan menguap dan terbakar dengan cepat

karena adanya temperatur ruang bakar yang tinggi (500-8000C). Pembakaran maksimal tidak

terjadi langsung saat bahan bakar diinjeksikan, tetapi mengalami keterlambatan pembakaran

(ignition delay). Dengan demikian meskipun saat injeksi terjadi sebelum TMA tetapi tekanan

maksimum pembakaran tetap terjadi setelah TMA akibat adanya keterlambatan pembakaran

(ignition delay). Proses pembakaran ini akan menghasilkan tekanan balik kepada piston

(torak) sehingga piston akan terodorong ke bawah beberapa saat setelah mencapai TMA

sehingga bergerak dari TMA ke TMB.Gaya akibat tekanan pembakaran yang mendorong

piston ke bawah diteruskan oleh batang piston (torak) untuk memutar poros engkol. Poros

engkol inilah yang berfungsi sebagai pengubah gerak naik turun torak menjadi gerak putar

yang menghasilkan tenaga putar pada motor diesel.

d). Langkah Pembuangan

Katup buang terbuka dan piston bergerak dari TMB ke TMA. Karena adanya gaya

kelembamam yang dimiliki oleh roda gaya (fly wheel) yang seporos dengan poros engkol,

maka saat langkah usaha berakhir,,poros engkol tetap berputar. Hal tersebut menyebabkan

torak bergerak dari TMB ke TMA.Karena katup buang terbuka, maka gas sisa pembakaran

terdorong keluar oleh gerakan torak dari TMB ke TMA. Setelah langkah ini berakhir, langkah

kerja motor diesel 4 langkah (4 tak) akan kembali lagi ke langkah hisap.Proses yang

berulang-ulang.

Siklus Dari MesinGas Buang Po , To

UdaraPo , To

Bahan Bakar Po , To Permukaan Kontrol

Wcv

Qcv

43

Mekanisme katup pada motor diesel generator 4 tak berfungsi untuk mengatur

pemasukan udara murni dan pengeluaran gas sisa pembakaran dengan cara membuka dan

menutup kedua katup. Mekanisme katup pada motor diesel 4 tak terdiri dari : poros bubungan

(camshaft), pengungkit (tappet), batang pendorong (pushrod), tuas penekan katup (rocker

arm) dan katup beserta pegas pengembalinya.Cara kerja mekanisme katup yaitu : saat motor

bekerja roda gigi poros engkol berputar menggerakkan roda gigi bubungan sehingga poros

bubungan juga ikut berputar.Karena permukaan poros bubungan berbentuk eksentris

(lonjong) maka pengungkit (tappet) yang berhubungan dengannya cenderung bergerak naik

turun sesuai dengan bentuk permukaan poros bubungan yang menggerakkannya.Gerak naik

turun tappet tersebut diteruskan oleh batang pendorong (push-rod) ke tuas penekan katup

(rocker-arm) sehingga menekan (katup terbuka) dan membebaskan katup (katup tertutup)

secara bergantian mengikuti putaran poros bubungan yang lonjong (eksentrik).

C. Sistem Bahan Bakar

Ada tiga sistem yang banyak dipakai dalam penyaluran bahan bakar dari tangki

bahan bakar sampai masuk kedalam silinder pada motor diesel

1. sistem pompa pribadi

2. sistem distribusi dan

3. sistem akumulator

D. Tinjauan Energi Motor Diesel

Motor diesel dapat dipandang sebagai sistem yang menerima energi, mengubah

sebagian energi menjadi kerja dan membuang sebagian energi lain. Aliran energi masuk

berasal dari udara dan bahan bakar. Energi yang hilang berupa energi thermal yang

terbawa oleh gas buang, energi hilang dari radiator dan rugi gesekan, sehingga volume

atur dapat digambarkan seperti gambar 2.4.

a.b.c.d.e.

Gambar 14. Volume Atur Untuk Menganalisa Kerja Maksimum

43

E. Parameter parameter mesin

Parameter-parameter mesin yang diukur untuk menentukan karakteristik

pengoperasian pada motor bakar diesel

s

B

VcTDC

BDC

Gambar 15. Sistem Motor Bakar

Untuk sebuah mesin dengan diameter silinder B , crank offset a , panjang langkah S dan

perputar dengan kecepatan N seperti pada gambar 15 maka kecepatan rata-rata piston

adalah;

pU = 2SN

dimana N biasanya diberi satuan RPM (revolution per minute), pU dalam m/detik (ft/sec),

dan B,a dan S dalam m atau cm (ft atau in).

Jarak s antara crank axis dan wrist pin axis diberikan oleh persamaan

s = a cos + 222 sinar

dimana :

43

a = crankshaft

r = connecting rod length

= crank shaft offset

Daya poros efektif, Ne

Daya poros diperoleh dari pengukuran, dihitung dalam watt (Nm/s) atau dalam kW dan

didefinisikan sebagai momen torsi dikalikan dengan kecepatan putar poros engkol.

T = m . g . l (N.m)

dimana :

T = Momen torsi, Nm

M = Gaya berat, kgf

G = gaya gravitasi bumi, m/s2

L = panjang lengan momnen torsi, m

maka :

Ne = 60

T .n . 2pi

(kW)

Ne = Daya poros efektif, kW

N = putaran poros engkol, rp

Tekanan efektif rata rata, Pe

Tekanan efektif rata rata didefinisikan sebagai tekanan efektif dari fluida kerja terhadap

torak sepanjang langkahnya untuk menghasilkan kerja persiklus.

Pe =

6

L

e 10 x 60 x an x x z x V

N

(kPa)

dimana:

Pe = tekanan efektif rata rata, kPa

Z = Jumlah silinder

a = Jumlah siklus per putaran

= 1 untuk motor 2-langkah

= 2 untuk motor 4-langkah

43

Pemakaian bahan bakar, mf

Pemkaian bahan bakar dinyatakan dalam kg/h, maka jumlah bahan bakar yang terpakai

sebanyak 10cc dalam detik adalah :

mf = 10003600 x x

t10

bb

(kg/h)

dimana :

t = waktu pemakaian bahan bakar sebanyak 10 cm3

bb = massa jenis bahan bakar

= 0,7329 gram/cm3 untuk bensin

Pemakaian bahan-bakar spesifik, Be

Pemakaian bahan bakar spesifik merupakan parameter penting untuk sebuah motor yang

berhubungan erat dengan efisiensi termal motor. Pemakaian bahan bakar spesifik

didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai per jam untuk menghasilkan

Setiap kW daya motor.

Be = e

f

Nm

(kg/kWh)

Laju aliran massa udara, ma

Daya yang dapat dihasilkan motor dibatasi opleh jumlah udara yang diisap ke dalam silinder.

Pemakaian udara diukur dengan manometer tabung-U, dimana yang diukur adalah beda

tekanan pada tabung pitot. Laju aliran udara karena pengaruh perbedaan tekanan pada tabung

pitot.

Kecepatan aliran udara melewati pitot :

vu = C h.g2

(m/s)

Laju aliran udara volumetrik yang melewati orifis :

mv =

6-a

210 v

4d

pi

(m3/s)

maka laju aliran udara adalah:

ma = 3600 m vu

(kg/h)

43

Perbandingan bahan bakar-udara, F/A

Perbandingan bahan bakar-udara yang masuk ke karburator dapat dihitung dengan persamaan

sebagai berikut :

F/A = a

f

mm

Laju air pendingin

Maka laju massa aliran air :

ma = a . Qa (kg/s)

dimana :

ma = laju massa air

a = massa jenis air, kg/m3

Qa = debit aliran air, m3/s

Efisiensi volumetrik, vEfisiensi volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara laju aliran udara sebenarnya

terhadap laju aliran aliran udara ideal diperoleh dari persamaan :

Persamaan laju aliran udara ideal :

mia = VL

z

n

a

-6u 10 60

kg/h

Efisiensi volumetrik adalah:

ia

a

mm

=v

Efisiensi termal, t

Efisiensi termal menyatakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah

energi bahan bakar yang diperlukan untuk jangka waktu tertentu.

43

LHV mN

f

e

=T

Neraca kalor

Panas yang dihasilkan dapat digunakan secara efektif. Sebagian panas yang hilang dapat

dinyatakan dengan prinsip balance energi sebagai berikut :

a). Energi Masuk

Energi bahan bakar masuk (Hf)

Hf = mf . LHV (kW)

Energi udara masuk (Hu)

Hu = mu . cpu . T1 (kW)

b). Energi Keluar

Energi gas buang (Hgb)

Hgb = (mu + mf) . cpgb . Tgb (kW)

asumsi : cpgb = 950 + (0.25Tgb) (J/kg.K

)

Energi poros efektif dalam bentuk panas

HNe = Ne (kW)

Energi keluar air pendingin (Hap)

Hap = map . cpap . (Tk Tm) (kW

c). Energi Yang Hilang (Qloss)

Qloss = (Hu + Hf) (HNe + Hap + Hgb) (kW)

Persentase keseimbangan energi menjadi :

1 = fu

loss

u

gb

u

ap

u

Ne

HHH

HH

HH

HH

++

++

++

+ fff H H H

F. Kelebihan dan Kekurangan Motor DieselKelebihan dan kekurangan dari penggunaan motor bakar diesel adalah

harganya lebih ekonomis. Lebih ekonomis dibanding motor bakar bensin karena

motor bakar diesel memiliki efisiensi yang lebih tinggi dan harga bahan bakar solar

43

lebih murah daripada bensin. Motor diesel lebih aman dibanding motor bensin yang

lebih mudah terbakar. Motor diesel lebih mudah perawatannya daripada motor bensin

dan motor diesel lebih tahan lama daripada motor bensin karena pada umumnya

putarannya rendah dan konstruksinya lebih kuat. Kendati demikian motor diesel

memiliki beberapa kekurangan seperti dayanya lebih besar dibanding motor bensin

sehingga menyebabkan ia menjadi tidak portable, lebih sukar hidup, dan getaran yang

dihasilkan lebih tinggi dibanding dengan motor bensin.

G. Aplikasi dalam Industri

Untuk penggunaan di industri motor bakar diesel digunakan sebagai motor

penggerak bagi kendaraan seperti truk dalam proses transportasi atau peralatan yang

membutuhkan tenaga yang besar seperti traktor misalnya.

Gambar 16. Contoh penggunaan Motor Bakar pada Industri

43BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Secara umum pengertian motor bakar diartikan sebagai pesawat yang dapatmengubah suatu bentuk energi thermal menjadi bentuk energi mekanik. Motor bakardapat pula diartikan sebagai pesawat dan energi kerja mekaniknya diperoleh daripembakaran bahan bakar dalam pesawat itu sendiri. Secara garis besar, motor bakardiklasifikasikan kedalam dua jenis, yaitu:

1. Motor Bensin (Spark ignition engine)Motor bensin adalah jenis motor pembakaran dalam yang menggunakan bahan

bakar bensin dengan sistem pengapian menggunakan busi. Motor bensin adalah mesinyang dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internalcombustio nengine). Prinsip kerja mesin bensin secara umum dibagi menjadi :1. Mesin bensin 4 langkah2. Mesin bensin 2 langkah

2. Motor Diesel ( Compression Ignition Engine)Motor bakar diesel merupakan mesin pembakaran internal yang menggunakan

panas kompresi untuk melakukan pembakaran pada bahan bakar.

Motor bakar diesel memiliki beberapa kelebihan seperti efisiensi yang tinggi,daya yang lebih besar, lebih aman, lebih tahan, dan lebih mudah pemeliharaanyadibanding motor bakar bensin. Namun demikian motor bakar diesel memilikibeberapa kelemahan seperti tidak portable, lebih sukar hidup, dan getaran yang tinggidibanding dengan motor bakar bensin.

43

Dalam penggunaan di bidang industri perlu diperhatikan kebutuhan daripenggunaan motor bakar tersebut. Jika motor yang diperlukan adalah yangmempunyai kekuatan yang besar namun tidak perlu memiliki kecepatan yang tinggimaka motor bakar diesel adalah pilihan yang paling sesuai. Sedangkan jikamenginginkan kecepatan yang tinggi maka sebaiknya digunakan motor bakar bensin.

Dalam menentukan motor yang akan digunakan dalam sebuah indistri perludikaji penggunaan dari motor bakar tersebut sehingga dapat memilih motor bakaryang paling sesuai.

B. Penutup

Demikian makalah yang dapat kami susun yang tentunya masih banyak sekali

kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami

harapkan agar tidak terulang lagi kesalahan sebelumnya. Semoga makalah ini

bermanfaat bagi kami dan pembaca.

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W. 1983. Penggerak Mula Motor Torak. ITB Bandung. Arismunandar, w. 2000. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Bandung : ITB. Arismunandar, W. 2002. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Edisi Kelima Cetakan

Kesatu. Bandung: ITB. Bachdar, R. R. 2011. Analisis Konsumsi Bahan Bakar Motor Bensin Yang Terpasang

Pada Sepeda Motor Honda Karisma 125cc. Skripsi Program Studi S1 Teknik Mesin

Universitas Sam Ratulangi. Manado Haryono, G. 1997. Uraian Praktis Mengenal Motor Bakar. Penerbit Aneka Ilmu

Semarang. Pudjanarsa, A., Nursuhud, D. 2006. Mesin Konversi Energi. Penerbit Andi.

Yogyakarta. Pulkrabek, W. 2001. Engineering Fundamentals of The Internal Combustion Engine.

New Jersey: Prentice Hall

Referensi Internet http://mekanikotomotifsmksakti.blogspot.com/2011/09/motor-pembakar-dalam-jenis-

spark.html http://rusyiam.blogspot.com/2011/03/mesin-bensin.html,7 Agustus 2012

http://tmcblg.com/2009/02/11/milih-motor-berdasarkan-torsi,2 Juli 2012 http://www.eoearth.org/files/184401_184500/184444/iso-octane-and-n-heptane.png,

20 November 2011.