Motor Bensin

Motor Bakar Bensin

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Seorang Seorang sarjana teknik mesin mesin sangat membutuhka membutuhkan n aplikasi berbagai berbagai macam teori tentang ilmu pengetahuan yang mereka dapatkan di bangku perkuliahan, agar nantinya saat di dunia kerja ia mempunyai bekal dalam menghadapi berbagai masalah yang nantinya mereka temui di lapangan nantinya. Dan motor bakar menjadi salah satu alat yang menerapkan ilmu pengetahuan-ilmu pengetahuan dasar teknik mesin mulai dari Thermodinamika, Material Teknik, Proses Produksi serta masih banyak lagi ilmu pengetahuan pengetahuan teknik mesin yang terintegrasi terintegrasi dalam satu buah motor bakar bensin ini. Sehingga menjadi suatu hal yang sangat penting untuk mengikuti praktikum motor bakar bensin ini, dan mahasiswa mahasiswa sekaligus sekaligus mengamati mengamati berbagai berbagai fenomena-fenom fenomena-fenomena ena yang yang terjadi terjadi yang yang akan akan menjadi menjadi bekal saat mahasiswa mahasiswa tersebu tersebutt di hadapk hadapkan an pada pada persoalan persoalan yang serupa saat saat di dunia dunia kerja nantinya. nantinya.

1.2

1.3

Tujuan Percobaan

1.

Meng Menget etah ahui ui pros proses es yang yang terj terjad adii pad padaa mot motor or baka bakarr ben bensi sin. n.

2.

Memp Mempel elaj ajar arii kara karakt kter erist istik ik dan dan para parame mete terr pres presta tasi si mot motor or bens bensin in..

Manfaat

1.

Maha Mahasi sisw swaa dapa dapatt meng menget etah ahui ui fen fenom omen enaa yang yang terj terjad adii pada pada mot motor or bak bakar ar

bensin. bensin. 2.

Mahasis asisw wa dapat apat mel meliha ihat apl aplika ikasi dari ari berbagai agai mata ata kuliah iah yang

menjadi proses dasar dari motor bakar.

Praktikum Sistem Energi

Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. 2.1.

Motor otor Baka Bakarr Ben Bensi sin n (Si (Sikl klus us Ot Otto to))

Mesin Mesin kalo kalor, r, yaitu yaitu mesin mesin yang yang meng menggu gunak nakan an energ energii term termal al untuk untuk melakukan kerja mekanik atau yang mengubah energi termal menjadi energi mekanik. Ditinjau dari cara memperoleh energi, mesin kalor dapat dikategorikan menjadi dua jenis yaitu mesin pembakaran pembakaran dalam dan mesin pembakaran pembakaran luar. Pada mesin pembakaran pembakaran luar, proses pembakaran terjadi di luar mesin, di mana energi termal dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin, melalui beberapa dinding pemisah. pemisah. Sedangkan pada mesin pembakaran dalam, proses pembakaran terjadi dalam ruang bakar sehingga gas pembakaran yang terjadi berfungsi sekaligus sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam lebih dikenal dengan nama motor bakar. Pada prinsipnya motor bakar bekerja dengan memanfaatkan energi campuran bahan bakar dan udara dalam bentuk panas (temperatur (temperatur dan tekanan tinggi) di dalam ruanga ruangan n yang yang disebut disebut silinde silinder, r, sehingg sehinggaa dapat dapat melaku melakukan kan kerja kerja mekanik mekanik.. Dalam Dalam kerjanya motor bakar menggunakan satu atau lebih silinder yang didalamnya terdapat tora torak k berg berger erak ak seca secara ra tran transl slas asii (bol (bolak ak-b -bal alik ik). ). Di dala dalam m sili silind nder er itul itulah ah terj terjad adii pembakaran pembakaran antara bahan bakar bakar dengan oksigen. oksigen. Gas pembakaran pembakaran yang dihasilkan dihasilkan oleh proses proses tersebut mampu mampu menggerakk menggerakkan an torak yang oleh oleh batang batang penghu penghubung bung ( crank shaft ) dihubungkan dengan poros engkol. Gerak translasi torak menyebabkan gerak rotasi poros engkol. engkol. Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder silinder (internal combustion engine). engine ). Motor bakar bensin dilengkapi dilengkapi dengan dengan busi dan karburator karburator yang membedakany membedakanyaa dengan dengan motor diesel. Busi

berf berfu ungsi ngsi

untuk ntuk

memba embaka karr

cam campura puran n

udar udaraa-be bens nsin in

yang yang

tela telah h

dimampatkan dengan jalan memberi loncatan api listrik diantara kedua elektrodanya. Karena itu motor bensin dinamai dengan spark dengan spark ignitions ignitions.. Sedangkan karburator adalah tempat bercampurnya bercampurnya udara dan bensin. Campuran Campuran tersebut kemudian kemudian masuk ke dalam


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. 2.1.

Motor otor Baka Bakarr Ben Bensi sin n (Si (Sikl klus us Ot Otto to))

Mesin Mesin kalo kalor, r, yaitu yaitu mesin mesin yang yang meng menggu gunak nakan an energ energii term termal al untuk untuk melakukan kerja mekanik atau yang mengubah energi termal menjadi energi mekanik. Ditinjau dari cara memperoleh energi, mesin kalor dapat dikategorikan menjadi dua jenis yaitu mesin pembakaran pembakaran dalam dan mesin pembakaran pembakaran luar. Pada mesin pembakaran pembakaran luar, proses pembakaran terjadi di luar mesin, di mana energi termal dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin, melalui beberapa dinding pemisah. pemisah. Sedangkan pada mesin pembakaran dalam, proses pembakaran terjadi dalam ruang bakar sehingga gas pembakaran yang terjadi berfungsi sekaligus sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam lebih dikenal dengan nama motor bakar. Pada prinsipnya motor bakar bekerja dengan memanfaatkan energi campuran bahan bakar dan udara dalam bentuk panas (temperatur (temperatur dan tekanan tinggi) di dalam ruanga ruangan n yang yang disebut disebut silinde silinder, r, sehingg sehinggaa dapat dapat melaku melakukan kan kerja kerja mekanik mekanik.. Dalam Dalam kerjanya motor bakar menggunakan satu atau lebih silinder yang didalamnya terdapat tora torak k berg berger erak ak seca secara ra tran transl slas asii (bol (bolak ak-b -bal alik ik). ). Di dala dalam m sili silind nder er itul itulah ah terj terjad adii pembakaran pembakaran antara bahan bakar bakar dengan oksigen. oksigen. Gas pembakaran pembakaran yang dihasilkan dihasilkan oleh proses proses tersebut mampu mampu menggerakk menggerakkan an torak yang oleh oleh batang batang penghu penghubung bung ( crank shaft ) dihubungkan dengan poros engkol. Gerak translasi torak menyebabkan gerak rotasi poros engkol. engkol. Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder silinder (internal combustion engine). engine ). Motor bakar bensin dilengkapi dilengkapi dengan dengan busi dan karburator karburator yang membedakany membedakanyaa dengan dengan motor diesel. Busi

berf berfu ungsi ngsi

untuk ntuk

memba embaka karr

cam campura puran n

udar udaraa-be bens nsin in

yang yang

tela telah h

dimampatkan dengan jalan memberi loncatan api listrik diantara kedua elektrodanya. Karena itu motor bensin dinamai dengan spark dengan spark ignitions ignitions.. Sedangkan karburator adalah tempat bercampurnya bercampurnya udara dan bensin. Campuran Campuran tersebut kemudian kemudian masuk ke dalam


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

3

silinde silinderr yang yang dinyal dinyalakan akan oleh loncata loncatan n bunga bunga api listrik listrik dari dari busi busi menjela menjelang ng akhir akhir lang langka kah h

komp kompre resi si..

Pemb Pembak akar aran an

baha bahan n

baka bakarr-ud udar araa

ini ini

meny menyeb ebab abka kan n

mesi mesin n

mengh menghabis abiskan kan daya. daya. Di dalam dalam siklus siklus Otto Otto (ideal) (ideal) pembak pembakaran aran tersebut tersebut dimisal dimisalkan kan dengan pemasukan panas pada volume konstan. Selengkapnya proses termal yang terjadi pada siklus daya motor bensin digambarkan pada diagran p-v diagran p-v berikut :

diagram p-v motor bensin Gambar 1. diagram p-v

Keterangan : 0.1

Lang angkah kah his hisap ap (kat (katu up his hisaap ter terbu buk ka)

1.2 1.2

Lang Langka kah h kom kompre presi si (ka (katu tup p hisa hisap p dan dan katu katup p buan buang g tert tertut utup up))

2.3

Pembakara aran ba bahan bakar ud udara

3.4 3.4

Lang Langka kah h usah usahaa (kat (katup up hisap hisap dan dan katu katup p bua buang ng tertu tertutu tup) p)

4.5

Langkah pendinginan

5-0

Langkah buang

Secara sepintas prinsip dasar dari motor bakar ini agak mirip dengan sistem propulsi propulsi yang terdapat pada pada mesin mesin jet pesawat pesawat misalnya, misalnya, namun namun punya punya perbedaan. perbedaan. Yang Yang menjadi perbedaan adalah kalau Sistem Propulsi daya dorong yang di hasilkan oleh


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

4

ledakan bahan bakar langsung mendorong benda atau gas buang yang mengahasilkan daya dorong serta gerakan yang dihasilkan berupa gerakan translasi, sedangkan kalau Motor Motor Bakar Bakar ledakan ledakan bahan bahan bakar bakar mengh menghasil asilkan kan kerja kerja mesin mesin serta serta gerakan gerakan yang dihasilkan berupa gerakan rotasi. 2.1. 2.1.1 1

Klas Klasif ifika ikasi si Moto Motorr Baka Bakarr

1. Berdasarkan pada jumlah langkah

♠

2 tak

♠

4 tak

2. Berdasarkan sistem pengapian

♠

Spark ignition engine

♠

Combustion engine

3. Berda Berdasar sarka kan n juml jumlah ah sili silind nder er

♠

Tunggal

♠

Ganda (ganda)

♠

Multi (banyak)

4. Berda Berdasar sarka kan n letak letak katu katup p

♠

Kepala

♠

Samping (dinding silinder)

♠

Bawah

5. Berda Berdasar sarka kan n bent bentuk uk sili silinde nder r

♠

Linear

♠

V

6. Berda Berdasar sarka kan n pergera pergeraka kan n piston piston

♠

Translasi

♠

Rotasi

7. Berda Berdasar sarka kan n bah bahan an baka bakar r

♠

Bensin

♠

Diesel

8. Berdasrkan proses pembakaran

♠

Direct (langsung) Direct (langsung)

♠

Indirect (tak Indirect (tak langsung)


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

5

Perbedaan antara Internal Combustion dan External Combustion

Perbedaan antara Internal Combustion dan External Combustion adalah pada fluida kerja yang dihasilkan dan yang digunakan. Pada Internal Combustion fluida kerja didapatkan dari hasil proses pembakaran, sedangkan pada External Combustion fluida kerja sudah ada dan kemudian fluida kerja tersebut hanya dipanaskan. Perbedaan antara Spark Ignition dengan Compression Ignition

Perbedaan antara SI dan CI adalah pada proses pengapian yang dilakukan. Pada Spark Ignition pengapian dilakukan oleh busi, sedangkan pada Compression Ignition pengapian terjadi pada waktu bahan bakar mengalami tingkat kompresi yang tinggi sehingga bahan bakar tersebut terbakar dalam ruang bakar. KLASIFIKASI DARI MOTOR BAKAR 1. Internal Combustion Engine

Adalah mesin yang memanfaatkan energi termal menjadi energi mekanis yang proses pembakarannya terjadi di dalam ruang bakar. 1.a. Reciprocating Type 1.a.1 . Diesel Engine


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

6

1.a.2. Spark Engine (Gasoline Engine)

1.b. Rotary Type 1.b.1. Wankel Engine


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

7

The path of the rotor in the Wankel engine. Note the constantly varying shape of the combustion chamber and the two spark plugs per cylinder.

1.b.2. Open-Cycle Gas Turbine (OCGT)

Open-cycle constant-pressure gas-turbine engine.

2. External Combustion Engine


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

8

Adalah mesin yang memanfaatkan energi termal menjadi energi mekanis yang proses pembakarannya terjadi di luar ruang bakar. 2.a Reciprocating Type 2.a.1 Stirling Engine

2.a.2 Steam Engine

2.b. Rotary Type


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

9

2.b.1 Steam Turbine

2.b.2 Closed-Cycle Gas Turbine


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

10

ELECTRIC FUEL INJECTION (EFI)

Sesuai dengan namanya, pada dasarnya sistem EFI (Electronic Fuel Injection) mengatur, mengontrol dan mengawasi jumlah bensin yang harus masuk ke dalam silinder dengan cara mengatur waktu dan frekuensi penginjeksian bensin (injection duration and frequency). Pada EFI, bensin diinjeksikan ke dalam mesin menggunakan injektor dengan waktu penginjeksian (injection duration and frequency) yang dikontrol secara elektronik. Injeksi bensin disesuaikan dengan jumlah udara yang masuk, sehingga campuran ideal antara bensin dan udara akan terpenuhi sesuai dengan kondisi beban dan putaran mesin. Generasi terbaru EFI dikenal dangan sebutan Engine Management System (EMS), yang mengontrol sistem bahan bakar sekaligus juga mengatur sistem pengapian (duration, timing, and frequency of ignition). Tujuan pengaplikasian sistem EFI adalah 1.

meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar ( fuel efficiency), kinerja mesin lebih maksimal (optimal engine performance),

2.

pengendalian/pengoperasian mesin lebih mudah (easy handling ),

3.

memperpanjang umur/lifetime dan daya tahan mesin (durability),

4.

emisi gas buang lebih rendah (low emissions).


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

11

Lantas bagaimana prinsip kerja sistem EFI? Jumlah aliran/massa udara yang masuk ke dalam silinder melalui intake manifold diukur oleh sensor aliran udara (air flow sensor), kemudian informasikan ke ECU ( Electronic Control Unit ). Selanjutnya ECU menentukan jumlah bahan bakar yang harus masuk ke dalam silinder mesin. Idealnya untuk setiap 14,7 gram udara masuk diinjeksikan 1 gram bensin dan disesuaikan dengan kondisi panas mesin dan udara sekitar serta beban kendaraan. Bensin dengan tekanan tertentu (2-4 kali tekanan dalam sistem karburator) telah dibangun oleh pompa bensin elektrik dalam sistem dan siap diinjeksikan melalui injektor elektronik. ECU akan mengatur lama pembukaan injektor, sehingga bensin yang masuk ke dalam pipa saluran masuk (intake manifold ) melalui injektor telah terukur jumlahnya. Bensin dan udara akan bercampur di dalam intake manifold dan masuk ke dalam silinder pada saat langkah pemasukan. Campuran ideal siap dibakar. Kemudian, mengapa campuran bensin dan udara harus dikendalikan? Kalau tidak dikendalikan, akan menimbulkan kerugian. Jika perbandingan udara dan bahan bakar tidak ideal (tidak dikendalikan) menjadikan bensin boros pada campuran yang terlalu banyak bensin. Selain itu, pembakaran tidak sempurna, akibatnya emisi gas buang berlebihan dan tenaga tidak optimal karena energi kinetis yang dihasilkan pun tidak maksimal. Kerusakan mesin pada jangka pendek maupun jangka panjang lebih cepat terjadi. Kemudian, beban kerja mesin dan kondisi lingkungan (suhu dan tekanan) yang variatif akan memerlukan pengaturan


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

12

relatif kompleks. Sistem EFI lebih mampu mengatasi kondisi variatif ini secara optimal dibandingkan sistem karburator. VARIABLE VALVE TIMING with INTELLIGENCE

VVT-i (Variable Valve Timing with Intelligence) merupakan teknologi mesin ciptaan dari pabrikan toyota sebagai pengembangan dari teknologi generik VVT(Variable Valve Timing) yang sering digunakan sebagai teknologi standart mesin mobil saat ini. Teknologi serupa juga telah diterapkan pada mesin BMW sejak tahun 1990an dengan nama Vanos Engine. Cara kerja teknologi ini terdapat pada cylinder head yang memiliki parameter untuk mengukur besarnya beban mesin dan memberikan pasokan bahan bakar sesuai dengan beban mesin tersebut. Pada teknologi VVT biasa

hanya terdapat 2 posisi.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

13

Namun perbedaannya adalah bahwa Toyota telah memodifikasi teknologi ini menjadi continously dimana perputaran posisi ini lebih rata untuk di setiap beban yang dihadapi oleh mesin tersebut, sehingga konsumsi bahan bakar lebih ekonomis. Teknologi inipun kini dikembangkan lagi menjadi Dual VVT-i yang diterapkan untuk mesin konfigurasi V yang kini sudah diterapkan pada mesin 3.5L V6 Toyota Camry dan Alphard.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

14

The OTTO CYCLE

Assumptions:

• •

Cold-air-standard assumption is valid for this analysis. The constant volume specific heat cv = 0.718 kJ/(kg-K), the constant pressure specific heat c P = 1.005 kJ/(kg-K) Model the cycle in the car engine as an ideal Otto cycle and an ideal Diesel cycle, respectively.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

15

P-v and T-s Diagram of the Otto Cycle

Sitem pendinginan 1. Motor Bensin

Pada motor bensin pendinginan menggunakan pendingin air, dimana air pendingin dialirkan melalui dan menyelubungi dinding silinder, kepala silinder serta bagian lain yang perlu untuk didinginkan. Air pendingin akan menyerap kalor dari semua bagian tersebut kemudian mengalir meninggalkan blok mesin menuju radiator atau alat pendingin yang menurunkan kembali temperaturnya. Pada radiator air panas yang keluar dari mesin disalurkan melalui pipa pipa vertikal di dalam radiator yang dilengkapi dengan sirip pendingin untuk memperluas bidang perpindahan kalor. Pendinginan dilakukan oleh kipas yang terdapat di belakang radiator. Udara atmosfer dipaksa melewati sirip radiator tadi dan menyerap kalor yang dilepaskan oleh air pendingin ke bidang radiator. Jadi air pendingin tidak berhubungan langsung dengan udara atmosfer. Karena itu dinamai sistem pendinginan tertutup. Diagram sirkulasi air pendingin air pendingin dapat dilihat pada gambar dibawah.

Gambar Sistem Pendinginan Air

2. Motor Diesel

Sistem pendingin pada mesin diesel sangat sering kita jumpai, berikut ini cara sirkulasi pendinginan oleh mesin diesel


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

16

a. Ketika mesin baru akan dihidupkan (biasanya di pagi hari), suhu air pada radiator berkisar pada suhu ruang yaitu sekitar 23 deg.C. Ketika mesin dinyalakan, air yang berada di dalam blok mesin bersirkulasi dengan bantuan waterpump melewati selang by-pass tanpa melewati radiator. Mengapa tidak melewati radiator? Itu dikarenakan lubang air menuju radiator masih ditutup oleh termostat, sementara itu lubang by-pass yang letaknya berseberangan dengan lubang menuju radiator terbuka memungkinkan waterpump mengalirkan air yang keluar dari blok mesin untuk kembali masuk ke dalam blok mesin untuk mendinginkan silinder, oil cooler dan cylinder head. Mengapa dibuat demikian? Fase ini disebut sebagai fase pemanasan dimana air yang bersirkulasi di dalam blok mesin sengaja tidak di dinginkan agar suhu kerja mesin, berkisar di 85-90 deg.C cepat tercapai.

b. Ketika mesin mencapai suhu kerja, temperatur air pada sistem sirkulasi fase pendinginan pun naik hingga 85-90 deg.C. Ketika air dengan temperatur tersebut sampai ke rumah thermostat, thermostat yang oleh pabrikan di-set untuk membuka pada suhu antara 85-90 deg.C membuka, sehingga memungkinkan air dari blok mesin masuk ke radiator. Dengan membukanya thermostat, ujung dari thermostat tersebut menutup lubang by-pass yang berseberangan dengan jalur keluar air. Dengan tertutupnya lubang by-pass tersebut juga memungkinkan waterpump untuk memompa air dari dalam radiator untuk menjaga temperatur kerja dari mesin tersebut. Air yang keluar dari blok mesin masuk ke radiator untuk didinginkan dengan bantuan tiupan angin dari fan, baik mekanik maupun elektrik. Fase ini disebut fase pendinginan. Disaat mesin berkerja pada putaran rendah, suhu kerja mesin turun dari 85 deg.C, maka otomatis si thermostat kembali menutup untuk menjaga temperatur air tidak berkurang dari suhu kerja mesin, dan akan membuka kembali ketika suhu tersebut tercapai kembali. Kedua fase ini berpindah secara bergantian bergantung dari temperatur mesin itu sendiri.Dimana pada saat suhu 85-90 deg.C, Ketika air dengan temperatur tersebut sampai ke rumah thermostat, sehingga memungkinkan air dari blok mesin masuk ke radiator. Dengan membukanya thermostat, ujung dari thermostat tersebut menutup lubang by-pass System pendingin oleh air tawar


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

17

Akan tetapi pada insatalasi kapal system pendinginya sedikit berbeda dan sering disebut Sistem pendingin tertutup (Indirect cooling system),dimana silinder motor bakar dan komponen lainnya didinginkan dengan air tawar dan kemudian air tawar tersebut didinginkan oleh air laut dan selanjutnya air tawar tersebut dipakai kembali untuk mendinginkan motor, jadi yang selalu bergantian adalah air laut, sedangkan air tawar selalu beredar tetap, demikian daur ini berjalan terus. Pendingin air tawar (Fresh water cooler) yaitu alat pemindah panas berbentuk bejana yang dipergunakan untuk mendinginkan air tawar pendingin motor penggerak utama dan motor bantu kapal dengan mengalirkan air laut kedalam bejana tersebut. Pada motor-motor ukuran besar lebih cenderung menggunakan sistem pendingin tertutup. Hal ini dengan suatu alasan bahwa untuk pendinginan dibawah temperatur 60o C bagi motor-motor yang bertenaga besar lebih sulit. Sedangkan air laut pada temperatur yang tinggi akan menyebabkan endapan-endapan pada tempat yang didinginkan, yang akibatnya bisa mengganggu proses pendinginan. Prinsip Kerja Sistem Pendinginan Diesel Penggerak Generator.

Motor diesel penggerak generator yang banyak dipakai di lapangan, umumnya

motor

diesel

selinder

tunggal-horisontal

berpendingin

air.

Sirkulasi air pendingin menggunakan sistem sirkulasi alam atau dengan sirkulasi

air

pendingin

tidak menggunakan

pompa sirkulator (water

pump).Sirkulasi jenis ini berlangsung karena adanya perbedaan berat jenis air pendingin akibat rambatan panas yang diterima dari blok silinder.

Tipe-Tipe Sistem Pendinginan Air Diesel Penggerak Generator.

Secara garis besarnya sistem pendinginan air di atas dapat dibagi dalam 3 tipe / konstruksi, meliputi : (a). tipe Hopper, (b). tipe Radiator dan (c). tipe Kondensor.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

18

(a). tipe hopper

(b). tipe radiator

(c). tipe kondensor Tipe-tipe sistem pendinginan air motor diesel generator

Karakteristik masing-masing tipe pendinginan pada motor diesel penggerak generator tersebut antara lain : a). Tipe hopper Efek pendinginannya diperoleh dengan cara menguapkan air pendingin didalam tangki air pendingin. Ciri-ciri fisik tipe ini adalah indicator jumlah air pendinginnya berupa bola apung. Perlu menambahkan air pendingin kedalam tangki setiap beroperasi selama 40 menit sampai 1 jam. b). Tipe radiator Efek pendinginannya diperoleh dari aliran udara yang melewati siripsirip (fin) radiator. Ciri-ciri fisik tipe ini adalah dilengkapi dengan kipas pendingin (cooling fan) dan tutup radiator untuk menaikkan titik didih air


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

19

pendingin guna memperlambat terjadinya penguapan. Frekwensi penambahan air pendingin ke dalam tangki lebih rendah bila dibandingkan dengan tipe hopper. c). Tipe kondensor Efek pendinginannya memanfaatkan prinsip kondensasi (pengembunan) dimana uap air dialirkan dalam pipa-pipa kecil yang dialiri udara pendingin dari kipas, sehingga mengembun menjadi air kembali. Ciri-ciri fisik tipe ini adalah dilengkapi dengan kipas pendingin (cooling fan), tetapi bagian atas tangki air tidak ditutup dan dilengkapi dengan tangki kondensor sebagai tempat penampungan air hasil pengembunan (kondensasi). Frekwensi penambahan air pendingin ke dalam tangki lebih rendah bila dibandingkan dengan tipe hopper.

Sistem karburasi (pengabutan) sederhana

Karburator berfungsi untuk mencampur bahan bakar dan udara sesuai dengan kondisi kerja mesin.

Supercharger

Supercharger adalah sebuah kompresor yang digunakan dalam mesin pembakaran dalam untuk meningkatkan keluaran tenaga mesin dengan meningkatkan massa oksigen yang memasuki mesin. Energi untuk memutar sudu kompresor berasal dari putaran mesin. Adapun tipe-tipe dari supercharger ini adalah sebagai berikut: •

Positive Displacement Compressor


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

20

Supercharging jenis ini mengkompres udara secara sedikit demi sedikit secara terus menerus melalui screw, yang kemudian dialirkan ke ruang bakar, arah masuk dan keluarnya udara adalah searah.

Gambar 11 Positive Displacement Compressor •

Dynamic Compressor Supercharger jenis ini mengkompresi udara dengan menggunakan impeller, arah

masuk dan keluar udara tegak lurus.

Gambar 12 Dynamic Compressor Turbosupercharger atau turbocharger


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

21

Fungsi dari turbosupercharger adalah sama dengan supercharger hanya saja energi yang digunakan untuk memutar sudu-sudu turbin menggunakan energi dari aliran gas buang.

Gambar Turbosupercharger atau Turbocharger


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

22

Gambar Skema Instalasi Motor Torak Dengan Turbosupercharger

Keuntungan Supercharger & Turbocharger

•

Meningkatkan tenaga mesin

•

Mengurangi biaya bahan bakar karena:

1.

Tekanan udara yang masuk silinder sudah tinggi melebihi tekanan atmosfer sehingga proses pencampuran bahan bakar dan udara lebih mudah. Mengurangi berat pada suatu daya tertentu.

2.

Kecepatan udara masuk ruang bakar begitu tinggi sehingga terjadi aliran turbulen dalam ruang bakar yang memudahkan pencampuran bahan bakar dan udara.

•

Sangat bermanfaat pada mesin diesel karena tekanan dalam silinder akan tetap tinggi. Menghemat energi karena energi yang terkandung dalam gas buang masih dapat dimanfaatkan melalui turbocharger.

Berdasarkan prinsip kerja, motor bensin dibedakan atas: 1

• Motor bakar bensin dua langkah (2-tak)

2

• Motor bakar bensin empat langkah (4-tak)

A. Motor Bensin Dua Langkah

Motor bensin dua langkah pertama kali dirancang oleh Duglad Clerk pada tahun 1880. pada motor bensin dua langkah yang sederhana umumnya untuk mengatur jalannya proses tidak menggunakan katup-katup. Proses pemasukan bahan bakar dan pembuangan gas bekas diatur oleh posisi gerakan torak. Proses pemasukan gas baru (campuran bahan bakar dan udara) dalam silinder hanya berlangsung sebagian dari


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

23

langkah torak saja, yaitu selama lubang isap terbuka oleh torak. Sedangkan proses pembuangan gas bekas berlangsung selama lubang pembuangan terbuka oleh langkah torak. Motor dua langkah mengkombinasikan empat langkah proses yang dibutuhkan pada motor empat langkah hanya dalam dua langkah saja. Langkah isap, kompresi, kerja, dan langkah buang terjadi dalam dua langkah torak berturut-turut atau dalam satu kali putaran poros engkol.

Prinsip Kerja Motor Bensin Dua Langkah

Motor bensin dua langkah (2-tak) merupakan motor bakar yang mengalami dua proses dalam setiap langkahnya.

Langkah pertama, terjadi proses isap dan kompresi, dimana pada langkah ini torak bergerak dari TMB (titik mati bawah) ke TMA (titik mati atas). Pada keadaan ini lubang pemasukan dan pembuangan terbuka, gas baru masuk ke dalam silinder dan mendorong sisa-sisa pembakaran keluar. Kemudian torak bergerak dan menutup lubang pemasukan dan pembuangan sehingga gas baru dipadatkan (kompresi). Langkah kedua, terjadi proses kerja dan buang, dimana pada saat ini torak bergerak dari TMA menuju TMB. Pada saat torak berada pada TMA terjadi pembakaran sehingga tekanan gas naik dan mendorong torak menuju TMB,


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

24

menghasilkan kerja (ekspansi). Kemudian lubang pembuangan terbuka, maka gas bekas keluar. Setelah itu lubang pemasukan terbuka dan gas baru yang bertekanan lebih besar masuk, demikian proses ini berulang secara terus-menerus. Motor dua langkah bekerja dengan siklus dua kali jumlah siklus motor empat langkah, sehingga dapat menghasilkan daya dua kali daya empat langkah dengan tekanan efektif rata-rata yang sama pada putaran poros dan ukuran serta jumlah silinder yang sama. B. Motor Bensin Empat Langkah

Pada tahun 1867 Nicolaus A Otto dan Eugen Langen untuk pertama kalinya memperkenalkan sebuah tipe mesin yang mempunyai efisiensi mekanik sampai 11%. Mesin ini memanfaatkan daya dari tekanan atmosfer yang bekerja terhadap udara vakum. Inilah mesin empat langkah pertama diciptakan oleh manusia. Pada waktu itu motor bakar torak yang bekerja dengan siklus empat langkah dinamai Motor Otto. Seperti yang telaha dijelaskan sebelumnya, bahwa motor empat langkah adalah motor yang dapat menyelesaikan siklusnya dalam empat kali langkah torak atau dua kali putaran poros engkol. Untuk dapat berlangsungnya proses di atas diperlukan komponen utama motor bakar bensin yang meliputi torak, silinder, poros engkol, batang penggerak, katup-katup, karburator, busi dan komponen-komponen lainnya. Pada Gambar 2.2 dapat dilihat penampang melintang sebuah mesin bensin.

1 tempat minyak pelumas; 2 poros engkol; 3 poros kam; 4 kipas air pendingin; 5 termostat; 6 pompa air pendingin; 7 Busi; 8


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

25

Katup; 9 Pegas katup; 10 Torak; 11 Pena torak; 12 Batang Penghubung; 13 Roda gaya Gambar 2.2 Penampang melintang sebuah motor bensin dengan pendinginan air

Lintasan torak dari bagian atas ke bagian paling bawah disebut dengan langkah torak. Batas pada bagian atas disebut titik mati atas (TMA) dan batas pada bagian bawah disebut titik mati bawah (TMB). Volume silinder antara TMA dan TMB disebut volume langkah dan volume ruang antara TMA dan kepala silinder disebut volume sisa. Perbandingan antara volume ruang antara TMB dan kepala silinder dengan volume sisa disebut perbandingan kompresi. Motor empat langkah memiliki dua macam katup, yaitu katup isap dan katup buang. Jika katup isap terbuka (katup buang tertutup), sedangkan torak bergerak dari TMA ke TMB, maka muatan segar berupa campuran bensin dan udara yang telah dikarburasikan pada karburator yang berada pada saluran masuk (intake manifold) akan terisap ke dalam silinder. Hal ini terjadi karena tekanan di dalam silinder lebih rendah dibandingkan dengan tekanan pada saluran masuk. Sebaliknya jika katup buang terbuka, sesudah proses kerja, maka gas sisa pembakaran yang ada di dalam silinder yang mempunyai tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer, didesak oleh torak yang bergerak dari TMB menuju TMA dan segera keluar melalui saluran buang. Untuk membuka katup-katup ini digunakan bubungan dengan porosnya serta roda-roda gigi dan pegas. Selama empat langkah atau dua putaran katup hisap dan katub buang masing-masing terbuka sekali (satu proses). Katup ini digerakkan oleh bubungan (cam) yang dipasang pada poros bubungan (camshaft). Poros bubungan digerakkan oleh poros engkol dengan perantaraan roda gigi. Jadi dua putaran poros engkol sama dengan satu kali putaran poros bubungan karena roda gigi poros bubungan dua kali roda gigi poros engkol. Pada Gambar 2.3 dapat dilihat prinsip pembukaan katup.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

26

Pembukaan katup dapat dibagi atas dua macam, yaitu pembukaan secara langsung dan pembukaan tak langsung. Pembukaan langsung banyak digunakan pada mesin-mesin kecil, di sini batang katup langsung ditekan oleh bubungan dan menutupnya kembali oleh gaya pegas. Pada pembukaan tak langsung, bubungan mengangkat batang pengangkat (pushrol) maka batanh tersebut mengangkat tuas (valve lever) dan tuas menekan batang katup sehingga katup terbuka. Menutupnya kembali oleh gaya pegas. Busi

berfungsi

untuk

membakar

campuran

udara-bensin

yang

telah

dimampatkan dengan jalan memberi loncatan api listrik diantara kedua elektrodanya. Sedangkan karburator adalah semacam venturi yang mengatur jumlah bahan bakar yang masuk dan dicampurkan dengan udara sekaligus mengabutkan campuran tersebut sebelum dimasukkan ke dalam ruang bakar.

Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah

Motor bensin empat langkah (4-tak) mengalami satu proses disetiap langkahnya.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

27

Gambar 2.4 Prinsip kerja motor bensin 4-langkah

1. Langkah isap Langkah ini diawali dengan pergerakan piston dari titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB), katup isap terbuka dan katup buang tertutup.Melalui katup isap, campuran bahan bakar bensin-udara masuk ke dalam ruang bakar. 2. Langkah kompresi Poros engkol berputar menggerakan torak ke TMA setelah mencapai TMB. Katup masuk dan katup buang tertutup. Campuran udara bahan-bakar dikompresikan, tekanan dan temperatur di dalam silinder meningkat, sehingga campuran ini mudah terbakar. Proses pemampatan ini di sebut juga langkah tekan, yaitu ketika torak bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup tertutup.

3. Langkah kerja Dikala berlangsungnya langkah kerja ini, kedua katup tertutup. Pada waktu torak mencapai TMA, timbullah loncatan bunga api listrik dari busi dan membakar campuran udara-bahan bakar yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sehingga timbul ledakan,


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

28

akibatnya torak terdorong menuju TMB sekaligus menggerakkan poros engkol sehingga diperoleh kerja mekanik.

4. Langkah buang Setelah menacapai TMB poros engkol menggerakkan torak ke TMA, volume silinder mengecil. Pada saat langkah buang katub masuk tertutup dan katu buang terbuka. Torak menekan gas sisa pembakaran ke luar silinder. Beberapa saat sebelum torak mencapai TMA, katup isap mulai terbuka dan beberapa saat setelah bergerak ke bawah, katup buang sudah menutup.Gerakan ke bawah ini menyebabkan campuran udara-bahan bakar masuk ke dalam silinder, sehingga siklus tersebut terjadi secara berulang.

Tabel 2.1 Perbedaan Motor Bensin Empat Langkah dengan Dua Langkah No.

Perbedaan

4 Langkah

1

Proses

Memerlukan 4 langkah Memerlukan 2 dalam 1 proses dalam 1 proses

2.

Efisiensi Bakar

3.

Konstruksi

Bahan Besar Rumit

2 Langkah langkah

Rendah Sederhana

PROSES “KNOCKING”

Knocking adalah sebuah proses terbakarnya bahan bakar sebelum torak mencapai titik mati atas (TMA). Hal ini diakibatkan oleh temperatur yang terlalu tinggi pada ruang silinder sehingga bahan bakar terbakar sebelum waktunya. Temperatur tersebut naik dikarenakan adanya tekanan yang tinggi akibat dari rasio volumetrik yang tinggi pula. Atau proses knocking ini juga bisa disebabkan oleh proses pengapian yang sengaja di-set terlalu maju atau advance mode.

2.1.2 Daya Poros

Daya poros didefinisikan sebagai momen putar dikalikan dengan kecepatan putar poros engkol. Besarnya daya poros adalah :

Ne = Ni – ( Ng + Na )


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

29

Daya poros diketahui dari pengukuran, dinamometer-brake digunakan untuk mengukur momen putar dan tachometer untuk mengukur putaran poros engkol. Daya poros dihitung dengan persamaan :

 2π   n  60 

Na = T 

J/s

2.1.3 Tekanan Efektif Rata – Rata

Tekanan efektif rata – rata didefinisikan sebagai tekanan efektif dari fluida kerja terhadap torak sepanjang langkahnya untuk menghasilkan kerja persiklus.

Pe =

Pa =

ker ja persiklus volume langkah torak

N e

kPa

VL .a.z.n

2.1.4 Efisiensi Termal

Efisiensi termal menyatakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah bahan bakar yang diperlukan untuk jangka waktu tertentu. Efisiensi termal dihitung dengan menggunakan persamaan :

ηt

=

N e m f . LHV

2.1.5 Efisiensi volumetrik

Efisiensi volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara laju aliran udara sebenarnya terhadap laju aliran ideal.

ηv

=

ηv

=

laju aliran udara sebenarnya laju aliran udara ideal ma m ln

x 100 %


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

30

Pemakaian bahan bakar dinyatakan dalam kg/jam, misalkan pemakaian 50cc bahan bakar setiap detik maka jumlah bahan bakar yang dipakai dalam kg/jam adalah :

3600 50

mf =

t

. Spgr bahan bakar . 1000

kg/jam

2.1.6 Pemakaian bahan bakar spesifik

Pemakaian bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai perjam untuk menghasilkan setiap kW daya motor.

Be =

m f

kg/kWh

N e

2.1.7 Perbandingan Bahan Bakar-Udara

Untuk menentukan perbandingan – perbandingan bahan bakar-udara digunakan persamaan :

F A

2.1.8

=

m f ma

Laju Air Pendingin

Alat ukur ini digunakan untuk mengukur volume aliran air yang masuk radiator, maka debit aliran air dapat ditentukan : Qa =

Va t

Maka laju massa aliran air : ma = ρ a . Q a

( kg/s)

dimana : ma = laju massa air pendingin

ρ a = massa jenis air, kg/m3 Qa = debit aliran air, m3/s


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

31

Prinsip keseimbangan energi digunakan untuk mengetahui energi dalam bentuk panas yang digunakan secara efektif pada suatu sistem. Skema keseimbangan energi seperti gambar dibawah ini :

Q loss

H Ne Hf Hsp

Hu

Hgb Gambar 1. Skema keseimbangan energi a). Energi Masuk

♠

Energi bahan bakar masuk ( H f ) Hf = mf . LHV

♠

( kW )

Energi udara masuk (Hu) Hu = mu . c pu . T1

(kW)

b). Energi Keluar

♠

Energi gas buang (H gb)

♠

Hgb = (mu + mf ) . c pgb . Tgb

♠

Asumsi : c pgb = 950 + (0,25 . T gb)

♠

Energi poros efektif dalam bentuk panas

♠

H Ne = Ne

♠

Energi keluar air pendingin (Hap)

♠

Hap = map . c pap . (Tk - Tm)

(kW) (J/kgoK)

(kW)

(kW)

c). Energi Yang Hilang (Q loss)

Qloss = (Hu + Hf ) – (H Ne + Hap + Hgb)

(kW)

Persentase keseimbangan energi menjadi : 1=

H Ne H u + H f

+

H ap H u + H f

+


H gb H u + H f

+

H loss H u + H f

Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

32

atau BH Ne =

BH ap =

BH gb =

H Ne Hu

+ H f

H ap H u + H f H gb H u + H f

x 100%

x 100%

x 100%

H loss BH loss = H + H x 100% u f

2.2.

Motor Bakar 4 Langkah

Motor 4 langkah merupakan suatu mesin yang dalam satu siklus kerjanya terdiri dari langkah hisap,langkah kompresi, langkah kerja, langkah buang. Dimana saat pada langkah hisap katup hisap terbuka,sehingga udara dan bahan bakar masuk ke ruang bakar. Serta selanjutnya di lakukan langkah kompresi oleh poros, dan saat tekanan ruang bakar menjadi sangat tinggi di beri loncatan bunga api yang menyebabkan terjadinya ledakan bahan bakar sehingga terjadi langkah kerja. Saat piston mencapai titik mati bawah setelah melakukan langkah kerja,maka katup buang terbuka dan terjadi langkah buang, di mana gas buang di keluarkan dari ruang bakar. Secara lebih jelasnya dapt diamati dari gambar di bawah ini.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

33

Gambar 2 . Prinsip kerja motor 4 tak

2.3

Motor Bakar 2 Tak

Pada siklus dua tak, untuk menghasilkan satu kali pembakaran hanya membutuhkan dua kali langkah proses, yaitu : langkah kompresi dan langkah usaha.

Gambar 4. Motor bensin dua tak


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

34

2.2 Teori dasar alat ukur a.

Tachometer

Gambar 3.1 Tachometer Tachometer merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur kecepatan putarandengan menggunakan sensor mekanik ataupun infra merah. Apabila menggunakan sensor infra merah, sinar dari infra merah tadi diarahkan ke poros yang berputar dan diperoleh pembacaan berupa angka pada layar tachometer. Jika menggunakan sensor mekanik,sensor ditempelkan pada poros yang berputar dan diperoleh pembacaan pada skala yang ditunjukan oleh jarum. b.

Stop Watch

Gambar 3.4 Stopwatch Alat ini digunakan untuk mengukur waktu yang diperlukan pada setiap cc pemakaian bahan bakar dalam detik. c.

Termometer digital

Termometer

digunakan

untuk

mengetahui

temperatur

udara

masuk

karburator, temperatur gas buang, temperatur air masuk radiator dan temperatur air keluar radiator. d.

Dinamometer Brake

Dinamometer brake (rem gesek tromol) yang dipakai pada alatini berguna untuk mengukur torsi yang ditimbulkan oleh putaran motor.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

35 BAB III METODOLOGI

3.1

Peralatan

3.2

Alat Ukur

1. Dinamometer brake 2. Tachometer. 3. Manometer. 4. Termometer.

3.3

Asumsi-asumsi.

1. Siklus otto ideal. 2. Tekanan pada silinder diatas tekanan atmosfer.

3.4

Prosedur percobaan


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

36

Sebelum melakukan pengujian, perlu dilakukan beberapa tahap pengerjaan sebagai berikut : 1.

Periksa tangki bahan bakar, apakah telah diisi. Dan periksa air pendingin

pada radiator serta minyak pelumas motor. 2.

Hidupkan blower pendingin rem.

3.

Buka katup bahan bakar dan katup bahan bakar ke karburator.

4.

Sebelum mesin dijalankan periksa sekali lagi kondisi motor dan

komponen lainnya agar pengujian dapat dilakukan dengan lancar.

Pengujian Motor Bensin

1. Hidupkan motor dengan menekan tombol ON pada panel instrumen. 2. Buka katup gas secukupnya. (Prosedur menghidupkan dan mematikan motor harus dilakukan dengan baik agar tidak terjadi kerusakan dan kesalahan pada komponen alat uji) 3. Selanjutnya pengujian dapat dilakukan pada berbagai kondisi seperti berikut : a. Katup gas berubah, beban konstan. b. Beban berubah, katup gas konstan. c. Beban dan katup gas berubah, putaran konstan. 4. Pada setiap operasi, dilakukan pengamatan terhadap : a. Momen puntir b. Putaran poros c. Pemakaian bahan bakar d. Perbedaan tekanan pada manometer e. Temperatur gas buang f. Temperatur kamar (konstan) g. Temperatur air masuk radiator h. Temperatur air keluar radiator i.

Debit aliran air masuk radiator

Teknik pengujian dan pengukuran

Setelah motor dijalankan, pengujian dapat dilakukan dengan membuka katup gas pada posisi yang diingini. Pada bukaan katup gas konstan prosedur pengukuran prestasi mesin adalah : 1. Atur katup gas pada posisi tertentu maka putaran poros akan naik.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

37

2. Motor mulai dibebani dengan mengatur beban pada dinamometer-brake sampai pada putaran tertentu 3. Setelah keadaan alat uji dalam keadaan stabil, dilakukan pengamatan terhadap parameter – parameter sebagai berikut : a. Putaran poros, n (rpm) b. Pembebanan pada rem, F (kgf) c.

∆h manometer tabung-U (mm)

d. Waktu pemakaian bahan bakar (second) e. Temperatur gas buang (°C) f. Temperatur air masuk radiator (°C) g. Temperatur air keluar radiator (°C) h. Volume aliran air masuk radiator setiap waktu 10 detik (liter) 4. Selanjutnya putaran motore dapat dinaikkan dengan mengurangi beban pada Dinamometer-brake. 5. Data dapat diambil pada putaran motor yang berbeda-beda. Posisi katup konstan. 6. Untuk posisi katup gas berubah, cara pengujian dan pengukuran sama dengan diatas. 7. Setelah pengujian selesai. Catat tekanan dan temperatur udara sekeliling. 8. Matikan motor dengan menekan tombol OFF pada panel instrumen.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

38 BAB IV DATA

4.1

Data Percobaan

Tabel Data Motor Bakar Bensin

Kelompok :

Putaran

XI

Beban

Bahan Bakar

ΔH udara

No. t (s)

(mm)

T in (ºC)

Air Pendingin T out Vol (ºC) t (s) (m3)

T gb

(rpm)

(kg)

Vol (ml)

(ºC)

1

1000

1

50

79,2

1

51

48

79,2

9,00E-03

139

2

1000

1,5

50

88,8

1

58

52

88,8

2,00E-02

165

3 4 5 6 7 8 9 10

1000 1000 1000 700 900 1100 1300 1500

2 2,5 3 2 2 2 2 2

50 50 50 50 50 50 50 50

64,2 77,4 82,2 88,8 93,6 83,4 73,8 70,8

1 1 1 1 1 1 1 1

62 64 67 69 70 70 71 73

57 59 61 60 64 65 67 68

64,2 77,4 82,2 88,8 93,6 83,4 73,8 70,8

3,50E-02 4,70E-02 6,30E-02 7,90E-02 1,00E-01 1,19E-01 1,41E-01 1,60E-01

180 205 214 184 202 229 253 275

Padang, 12 Juni 2009 Asisten Motor Bakar

(ENDI NAIM)


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin 4.2

39

Contoh Perhitungan.

Untuk beban 1 Kg

Data perhitungan : n

=

1000 rpm

m

=

1 kg

Volume bahan bakar =

50ml

∆t bahan bakar

=

92 dt

Tin air

=

51 °C

Tout air

=

48 °C

t gas buang

=

116°C

F

=

m.g

=

1kg . 9,81 m/s2

=

A. Torsi Mesin ( T ) T = F ⋅L = m ⋅ g ⋅l T = 4 ⋅ 9.8 ⋅ 0.785 = 30.8034 Nm

B. Daya poros efektif (Ne) Ne = Ne =

2πnT 60

⋅10 3 −

2 ⋅ 3.14 ⋅13000 ⋅30.8034 ⋅10 −3 60

= 41.951

kW

C. Tekanan efektif rata-rata. Pe = Pe =

Ne

⋅ 60 ⋅106

Vl ⋅ z ⋅ n ⋅ a 41.051

371.35 ⋅ 4 ⋅13000 ⋅ 0.5


⋅ 60 ⋅106 = 260.69879 kPa Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

40

D. Pemakaian bahan bakar. mf

v

=

∆t

⋅ρbb ⋅ 0.0036

kg / jam

50

=

⋅ 732.9 ⋅ 0.0036 66 = 1.999 kg / jam E. Pemakaian bahan bakar spesifik. Sfc =

m f Ne

=

1.999 41.951

= 0.036

kg / kW jam

F. Laju aliran masa udara (mu)

ρu 1.178 ⋅10 3 = ⋅10 3 = 1.496 ⋅10 6 ρmt 787

∆h =

−

−

−

m

 ρm  − 1  ⋅3600 ρ  v  787 = 2 ⋅ 9.8 ⋅1.496 ⋅10 6 ⋅  −1   ⋅3600 1.187   = 503.665 m / jam

Vu = 2 ⋅ g ⋅∆h ⋅ 

−

A=

πd 2 4

=

3.14 ⋅ ( 0.05 )

2

= 1.9625 ⋅10 3 m 2 −

4

= A ⋅ Vu = 1.9625 ⋅10 3 ⋅ 503.665 = 0.989 m 3 / jam m u = ρu ⋅ Qu = 1.178 ⋅ 0.989 = 1.165 kg / jam −

Qu

G. Perbandingan bahan bakar udara F A H.

=

m f mu

=

1.999 1.165

= 1.715

Efesiensi volumetrik (ηv)


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin m ui

= Vl ⋅ z ⋅ n ⋅ a ⋅ρui ⋅ 60 ⋅106 = 371.35 ⋅ 4 ⋅13000 ⋅ 0, 5 ⋅1, 2 ⋅60 ⋅10 6 = 695.169 mu

ηv =

m ui

⋅100%

1.715

ηv = I.

41

695.169

⋅100% = 0.168

%

Efesiensi termal.

ηth = =

Ne

 mf  ⋅ LHV  3600   

⋅100%

41.951 ⋅100% 1.999    3600  ⋅ 42697  

= 176.961 % J.

Energi bahan bakar. H f =

=

K.

3600

= 85343.540 kW

= (mu + mf ) ⋅ Cpgb ⋅ Tgb = ( 1.165 + 1.999 ) ⋅1.005 ⋅ ( 114 + 273 ) = 1244.163 kW

Energi Poros Efektif H Ne

M.

3600 1.999 ⋅ 42679

Energi Gas Buang H gb

L.

m f ⋅ LHV

= Ne = 41.951 kW

Energi Air pendingin. M ap

0.024  = ρap ⋅ Qap = 982 ⋅   = 0.506 kg / s 66  


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin H ap

42

= map ⋅ Cpa ⋅ ∆T = 0.506 ⋅ 4.186 ⋅ (273 + 4) = 586.578 kW = ( Hu + Hf ) − ( HNe + Hap + Hgp ) = ( 390.034 + 85343.54 ) − ( 41.951 + 586.578 +1244.163 ) = 83860.882 kW

H Loss

Persentase keseimbangan energi menjadi: BH NE

=

BH ap

=

BH gb

=

BH loss

H NE HU

+ HF

H ap Hu

=

⋅100 % =

+ Hf

H gb H U + H f

⋅100 % = ⋅100% =

H loss HU

+ Hf

41.951

( 390.034 + 85343.540 ) 586.578

( 390.034 + 85343.540 )

⋅100 % = 0.684 %

1244.163

( 390.034 + 85343.540 )

⋅100% =

830360.453

( 390.034 + 85343.540 )


⋅100 % = 0.049 %

⋅100 % = 1.451 % ⋅100 % = 97.816 %

Kelompok XI

Motor Bakar Bensin


43

Kelompok XI

Motor Bakar Bensin


44

Kelompok XI


45

Grafik Hasil Percobaan


Kelompok XI


46

Analisa dan Pembahasan

Pada praktikum motor bakar bensin, hal penting yang ingin dicapai adalah untuk mengetahui karakteristik serta parameter-parameter prestasi yang ada pada motor bakar bensin. Volume bahan bakar yang dipakai pada tiap satu kali percobaan adalah 50 ml. Setelah dilakukan 10 kali percobaan. 5 kali percobaan pertama dilkukan pada putaran konstan dan kemudian 5 kali percobaan berikutnya untuk beban yang konstan. Pada percobaan dengan putaran konstan, waktu yang didapatkan setelah bahan bakar dipakai kurang tepat. Karena waktu untuk percobaan pertama dan kedua cukup tinggi, padahal beban yang terpasang rendah. Hal ini tentunya tidak sesuai dengan teori yang ada, karena seharusnya waktu yang tertinggi adalah pada percobaan pertama tersebut dan kemudian nilai waktu yang didapatkan akan terus menurun karena kenaikan beban yang terjadi pada percobaan selanjutnya. Jika dilihat dari temperatur air pendingin, pada temperatur masuk cenderung mengalami kenaikan untuk tiap-tiap percobaan. Begitu juga dengan temperatur keluarnya. Hal ini sudah sesuai dengan yang seharusnya karena temperatur mesin akan terus naik jika waktunya juga bertambah. Kemudian pada temperatur gas buang, kecendrungan yang sama juga ditemukan yaitu temperatur gas buang akan terus naik jika waktunya juga bertambah. Pada percobaan dengan beban konstan, waktu pemakaian bahan bakar cenderung menurun seiring dengan kenaikan putaran mesin. Hal ini sudah sesuai dengan hal teoritisnya, karena pada putaran tinggi pemakaian bahan bakar juga semakin besar. Untuk temperatur air pendingin dan temperatur gas buang kecendrungannya sama dengan pada puataran konstan yaitu temperatur akan terus naik jika waktunya juga bertambah. Jika ditinjau dari grafik yang kemudian didapatkan, pada grafik ηth Vs

Ne untuk percobaan beban konstan terdapat kecenderungan kenaikan nilai efisiensi terhadap nilai daya poros. Hal ini sudah sesuai dengan literatur yang ada, karena menurut teori yang ada efisiensi termal akan naik dengan kenaikan


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

47

nilai dari daya poros. Untuk putaran konstan terdapat penurunan nilai efisiensi pada data ke tiga. Hal ini mungkin terjadi karena kesalahan dalm pencatatan waktu pemakaian bahan bakar. Pada grafik mbb Vs Ne untuk percobaan beban konstan terdapat kecenderungan bahwa daya poros yang dihasilkan akan terus naik apabila harga

mbb juga naik. Hal ini sudah sesuai dengan literatur, karena menurut teori yang ada bahwa daya yang besar dapat dihasilkan jika suplai dari bahan bakar memiliki nilai yang besar pula. Sedangkan pada percobaan dengan putaran konstan terdapat kecenderungan yang berbeda, karena terdapat fluktuasi nilai yang didapatkan. Hal ini mungkin diakibatkan oleh kekurangtelitian dalam proses pengukuran waktu serta kekurangtepatannya beban pada waktu pengaturannya.


Kelompok XI

Motor Bakar Bensin

48 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan

Dari percobaan dan perhitungan yang dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu: 1. Semakin besar harga Ne maka energi yang hilang semakin kecil. 2. Semakin besar Ne maka semakin kecil Sfc 3. Harga Ne berbanding lurus dengan energi yang dihasilkan. 4. Motor bensin disebut juga dengan spark ignition engine. 5. Motor bensin dilengkapi dengan busi dan karburator. 6. Pada langkah hisap udara dan bahan bakar dihisap pada saluran hisap. 7. Proses pembakaran terjadi pada saat kompresi dimana setelah udara dan bahan bakar didalam karburator dimampatkan maka diberi loncatan bunga api listrik pada busi. 8. Parameter yang paling berpengaruh dalam penentuan prestasi motor bensin adalah daya poros efekif dan laju pemakaian bahan bakar.

5.2

Saran

1. Amati hasil yang ditinjukkan oleh alat ukur dengan teliti sehingga hasil yang diperoleh akurat. 2. Untuk

praktikum

selanjutnya

disarankan agar lebihberhati-hati

dalam

penghitungan waktu serta parameter-parameter yang lain.


Kelompok XI

Motor Bensin

Recommend Documents