LAPORANPRAKTIKUM PRESTASI MESINHMKK 428
Disusun Oleh:1. ABDURRAHMAN(H1F112019)2. ADHIKA(H1F112014)3.
AKHMAD FEBRI RAMADHAN(H1F112016)4. ARIF FARDANI(H1F112020)5. DEWI
RAHMAWATI(H1F112021)6. DIAN PRAMANA PUTRA(H1F112015)
PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG
MANGKURATBANJARBARU2014LAPORANPRAKTIKUM PRESTASI MESINHMKK 428
Disusun Oleh:1. ABDURRAHMAN(H1F112019)2. ADHIKA(H1F112014)3.
AKHMAD FEBRI RAMADHAN(H1F112016)4. ARIF FARDANI(H1F112020)5. DEWI
RAHMAWATI(H1F112021)6. DIAN PRAMANA PUTRA(H1F112015)
PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG
MANGKURATBANJARBARU2014HALAMAN PENGESAHANPRAKTIKUM PRESTASI
MESINHMKK 428
Disusun Oleh:1. ABDURRAHMAN(H1F112019)2. ADHIKA(H1F112014)3.
AKHMAD FEBRI RAMADHAN(H1F112016)4. ARIF FARDANI(H1F112020)5. DEWI
RAHMAWATI(H1F112021)6. DIAN PRAMANA PUTRA(H1F112015)
Telah disetujui : Mei 2014
Mengetahui,Telah diperiksa dan disrtujuiDosen Praktikum Prestasi
MesinDosen Pembimbing
Apip Amrullah, S.T., M.EngAkhmad Syarief, S.T., M.TNIP. 19810810
201212 1 001NIP. 19710523 19903 1 004PROGRAM STUDI TEKNIK
MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATLEMBAR
KONSULTASIPRAKTIKUM PRESTASI MESIN
NAMA KELOMPOK:1. ABDURRAHMAN(H1F112019)2. ADHIKA(H1F112014)3.
AKHMAD FEBRI RAMADHAN(H1F112016)4. ARIF FARDANI(H1F112020)5. DEWI
RAHMAWATI(H1F112021)6. DIAN PRAMANA PUTRA(H1F112015)
Banjarbaru, Mei 2014Dosen Pembimbing
Akhmad Syarief, S.T., M.TNIP. 19710523 19903 1 004KATA
PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat limpahan rahmat dan karuniaNya sehingga kami dapat menyusun
laporan mengenai Praktikum Prestasi Mesin ini tepat pada
waktunya.Kami menyadari bahwa didalam pembuatan laporan ini berkat
bantuan dan tuntunan Tuhan Yang Maha Esa tidak lepas dari bantuan
berbagai pihak, untuk itu dalam kesempatan ini kami menghaturkan
rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua
pihak yang membantu dalam pembuatan laporan ini.Laporan ini masih
sangat jauh dari kesempurnaan, maka dapat kiranya para pembaca
memakluminya. Kami sangat mengharapkan sekali saran-saran dan
masukan dari pihak manapun yang sifatnya membangun tanpa mengurangi
tujuan pembuatan laporan ini. Kritik dan saran dari pembaca sangat
kami harapkan untuk penyempurnaan laporan selanjutnya.Demikian
Laporan ini dibuat untuk dapat dipergunakan semestinya. Semoga
laporan ini dapat memberikan manfaat bagi siapa saja yang
membacanya dan bagi kita semua. Amiin.
Banjarbaru, Juni 2014
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL iHALAMAN PENGESAHAN iiLEMBAR KONSULTASI iiiKATA
PENGANTAR ivDAFTAR ISI vDAFTAR TABEL viiiDAFTAR GAMBAR ix
PENGUJIAN MOTOR BENSINBAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang 11.2
Rumusan Masalah 21.3 Tujuan Percobaan 21.4 Mafaat Percobaan 2BAB
IIDASAR TEORI2.1 Pengertian Umum Motor Bensin 32.2 Prinsip Kerja
Motor Bensin Empat Langkah 52.3 Siklus Ideal Motor Bensin 52.4
Siklus Aktual Motor Bensin62.5 Silus Udara Volume Konstan (Siklus
Otto) 7BAB IIIMETODOLOGI PRAKTIKUM3.1 Waktu dan Tempat 93.2
Peralatan Yang Digunakan 93.3 Prosedur Percobaan 10
BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Tabel Hasil Pengamatan 124.2
Perhitungan 134.2.1 Rumus Yang Digunakan Dalam Perhitungan 134.2.2
Hasil Pengolahan Data 154.3 Grafik Hubungan Hasil Perhitungan 18BAB
VKESIMPULAN DAN SARAN5.1 Kesimpulan 235.2 Saran 24
PENGUJIAN UNJUK KERJA MOTOR DIESELBAB IPENDAHULUAN1.1 Latar
Belakang 251.2 Rumusan Masalah 261.3 Tujuan Praktikum 261.4 Manfaat
Praktikum 27BAB IIDASAR TEORI2.1 Pengertian Umum Motor Diesel 282.2
Siklus Diesel (Tekanan Tetap) 292.3 Siklus Aktual Motor Diesel
312.4 Pembakaran Dalam Ruang Bakar Motor Diesel 322.5 Pembakaran
Pada Motor Diesel Injeksi Langsung 332.6 Karakteristik Bahan Bakar
Motor Diesel 35BAB IIIMETODOLOGI PRAKTIKUM3.1 Waktu dan Tempat
383.2 Peralatan Yang Digunakan 383.3 Prosedur Percobaan 39BAB
IVHASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Tabel Hasil Pengamatan 414.2.1 Rumus Yang
Digunakan Dalam Perhitungan 414.2.2 Hasil Pengolahan Data 434.2
Grafik Hubungan Hasil Perhitungan 474.3 Pembahasan 53BAB
VKESIMPULAN DAN SARAN5.1 Kesimpulan 565.2 Saran 56
DAFTAR TABEL
PENGUJIAN MOTOR BENSINTabel 3.1 Data hasil pengujian motor
bensin 12Tabel 3.2 Hasil perhitungan motor bensin 21PENGUJIAN UNJUK
KERJA MOTOR DIESELTabel 3.1 Data hasil pengujian motor diesel
41Tabel 3.2 Hasil perhitungan motor diesel 46
DAFTAR GAMBAR
PENGUJIAN MOTOR BENSINGambar 2.1.Siklus motor bakar pada mesin 4
langkah 5Gambar 2.2.Diagram P V siklus aktual motor bensin 7Gambar
2.3.Diagram P V siklus otto (siklus volume konstan) 8Gambar
3.1.Skema alat yang digunakan dalam pengujian motor bensin 10Gambar
4.1.Grafik hubungan antara debit aliran bahan bakar (Qb) dengangaya
output (Pout) 18Gambar 4.2. Hubungan antara efisiensi (%) dengan
daya output (Pout) 19Gambar 4.3.Hubungan antara konsumsi bahan
bakar spesifik (SFC)dengan daya output (Pout) 21PENGUJIAN UNJUK
KERJA MOTOT DIESELGambar 2.1.Siklus diesel diagram P V 29Gambar
2.2.Siklus motor diesel 4 langkah 31Gambar 2.3.Siklus aktual motor
diesel 4 langkah 32Gambar 2.4.Model geometri motor diesel injeksi
langsung 32Gambar 2.5.Tipikal diagram kecepatan heat release pada
pembakaranmotor diesel injeksi langsung 33Gambar 3.1.Grafik
hubungan antara torsi (T) dengan putaran (n) 47Gambar 3.2.Grafik
hubungan antara daya (P) dengan putaran (n) 48Gambar 3.3.Grafik
hubungan antara kecepatan aliran udara (v) denganputaran (n)
49Gambar 3.4.Grafik hubungan antara konsumsi udara (mu)
denganputaran (n) 50
Gambar 3.5.Grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar (Qf)
denganputaran (n) 51Gambar 3.6.Grafik hubungan antara konsumsi
bahan bakar spesifik (SFC)dengan putaran (n) 52
vi
PENGUJIAN MOTOR BENSIN
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangDalam bidang teknik mesin, Praktikum Prestasi
Mesin adalah salah satu mata kuliah wajib di Prodi Teknik Mesin
Universitas Lambung Mangkurat, sesuai dengan kurikulum yang berlaku
sejak 2007. Dengan praktikum ini diharapkan mahasiswa memperoleh
dasar-dasar pengetahuan dan keterampilan tentang cara pengambilan
data dan cara menganalisanya, khususnya dalam hal pengujian
prestasi mesin. Praktikum di samping sebagai tempat kerja bengkel
juga dapat di pergunakan sebagai tempat penelitian yang berguna
untuk menunjang ilmu pengetahuan dan pengembangan pembelajaran.
Dalam hal ini praktikum yang dilakukan adalah pengujian motor
bensin dan motor diesel.Motor bakar adalah mesin atau pesawat yang
menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik, yaitu
dengan cara merubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi
panas, dan menggunakan energi tersebut untuk melakukan kerja
mekanik. Energi termal diperoleh dari pembakaran bahan bakar pada
mesin itu sendiri. Jika ditinjau dari cara memperoleh energi termal
ini (proses pembakaran bahan bakar), maka motor bakar dapat dibagi
menjadi 2 golongan yaitu: motor pembakaran luar dan motor
pembakaran dalam.
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. Sedangkan pada
motor pembakaran dalam, proses pembakaran bahan bakar terjadi di
dalam mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran
langsung 1
bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya pada turbin gas,
motor bakar torak dan mesin propulasi pancar gas.
1.2 Rumusan MasalahAdapun Rumusan masalah yang dapat diambil
berdasarkan latar belakang diatas, yaitu:1. Bagaimana hubungan
antara konsumsi bahan bakar dengan daya output ?2. Seperti apakah
hubungan konsumsi bahan bakar spesifik sebagai daya output ?3.
Bagaimana hubungan antara efisiensi motor bensin dengan daya output
?
1.3 Tujuan PercobaanTujuan dari percobaan pengujian motor bensin
ini adalah untuk menguji motor bensin dalam bentuk genset yang
meliputi:1. Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi daya output2.
Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi daya output3.
Efisiensi sebagai fungsi daya output.
1.4 Manfaat PercobaanManfaat dari percobaan pengujian motor
bensin ini, yaitu:1. Untuk mengetahui konsumsi bahan sebagai fungsi
daya output2. Untuk mengetahui Konsumsi bahan bakar spesifik
sebagai fungsi daya output3. Untuk mengetahui efisiensi sebagai
fungsi daya output.
2
BAB IIDASAR TEORI
2.1 Pengertian Umum Motor BensinMotor bakar adalah jenis mesin
kalor yang termasuk Mesin Pembakaran Dalam (Internal Combustion
Engine) adalah mesin kalor yang mengubah energi kimia bahan bakar
menjadi kerja mekanis, yaitu dalam bentuk putaran poros. Energi
kimia bahan bakar pertama diubah menjadi energi panas melalui
proses pembakaran atau oksidasi dengan udara dalam mesin. Energi
panas ini meningkatkan temperatur dan tekanan gas pada ruang bakar.
Gas bertekanan tinggi ini kemudian berekspansi melawan mekanisme
mekanik mesin. Ekspansi ini diubah oleh mekanisme link menjadi
putaran crankshaft, yang merupakan output dari mesin tersebut.
Crankshaft selanjutnya dihubungkan ke sistem transmisi oleh sebuah
poros untuk mentransmisikan daya atau energi putaran mekanis yang
selanjutnya energi ini dimanfaatkan sesuai dengan keperluan.Siklus
Otto pada mesin bensin disebut juga dengan siklus volume konstan,
dimana pembakaran terjadi pada saat volume konstan. Pada mesin
bensin dengan siklus Otto dikenal dua jenis mesin, yaitu mesin 4
langkah (four stroke) dan 2 langkah (two stroke). Untuk mesin 4
langkah terdapat 4 kali gerakan piston atau 2 kali putaran poros
engkol (crank shaft) untuk tiap siklus pembakaran, sedangkan untuk
mesin 2 langkah terdapat 2 kali gerakan piston atau 1 kali putaran
poros engkol untuk tiap siklus pembakaran. Sementara yang dimaksud
langkah adalah gerakan piston dari TMA (Titik Mati Atas) atau TDC
(Top Death Center) sampai TMB (Titik Mati Bawah) atau BDC (Bottom
Death Center) maupun sebaliknya dari TMB ke TMA.
3
2.2 Prinsip Kerja Motor Bensin Empat LangkahMotor bensin empat
langkah mempunyai empat gerakan piston yaitu:1. Langkah hisap
(suction stroke)Pada langkah ini bahan bakar yang telah bercampur
dengan udara dihisap oleh mesin. Pada langkah ini katup hisap
(intake valve) membuka sedang katup buang (exhaust valve) tertutup,
sedangkan piston bergerak menuju TMB sehingga tekanan dalam
silinder lebih rendah dari tekanan atmosfir. Dengan demikian maka
campuran udara dan bahan bakar akan terhisap ke dalam silinder.2.
Langkah Kompresi (compression stroke)Pada langkah ini kedua katup
baik intake maupun exhaust tertutup dan piston bergerak dari TMB ke
TMA. Karena itulah maka campuran udara dan bahan bakar akan
terkompresi, sehingga tekanan dan suhunya akan meningkat. Beberapa
saat sebelum piston mencapai TMA terjadi proses penyalaan campuran
udara dan bahan bakar yang telah terkompresi oleh busi (spark
plug). Pada proses pembakaran ini terjadi perubahan energi dari
energi kimia menjadi energi panas dan gerak.3. Langkah Ekspansi
(expansion stroke)Karena terjadi perubahan energi dari energi kimia
menjadi energi gerak dan panas menimbulkan langkah ekspansi yang
menyebabkan piston bergerak dari TMA ke TMB. Gerakan piston ini
akan mengakibatkan berputarnya poros engkol sehingga menghasilkan
tenaga. Pada saat langkah ini kedua katup dalam kondisi tertutup.4.
Langkah Buang (exhaust stroke)Pada langkah ini piston bergerak dari
TMB ke TMA, sedangkan katup buang terbuka dan katup isap tertutup,
sehingga gas sisa pembakaran akan terdorong keluar melalui saluran
buang (exhaust manifold) menuju udara luar. Seperti terlihat pada
Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Siklus motor bakar pada mesin 4 langkah
2.3 Siklus Ideal Motor BensinProses termodinamika dan kimia yang
terjadi dalam motor bakar torak sangat kompleks untuk dianalisa
menurut teori. Untuk memudahkan menganalisanya perlu membayangkan
suatu keadaan yang ideal. Makin ideal suatu keadaan makin mudah
untuk dianalisa, akan tetapi dengan sendirinya semakin jauh
menyimpang dari keadaan sebenarnya. Pada umumnya untuk menganalisa
motor bakar torak dipergunakan siklus udara sebagai siklus yang
ideal. Siklus udara menggunakan beberapa keadaan yang sama dengan
siklus sebenarnya dalam hal sebagai berikut: 1. Urutan proses2.
Perbandingan kompresi3. Pemilihan temperatur dan tekanan pada suatu
keadaan4. Penambahan kalor yang sama per satuan berat udara Di
dalam analisis udara, khususnya motor bakar torak akan dibahas:1.
Siklus udara volume konstan (siklus otto)2. Siklus udara tekanan
konstan (siklus diesel)3. Siklus udara tekanan terbatas (siklus
gabungan)2.3.1 Siklus Aktual Motor BensinSiklus udara volume
konstan atau siklus otto adalah proses yang ideal. Dalam
kenyataannya baik siklus volume konstan, siklus tekanan konstan dan
siklus gabungan tidak mungkin dilaksanakan, karena adanya beberapa
hal sebagai berikut: 1. Fluida kerja bukanlah udara yang bisa
dianggap sebagai gas ideal, karena fluida kerja di sini adalah
campuran bahan bakar (premium) dan udara, sehingga tentu saja
sifatnya pun berbeda dengan sifat gas ideal. 2. Kebocoran fluida
kerja pada katup (valve), baik katup masuk maupun katup buang, juga
kebocoran pada piston dan dinding silinder, yang menyebabkan tidak
optimalnya proses.3. Baik katup masuk maupun katup buang tidak
dibuka dan ditutup tepat pada saat piston berada pada posisi TMA
dan atau TMB, karena pertimbangan dinamika mekanisme katup dan
kelembaman fluida kerja. Kerugian ini dapat diperkecil bila saat
pembukaan dan penutupan katup disesuaikan dengan besarnya beban dan
kecepatan torak.4. Pada motor bakar torak yang sebenarnya, saat
torak berada di TMA tidak terdapat proses pemasukan kalor seperti
pada siklus udara. Kenaikan tekanan dan temperatur fluida kerja
disebabkan oleh proses pembakaran campuran udara dan bahan bakar
dalam silinder.5. Proses pembakaran memerlukan waktu untuk
perambatan nyala apinya, akibatnya proses pembakaran berlangsung
pada kondisi volume ruang yang berubah-ubah sesuai gerakan piston.
Dengan demikian proses pembakaran harus dimulai beberapa derajat
sudut engkol sebelum torak mencapai TMA dan berakhir beberapa
derajat sudut engkol sesudah TMA menuju TMB. Jadi proses pembakaran
tidak dapat berlangsung pada volume atau tekanan yang konstan.6.
Terdapat kerugian akibat perpindahan kalor dari fluida kerja ke
fluida pendingin, misalnya oli, terutama saat proses kompresi,
ekspansi dan waktu gas buang meninggalkan silinder. Perpindahan
kalor tersebut terjadi karena ada perbedaan temperatur antara
fluida kerja dan fluida pendingin.7. Adanya kerugian energi akibat
adanya gesekan antara fluida kerja dengan dinding silinder dan
mesin.8. Terdapat kerugian energi kalor yang dibawa oleh gas buang
dari dalam silinder ke atmosfer sekitarnya. Energi tersebut tidak
dapat dimanfaatkan untuk kerja mekanik. Siklus aktual motor bensin
ditunjukan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Diagram P V siklus aktual motor bensinBerdasarkan
kondisi seperti tersebut di atas, maka grafik tekanan (P) vs volume
(V) mempunyai bentuk yang sedikit berbeda dengan grafik P-V siklus
ideal.
2.3.2 Siklus Udara Volume Konstan (Siklus Otto)Motor bensin
adalah jenis motor bakar torak yang bekerja berdasarkan siklus
volume konstan, karena saat pemasukan kalor (langkah pembakaran)
dan pengeluaran kalor terjadi pada volume konstan. Siklus ini
adalah siklus yang ideal. Seperti yang terlihat di diagram P V
Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Diagram P V siklus otto (siklus volume
konstan)Adapun siklus ini adalah sebagai berikut:1. Langkah 0 1
adalah langkah hisap, yang terjadi pada tekanan (P) konstan.2.
Langkah 1 2 adalah langkah kompresi, pada kondisi isentropik.3.
Langkah 2 3 adalah dianggap sebagai proses pemasukan kalor pada
volume konstan.4. Langkah 3 4 adalah proses ekspansi, yang terjadi
secara isentropik.5. Langkah 4 1 adalah langkah pengeluaran kalor
pada volume konstan.6. Langkah 1 0 adalah proses tekanan
konstan.8
BAB IIIMETODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Waktu dan TempatPraktikum Prestasi Mesin dilaksanakan di
Laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung
Mangkurat. Praktikum dilakukan sesuai dengan jadwal yang telah
ditentukan oleh asisten dosen pembimbing.
3.2 Peralatan Yang DigunakanPeralatan yang digunakan dalam
percobaan pengujian motor bensin adalah generator set, bla lampu
dan berbagai peralatan ukur yang disusun dalam panel.1. Generator
set yang digunakan memiliki spesifikasi:Merk: Shark Gasoline
Generator SetType: Single Phase GasolineSerial Number: SG3000WRated
Voltage: 220 VRated Frequency: 50 HzAmperage: 9,1 ARated Output:
2,0 kWMax. Output: 2,2 kWPower Factor: 1,02. Bola lampu yang
digunakan sebanyak 10 buah dengan daya masing-masing 160 Watt dan
tegangan 220 V.
3. Peralatan ukur yang digunakan: voltmeter, gelas ukur kecil,
gelas ukur besar, stopwatch dan tachometer.9
Gambar 3.1. Skema alat yang digunakan dalam pengujian motor
bensinKeterangan:1. Lampu5.Handle (saklar pemutus)2. Saklar6.Gelas
ukur3. Ampere meter7.Filter bahan bakar4. Volt meter8.Generator
3.3 Prosedur PercobaanAdapun prosedur dari pengujian motor
bensin ini adalah:1. Pemeriksaan awala. Periksa bahan bakar di
dalam gelas ukur, tambahkan bahan bakar bila diperlukan.b. Periksa
alat-alat ukur, yaitu voltmeter dan amperemeter. Laporkan kepada
asisiten pembimbing bila terjadi kerusakan.c. Periksa lampu-lampu
beban.2. Prosedur pengambilan dataa. Isi gelas ukur besar dengan
bensin murni.b. Matikan semua saklar lampu beban.c. Hidupkan
generator set.d. Tunggu beberapa saat (kira-kira 5 menit) agar
mesin panas.e. Hidupkan stopwatch.f. Catat kuat arus, tegangan dan
putaran genset.g. Tunggu hingga bahan bakar di dalam gelas ukur
turun sebesar 5 strip (50 CC).h. Matikan stopwatch dan catat
penunjukan waktu di stopwatch.i. Ulangi langkah f s/d h sebanyak 3
kali.j. Tutup saklar beban.k. Tunggu beberapa saat hingga putaran
stabil.l. Lakukan prosedur seperti pada langkah f s/d h.m. Lakukan
prosedur seperti pada langkah j s/d l dengan berturut-turut menutup
2 s/d 10 saklar.n. Ulangi lagi percobaan di atas dengan beban mulai
10 lampu sampai tanpa beban.o. Bila telah selesai, matikan mesin
dan kosongkan gelas ukur.p. Catat data hasil percobaan pada lembar
data pengujian.
11
BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN
Percobaan kali ini adalah percobaan untuk menguji unjuk kerja
motor bensin dalam bentuk generator set dengan daya output maksimal
sebesar 2,2 kilo watt dan daya penggerak 6,5 HP. Pengujian
dilakukan untuk mengetahui debit aliran bahan bakar, debit aliran
bahan bakar spesifik, daya output, dan efisiensi dari generator set
tersebut dengan menggunakan 9 buah lampu sebagai pembebanan.
Masing-masing lampu memiliki daya 160 watt dan tegangan 220 volt.
Pengujian dilakukan sebanyak 30 kali atau tiga kali setiap
pembebanan lampu, dimulai dari tanpa beban (0 lampu) sampai
pembebanan 9 lampu.
4.1 Tabel Hasil PengamatanTabel 3.1. Data hasil pengujian motor
bensinJumlah beban lampuArus
listrik(Ampere)Tegangan(Volt)Waktu(sekon)Putaran(rpm)
00220282,683102
3128
3126
10,5220266,413128
3342
3121
21,5220257,863423
3115
3120
32,5220242,983099
3095
3100
12
43220222,383102
3104
3100
54220282,683095
3093
3094
64,5220214,673063
3066
3205
75,5220180,512690
3042
3040
86220166,033019
3025
3068
97220152,052978
2983
2982
4.2 Perhitungan4.2.1 Rumus Yang Digunakan Dalam Pehitungan1.
Daya outputDaya output adalah daya yang dihasilkan oleh generator,
dicari dengan persamaan:
Dengan:E= tegangan listrik generator (Volt)I= kuat arus
(Ampere)
2. Debit aliran bahan bakar dicari berdasarkan waktu yang
diperlukan untuk pemakaian bahan bakar sebanyak 5 strip (50cc) pada
gelas ukur, atau:
Atau;
Dengan t adalah waktu yang diperlukan untuk penurunan 25 cc
bahan bakar (sekon).3. Daya input adalah daya yang dihasilkan dari
pembakaran bahan bakar, dicari dengan persamaan:
Dengan:Qb= debit aliran bensin (m3/s)b= massa jenis bensin (750
kg/m3)Cb= nilai kalor bensin (40.000.000 J/kg)4. Efisiensi dicari
dengan persamaan:
5. Konsumsi bahan bakar spesifik dicari dengan persamaan:
Dengan:Qb= debit aliran bahan bakar (cm3/s)
4.2.2 Hasil Pengolahan DataContoh sampel perhitungan untuk beban
lampu 1Jumlah beban lampuArus
listrik(Ampere)Tegangan(Volt)Waktu(sekon)Putaran(rpm)
10,5220266,413128
3342
3121
1. Daya outputDiketahui:E= 220 VoltI= 0,5 AmpereMaka:
2. Debit aliran bahan bakarDiketahui:t= 266,41 sekonMaka:
3. Daya inputDiketahui:Qb= 1,88 10-7 m3/sb= 750 kg/m3Cb=
40.000.000 J/kgMaka:
4. EfisiensiDiketahui:Pout= 110 WattPin= 5630,41 WattMaka:
5. Konsumsi bahan bakar spesifikDiketahui:Qb= 1,88 10-7 m3/s=
0,188 cm3/sPout= 110 WattMaka:
16
Jumlah beban lampuArus
listrik(Ampere)Tegangan(Volt)Waktu(sekon)Pout(Watt)Qb(m3/s)Pin(Watt)(%)SFC(cm3/s)
00220282,6801,7710-75306,350
10,5220266,411101,8810-75630,412,01,7110-3
21,5220257,863301,9410-75817,115,70,5910-3
32,5220242,985502,0610-76173,3488,90,3710-3
43220222,386602,2510-76745,219,80,3410-3
54220282,688802,3310-76987,4612,60,2610-3
64,5220214,679902,7710-78309,7811,90,2810-3
75,5220180,5112103,0110-79034,5113,40,2510-3
86220166,0313203,2910-79865,1713,40,2510-3
97220152,0515403,4910-710482,1814,70,2310-3
Tabel 3.2. Hasil perhitungan motor bensin
17
4.3 Grafik Hubungan Hasil Perhitungan1. Hubungan antara debit
aliran bahan bakar dengan daya output dapat dilihat pada grafik 4.1
dibawah ini.
Gambar 4.1. Grafik hubungan antara debit aliran bahan bakar (Qb)
dengan dayaoutput (Pout)Keterangan Grafik hubungan antara debit
aliran bahan bakar (Qb) dengan daya out put (Pout):a) Untuk
pembebanan 0 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar
1,7710-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 0 watt.b) Untuk
pembebanan 1 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar
1,8810-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 110 watt.c) Untuk
pembebanan 2 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar
1,9410-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 330 watt.d) Untuk
pembebanan 3 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar
2,0610-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 550 watt.e) Untuk
pembebanan 4 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar
2,2510-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 660 watt.f) Untuk
pembebanan 5 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar
2,3310-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 880 watt.g) Untuk
pembebanan 6 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar
2,7710-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 990 watt.h) Untuk
pembebanan 7 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar
3,0110-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 1210 watt.i) Untuk
pembebanan 8 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar
3,2910-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 1320 watt.j) Untuk
pembebanan 9 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar
3,4910-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 1540 watt.Dari
grafik diperoleh untuk hubungan antara debit aliran bahan bakar
(Qb) dengan daya output (Pout) diperoleh pada pembebanan 0 lampu,
debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 1,7710-7 m3/s dengan daya
output (Pout) 0 watt. Sedangkan pada beban lampu 9 diperoleh debit
aliran bahan bakar (Qb) sebesar 3,4910-7 m3/s dengan daya output
(Pout) sebesar 1540 watt. Terlihat bahwa makin besar nilai Qb maka
akan semakin besar pula nilai Pout sampai pada batas yang telah
dihitung.
2. Hubungan antara effisiensi (%) dengan daya output (Pout)
dapat dilihat pada grafik 4.2 dibawah ini.
Gambar 4.2. Grafik hubungan antara effisiensi (%) dengan daya
output (Pout)Keterangan grafik hubungan antara effisiensi (%)
dengan daya output (Pout):a) Untuk pembebanan 0 lampu diperoleh
Effisiensi sebesar 0 % dengan daya output (Pout) sebesar 0 watt.b)
Untuk pembebanan 1 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 2,0% dengan
daya output (Pout) sebesar 110 watt.c) Untuk pembebanan 2 lampu
diperoleh Effisiensi sebesar 5,7% dengan daya output (Pout) sebesar
330 watt.d) Untuk pembebanan 3 lampu diperoleh Effisiensi sebesar
8,9% dengan daya output (Pout) sebesar 550 watt.e) Untuk pembebanan
4 lampu di[peroleh Effisiensi sebesar 9,8% dengan daya output
(Pout) sebesar 660 watt.f) Untuk pembebanan 5 lampu diperoleh
Effisiensi sebesar 12,6% dengan daya output (Pout) sebesar 880
watt.g) Untuk pembebanan 6 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 11,9%
dengan daya output (Pout) sebesar 990 watt.h) Untuk pembebanan 7
lampu diperoleh Effisiensi sebesar 13,4% dengan daya output (Pout)
sebesar 1210 watt.i) Untuk pembebanan 8 lampu diperoleh Effisiensi
sebesar 13,4% dengan daya output (Pout) sebesar 1320 watt.j) Untuk
pembebanan 9 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 14,7% dengan daya
output (Pout) sebesar 1540 watt.Untuk grafik hubungan antara
effisiensi (%) dengan daya output (Pout) diperoleh pada pembebanan
0 lampu, Effisiensi sebesar 0% dengan daya output (Pout) sebesar 0
watt. Sedangkan pada pembebanan 9 lampu diperoleh Effisiensi
sebesar 14,7% dengan daya output (Pout) sebesar 1540 watt. Terlihat
bahwa besar kecilnya effisiensi tergantung pada besar kecilnya
Pin.
3. Hubungan antara bahan bakar spesifik (SFC) dengan daya output
(Pout) dapat dilihat pada grafik 4.3 dibawah ini.
Gambar 4.3. Grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik
(SFC) dengan dayaoutput (Pout)Keterangan Grafik hubungan antara
bahan bakar spesifik (SFC) dengan daya output (Pout):a) Untuk
pembebanan 0 lampu diperoleh SFC sebesar cm3/J dengan daya output
(Pout) sebesar 0 watt.b) Untuk pembebanan 1 lampu diperoleh SFC
sebesar 1,7110-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 110
watt.c) Untuk pembebanan 2 lampu diperoleh SFC sebesar 0,5910-3
cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 330 watt.d) Untuk
pembebanan 3 lampu diperoleh SFC sebesar 0,3710-3 cm3/J dengan daya
output (Pout) sebesar 550 watt.e) Untuk pembebanan 4 lampu
di[peroleh SFC sebesar 0,3410-3 cm3/J dengan daya output (Pout)
sebesar 660 watt.f) Untuk pembebanan 5 lampu diperoleh SFC sebesar
0,2610-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 880 watt.g) Untuk
pembebanan 6 lampu diperoleh SFC sebesar 0,2810-3 cm3/J dengan daya
output (Pout) sebesar 990 watt.h) Untuk pembebanan 7 lampu
diperoleh SFC sebesar 0,2510-3 cm3/J dengan daya output (Pout)
sebesar 1210 watt.i) Untuk pembebanan 8 lampu diperoleh SFC sebesar
0,2510-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 1320 watt.j) Untuk
pembebanan 9 lampu diperoleh SFC sebesar 0,2310-3 cm3/J dengan daya
output (Pout) sebesar 1540 watt.Untuk grafik hubungan antara
efisiensi motor bensin dengan daya output (Pout) diperoleh pada
pembebanan tanpa lampu SFC sebesar tak terhingga cm3/J dengan daya
output (Pout) sebesar 0 watt. Sedangkan pada pembebanan 9 lampu
diperoleh SFC sebesar 0,2310-3 cm3/J dengan daya output (Pout)
sebesar 1540 watt. Terlihat bahwa pada grafik data yang dihasilkan
naik turun.
22
BAB VKESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KesimpulanDari percobaan ini dapat diperoleh kesimpulan
sebagai berikut:1. Dari grafik hubungan antara debit aliran bahan
bakar (Qb) dengan daya output (Pout) diperoleh pada pembebanan 0
lampu, debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 1,7710-7 m3/s dengan
daya output (Pout) 0 watt. Sedangkan pada beban lampu 9 diperoleh
debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 3,4910-7 m3/s dengan daya
output (Pout) sebesar 1540 watt. Terlihat bahwa makin besar nilai
Qb maka akan semakin besar pula nilai Pout sampai pada batas yang
telah dihitung.2. Dari grafik hubungan antara debit aliran bahan
bakar spesifik (SFC) dengan daya output (Pout) diperoleh pada
pembebanan 0 lampu, Effisiensi sebesar 0% dengan daya output (Pout)
sebesar 110 watt. Sedangkan pada pembebanan 9 lampu diperoleh
Effisiensi sebesar 14,7% dengan daya output (Pout) sebesar 1540
watt. Terlihat bahwa besar kecilnya effisiensi tergantung pada
besar kecilnya Pin.3. Dari grafik hubungan antara efisiensi motor
bensin dengan daya output (Pout) , diperoleh pada pembebanan 0
lampu SFC sebesar tak terhingga mm3/J dengan daya output (Pout)
sebesar 110 watt. Sedangkan pada pembebanan 9 lampu diperoleh SFC
sebesar 0,002 mm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 1610 watt
.Terlihat bahwa pada grafik data yang dihasilkan naik turun.
23
23
5.2 Saran1. Sebelum melakukan praktikum sebaiknya praktikan
harus menguasai materi praktikum.2. Sebelum melakukan praktikum
sebaiknya alat diperiksa terlebih dahulu.3. Praktikan harus teliti
dalam pengambilan data agar dalam perhitungan diperoleh data yang
lebih akurat.
24
PENGUJIAN UNJUK KERJA MOTOR DIESELBAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangDengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan
Teknologi, maka kemajuan di bidang industri terutama dalam bidang
permesinan, berbagai alat diciptakan untuk mempermudah dan menambah
kenyamanan manusia dalam memenuhi kebutuhan. Salah satunya adalah
di bidang otomotif, dimana dalam penggunaanya diperlukan
pengetahuan tentang mesin tersebut dengan baik supaya selama
pengoperasian mesin dapat berjalan secara efektif dan efisien.Motor
bakar merupakan salah satu jenis mesin penggerak yang banyak
dipakai dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran
menjadi energi mekanik. Motor bakar merupakan salah satu jenis
mesin kalor yang proses pembakarannya terjadi dalam motor bakar itu
sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus sebagai
fluida kerjanya. Mesin yang bekerja dengan cara seperti tersebut
disebut mesin pembakaran dalam. Adapun mesin kalor yang cara
memperoleh energi dengan proses pembakaran di luar disebut mesin
pembakaran luar. Sebagai contoh mesin uap, dimana energi kalor
diperoleh dari pembakaran luar, kemudian dipindahkan ke fluida
kerja melalui dinding pemisah.Keuntungan dari mesin pembakaran
dalam dibandingkan dengan mesin pembakaran luar adalah kontruksinya
lebih sederhana, tidak memerlukan fluida kerja yang banyak dan
efesiensi totalnya lebih tinggi. Sedangkan mesin pembakaran luar
keuntungannya adalah bahan bakar yang digunaka lebih beragam, mulai
dari bahan bakar padat sampai bahan-bakar gas, sehingga mesin
pembakaran luar banyak dipakai untuk keluaran daya yang besar
dengan bahan bakar murah. Pembangkit tenaga listrik banyak
menggunakan mesin uap. Untuk 25
kendaran transport mesin uap tidak banyak dipakai dengan
pertimbangan kontruksinya yang besar dan memerlukan fluida kerja
yang banyak.
1.2 Rumusan MasalahAdapun Rumusan masalah yang didapatkan
berdasarkan latar belakang diatas, yaitu:1. Bagaimana perbandingan
nilai torsi dengan fungsi putaran ?2. Bagaimana perbandingan nilai
daya dengan fungsi putaran ?3. Bagaimana perbandingan kecepatan
aliran udara dengan fungsi putaran ?4. Bagaimana perbandingan
Konsumsi udara sebagai fungsi putaran ?5. Bagaimana perbandingan
Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran ?6. Bagaimana
perbandingan Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran
?
1.3 Tujuan PraktikumTujuan dari percobaan pengujian unjuk kerja
motor diesel ini adalah untuk menguji unjuk kerja motor diesel yang
dirangkai dalam bentuk engine test bed, yang meliputi:1. Momen
puntir sebagai fungsi putaran2. Daya output sebagai fungsi
putaran3. Kecepatan aliran udara sebagai fungsi putaran4. Konsumsi
udara sebagai fungsi putaran5. Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi
putaran6. Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran
1.4 Manfaat PraktikumAdapun manfaat praktikum yang didapatkan
setelah melakasanakan praktikum, yaitu:1. Untuk mengetahui momen
puntir sebagai fungsi putaran2. Untuk mengetahui daya output
sebagai fungsi putaran3. Untuk mengetahui kecepatan aliran udara
sebagai fungsi putaran4. Untuk mengetahui konsumsi udara sebagai
fungsi putaran5. Untuk mengetahui konsumsi bahan bakar sebagai
fungsi putaran6. Untuk mengetahui konsumsi bahan bakar spesifik
sebagai fungsi putaran.
27
BAB IIDASAR TEORI
2.1 Pengertian Umum Motor DieselSalah satu penggerak mula yang
banyak dipakai adalah mesin kalor, yaitu mesin yang menggunakan
energi termal untuk melakukan kerja mekanik atau yang mengubah
energi termal menjadi energi mekanik. Energi itu sendiri dapat
diperoleh dengan proses pembakaran, proses fisi bahan bakar nuklir
atau proses-proses yang lain. Ditinjau dari cara memperoleh energi
termal ini, mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu mesin
pembakaran luar dan mesin pembakaran dalam.Pada mesin pembakaran
luar proses pembakaran terjadi di luar mesin dimana
energi termal dari gas hasil pembakaran dipindah ke fluida kerja
mesin melalui beberapa dinding pemisah. Sedangkan pada mesin
pembakaran dalam atau dikenal dengan motor bakar, proses pembakaran
terjadi di dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran
yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Motor diesel
disebut juga motor bakar atau mesin pembakaran dalam karena
pengubahan tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanik
dilaksanakan di dalam mesin itu sendiri. Di dalam motor diesel
terdapat torak yang mempergunakan beberapa silinder yang di
dalamnya terdapat torak yang bergerak bolak-balik (translasi). Di
dalam silinder itu terjadi pembakaran antara bahan bakar solar
dengan oksigen yang berasal dari udara. Gas yang dihasilkan oleh
proses pembakaran mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan
poros engkol oleh batang penggerak. Gerak tranlasi yang terjadi
pada torak menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan
sebaliknya gerak rotasi tersebut mengakibatkan gerak bolak-balik
torak.28
Konsep pembakaran pada motor diesel adalah melalui proses
penyalaan kompresi udara pada tekanan tinggi. Pembakaran ini dapat
terjadi karena udara dikompresi pada ruangan dengan perbandingan
kompresi jauh lebih besar daripada motor bensin (7-12), yaitu
antara (14-22). akibatnya udara akan mempunyai tekanan dan
temperatur melebihi suhu dan tekanan penyalaan bahan bakar.Hal ini
berbeda untuk percikan pengapian mesin seperti mesin bensin yang
menggunakan busi untuk menyalakan campuran bahan bakar udara. Mesin
dan siklus termodinamika keduanya dikembangkan oleh Rudolph Diesel
pada tahun 1892.
2.2 Siklus Diesel (Tekanan Tetap)Siklus diesel adalah siklus
teoritis untuk compression-ignition engine atau mesin diesel.
Perbedaan antara siklus diesel dan Otto adalah penambahan panas
pada tekanan tetap. Karena alasan ini siklus Diesel kadang disebut
siklus tekanan tetap. Dalam diagram P - v, siklus diesel dapat
digambarkan seperti berikut:
Gambar 2.1. Siklus diesel diagram P v
Proses dari siklus tersebut yaitu:6 - 1 = Langkah Hisap pada P =
c (isobarik) 1 - 2 = Langkah Kompresi, P bertambah, Q = c
(isentropik / reversibel adiabatik) 2 - 3 = Pembakaran, pada
tekanan tetap (isobarik) 3 - 4 = Langkah Kerja P bertambah, V = c
(isentropik / reversibel adiabatik) 4 - 5 = Pengeluaran Kalor sisa
pada V = c (isokhorik) 5 - 6 = Langkah Buang pada P = cMotor diesel
empat langkah bekerja bila melakukan empat kali gerakan (dua kali
putaran engkol) menghasilkan satu kali kerja. Secara skematis
prinsip kerja motor diesel empat langkah dapat dijelaskan sebagai
berikut: 1. Langkah IsapPada langkah ini piston bergerak dari TMA
(Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak
ke bawah katup isap terbuka yang menyebabkan ruang didalam silinder
menjadi vakum, sehingga udara murni langsung masuk ke ruang
silinder melalui filter udara.2. Langkah kompresiPada langkah ini
piston bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup tertutup.Karena
udara yang berada di dalam silinder didesak terus oleh
piston,menyebabkan terjadi kenaikan tekanan dan temperatur,
sehingga udara di dalam silinder menjadi sangat panas. Beberapa
derajat sebelum piston mencapai TMA, bahan bakar di semprotkan ke
ruang bakar oleh injector yang berbentuk kabut.3. Langkah UsahaPada
langkah ini kedua katup masih tertutup, akibat semprotan bahan
bakar di ruang bakar akan menyebabkan terjadi ledakan pembakaran
yang akan meningkatkan suhu dan tekanan di ruang bakar. Tekanan
yang besar tersebut akan mendorong piston ke bawah yang menyebkan
terjadi gaya aksial. Gaya aksial ini dirubah dan diteruskan oleh
poros engkol menjadi gaya radial (putar).4. Langkah BuangPada
langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywhell akan menaikkan
kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang
terbuka sehingga udara sisa pembakaran akan di dorong keluar dari
ruang silinder menuju exhaust manifold dan langsung menuju
knalpot.
Gambar 2.2. Siklus motor diesel 4 langkah
2.3 Siklus Aktual Motor DieselDalam siklus diesel,
kerugian-kerugian lebih rendah daripada yang terjadi pada siklus
otto. Kerugian utama adalah karena pembakaran tidak sempurna dan
penyebab utama perbedaan antara siklus teoritis dan siklus mesin
diesel. Dalam siklus teoritis pembakaran diharapkan selesai pada
akhir pembakaran tekanan tetap, tetapi aktualnya after burning
berlanjut sampai setengah langkah ekspansi. Perbandingan efisiensi
antara siklus aktual dan teoritis adalah sekitar 0,85.
Gambar 2.3. Siklus aktual motor diesel 4 langkah
2.4 Pembakaran Dalam Ruang Bakar Motor DieselDalam mesin Diesel
injeksi langsung, bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar
tepat di atas piston. Pada umumnya piston memiliki mangkuk (bowl)
yang dirancang untuk membatasi udara ke dalam daerah yang sesuai
dengan lintasan semprotan bahan bakar. Piston jenis ini bergantung
pada momentum semprotan sehingga terjadi campuran bahan bakar
dengan udara. Kelemahan dari sistem semacam ini adalah besarnya
kemungkinan bahan bakar yang tidak terbakar menempel pada dinding
silinder dapat melewati ring piston ke crankcase. Ketika mesin ini
dioperasikan pada bahan bakar dengan volatilitas yang rendah,
sebagian dari bahan bakar yang lambat menguap dapat menempel pada
dinding silinder sehingga berakibat menipiskan minyak pelumas.
Gambar 2.4. Model geometri mesin diesel injeksi langsungProses
injeksi bahan bakar pada mesin Diesel terjadi persis sebelum TMA,
dengan tekanan yang sangat tinggi mengunakan satu atau lebih
injektor. Injektor akan menghasilkan pola semprotan dengan keadaan
100% bahan bakar di intinya dan 100% udara dibagian luarnya.
Percampuran semprotan bahan bakar dan udara harus terjadi, dengan
udara berputar-putar, sehingga terjadi percampuran optimal dan
tercapailah kinerja yang menghasilkan emisi yang sesuai
standar.
2.5 Pembakaran Pada Motor Diesel Injeksi LangsungSecara garis
besar proses pembakaran pada motor Diesel direct injection (DI)
terbagi menjadi empat tahap, yaitu Ignition delay, Premixed or
rapid combustion phase, Mixing controlled combustion phase, Late
combustion phase.
Gambar 2.5. Tipikal diagram kecepatan heat release pada
pembakaran mesin diesel injeksi langsung4. Fase persiapan
pembakaran a-b (Ignition delay)Ignition delay adalah waktu yang
diperlukan antara bahan bakar mulai disemprotkan dengan saat mulai
terjadinya pembakaran. Waktu pembakaran bergantung pada beberapa
faktor, antara lain pada tekanan dan temperatur udara pada saat
bahan bakar mulai disemprotkan, gerakan udara dan bahan bakar,
jenis dan derajat pengabutan bahan bakar, serta perbandingan bahan
bakar udara lokal. Jumlah bahan bakar yang disemportkan selam
periode persiapan pembakaran tidaklah merupakan faktor yang terlalu
menetukan waktu persiapan pembakaran.5. Fase pembakaran cepat b-c
(premixed or rapid combustion phase)Pada fase ini udara dan bahan
bakar yang telah tercampur (air-fuel mixture) akan terbakar dengan
cepat dalam beberapa derajat. Proses pembakaran tersebut terjadi
dalam suatu proses pengecilan volume (selama piston masih bergerak
menuju ke top dead center). Sampai piston bergerak kembali beberapa
derajat sudut engkol sesudah TDC, tekananya masih bertambah besar
tetapi laju kenaikan tekanan yang seharusnya terjadi
dikonvensasikan oleh bertambah besarnya volume ruang bakar sebagai
akibat bergerak piston dari TDC ke BDC (buttom dead center). Pada
premixed terjadi kenaikan tekanan dan temperatur secara drastis.6.
Fase pembakaran terkendali c-d (mixing controlled combustion
phase). Setelah campuran bahan bahan bakar-udara (air-fuel mixture)
terbakar pada fase premixed, kecepatan pembakaran ditentukan oleh
tersedianya campuran yang siap terbakar. Beberapa proses yang
terjadi disini adalah antara lain atomisasi bahan bakar, penguapan,
pencampuran dengan udara dan reaksi kimia, sehingga proses
pembakaran ditentukan oleh proses pencampuran antara udara dan
bahan bakar.7. Fase pembakaran lanjutan d-e (late combustion phase)
Pada fase ini terjadi proses penyempurnaan pembakaran dan
pembakaran bahan bakar yang belum sempat terbakar. Pelepasan energi
akan terus berlangsung dengan kecepatan rendah sampai langkah
ekspansi. Ada beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya
pembakaran lanjut ini antara lain sebagian kecil bahan bakar belum
terbakar dan sebagian energi bahan bakar tersebut menjadi soot dan
produk pembakaran campuran kaya, yang energinya masih dapat
terlepas.2.6 Karakteristik Bahan Bakar Motor DieselKarakteristik
bahan bakar mesin diesel yaitu:1. Volatilitas (Penguapan) Penguapan
adalah sifat kecenderungan bahan bakar untuk berubah fasa menjadi
uap. Tekanan uap yang tinggi dan titik didih yang rendah menandakan
tingginya penguapan. Makin rendah suhu ini berarti makin tinggi
penguapannya. 2. Titik Nyala Titik nyala adalah titik temperatur
terendah dimana bahan bakar dapat menimbulkan uap yang dapat
terbakar ketika disinggungkan dengan percikan atau nyala api. Nilai
titik nyala berbanding terbalik dengan penguapan. 3.
ViskositasViskositas menunjukkan resistensi fluida terhadap aliran.
Semakin tinggi viskositas bahan bakar, semakin sulit bahan bakar
itu diinjeksikan. Peningkatan viskositas juga berpengaruh secara
langsung terhadap kemampuan bahan bakar tersebut bercampur dengan
udara.4. Kadar SulfurKadar sulfur dalam bahan bakar diesel yang
berlebihan dapat menyebabkan terjadinya keausan pada bagian-bagian
mesin. Hal ini terjadi karena adanya partikel-partikel padat yang
terbentuk ketika terjadi pembakaran.5. Kadar AirKandungan air yang
terkandung dalam bahan bakar dapat membentuk kristal yang dapat
menyumbat aliran bahan bakar. 6. Kadar AbuKadar abu menyatakan
banyaknya jumlah logam yang terkandung dalam bahan bakar. Tingginya
konsentrasi dapat menyebabkan penyumbatan pada injeksi, penimbunan
sisa pembakaran. 7. Kadar Residu KarbonKadar residu karbon
menunjukkan kadar fraksi hidrokarbon yang mempunyai titik didih
lebih tinggi dari bahan bakar, sehingga karbon tertinggal setelah
penguapan dan pembakaran bahan bakar. 8. Titik TuangTitik tuang
adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar mulai membeku
dan terbentuk kristal-kristal parafin yang dapat menyumbat saluran
bahan bakar. 9. Kadar KarbonKadar karbon menunjukkan banyaknya
jumlah karbon yang terdapat dalam bahan bakar. 10. Kadar
HidrogenKadar hidrogen menunjukkan banyaknya jumlah hidrogen yang
terdapat dalam bahan bakar.11. Angka SetanaAngka setana menunjukkan
kemampuan bahan bakar untuk menyala sendiri (auto ignition).
Semakin cepat suatu bahan bakar mesin diesel terbakar setelah
diinjeksikan ke dalam ruang bakar, semakin tinggi angka setana
bahan bakr tersebut. Angka setana bahan bakar adalah persen volume
dari setana dalam campuran setana dan alfa-metil-naftalen yang
mempunyai mutu penyalaan yang sama dengan bahan bakar yang diuji.
Bilangan setana 48 berarti bahan bakar setara dengan campuran yang
terdiri atas 48% setana dan 52% alfa-metil-naftalen. 12. Nilai
KalorNilai kalor menunjukkan energi kalor yang dikandung dalam
setiap satuan massa bahan bakar. Semakin tinggi nilai kalor suatu
bahan bakar, semakin besar energi yang dikandung bahan bakar
tersebut persatuan massa. 13. Massa JenisMassa jenis menunjukkan
besarnya perbandingan antara massa dari suatu bahan bakar dengan
volumenya.
37
BAB IIIMETODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Waktu dan TempatPraktikum Prestasi Mesin ini dilaksanakan di
laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung
Mangkurat. Praktikum dilakukan sesuai dengan jadwal yang telah
ditentukan oleh asisten dosen pembimbing.
3.2 Peralatan Yang DigunakanPeralatan yang digunakan dalam
percobaan pengujian unjuk kerja motor diesel ini adalah:1. Mesin
diesel.2. Instrumen:a. Manometer air, untuk mengukur penurunan
tekanan udara yang melewati venturi.b. Venturi, untuk mengukur
aliran udara, dengan D1 = 50 mm dan D2 = 29 mm.c. Tachometer, untuk
mengukur putaran mesin.d. Ignition switch.e. Handel, untuk mengatur
pembukaan throtle.f. Dandel kopling.g. Timbangan, untuk mengukur
torsi.h. Gelas ukur, untuk mengukur konsumsi bahan bakar.i.
Stopwatch, untuk mengukur waktu konsumsi bahan bakar.
3. Dinamometer, digunakan untuk mengukur torsi yang dihasilkan
oleh poros mesin. Alat ini menggunakan air sebagai media kerja
untuk memberikan tahanan hidrolis terhadap poros dan mendisipasikan
daya menjadi panas.38
3.3 Prosedur Percobaan1. Pemeriksaan awala. Periksa bahan bakar
di dalam tangki, tambahkan bahan bakar bila diperlukan.b. Periksa
bahan bakar di dalam gelas ukur.c. Periksa fluida ke dalam
dinamometer.d. Periksa air radiator.e. Periksa aliran yang berasal
dari tangki dengan mengatur kran bahan bakar.2. Cara starta.
Lepaskan kopling.b. Putar kunci kontak sambil memperbesar throtle
sampai mesin hidup, tunggu beberapa saat (5 menit) agar mesin
panas.c. Masukkan kopling hingga dinamometer berputar.d. Atur
pembukaan throtle hingga putaran mesin mencapai 800 rpm selama 2 3
menit.e. Naikan putaran mesin hingga 2500 rpm dan tunggu hingga 15
20 menit.3. Pengambilan dataa. Pengukuran dimulai dari putaran 2500
rpm.b. Atur kran bahan bakar agar aliran berasal dari gelas ukur.c.
Catat putaran mesin, beban dinamometer, sikap manometer dan waktu
penurunan bahan bakar didalam gelas ukur tiap 10 cm. Lakukan
pengukuran masing-masing 3 kali.d. Turunkan putaran mesin hingga
mencapai 2250 rpm dan tunggu kira-kira 5 menit.e. Lakukan
pencatatan seperti langkah c.f. Lanjutkan percobaan ini pada
putaran masing-masing 2000, 1750, 1500 dan 1000 rpm.g. Bila telah
selesai, matikan mesin.h. Susun data percobaan pada lembar data
pengujian.
40
BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tabel Hasil PengamatanTabel 3.1. Data hasil penguian motor
dieselNo.Putaran(rpm)Bebandinamometer(Newton)Manometerh(meter)Bahan
bakarhg(cm3)Waktu bahan bakar (t)(detik)
1.4070120,0101038,31
2.4750140,0121230,57
3.5070160,0141330,34
4.5750180,0161528,44
5.607018,50,0181723,81
6.6750200,0202022,63
7.7070250,0222321,65
8.775027,50,0242621,42
9.8070280,0252819,57
10.8750280,0273018,3
4.2 Perhitungan4.2.1 Rumus Yang Digunakan Dalam Perhitungan1.
Torsi MesinTorsi mesin dihitung berdasarkan persamaan:
Dengan:W= gaya tangensial pada dinamometer ( W = m g )m= beban
terbaca pada timbangan (kg)g= percepatan gravitasi (9,8 m/s2)
R= jari-jari dinamometer (0,235 m)41
2. Daya MesinDaya mesin dicari dengan persamaan:
Dengan:T= torsi mesin (Nm)= kecepatan sudut mesin (rad/s)= 2n /
60n= putaran mesin (rpm)3. Kecepatan Aliran Udara Lewat
VenturiKecepatan aliran udara lewat venturi dicari dengan
persamaan:
Dengan: a = maasa jenis udara (1,1774 kg/m3)u= massa jenis air
(995,8 kg/m3)h= selisih ketinggian air pada manometer (m)4.
Konsumsi UdaraKonsumsi udara dicari dengan persamaan:
Dengan:Av= luas penampang venturi (6,605210-4 m2)= massa jenis
udara (1,1774 kg/m3)5. Konsumsi Bahan BakarKonsumsi bahan bakar
dicari dengan persamaan:
Dengan:hg= penurunan bahan bakar di dalam gelas ukur diambil 10
cmAg= luas penampang gelas ukur (8,2958 cm2)t= waktu penurunan
bahan bakar di dalam gelas ukur (s)6. Konsumsi Bahan Bakar
SpesifikKonsumsi bahan bakar spesifik dicari dengan persamaan:
4.2.2 Hasil Pengolahan DataContoh sampel perhitungan untuk
putaran 4070
rpmNo.Putaran(rpm)Bebandinamometer(Newton)Manometerh(meter)Bahan
bakarhg(cm3)Waktu bahan bakar (t)(detik)
1.4070120,0101038,31
1. Torsi MesinDengan:W= 12 NewtonR= 0,235 mMaka:
2. Daya MesinDiketahui:T= 2,820 Nmn= 4070 rpmDimana:
Maka:
3. Kecepatan Aliran Udara Lewat VenturiDiketahui: a = 1,1774
kg/m3g= 9,8 m/s2h= 0,010 mu= 995,8 kg/m3Maka:
4. Konsumsi UdaraDiketahui:Av= 6,605210-4 m2= 1,1774 kg/m3v=
0,015 m/sMaka:
5. Konsumsi Bahan BakarDiketahui:hg= 10 cm3= 0,001 cmAg= 8,2958
cm2t= 38,31Maka:
6. Konsumsi Bahan Bakar SpesifikDiketahui:Qf= 2,16510-3 cm3/sP=
1201,30 WattMaka:
45
No.Putaran(rpm)W(N)h(m)hg(cm3)t(detik)T(Nm)(rad/s)P(Watt)v(m/s)mu(Kg/s)Qf(cm3/s)SFC(cm3/J)
1.4070120,0101038,312,820425,991201,300,0151,18410-52,16510-31,80310-6
2.4750140,0121230,573,290497,171635,680,0171,29710-53,25610-31,99110-6
3.5070160,0141330,343,760530,661995,280,0181,40110-53,55510-31,78110-6
4.5750180,0161528,444,230601,832545,760,0191,49810-54,37510-31,71910-6
5.607018,50,0181723,814,348635,332762,080,0201,58810-55,92310-32,11410-6
6.6750200,0202022,634,700706,503320,550,0221,67410-57,33210-32,20810-6
7.7070250,0222321,655,875739,994347,460,0231,75610-58,81310-32,02710-6
8.775027,50,0242621,426,463811,175242,160,0241,83410-510,07010-31,92110-6
9.8070280,0252819,576,580844,665557,860,0241,87210-511,86910-32,13610-6
10.8750280,0273018,306,580915,836026,180,0251,94510-513,60010-32,25710-6
Tabel 3.2. Hasil perhitungan motor diesel52
4.3 Grafik Hubungan Hasil Perhitungan1. Grafik hubungan antara
torsi (T) dengan putaran (n)
Gambar 3.1. Grafik hubungan antara torsi (T) dengan putaran
(n)
2. Grafik hubungan antara daya (P) dengan putaran (n)
Gambar 3.2. Grafik hubungan antara daya (P) dengan putaran
(n)
3. Grafik hubungan antara kecepatan aliran udara (v) dengan
putaran (n)
Grafik 3.3. Hubungan Kecepatan Aliran Udara (v) dengan Putaran
(n)
4. Grafik hubungan antara konsumsi udara (mu) dengan putaran
(n)
Gambar 3.4. Hubungan antara konsumsi udara (mu) dengan putaran
(n)
5. Grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar (Qf) dengan
putaran (n)
Gambar 3.5. Hubungan antara konsumsi bahan bakar (Qf) dengan
putaran (n)
6. Grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)
dengan putaran (n)
Gambar 3.6. Hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)
dengan putaran (n)4.4 PembahasanPercobaan kali ini adalah percobaan
untuk menguji unjuk kerja motor diesel. Pengujian dilakukan untuk
mengetahui konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan bakar spesifik,
daya output, dan torsi dari mesin diesel. Pengujian dilakukan
sebanyak sepuluh kali dari putaran 4450 rpm sampai 8650 rpm.
Hasilnya adalah sebagai berikut:1. Untuk putaran 4070 rpm diperoleh
torsi (T) sebesar 2,820 Nm; daya (P) sebesar 1201,30 Watt;
kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,015 m/s; konsumsi udara (mu)
sebesar 1,18410-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 2,16510-3
cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 1,80310-6
cm3/J.2. Untuk putaran 4750 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 3,290
Nm; daya (P) sebesar 1635,68 Watt; kecepatan aliran udara (v)
sebesar 0,017 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,29710-5 Kg/s;
konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 3,25610-3 cm3/s dan konsumsi
bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 1,99110-6 cm3/J.3. Untuk putaran
5070 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 3,760 Nm; daya (P) sebesar
1995,28 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,018 m/s;
konsumsi udara (mu) sebesar 1,40110-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar
(Qf) sebesar 3,55510-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik
(SFC) sebesar 1,78110-6 cm3/J.4. Untuk putaran 5750 rpm diperoleh
torsi (T) sebesar 4,230 Nm; daya (P) sebesar 2545,76 Watt;
kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,019 m/s; konsumsi udara (mu)
sebesar 1,49810-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 4,37510-3
cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 1,71910-6
cm3/J.5. Untuk putaran 6070 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 4,348
Nm; daya (P) sebesar 2762,08 Watt; kecepatan aliran udara (v)
sebesar 0,020 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,58810-5 Kg/s;
konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 5,92310-3 cm3/s dan konsumsi
bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 2,11410-6 cm3/J.6. Untuk putaran
6750 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 4,700 Nm; daya (P) sebesar
3320,55 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,022 m/s;
konsumsi udara (mu) sebesar 1,67410-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar
(Qf) sebesar 7,33210-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik
(SFC) sebesar 2,20810-6 cm3/J.7. Untuk putaran 7070 rpm diperoleh
torsi (T) sebesar 5,875 Nm; daya (P) sebesar 4347,46 Watt;
kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,023 m/s; konsumsi udara (mu)
sebesar 1,75610-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 8,81310-3
cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 2,02710-6
cm3/J.8. Untuk putaran 7750 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 6,463
Nm; daya (P) sebesar 5242,16 Watt; kecepatan aliran udara (v)
sebesar 0,024 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,83410-5 Kg/s;
konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 10,07010-3 cm3/s dan konsumsi
bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 1,92110-6 cm3/J.9. Untuk putaran
8070 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 6,580 Nm; daya (P) sebesar
5557,86 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,024 m/s;
konsumsi udara (mu) sebesar 1,87210-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar
(Qf) sebesar 11,86910-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik
(SFC) sebesar 2,13610-6 cm3/J.10. Untuk putaran 8750 rpm diperoleh
torsi (T) sebesar 6,580 Nm; daya (P) sebesar 6026,18 Watt;
kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,025 m/s; konsumsi udara (mu)
sebesar 1,94510-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar
13,60010-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar
2,25710-6 cm3/J.Kemudian dari grafik diperoleh untuk grafik
hubungan antara torsi motor diesel (T) dengan putaran (n) terlihat
bahwa makin besar nilai T maka akan semakin besar pula nilai n,
artinya nilai T berbanding terbalik lurus dengan nilai n.Sedangkan
untuk grafik hubungan antara daya (P) motor diesel dengan putaran
(n) terlihat bahwa makin besar nilai P maka akan semakin besar pula
nilai n, artinya nilai P berbanding lurus dengan nilai n.Untuk
grafik hubungan antara kecepatan aliran udara (v) motor diesel
dengan putaran (n) terlihat bahwa makin besar nilai v maka akan
semakin besar pula nilai n, artinya nilai v berbanding lurus dengan
nilai n.Untuk grafik hubungan antara konsumsi udara (mu) motor
diesel dengan putaran (n) terlihat bahwa makin besar nilai mu maka
akan semakin besar pula nilai n, artinya nilai mu berbanding lurus
dengan nilai n.Untuk grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar
(Qf) motor diesel dengan putaran (n) terlihat bahwa makin besar
nilai Qf maka akan semakin besar pula nilai n, artinya nilai Qf
berbanding lurus dengan nilai n.Dan untuk grafik hubungan antara
bahan bakar spesifik (SFC) motor diesel dengan putaran (n)
terbentuk grafik yang tidak rata, artinya perbandingan antara nilai
SFC dengan n tidak stabil.
55
BAB VKESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KesimpulanDari percobaan ini dapat diperoleh kesimpulan
sebagai berikut:1. Semakin besar nilai torsi (T) maka akan semakin
besar pula nilai putaran (n), artinya nilai torsi (T) berbanding
lurus dengan nilai putaran (n).2. Semakin besar nilai daya (P) maka
akan semakin besar pula nilai putaran (n), artinya nilai daya (P)
berbanding lurus dengan nilai putaran (n).3. Semakin besar nilai
kecepatan aliran udara (v) maka akan semakin besar pula nilai
putaran (n), artinya nilai v berbanding lurus dengan nilai n.4.
Semakin besar nilai konsumsi udara (mu) maka akan semakin besar
pula nilai putaran (n), artinya nilai mu berbanding lurus dengan
nilai n.5. Semakin besar nilai konsumsi bahan bakar (Qf) maka akan
semakin besar pula nilai putaran (n), artinya nilai Qf berbanding
lurus dengan nilai n.6. Perbandingan antara nilai konsumsi bahan
bakar spesifik (SFC) dengan nilai putaran (n) tidak stabil.
5.2 SaranSebelum melakukan praktikum sebaiknya praktikan harus
menguasai materi praktikum, sebaiknya alat diperiksa terlebih
dahulu dan praktikan harus teliti dalam pengambilan data agar dalam
perhitungan diperoleh data yang lebih akurat.
56
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, W. 1975. Motor Diesel Putaran Tinggi. Bandung:
Pradnya Paramita.
Arismunandar, W. 2002. Penggerak Mula Motor Bakar Torak.
Bandung: ITB.
J. Trommel Mans. 1991. Mesin Diesel. Jakarta: Penerbit PT Rosda
Jayaputra.
Nakoela Soenarta dan Shoichi Furuhama. 1995. Motor Serba Guna.
Jakarta: Penerbit PT Pradnya Paramita.
Subagyo Rahmat, S.T., M.T. 2011. Panduan Praktikum Dasar Mesin.
Banjarbaru: Prodi Teknik Mesin Unlam.
Sheet1NoTanggalMateri KonsultasiTanda Tangan