motor bakar

5/8/2018 Motor Bakar

1/12

M OTO R B AK AROleh:

Van to Bud i P ra se ty a

Abstraksi:P erk em b an ga n te kn olo gi

k e nd a ra a n b e rm o to t d a ri ju m la h ny aferu s bertam bah se sua i deng anp e n in g k a ta n k e s eja h te ra a n , m e n y e -babkan sem a kin ban yak orangtettarik m em pela jari teknologik e nd a ra a n b e rm o to r, te rb u kti s etia pta hu n m u nc ul k en da ra an b erm o to rm odel baru dengan te knologi yangdise m purna kan. K endaraan ber-m otor terd iti d ari berbag aik om p on en -k om p on en p en un Ja ng ,m otor se bagai tenaga peng gerakm erupa kan sua tu pesaw at ya ng"dap at m engub ah bentuk tenagapanas m enjadi tena ga m ekanikyang ditim b ulkan a kibat pem -bakaran bahan baka r, sehin ggake ndara an b erm oto r dapat be r-fu n gs i s eb ag a im a n a m e stin ya .

M o t o r d ie s e l d ik a te g o rik a nd ala m m oto r b aka r to ra k d an m esinp em b ak ara n d ala m ~ ntern al com-b us tio n e ng in e) a ta u b ia sa d is eb ut"m o to r b aka r". P rin sip ke rla m oto rd ie se l a da la h m e ru ba h e ne rg i k im iam enjad i e nerg i m ekanis. E nerg ik im ia di dapatkan m elaM pro ses

re aka si kim ia (p em b aka ra n)d aribaha n bakar (so lar) dan oksid iser(udara) d i da lam slllnder (tuangbakar).

frz }p a da m o to r d ie se l ru a ngbakarnya bisa terd iri dari satu ata ule b ih te rg an tu ng p a da p en gg un a an -nya da n dala m satu silinder dapatte rd ir; d ati sa tu a ta u d ua to ra k. P ad au mu mn ya d ala m sa tu silin de r m oto rd ie se l h an ya m e m ifiki s atu to ra k.K ata ku nci : P em ba karan, ruan gb ak ar, p em b ila sa n s ea ra

P endahu luan :Perkembangan tekno loq i

k en da ra an b ermo to r d ari jum la hn ya te ru sb ertamba h se sua i de nga n p en in gka tankese ja htera an, m en yeb ab ka n sema kinbanyak orang te rtar ik mem pe la ja r i t ekno log ikendaraan bermotor, te rb u kti s etia p tahunm uncul kendaraan berm oto r m ode l barud eng an te kn olo gi yan g d isemp urna ka n.K e nd ara an b erm o to r te rd iri d ari b erb ag aikomp one n-komp on en p en un jan g, m otorsebagai tenaga penggerak rnerupakansua tu pesawat yang dapat m engubahben tuk tenaga panas m en jad i tenaga

DAHA Mei 2009 - Edisi Empat Puluh riga


2/12

mekanik yang d itimbu lkan akibatpembakaran bahan bakar, seh inggakendaraan berm otor dapat berfungs isebaqa lrnana mes tinya .

M o to r d ie se l d ik ategorik an da lammoto r ba ka r to ra k d an m esin p em ba ka ra ndalam (in te rna ( com bu stio n e ng in e) ataub ia sa d is eb ut "mo to r b ak ar". P rin sip ke rjamo to r d ie se l a da la h me ru ba h e ne rg i kim iam en jadi energ i m ekanis. E nerg i k im ia d idapatkan rne la lu l proses reakasi k im ia(p embakara n) d ari b ahan bak ar (s ola r) d ano ksid is er (u da ra ) d i d alam s ilin de r (ru an gbakar) ,

Pada mo to r d ie se l ruang baka rnyab is a te rd iri d ari sa tu a ta u le bih te rg an tu ngpada penggunaannya dan dalam satus ilinde rdapa tte rd ir i da ri sa tu a tau dua to rak .P ada umumnya d alam sa tu s ilin der m oto rd ie se l h an ya mem ilik i s atu torak,

T orak sebaga i sa lah satupenun jang kendaraan berm otor ada lahs ilinder te rtu tup dibagian atasnya danterbu ka dib agia n b aw ah nya , d itah an o le hbatang penghubung m ela lu i pena torakyang terdapat pada batang torak sertad ihubungkan oleh batang penghubungkeporos engko l. T orak berfungsi un tukmemampatkan gas da lam silinder danse bag ai p ene ru s ga ya a kiba t te ka nan ga shas il p ern ba ka ra n k e para s eng ko l d enqanpe ran ta raan ba tang pengge rak .T o rak bo lehjadi hanyalah sebuah bagian yangsederhana, tap i sebenarnya torakme rupakan subyekyang re la tif mempunya i

kem ungkinan leb ih untuk d ipela ja ri dand irancang. Ka rena to ra k ha rus ha rus ringan ,tapi juga cukup kaku dan kuat un tukm en erim a pa nas serta te ka nan tin gg i d arir uang baka r.

Dengan m ela lu i perh itunganthermod inamika ber tu ru t- tu ru t akan d ih itunganta ra la in : P ro se s awal k orn pre si, P ro se sa kh ir k omp re si, P ro se s a kh ir p embakara n,P ro se s a kh ir e ks pa nsi, T e ka na n in dik ato rdan T ekanan efektif. D ari perh itungantherm od inam ika d idapat d ike tahui per-h itu ngan u ku ra n-u ku ra n u tama anta ra la in :D iameter s ilinder, Langkah torak danPerband ingan antara langkah torak dandiam eter s ilinder. Selan ju tnya dapatd ik e tahui pe rh itungan uku ran -ukuran to ra km eliputi : D iam eter to rak, P ena torak danRingtorak.Pr ins ip Ker ja

T ekanan gas hasil pem bakaranbahan bakar dan udara akan m endorongtorak yang d ihubungkan dengan parasengko l menggunakan batang torak,s eh in gga to ra k dapat b erg era k bola k-b alik(reciprocating). Gerak bo lak -ba lik to rak akand iubah m enjad i gerak ro tas i o leh paraseng ko l (c ra nk s ha ft). D an s ebalik ny a gera kro tasi poros engko l juga diubah m enjad igerak bolak-balik torak pada langkahkompres i .

U dara y ang d imasu kk an k edalamsilind er tin er, kemud ia n d ikampres ikanh ingga suhunya na ik mencapai 3 0 0 - 4 0 Q o C ,

DAHA - Mei 2009 - Edisi Empat Puluh Tiga


3/12

kemudian d isempro tkan bahan baka r ( so la r)sehingga terjad i pembakaran , yangm engh asil k an tekanan se besa r 6 0 - 8 0 kg!cm 2 dengan suhu sekitar 600 - 8000 G

B erdasa rkan cara m enga nalisas istim kerja nya , m otor d iesel d ib edakanmenjadi dua, yaitu motor d iesel yangmenggunakan s is tim air tess injection (solidinjection) yang d ianalis a dengan s ik lu s duald an mo to r d ie se l y ang mengguna kan s is tima ir in je ctio n ya ng d ia na llsa d en ga n s iklu sd ie se l (se da ng ka n mo to r b en sin d ia na lisadengan s ik lu s o tto ).

P erbedaan antara m otor d ieseldan mo to r bensin yang nya ta ada lah te rle ta kpada proses pem bakaran bahan bakar,pada motor bensin pem bakaran bahanbakar terjad i karena adanya loncatan apilis trik yan g d ihasilkan oleh du a elektrodabusi (s pa rk p lu g), sedangkan pada m otord ie se l pembaka ran te rjad i k arena kena ik antem peratu r cam puran udara dan bahanbakar ak ibat kompresi torak hinggamencapa i tempera tu r n ya la . Ka rena p rin sipp en ya la an bahan bak arn ya a kib at te ka nanmaka motor d iesel juga d isebutcom pre ssio n ign itio n e ngin e sedangkanmo to r bensin d is ebut s p ar k ig n itio n e n gin e .Detonat ion

Detonation adalah salah satucabang ilm u dari pembakaran. Dalampembakaran send ir i, k las if ikas innya banyak,b is a d idasa rkan pada bahan baka rnya (gas,

p adat, ca ir, hyb rid), cara be rcam purnyabahan bakar (p rem ix , d ifu si), tin gkat o la kandari apinya (lam inar, tu rbulance), ataud idasarkan pada kecepatan ram batpembaka rannya (de flag ras i, de tonasi) , danmasih b an ya k k la sifik as i p embakara n y anglain.

Dari paparan di a tas dapatsim pulkan ba hw a deto nasi ada lah b ag iandari ilmu tentang pembakaran yangdibedakan ! d idasarkan pada kecepatanram bat pem bakaran itu . D ari kecepatanram bat pem bakaran terse but, rnaka yan gte rja di a da la h a pa ya ng d is eb ut d efia gra sidan detonasi, keduanya dibatas i o lehkece pata n suara (sonic speed) sesaat(local) dari m ed ia cam puran bahan bakerdan oks id is er. M is al bahan bakarnya ada lahgas LPG dan oksid isernya adalah udara,maka kecepa tan sua ra te rsebut d idasa rkand ari campu ran LPG + udara.

J ika kecepatan ram bat pem ba-karannya d ibawah kecepatan suara(subsonic) maka p ro se s p embaka ra nn yadisebut deflagra tion C iri-c lrl u tam anyaada lah tekanan pada saat prosesp embaka ra n te rse bu t se dikit le bih re nd ahdari tekanan aw alnya biasanya 2 % lebihrendah. M isal tekanan awalnya adalahte ka na n a tmosfir (1 01 k Pa ) ma ka p ad a sa atp ro se s pembakara n defla gra si k ata kanla hte ka na nya menja di 9 9 kPa.

D an jlka kecepatan ram bat darlpem bakarannya diatas kecepatan suara

DAHA " Me; 2009 " Edisi Empat Pulun Tiga


4/12

(supersonic), makaproses pembaka rannyadisebut detonation. C iri-c irinya adalahte r jad inya pen ingka tan tekanan yang dras fs(discontinuity) pada saa t prosespem bakaran. D iskontinyu iti tekananterseb ut d ise butshock w ave ( ge lom bangke ju t e lek tromaqn it ),

De to nasi p ertama kali d itemukanta np a se ng aja d ala rn "ke ce la ka n" la bo ra -torium oleh ahli tekn ik k im ia , M a lla rd dangrupnya (1 881), dari Perancis. D ari s itu ,mereka heran kenapa kecepatanpembaka rannya tidak sepe rti hasil teo ri a tauhasil pene litian se lam a in i. K ecepatanram bat pem bakarannya jauh leb ih tin gg idari ha sil p ene litian atau teorisaat itu . ltulah sek ilas ten tang la tar be langd item ukannya detonasi. D etonasi d ide-fin is ik an sebaga i p ro se s pembaka ran yangk ec ep ata n ramba tn ya me le bih i k ec ep ata ns ua ra . A d a b eb era pa c iri-2 d eto na si, y aitu :antara fla m e fro nt dan s ho ck fro nt b erim p it(shock wav e di depan flam e front dalamorder di bawah 1 m ic on s ec on d), adanyad is ko ntin yu ita s te ka na n a kib at d ari shockwav e (shock w av e: d iskont inyu itas a lir anyang terjad i pada aliran dengan la juk ecepatan [e bih dari k ec epatan sua ra ).

T entu defin is i detonasi d i a tassa ng at b erb ed a 1 80 d ra ja t d en ga n d efin is iknocking yang d iak iba tkan o leh autoignition.M emang a da s ed ik it g aris s in gg un g a nta rad eto na si d en ga n c iri-2 d ari knocking, yaitujuga adanya kenaikan tekanan padafenomena knocking, te tap i apakah kena ikan

tekanan itu d iskonyu iti? dan apakahkecepa tan ramba t pembaka rannya me leb ih i1 ma ch (k ec ep ata n s ua ra )?Knock ing

Knock in g adala hbuny i g eme ru tu kda larn ruang bakar, krn adanya getaranp re ss ure d en ga n fre ku en si tin gg i (in i b ia saju ga d is eb ut ru mb le o f p re ssu re ). Karenapembaka ran da lam ruang bakartid ak re la tifserempak Pembakaran yang tidakserempat d is ebabkan o le h tid ak me ra ta nyad istribus i tem peratur da lam sllinde r.S eh ingga , ketika busi be lum meletup,pem bakaran d i daerah yang jauh dari busis ud ah te rja di (a ta u s ete la h b us ! me le tu p h alin i b is a te rja di p embak ara n s us ula n te rja dita np a a da sumb er a pi). K o nd is i in ila h ya ngb iasa d isebu t sebagaiau to ign ition ( te rbaka rdengan send ir inya ).B e da D etonation da n E xp losion

D engan kecepatan ram bat pem -bakaran te rsebu t, maka te rjad ilah kecepa tanpele pa san kalo r (ra pid h ea t re ale as ), ataudalam is t ilah p er m es in an ad ala h d et on atio nd an e x plo sio n.

Detonation d ide fin is ikan sebagaipro ses pem bakaran ya ng m eram bat pad akecepatan supersonic (d l a ta s ke ce pa ta nsuara), Kunc i d efin is i d eto na tio n a da p ad akata "pem bakaran", artinya detonationhanya te rjad i pada p roses pembaka ran sa ja ,leb ih deta ilnya detonation hanya te rjad i jika



5/12

ada bahan bakar, aksid iser dan sum berpanas I kalo r .Syara t te rja dinya pembaka ran

Pembakaran (cumbustiOn) jugad isebut juga sebagai c he mic al re ac tio n(reaks i k im ia ) an ta ra bahan baka r (fuel) danoksid iser (sega la sesuatu yangm engandung oks igen). W alaupun adapro se s p encapu ran . ba ha n ba ka r den ga noks igen (sebaga i oks id isernya), reaks i k im iatidak serta merta terjad i, un tuk blsaterja din ya p roses pemba ka ran, m aka a da3 syarat yang harus d ipenuh i (syara tu tama), ya itu :1 . b akan b aka r, (E lp iji, ga solin , m inya k

d ie se l, m in ya k ta nah, k erta s, k ay u,d ll.umumnya mengandung hidrokarbon-)

2 . o ksid iz er, (o ksig en , u da ra , d ll)3 . sum ber kalor (korek api, sum ber panas

y ang la in )P oint ke 3 , b anyak o ran g m en ye butnya A p i(flame), te ta pi itu tid ak la h te pa t. K a re na apibukan sa tu -sa tunya yang dapat merein is ias ireaks i k im ia (pembaka ran ). M aka yang leb ihtepat adalah sum ber kalo r/panas (heatsource). Proses reaks i k im ia membu tuhkanene rg i in is ia si (in itia l e ne rg y, a ctiv a tio nenergy), untuk m em acu rekasi kim ia itusendiri. J ika proses reaksi kim ia sudahterjad i, m aka p roses re aks i kim ia itu a kanm engkasilkan kalor/panas yang akand igu nakan seba ga i p em icu p rose s reaksikim ia dari campuran bahan bakar dano ks id iz er y ang belum te rb ak ar.

S ya ra t s ek onda ri a da la h duk ung-an enviromentalyang ba ik . M isa l tempera tura tau te kanan . R eaks i k im ia tid ak akan tenad i

jika tempe ra tu r d an te ka na n lin ku ng an ny aterla lu rendah. Syarat yang la in adalahc ampura n bahan bak ard an o ks id iz er h aru sba ik, artinya cam puran bahan bakar danoksid ise r yang tidak balance ( te r la lu banyakbahan bakarnya - rich m ix t ur e- , atau terla lusedik it bahan baka rnya - le a n m ix tu re -) . Jikacampu ran bahan bakan te rsebu tte rla lu kayaatau m iskin , maka ka lor dari cam purantersebut akan m enjad i rendah, seh inggap ro se s pembakara n tid ak mung kin te rja di.

S ed an g u ntu k explosion banyakpak ar membe rik an defin is i p ada explosion,krn memang s ulit m e nd efin ika n explosionsecara tepat. A da yang m endefin is ikansebaga i proses pe lepasan energi seceracepa t dengan d iiku ti suara, d ll. Te tapi de fin is iexplosion dapat d ita rik benang m erah,bahwa para pakar sependapat bahwae xplo sio n ad alah prose s p ele pasan ka lorsecara cepat. K ata kuncinya ada lah tidakada kata pernbakaran da lam defin is iexplosion, tidak ada satu pakarpun yangm em asukkan kata pembakaran dalamdef is in i explos ion.

M emang tidak dapat d ipungkirid alam p ro se s d eto ntio n p ro se s p ele pa sa nkalo r secara cepat juga terjad i sehinggamenumbu lk an d is ko ntin yu in ti g elombangkejut (shock w av e). O apa t d is impulk anbahwa setiap proses detonation dapatd igolongkan dalam explosion, tetapiseba likn ya tida k sem ua pro ses explosionadalah detonation.

DAHA - Me; 2009 - Edisi Empat Puiun Tiga


6/12

A p a se tia p le da ka n su atu sumbe rya ng a dab ah an b aka rn ya b is a d ise bu t detonation?Jawabanya adalah be lum tentu Ka rena adasyarat la in untuk b isa d ikatakan sebagaiproses detonation, yaitu k ecepa tan rambatpem bakaranya harus d i a tas kecepatansuaraK l as ifik as i P embaka ran

Pembaka ran dapa t d ik la sifik as i-kan d idasarkan pada waktu , process,ko nd is i a lira n, d sb , B e riku t a da la h a da la hk la sifik as l p embaka ran yang d ip akai u ntu kmenyelesaikan masa lah pada pembaka ran ,1 . B erdasa rkan kete rgantun gan w aktu ;

S teady, Uns teady2 , B erdasarkan ruang fd imension; 1

d imension, 2 d imension dan 3dimension3 , B erdasarkan kondis i cam pura n bah anb ak ar d an o ks id an ; p rem ix , d ifu si

4 , B erdasarkan kondis i a liran cam puranbahan baka r - oksidan ; lam ine r, tu rbu len

5 , B erdasarkan phase cam puran bahanbakar dan oksidan; phase tunggal,p ha se banyak .

6 , B erdasarkan reaksinya; hom ogen,heterogen7 , B erdasarkan Ja ju pem bakarannya;inf in ite rate (equil ibrium chemist ry), f in iterate

8 , B e rd as ark an p ro se s p erp in da ha n k alo r;n a tu ra l c o nv e ctio n , fo rc e c on v e ctio n

g, B erdasarkan efek tekanan media ;incompressible, compressible

10 , B erdasarkan kecepa tan ram batpembakaran; d efla gra si (s ub so nic ),detonasi (supersonic)1 1, K e berada an ru ang bakar; in terna l da nexternal

De fla gra tio n to De to na tio n T r an sitio nDDT adalah kependekan dari

"de fJagra tion to de tona tion t rans ition ", ya itup roses pe rubahan da ri de ftag ras i (subsoniccombustion) k e d eto na si (supersoniccombustion), P ro se sp eru ba ha n in i sa nq atmena rik un tuk d ipe la ja ri k a rena merupakank ey p o in t dari p ro se s la h irn ya de tonasi.

D engan m engasum sikan da larnsebuat p lpa yang pan jang, (katakan lah 5m eter d an kedua ujungnya diberi s im bol Ad an B ) cam pu ra n b ah an b aka r h id ro ge n d anudara ada d ida lamnnya dalam kondis ic ampura n s to lc hiometrik , K emudia n s ala hsa tu u jung da ri p ipa te rsebu t (m isa l A ) d lsuutdengan sumber ap i, rnaka prosespembaka ran akan te rja di d an me rampat daridari po in t A ke poin t B ,

P ro se s p eramba ta n p embak ara n(rs ak si k im ia ) te ntu s ema kin ja uh d ari titik Aakan semakin cepat. P rosesnya akand imu la i da ri h e at re le a se ( pe lepasan ka lo r)dari sum ber ap i ke cam puran bahan bakardan udara (se lan ju tnya d isebut premix),PeJepasan h ea t re ale se te rsebu t akanmen in gkatk an tempera tu r p rem ix d is ek ita rsum be r ap i h ing ga temperatu r yang dapatmemacu rea ks i d a ri p rem ix itu s endiri (auto-ig nitio n m e ch an is m ), R eaksi k im ia dari



7/12

prem ix tersebut awalnya dalam kondis ila min ar fla me (ap i berlap is) dan denganbertam bahnya kecepatan akan berubahmenjad i turbulent f lame ( be rkoba r) d imanafla me fro nt (m uka api) tidak m urn i p lanar(rata) laql,

Dengan be rtambahnya kecepa tanre aks i h in gg a mendeka ti k ec ep ata n s ua ra ,fla me fro nt a kan be rfu ngsi se pe rti p is to nyang m engkom presi udara d idepannya,sehingga blast wav e a ka n te rb en tukd id ep an flame fro nt ltu s en diri. B last w av ein i send iri m asih be lum stab il secarate rmodin am ik a. T imbuln ya bfast w av e didepan flame front akan menyebabkante kanan dan tempe ra tu r p rem ix d ib ela kangblast wave itu send iri akan m eningkat.Pen ingkatan temperatur dan tekananp rem ix d i b ela kang b fa st w av e akan p ro se sp embak ara n b erla ng su ng le bih c ep at la gi,h in gga mampu mendekati b la st wave dalamorder w aktu yang sangat de k at (d i baw ah 1microsecond (k urang dari 1 /s eju ta detik )).Pada saat itu lah detonation te rjad i dankecepatan reak si a kan le bih dari k ec epatansuara.

P roses pe rubahanda ri pembaka r-an dari subson ic ke son ic akan ditanda id en ga n tim buln ya su ara ya ng ke ras aklb atd ari p ro se s pele pa san kalo r y ang lu ar b ia sabesarnya. Ciritain adalah tirnbunyaovetdtiven dari detonation secara seaaty an g mengas ilk an te ka na n y an g lu ar b la satingg inya. T ekanan overdriven tersebutm ampu men ca pai 3 kali lip at da ri d eton asiya ng stab il a tau m ampu men ca pa i 6 0x lip at

d ari te kan an aw al p rem ix . P ro ses d ari D D Tin i a ka n meny eb ab ka n p ip a p ec ah k rn tid akmampu me nahan tekanan ovetarivendetonasi.P em bilasan S ea rah M e sin D ie se l

M o tor d iese l yang berdaya besary an g mem ilik i s ik lu s d ua la ng ka h umumnyam em ilik i efis iensi vo lum etrik yang leb ihbesar b ila d iband ingkandengan motordiese l dengan sik lus em pat langkah, o lehkarena dewasa in i m esin d iese l dengankapasitas besar, ra ta-ra ta m engunakansik lus dua langkah. F aktor penting da lamsik lus operasi dua langkah adalahpem bilasan, karena pem bilasan sangatmenentu kan unju k k erja pembakaran dalamsik lus se lan ju tnya.

A da beberapa macam pemb ila sanyang umum d igunakan dalam s ik lu s ope ra sidua langkah, dan sa lah satu d iantaranyaa da la h s is tem pemb ila sa n s ea ra h (uniflowscavenging). Pemb ila san in i te rgo long yangterbaik d iantara sistem pem bilasan yangla inn ya , jka d igu na kan u ntu k m oto r d ie seluku ran besa r.

D ewasa in i ham pir sem ua m otord iese l s ik lus dua langkah daya besarm eng gu na ka n sistem pemb ila sa n se ara h.Pada proses sik lus dua langkah in ipembilasan terjad i dengan bantuantu rb och arg er ya ng d ig era kka n o le h tu rb inya ng en erg in ya d iamb ilkan d ari g as b uan g(exhaust gas ). Penggunanaan tu rbochargerd ima ks du ka n u ntu k menin gka tk an v olume

DAHA - Mei 2009 - Edisi Empat Puluh riga


8/12

udara yang m asuk dalam silinder. A kibatda ri d ikompres inya udarao leh turbocharger,tempe ra tu re u da ra s ed ik it n aik d an in i a ka nmenu runkan massa jen is (density) udara itus endiri, a kib atn ya e ffie sens i v olume trin yahanya meningkat sed ik it. D enganmemasang sistem pending in sete lahturbocharger, densitas udara dapatd itin gka tka n kemb ali se hin gg a e ffis ie nsivo lume trik nya me ingka t kembali.

U dara pembilasan juga akanmendorong gas sisa pembakaran yangb elum k elu ar me la lu i k atu p b ua ng d i k ep alasH in de r, lu ru s d ari b ag ia n b awah k e b ag ia na ta s s ilin de r. K a rena a lira n uda ra pemb ila sya ng lu ru s m aka e fis ie nsi p em bila sa nn yamenja di tin gg i. A lira n u da ra p emb ila s y an glurus akan m engurang i kecenderunganterjad inya turbo lensi udara dan jugaterjad inya pencam puran antara udarapembilas (fresh a ir) dengan gas sisap emba ka ra n men ja di b erku ra ng . D en ga np embila sa n u da ra ya ng le bih b aik in i, ju gaa ka n menin gk atk an k ua lita s p embak ara n,seh ingga tekanan efektif ra ta-ra tam eningkat dan unjuk kerja m esin secaraum um akan leb ih b alk.a . Langkah Pem bilasan dan K om presiPada awal langkah in i udara

m asu k silln de r m ela lu i lu ba ng masu kpembi lasan (p ort s ca v en gin g) yangterdapat d i bag ian bawah sllinder,Lubang in i akan terbuka saat torakb erg era k ke b ag ia n b aw ah men de ka tid an a ka n te rtu tu p s aa t to ra k b erg era kk e a ta s. P ad a s aa t lu ba ng p emb lla sa n

tertu tup o leh torak yang bergerak keatas dan katup buang juga tertu tupm aka dim ula ilah proses kom presi.G erakan torak ke atas akanm enyebabkan tekanan udara da lams ili nde r men ingka t seh i ngga temperatu rudaranya jug a nalk, D an beberap ade ra ja t s ebelum to ra k mencapa i b ahanbaka r mu la i d isemp ro tkan (dikabu tkan)dengan in jektor keda lam slllnder,k arena tempera tu r u da ra sanga t tin gg is eh in gga bahan bakar y ang d ik abutk ante rsebu t akan te rbaka r.

P roses pembakaran in i akanm enyebabkan kenaikan tekanan dantempera tu r g as secara d ra stis , k ondis im aksim al akan terjad i beberapa saats ete la h to ra k mu la i b ergera k ke bawah.Gas bertekanan tingg i in i akanm endorong torak bergerak ke baw ahdan me la lu i ba tang to rak akan rne rnu ta rpo ros engko l.

b . Langkah E kspansi dan B uangLangkah ekspansi dan buang

dim ula i sete lah terjad inya tekananmaksim um di da lam sH inder akibatterbakarnya cam puran bahan bakardengan udara .Dan sete la h te~ad i t ek anan maks imumd alam silin de r p isto n a ka n te rd oro ngd an k atu p b ua ng mu la i te rb uk a d an g ashasil pem bakaran akan terdorongke luar aklbat tekanan dalam sillncerleb ih besar dari pada tekanan udaraluar dan juga akibat terdesak o lehu da ra s eg ar y an g d ima su kk an d en ga n

DAHA Mei 2009 Edisi Empat Puluh Tiga


9/12

paksa m ela lu i lubang pem bilasand eng an b lo wer pembila s (turbochar-ger).Pada saat katup buang sudahtertutup proses pemasukkan udararnasih berlangsung untuk beberapasaat dengan bantuan kompresorpembila s sam pai luba ng p embilasa ntertu tup to ta l o leh torak, ha l in id im aksudkan untuk m eningkatkankapasitas dim m enaikkan tekananu da ra p embila s d alam sH in de r.

Dem ikian kedua proses iniberl angsung terus menerus danbe rgan tian anta ra langkah pembila sandan kompresi dengan langkahekspansi dan buang oleh karena itud ise bu t o pe ra si d ua la ng ka h.

S ekalipun mesin diesel m em ilikikekurangan dalam hal kebisingandiban dingkan mesin b ensin . M e sin dieselka re na k eu ng gu la n e ffis ie nsi b ah an b aka rm enjadi pilihan banyak pengguna m otorbakar untuk kendaraannya. S ebagai efekd ari semakin k eta tn ya p era tu ra n te rh ad appencemaran lingkungan h idup, mesin d iese lmen jad i salah satu p ili han da lam pemakaians ls tem in te rna l-combus tion eng ine . I nte rna l-combustion engine ini k ita temui dalams is tem mobil, k apal, a la t p embangk it lis trikportable, bus, traktor dsb. Salah satukeunggulan m esin diesel adalah sistempembakarannya menggunakan Compressi-o n-ig nitio n ( pembakaran-tekan), yang tidakmemerlu kan bus i.S istem in i m em ungkinkan tercapa inyatekanan aw al yang tinggi sebe lum terjadiproses pembakaran, hal in i akan

meningkatkan thermal-effisiencydibanding-k an sistem ya ng la in . K e un gg ula n y an g la ina da la h fle ksib ilita s je nis b ah an b aka r ya ngbisa digu nakan, karena pembakaran yangterjadi tidak m em erlukan pengontrolanb un ga a pi, b erb ag ai je nis b ah an b ak ar b isadipakai. M isalnya; m inyak tana h, m inyaksaw it, produk m inyak berat dari m inyakmen ta h, a lko ho l, emu lsi( c ampu ra n a ir d anbah an bakar solar) d sb.

A p lika si d ari s is tem pembaka ra ndiese l in i b isa ditem ui di d unia autom otiveun tu k a ngkutan b e rat, tracto r, bulldoz er,p embangk it lis trik d i d esa-desa, genera to rlis trik darurat d i rum ah-sakit, hote l dsb,Namun d isamp ing keunggulan yang d im ilik i,d ie se l s is tem juga mem ilik i p ro blem khususyang berhubungan dengan pencem aranlingkungan adalah sm oke/asap serta gasb uang khususn ya N itroge n O x ide (NO x ).Kedua po llu tan t ln l saling berto lak be lakangdalam pemuncula nn ya . Smoke/s oo t/a sapte rbe ntuk ketika bah an bakar tidak m amputercam pur dengan baik dengan ogsigensehingga reaksi pembakaran tidaksem purna, dalam kondisi seperti in i suhupembakaran tid ak te rla lu tin gg i

N amun ketika pencampuranbah an ba kardan ud ara te rjad i de nga n baikse hin gg a p emba ka ra n s empu rn a te rca pa i,m aka suh u pemba karan ting gi ( > 18 00 - c ) ,hal in i m engakibatkan terjadinya reaksiantara gas N2 yang ada di udara denganoksigen m embentuk senyawa N itrogenO x ide, sekalipun produksi sm oke I asapakan mengecil.



10/12

Untu k m eng ata si d ilema d iatas, be rba ga ipene litian te lah d ila kukan khususnya un tukmemungk inkan reduksi an ta ra smoke I asapdan N itro gen Ox id e secara bers ama -s ama .P rin sip K e rja E ng in e

Pe rsya ra tan em is i gas buang yangsem akin ketat teru tam a di negara-2 m ajua ka n mempenga ru hi p erkembang an me sink en da ra an d ima sa -ma sa a ka n d ata ng . D anini m erupakan tantangan besar bagi paraengineer untuk m endeve lop m esin yanglebih ram ah Iingkungan. S ebenarnyaperkembangan fuel cell dapat m enjad ialte rnatif yang menja jikan da lam halkeram ahan dengan lingkungan. T etap imung kin k en da ra an d en ga n fu el c eff baruakan ada di pasaran sekitara 15 - 2 0 tahunlag i. Dan m enjelang m asa itu , in terna lco mb us tio n e ng in e (m otor bakar) m asihakan menjadi penggerak utama bagik en da ra an s amb il m embawa mesin k e a ra hramah lingkungan.

P rob lem terbesar mesin yangbe rka itan dengan ramah lingkungan adalahterle tak pada ruang bakar (combustionchamber), dim ana cam buran udara danb ah an ba ka r d itu ntu t u ntu k m eng ha silkanenergi kim ia yang besar pada saat prosesreak si k im ia dan ju ga menghasilk an p rodukre ak si y an g tid ak membeban i H n gku ng an .B anyak faktor yang mempengaruh ik esempurnaan pembakaran dalam s ilin de r(ruang bakar), da lam hal in i akan dibahassed ik it ten tang fuel injection ( in jeksi bahanbakar) k e dalam ruang bakar. K a rena in je ks ib ah an b ak ar ke d alam siU nd er a da la h s ala h

satu param eter terpenting da lam prosespengendalian form asi cam puran bahanbakar da lam sH inder yang pada akhirnyaa ka n b an ya k b erp en ga ru h p ad a u nju k k erjam esin secara globa l dan em isi gas buangy an g d ih as ilk an . O le h ka re na itu d ew as a in iop tim isasi in je ksi d alam sH in de r m enja dis esua tu y ang pen tin g untu k d ic arik an solu slterba ik . Dar i pene lit ian-penelit iandewasa in i,direct injection ( in je ks i langsung ke sH inder)dengan tekanan tinggi men jad i solusi te rba ikuntuk perkem bangan m esin d i m asa akandatang baik untuk m esin bensin ataupunmes in d iese l.

Turbocharger adalah kompressorya ng d ig era kk an o le h tu rb in d ari g as b ua ngm esin . Prins ip kerjanya adalah m erubahe ne rg i p an as /ka lo r d ari g as b ua ng menja dienergi m ekanis untuk m enaikan tekananudara yang masuk ke in take manifo ld(s alu ra n masuk uda ra b ila s).P rin sip ke rja p em b aka ra n d alam silin de r

Perbandingan udara dan bahanbakar dalam sH inde r adala h sanga t pen tin gu ntu k mend ap atk an p erfo rm s p embak ara nyang baik. Pada umumnya bahan bakarh idrokarbon m snqhasllkan pem bakaranyang optimal jika campuran udara danbahan bakar dekat d id ae rah s to ic hiometric(e qu iv ale nc e ra tio =1 , sem ua reactancebereakasi, tanpa ada oksigen atau bahanbakar y ang te rs is a).D is atu s ls i, p ro se s pemasukan uda ra dalamsH inder re la tif kons tan (berhubungan dengandesa in awal sebuah mesin) terhadapputaran mesin, kecua li mesin dengan



11/12

v aria ble v alv e tra in s (V VT ) ya ng k ap asita sudaranya bisa d ia tur. Seh ingga prosespenam bahan bakar bakar dalam sllindertid ak a kan e ffe ktif la gi u ntu k menin gkatk anperfo rma mesin jik a ta npad ib arin gi d enganp en ambah an u dara d alam silin de r P ro se spenambahan udara kedalam silinderd ip enga ruhi o le h beberapa paramete r:1 . densitas udara (dipengaruhi oleh

temperature),2 . kecepatan udara m asuk (dipengaruhi

oleh te ka na n uda ra m asuk),3 . bukaan m aksim al va lve,4 . waktu bukkaan valveDengan asumsi N o.2 dan 3 konstan danmem ilik i b ata san yang keta t, d an berk aita ndengan desa in mesin secara g loba l,se hing ga ha nya po int no 1 da n 2 ya ng d ap atd ija dik an sebagai "a gen perubahan".Dengan menggunakan p rin sip kon tin yu ita sda ri mekan ika flu ida , Q ( kapasitas udara ) =V (ke ce pa ta n) x A (op en a re a), m aka ha nyade nga n merub ah ke ce pa ta n ud ara m asuk,kapasitas udara dalam silinder akanmeningkat (dengan asumsi, densitasko nsta n). D en ga n mengg un aka n a la t ya ngdapa t men ingka tkan kecepa tan a li r an udarad alam silin de r (m isa l b lowe r) mak a p rin sipin i dapat digunakan untuk menaikkanjum lah uda ra dalam s ilin de r.

Dengan menggunakan n rbocha r-g ery ang meman faatk an te kanan gas buanguntuk menggerakkan turbin dan kom -p re ssor, te kanan dan kecepatan uda ra yangrn as uk ke ru an g b aka n a ka n men in gk at d andengan sedirinya jum lah udara yang bisa

d itampun g d alam silin de r ju ga men in gk at.M enin gkatn ya jum lah uda ra dalam s ilin de r,m umun gkin ka n kita un tu k m en amba hkanbahan bakar lebihbanyak lag i, sehinggapow er yang dihasilkan oleh sllinder jugameningkat .Problem , dengan m eningkatnya tekananuda ra has il k omp re ss i d ari k omp re ssor a kanmenin gkatk an tempe ra tu r u da ra itu s endlrl,in ga t p ersamaan g as id ea l (state condition),pv= nR T ). Peningkatan tem peratur udarate rseb ut akan menu ru nkan de nsitas u daramendekati d en sita s s ebelum te rk omp re si,seh ingga fungs i turbochargertidak "begi tu"effektif un tu k m ening katkan jumla h u da radalarn s i l i n d e r , So lusinya , temepra tu r udarasete la h d ik omp re ss haru s d itu ru nkan untu kmen ingkatkan densitas .REFERENS IA r ismunanda rW ira nto , 1 988 , Mot orBak arT orak , ITS , B andung .B ru jin , L M uilw ijk , 1994, M otor B akar,

Jaka rta , Bha ra taH aryon o, 1 98 4, M engenal M otor B akar,

S emara ng, A n eka IIm uHa rto no , S . 1998 , S istem K ontrol dan

Pes aw at T enaga Hidro l ik , Tarsi to,Bandung.Holman, J. P.,1993, P erp in da ha n K alo r,

edis i k eena rn , E rla ngga , J akarta .

DAHA Mel 2009 Edisi Empat Puluh Tiga


12/12

Khurm i, RS dan Gupta J .K , 1 984,Mach ineDes ign , N ew D elhi, EurasiaPublising

Ne imann , H . W inte r, 1990 .E lemen Mes injilid II, edlsl ke 2, E rlangga,Jakarta.

P rijono, A rko. M .Sc ,1986 , Perp indahanPanas , ed isi ke tig a, E rla ngg a, 'Jakarta.Sularso, K yokatsu Suga, 1987. Dasa rP ere nc an aa n d an P em ilih anE lem en M es in , PT . P radnyaParamita,Jakarta.

-----0000000-----

AHA Mel 2009 Edls; Empat Puluh Tiga

motor bakar

Documents