laporan prestasi mesin.pdf

i

LAPORAN PRAKTIKUM PRESTASI MESIN (HMKK 423)

Disusun Oleh

1. IRIANSYAH MAULANA

(H1F112003)

2. KHAIRULLAH

(H1F112005)

3. WAHYU WAHYU NUR HIDAYAT

(H1F112012)

4. SETYO YULIO P.

(H1F112013)

5. SYAHBUDI AGUNG P.

(H1F112009)

6. SUHEMI

(H1F112008)

7. HENDRA ARDIANTO

(H1F112002)

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UNIVERSITAS LAMBU NG MANGKURAT BANJARBARU

i

ii

2014 HALAMAN PENGESAHAN PRAKTIKUM PRESTASI MESIN (HMKK 423)

DISUSUN OLEH:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Telah disetujui :

IRIANSYAH IRIANSYAH MAULANA KHAIRULLAH WAHYU NUR HIDAYAT SETYO YULIO P. SYAHBUDI SYAHBUDI AGUNG P. SUHEMI HENDRA ARDIANTO

(H1F112003) (H1F112005) (H1F112012) (H1F112013) (H1F112009) (H1F112008) (H1F112002)

Mei 2014

Mengetahui

Telah diperiksa dan disetujui

Ketua Laboratorium

Dosen Pembimbing

Motor Bakar

Apip Amrullah, S.T., M.Eng

Hajar Isworo, S.Pd, M.T

ii

iii

NIP.19810810 NIP.198108 10 201212 1 001

NIP.

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT LEMBAR ASISTENSI PRAKTIKUM PRESTASI MESIN KELOMPOK II

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

No

HENDRA ARDIANTO IRIANSYAH MAULANA KHAIRULLAH WAHYU NUR HIDAYAT SETYO YULIO PRATAMA SYAHBUDI AGUNG P. SUHEMI

Tanggal

H1F112002 H1F112003 H1F112005 H1F112012 H1F112013 H1F112009 H1F112008

Materi Konsultasi

1

20 Mei 2014

Ketidak linearan grafik. Apa sebabnya?

2

20 Mei 2014

Hubungan putaran dan daya yang dihasilkan!

3

25 Mei 2014

Rumus perhitungan daya mekanik

4

25 Mei 2014

Rumus perhitungan daya listrik

5

29 Mei 2014

Pembahasan Bab IV

6

29 Mei 2014

Pembahasan Bab IV

7

29 Mei 2014

Acc

Banjarbaru,

Tanda Tangan

Mei 2014

Dosen Pembimbing

iii

iv

Hajar Isworo, S.Pd, M.T NIP. KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan ridho-Nya jualah kami dapat menyelesaikan Laporan Praktikum Prestasi Mesin ini. Tidak lupa juga penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelasaikan laporan ini. Kami menyadari bahwa dalam laporan ini masih banyak kekurangan atau sangat jauh dari sempurna, maka dari itu kami mengharapkan kepada temanteman atau pembaca sekalian untuk memberikan kritik dan saran kepada kami yang sifat membangun kesempurnaan laporan ini. Akhir kata dengan segala keiklasan hati mengucapkan mengucapkan terima kasih, semoga Laporan Praktikum Prestasi Mesin ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membaca dan menjadi amal bagi penulis. Amin.

Banjarbaru,

Juni 2014

Penyusun

iv

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.............. JUDUL ............................... ................................. ................................. .................................. ......................... ........ i LEMBAR PENGESAHAN ............................... ................................................ ................................. .............................. .............. ii LEMBAR ASISTENSI ............................... ................................................ .................................. ................................. ................... ... iii KATA PENGANTAR ................................. .................................................. .................................. ................................. ................... ... iv DAFTAR ISI ................................. ................................................. ................................. ................................. ................................. ................. v DAFTAR GAMBAR ................................. ................................................. ................................. ................................. ...................... ...... vii DAFTAR TABEL ............................... ................................................ ................................. ................................. ............................ ........... viii DAFTAR GRAFIK ............................... ............................................... ................................. .................................. ......................... ........ ix ................................................ ................................. ................................. ................. 1 BAB I PENDAHULUAN ............................... BAB II DASAR TEORI ................................. .................................................. ................................. ................................. ................. 2 2.1 Motor Bensin ................... .......... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ................... ................ ....... 2 2.1.1

Tujuan Percobaan ................... .......... ................... ................... .................. ................... ................... ............. .... 2

2.1.2

Landasan Teori ................... .......... .................. ................... ................... ................... ................... ................ ....... 2 A.

Prinsip Kerja Motor Motor Bensin Empat Empat Tak ................... .......... ................... ............ .. 3

B.

Mesin Dua Tak ................... .......... ................... ................... .................. ................... ................... ........... 6

2.2 Motor Diesel ................... .......... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ................... ................ ....... 9 2.2.1

Tujuan Percobaan .................. ......... ................... ................... .................. ................... ................... ............. .... 9

2.2.2

Landasan Teori ................... .......... .................. ................... ................... ................... ................... ................ ....... 9 A.

Cara Kerja Mesin Mesin Diesel ............ .. ................... .................. ................... ................... ............. .... 10

B.

Motor Diesel Empat Langkah ................... .......... ................... ................... ................ ....... 14

C. Motor Diesel dua langkah ................... ......... ................... ................... ................... ............. .... 15 D. Keunggulan Motor Diesel ................... ......... ................... ................... ................... ............. .... 18 E.

Kekurangan Motor Diesel ................... ......... ................... ................... ................... ............. .... 20

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN............... PERCOBAAN............................... ................................. ............................ ........... 21 3.1 Waktu dan Tempat Praktikum ................... ......... ................... ................... ................... .................. .................. ......... 21 3.2 Pengujian Unjuk Kerja Motor Bensin................... .......... ................... ................... .................. .................. ......... 21 3.2.1

Alat dan Bahan.................. ........ ................... ................... ................... .................. .................. ................... ............ 21

3.2.2

Prosedur Percobaan Unjuk Kerja Motor Bensin .................. ......... ................ ....... 22

3.3 Pengujian Unjuk Kerja Motor Diesel................... ......... ................... .................. ................... ................... ........... 23 3.3.1

Peralatan yang Digunakan ................... ......... ................... .................. ................... ................... ........... 23

3.3.2

Prosedur Percobaan Unjuk Kerja Motor Diesel ................... .......... ................ ....... 24

v

vi

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................. .................................................. ............................ ........... 26 4.1 Motor Motor Bensin................... .......... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ................... ................ ....... 27 4.1.1

4.1.2

Analisis Data ................... .......... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ............ .. 27 a.

Perhitungan Besaran-Besaran Besaran-Besaran dan Konstanta................... ......... ............ .. 27

b.

Hasil Pengolahan Data ................... .......... ................... ................... .................. .................. ......... 28

Grafik Grafik ................................. ................................................. ................................. ................................. ...................... ...... 31

4.2 Motor Diesel ................... ......... ................... .................. ................... ................... ................... ................... .................. .................. ......... 35 4.2.1

Analisis Data .................. ......... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ............ .. 36

4.2.2

Grafik Grafik ................................. ................................................. ................................. ................................. ...................... ...... 40

................................................ ................................. .................................. ......................... ........ 48 BAB V PENUTUP ................................ 5.1. Motor Bensin ................... ......... ................... .................. ................... ................... ................... ................... ............. .... 48 5.1.1 Kesimpulan .................. ......... .................. ................... ................... ................... ................... ................ ....... 48 5.1.2 Saran ................... .......... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ............... ..... 48 5.2. Motor Diesel ................... .......... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ............... ..... 49 5.2.1 Kesimpulan .................. ......... .................. ................... ................... ................... ................... ................ ....... 49 5.2.2 Saran ................... .......... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ............... ..... 49 DAFTAR PUSTAKA............... PUSTAKA ................................ ................................. ................................. ................................. ...................... ...... x LAMPIRAN............... LAMPIRAN ............................... ................................. .................................. .................................. .................................. ................... .. xi

vi

vii

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Halaman

2.1 Langkah Hisap ................... ......... ................... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ............... ..... 3 2.2 Langkah Kompresi ................... .......... .................. ................... ................... ................... ................... .................. .................. ......... 4 2.3 Langkah Usaha................... .......... ................... ................... ................... ................... .................. ................... ................... ............. .... 4 2.4 Langkah Buang................... .......... ................... ................... ................... ................... .................. ................... ................... ............. .... 5 2.5 Prinsip Kerja Motor Diesel............. ................... ......... ................... .................. ................... ................... ............. .... 11 2.6 Diagram P-V siklus diesel ................... .......... .................. ................... ................... ................... ................... ................ ....... 12 2.7 Pembakaran Pada Motor Diesel .................. ......... ................... ................... ................... ................... ................ ....... 13 2.8 Siklus Motor Diesel 4 Langkah.................. ......... ................... ................... .................. ................... ................... ........... 15 2.9 Siklus Motor Diesel 2 Langkah ................... ......... ................... ................... ................... .................. .................. ......... 17 3.1 Skema Alat yang yang Digunakan Digunakan Dalam Pengujian Pengujian Motor Bensin Bensin .................. ......... ........... 22

vii

viii

DAFTAR TABEL

Nomor

Halaman

4.1 Data Hasil Pengujian Unjuk Kerja Motor Bensin .................. ........ ................... .................. ............ ...

26

4.2 Sampel Sampel Untuk Beban 0 Lampu Lampu .................. ........ ................... ................... ................... .................. .................. ............ ... 28 4.3 Hasil Perhitungan ........................................................................................ 30 4.4 Data Hasil Pengujian Pengujian Motor Diesel................... ......... ................... .................. ................... ................... ................ ....... 35 4.5 Tabel Hasil Perhitungan Percobaan Percobaan.................. ......... ................... ................... .................. ................... ............... ..... 39

viii

ix

DATA GRAFIK

Nomor

Halaman

4.1 Hubungan Hubungan Antara Debit Aliran Aliran Bahan Bakar Dengan Dengan Daya Daya Out Put Put ......... ........ . 31 4.2 Hubungan Antara Efisiensi Dengan Daya Out Put ................... ......... ................... ................ ....... 32 4.3 Hubungan Hubungan Antara Bahan Bahan Bakar Bakar Spesifik Spesifik Dengan Dengan Daya Daya Out Put ............... 34 4.4 Hubungan Hubungan Antara Bahan Bahan Bakar Torsi Dengan Dengan Putaran Putaran ............... .......... ..... 40 4.5 Hubungan Antara Daya Dengan Putaran .................. ......... ................... ................... ................... ............ .. 41 4.6 Hubungan Hubungan Antara Kecepatan Aliran Udara Dengan Putaran .................. .. 42 4.7 Hubungan Antara Konsumsi Udara Dengan Putaran ........ ................... .......... ............. .... 43 4.8 Hubungan Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar Dengan Putaran ................... .......... ........... 44 4.9 Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Dengan Putaran Putaran .................................. .................................................. ................................. ................................. ................................. ................. 46

ix

BAB I PENDAHULUAN

Praktikum prestasi mesin merupakan bagian dari proses belajar di Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat. Kegiatan praktikum yang dilakukan sangat menunjang proses belajar yang di lakukan di kelas. Praktikum ini merupakan salah satu mata kuliah wajib di Prodi Teknik Mesin Universitas Lambung Mangkurat, sesuai dengan kurikulum baru yang berlaku sejak 2013. Dengan praktikum ini diharapkan mahasiswa memperoleh dasardasar pengetahuan dan keterampilan tentang cara kerja motor bakar dan pengambilan data cara analisanya. 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 masin 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 pembak aran bahan bakar terjadi di dalam mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulasi pancar gas.

2

BAB II DASAR TEORI 2.1

Motor Bensin

2.1.1

Tujuan Percobaan Tujuan percobaan ini adalah untuk menguji motor bensin, dalam bentuk

genset, meliputi: 1. Konsumsi bahan bakar sebagai daya output 2. Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai daya output 3. Effisiensi sebagai daya output 2.1.2

Landasan Teori Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin

pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran, dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis. Mesin bensin berbeda dengan dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran. Pada mesin bensin, pada umumnya udara dan bahan bakar dicampur sebelum masuk ke ruang bakar, sebagian kecil mesin bensin modern mengaplikasikan injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruang bakar termasuk mesin bensin 2 tak untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah lingkungan. Pencampuran udara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi, keduanya mengalami perkembangan dari sistem manual sampai dengan penambahan sensor-sensor elektronik. Tiga syarat utama supaya mesin bensin dapat berkerja: 1. Kompresi ruang bakar yang cukup. 2. Komposisi campuran udara dan bahan bakar yang sesuai. 3. Pengapian yang tepat (besar percikan busi dan waktu waktu penyalaan/ timing ignition). ignition ). Proses kerja adalah keseluruhan langkah yang berurutan untuk terjadinya satu siklus kerja dari motor. Proses kerja ini terjadi berurutan dan berulang-ulang. Piston motor bergerak bolak balik dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) dan dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) pada langkah

3

selanjutnya. Untuk yang pertama akan dibahas mengenai prinsip kerja motor bensin 4 langkah, untuk prinsip motor bensin 2 langkah akan dibahas selanjutnya. A.

Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Tak Pada motor bensin empat langkah/empat tak prinsip kerjanya untuk

menyelesaikan satu siklus terdapat empat langkah piston yaitu langkah hisap, langkah kompresi, langkah usaha, dan langkah buang sehingga dalam satu siklusnya tercapai dalam dua putaran poros engkol. Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku yang berlaku dalam teknik otomotif: 

TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre), centre), posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling jauh dari poros engkol engkol (crankshaft (crankshaft ). ).



TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre), centre), posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol ( crankshaft ). ). Proses kerja motor bensin empat langkah adalah sebagai berikut:

1. Langkah Hisap Dalam langkah ini, campuran bahan bakar dan bensin dihisap ke dalam silinder. Katup hisap membuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak dari titik mati atas (TMA) ke t itik mati bawah (TMB), menyebabkan ruang silinder menjadi vakum dan menyebabkan masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder yang disebabkan adanya tekanan udara luar.

Gambar 2.1. Langkah Hisap

4

2. Langkah Kompresi Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan. Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), campuran yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya akan naik, sehingga akan mudah terbakar. Saat inilah percikan api dari busi terjadi. Poros engkol berputar satu k ali ketika torak mencapai titk mati atas (TMA).

Gambar 2.2. Langkah Kompresi 3. Langkah Usaha Dalam langkah ini, mesin menghasilkan tenaga untuk menggerakkan kendaraan. Saat torak mencapai titik mati atas (TMA) pada saat langkah kompresi, busi memberikan loncatan bunga api pada campuran yang telah dikompresikan. Dengan adanya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin.

Gambar 2.3. Langkah Usaha

5

4. Langkah Buang Dalam langkah ini, gas yang sudah terbakar, akan dibuang ke luar silinder. Katup buang membuka sedangkan katup hisap tertutup.Waktu torak bergarak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), mendorong gas bekas keluar dari silinder. Pada saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap kedua katup akan membuka sedikit (valve ( valve overlap) overlap) yang berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara dan bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran). Ketika torak mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan langkah berikutnya, yaitu langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu siklus yang terdiri dari empat langkah yaitu, 1 langkah hisap, 1 langkah kompresi, 1 langkah usaha, 1 langkah buang yang merupakan dasar kerja dari pada mesin empat langkah.

Gambar 2.4. Langkah Buang

Perbedaan motor diesel dan bensin: 1. Gas yang diisap pada langkah motor bensin adalah campuran antara bahan bakar dan udara, sedangkan pada motor diesel adalah udara murni. 2. Bahan bakar pada motor bensin terbakar oleh loncatan bunga api busi, sedangkan pada motor diesel oleh suhu kompresi tinggi. 3. Motor bensin menggunakan busi sedangkan motor diesel menggunakan injector (nozzle (nozzle). ).

6

Kelebihan dan kekurangan antara motor bensin dan motor diesel:



Kelebihan Getaran motor bensin lebih halus dan pada ukuran dan kapasitas yang sama mesin motor bensin lebih ringan.



Kekurangan 1. Motor bensin tidak tahan bekerja terus-menerus terus- menerus dalam waktu yang lama sedangkan diesel sebaliknya. Dengan medan yang berat. 2. Motor bensin peka pada suhu yang tinggi terutama komponen sistem pengapiannya, sedangkan motor diesel tahan bekerja pada suhu yang tinggi. 3. Bahan bakar motor bensin harus bermutu baik karena peka terhadap bahan

bakar,

beda

dengan

dengan

motor

diesel

hampir

dapat

menggunakan bahan bakar dari berbagai jenis dan mutu. Keduanya baik motor bensin dan diesel keduanya bekerja dengan proses 4 tak dan 2 tak, dimana motor 4 tak adalah motor yang bekerja setiap satu kali pembakaran bahan bakamya memerlukan 4 kali langkah piston atau 2 kali putaran poros engkol.

B.

Mesin Dua Tak Mesin dua tak adalah mesin pembakaran dalam yang dalam satu siklus

pembakaran terjadi dua langkah piston, berbeda dengan putaran empat tak yang mempunyai empat langkah piston dalam satu siklus pembakaran, meskipun keempat proses (intake (intake,, kompresi, tenaga, t enaga, pembuangan) pembuangan) juga terjadi. t erjadi. Mesin dua tak juga telah digunakan dalam mesin diesel, terutama rancangan piston berlawanan, kendaraan kecepatan rendah seperti mesin kapal besar, dan mesin V8 untuk truk dan kendaraan berat lainnya. Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku yang berlaku dalam teknik otomotif : 

TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre), centre), posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling jauh dari poros poros engkol (crankshaft). (crankshaft).



TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre), centre), posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol ( crankshaft ). ).

7



Ruang bilas yaitu ruangan dibawah piston dimana terdapat poros engkol (crankshaft ), ), sering disebut dengan bak engkol (crankcase ( crankcase)) berfungsi gas hasil campuran udara, bahan bakar dan pelumas bisa tercampur lebih merata.



Pembilasan (scavenging ) yaitu proses pengeluaran gas hasil pembakaran dan proses pemasukan gas untuk pembakaran dalam ruang bakar.

1.

Langkah kesatu

Piston bergerak dari TMA ke TMB. 1. Pada saat piston bergerak dari TMA ke TMB, maka akan menekan ruang bilas yang berada di bawah piston. Semakin jauh piston meninggalkan TMA menuju TMB, tekanan di ruang r uang bilas semakin meningkat. meningkat. 2. Pada titik tertentu, tertentu, piston (ring piston) piston) akan melewati melewati lubang lubang pembuangan pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing lubang tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akan melewati lubang pembuangan terlebih dahulu. 3. Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan. 4. Pada saat ring piston piston melewati melewati lubang pemasukan, pemasukan, gas yang tertekan tertekan dalam ruang bilas akan terpompa masuk dalam ruang bakar sekaligus mendorong gas yang ada dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan. 5. Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas masuk ke dalam ruang bakar. 2.

Langkah kedua

Piston bergerak dari TMB ke TMA. 1. Pada saat piston piston bergerak TMB ke TMA, maka maka akan menghisap menghisap gas hasil percampuran udara, bahan bakar dan pelumas masuk ke dalam ruang bilas. Percampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi. 2. Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, piston akan mengkompresi gas yang terjebak dalam ruang bakar. 3. Piston akan terus mengkompresi mengkompresi gas dalam dalam ruang ruang bakar sampai TMA. TMA. 4. Beberapa saat sebelum piston piston sampai di TMA, busi menyala untuk untuk membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi sebelum piston

8

sampai TMA dengan tujuan agar puncak tekanan tek anan dalam ruang bakar akibat pembakaran terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB karena proses pembakaran sendiri memerlukan waktu dari mulai nyala busi sampai gas terbakar dengan sempurna. Kelebihan Kelebihan dan kekurangan mesin dua tak:



Kelebihan Dibandingkan mesin empat tak, kelebihan mesin dua tak adalah: 1. Mesin dua tak lebih bertenaga dibandingkan mesin empat tak. 2. Mesin dua tak lebih kecil dan ringan dibandingkan mesin empat tak. 3. Mesin dua tak lebih murah biaya produksinya karena konstruksinya konstruk sinya yang sederhana.



Kekurangan mesin dua tak Kekurangan mesin dua tak dibandingkan mesin empat tak: 1. Efisiensi mesin mesin dua tak lebih rendah rendah dibandingkan dibandingkan mesin mesin empat tak. tak. 2. Mesin dua tak memerlukan oli yang dicampur dengan bahan bakar (oli samping/two samping/two stroke oil ) untuk pelumasan silinder mesin. 3. Mesin dua tak menghasilkan polusi udara lebih banyak, polusi terjadi dari pembakaran oli samping dan gas dari ruang bilas yang terlolos masuk langsung ke lubang pembuangan. 4. Pelumasan mesin dua tak tidak sebaik mesin empat tak, mengakibatkan usia suku cadang dalam komponen ruang bakar relatif lebih rendah.

Perbedaan desain mesin dua tak dengan mesin empat tak 

Pada mesin dua tak, dalam satu kali putaran poros engkol ( crankshaft ) terjadi satu kali proses pembakaran sedangkan pada mesin empat tak, sekali proses pembakaran terjadi dalam dua kali putaran poros engkol.



Pada mesin empat tak, memerlukan mekanisme mekanisme katup (valve ( valve mechanism) mechanism) dalam bekerja dengan fungsi membuka dan menutup lubang pemasukan dan lubang pembuangan, sedangkan pada mesin dua tak, piston dan ring piston berfungsi untuk menbuka dan menutup lubang pemasukan dan lubang pembuangan. Pada awalnya mesin dua tak tidak dilengkapi dengan katup, dalam perkembangannya katup satu arah ( one way valve) valve) dipasang antara ruang bilas dengan karburator dengan tujuan:

9

1. Agar gas yang sudah masuk dalam ruang bilas tidak kembali ke karburator. 2. Menjaga tekanan dalam ruang bilas saat piston mengkompresi ruang bilas. 

Lubang pemasukan dan lubang pembuangan pada mesin dua tak terdapat pada dinding silinder, sedangkan pada mesin empat tak terdapat pada kepala silinder (cylinder ( cylinder head ). ). Ini adalah alasan paling utama mesin dua tak menggunakan oli samping.

2.2

Motor Diesel

2.2.1

Tujuan percobaan Tujuan percobaan ini adalah untuk menguji unjuk kerja motor diesel, yang

dirangkai dalam bentuk engine test bed , yang meliputi: 1. Momen puntir sebagai fungsi putaran. 2. Daya output sebagai fungsi putaran. 3. Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran. 4. Konsumsi bahan bakar spesifik spesifik sebagai sebagai fungsi putaran. putaran.

2.1.3

Landasan Teori Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam; lebih spesifik lagi,

sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi). Seorang penemu/peneliti bernama Street melakukan penelitiannya. Perkembangan motor pembakaran dalam (ICE) pada tahun 1794. Hasil dari perkembangan tersebut adalah motor diesel sekarang. Selanjutnya dikembangkan oleh seorang insinyur muda berkewarga negaraan Perancis yang bernama Sadi Carnet pada tahun 1824. Idenya menyatakan

dijadikan bahwa

dasar

udara

dalam

murni

perkembangan

yang

dimampatkan

motor

diesel.

tersebut

Dia

dengan

perbandingan 15:1 akan menghasilkan udara yang panas untuk menyalakan kayu kering.

Udara

yang

digunakan

untuk

pembakaran

motor

hendaknya

dikompresikan dengan perbandingan yang besar sebelum dinyalakan. Dia juga menyatakan bahwa dinding silinder hendaknya didinginkan, karena panas dari dari pembakaran akan mempengaruhi kinerja motor.

10

Pada tahun 1876 Dr. Nickolas Otto mebuat konstruksi motor pembakaran dalam 4 langkah yang menggunakan bahan bakar bensin menggunakan penyalaan api. Pada tahun 1892 seorang insinyur muda berkewarganegaraan German yang bernama Dr. Rudolf Diesel berhasil membuat motor penyalaan kompresi menggunakan bahan bakar serbuk batu bara menggunakan prinsip penyalan bahan bakar dan udara. Dengan perkembangan sistem pompa injeksi bahan bakar yang benarbenar dapat disebut “mini” oleh seorang penemu yang berkewarganegaraan german bernama Robert Bosch pada tahun 1927 membebaskan motor diesel dari masalah memakan tempat. Sistem injeksi pompa Robert Bosch yang ukurannya mini dari karburator, beratnya ringan dan governer yang menyatu (built-in ( built-in)) sehingga tidak ada lagi sistem pengabutan udara yang banyak makan tempat untuk kompresor, pipa-pipa dan pengontrol klep. Pompa injeksi motor diesel dapat diatur sesuai pembebanan, sedangkan kondisi kecepatan motor dapat atau lebih baik dari karburator motor bensin. Dengan perkembangan pompa rotari yang lebih kecil penampilannya juga bobotnya yang lebih ringan yang dikembangkan oleh Vernon Rosa pada tahun 1950-an. Motor diesel akhirnya memasuki perkembangan pemakaian dan pemasaran yang lebih luas. Perkembangan lain dari motor diesel adalah dengan penambahan sebuah turbocarger yaitu alat untuk memasukkan (memompakan) udara ke dalam saluran masuk ((intake ). Pompa turbocharger intake manifold ). turbocharger ini digerakkan oleh gas buang yang kedalam turbocarjer tersebut.Dengan adanya turbocarjer ini maka akan menurunkan asap gas buang. Akhirnya motor diesel seperti ini keadaanya sekarang menjadi motor yang benar-benar efisien, ringan dan bebas polusi udara. . A. Cara Kerja Mesin Diesel Prinsip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia didapatkan melalui proses reakasi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksidiser (udara) di dalam silinder (ruang bakar).

11

Gambar 2.5. Prinsip kerja motor diesel Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih tergantung pada penggunaannya dan dalam satu silinder dapat terdiri dari satu atau dua torak. Pada umumnya dalam satu silinder motor diesel hanya memiliki satu torak. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakan dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating ( reciprocating ). ). Gerak bolak-balik bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol ( crank shaft ). ). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi. Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim airless injection (solid injection) injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan motor diesel yang menggunakan sistim air injection injection yang dianalisa dengan siklus diesel (sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus otto).

12

Gambar 2.6. Diagram P-V siklus diesel Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin pembakaran bahan bakar terjadi karena adanya loncatan api listrik yang dihasilkan oleh dua elektroda busi (spark (spark plug ), ), sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur nyala. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut compression ignition engine sedangkan engine sedangkan motor bensin disebut spark ignition engine. engine . Pada mesin diesel, dibuat ”ruangan” sedemikian rupa sehigga pada ruang itu akan terjadi peningkata suhu hingga mencapai ”titik nyala” yang sanggup ”membakar” minyak bahan bakar. Pemampatan yang biasanya di gunakan hingga mencapai kondisi ”terbakar” itu biasanya 18 hingga 25 kali dari volume ruangan normal. Ketika udara dikompresi suhunya akan meningkat (seperti dinyatakan oleh Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini untuk proses pembakaran. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi dari mesin bensin. Beberapa saat sebelum piston pada posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC ( Before Top Dead Center ), ), bahan bakar diesel disuntikkan ke ruang bakar dalam tekanan tinggi melalui nozzle nozzle supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat. Penyemprotan

13

bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan saat piston mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari menghindari detonasi. Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston dinamakan injeksi langsung (direct ( direct injection) injection) sedangkan penyemprotan bahan bakar kedalam ruang khusus yang berhubungan langsung dengan ruang bakar utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak langsung ( indirect injection). injection).

Gambar 2.7. Pembakaran pada motor diesel Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting ( connecting rod ) menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar. Tenaga putar pada ujung poros crankshaft dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Untuk meningkatkan kemampuan mesin diesel, umumnya ditambahkan komponen : 

Turbocharger atau Turbocharger atau supercharger untuk supercharger untuk memperbanyak volume udara yang masuk ruang bakar karena udara yang masuk ruang bakar didorong oleh turbin pada turbo/supercharger .



Intercooler untuk untuk mendinginkan udara yang akan masuk ruang bakar. Udara yang panas volumenya akan mengembang begitu juga sebaliknya, maka dengan didinginkan bertujuan supaya udara yang menempati ruang bakar bisa lebih banyak.

14

Mesin diesel sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi dingin. Beberapa mesin menggunakan pemanas elektronik kecil yang disebut busi menyala (spark/glow (spark/glow plug ) di dalam silinder untuk memanaskan ruang bakar sebelum penyalaan mesin. Lainnya menggunakan pemanas "resistive grid" dalam "intake manifold" untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi. Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif memanaskan mesin. Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental dan meningkatkan viscositas viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini dapat mempengaruhi sistem bahan bakar dari tanki sampai nozzle, nozzle, membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Cara umum yang dipakai adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur bahan bakar secara elektronik. Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari mesin diesel adalah governor , yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin selalu para putaran yang diinginkan. Apabila putaran mesin turun terlalu banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun sehingga peralatan listrik tidak dapat berkerja sebagaimana mestinya, sedangkan apabila putaran mesin terlalu tinggi maka bisa mengakibatkan over voltage yang voltage yang bisa merusak peralatan listrik. Mesin diesel modern menggunakan pengontrolan elektronik canggih mencapai tujuan ini melalui elektronik kontrol modul (ECM) atau elektronik kontrol unit (ECU) yang merupakan "komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan mesin melalui sensor dan menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan waktu melalui aktuator elektronik atau hidrolik untuk mengatur kecepatan mesin. B.

Motor Diesel Empat Langkah Pada motor diesel empat langkah prinsip kerjanya untuk menyelesaikan

satu siklus atau satu rangkaian proses kerja hingga menghasilkan pembakaran dan satu kali langkah usaha diperlukan empat langkah piston. Langkah pertama adalah langkah pemasukan. Pada langkah ini yang dimasukkan kedalam silinder adalah udara murni. Katup masuk terbuka sedangkan katup buang tertutup. Piston bergerak dari TMA ke TMB. Langkah kedua adalah langkah kompresi. Kedua katup yaitu katup masuk dan katup buang sama-sama tertutup. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Yang dikompresikan adalah udara murni. Perbandingan kompresinya cukup besar yaitu 15-22.

15

kompresi udara akan menghasilkan panas yang mampu menyalakan bahan bakar yang dimasukkan kedalam silinder pada akhir kompresi. Bahan bakar yang dimasukkan kedalam silinder adalah bahan bakar cair dalam bentuk kabut menggunakan pompa injeksi dan pengabut ( nozzle). nozzle). Setelah penginjeksian bahan bakar terjadilah percampuran udara dan bahan bakar dan disusul pembakaran bahan bakar. Langkah berikutnya adalah langkah usaha. Proses pembakaran dan ekspansi merupakan langkah yang menghasilkan tenaga motor. Kedua katup yaitu katup masuk dan katup buang tertutup semuanya. Karena adanya proses pembakaran didalam silinder terjadilah kenaikan tekanan dan ekspansi dari gas (campuran udara dan bahan bakar). Piston didorong dari TMA ke TMB. Langkah selanjutnya adalah langkah pembuangan. pembuangan. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Katup buang terbuka sedangkan katup masuk tetap tertutup. Gas bekas hasil pembakaran didorong keluar oleh piston yang bergerak dari TMB ke TMA.Gas T MA.Gas bekas keluar silinder melalui saluran buang (exhaust (exhaust manifold ). ). Berikut adalah gambar dari prinsip kerja mesin diesel 4 langkah:

Gambar 2.8. Siklus Motor Diesel 4 Langkah

C.

Motor Diesel Dua Langkah Pada motor diesel dua langkah untuk menyelesaikan satu siklus proses

kerja diperlukan dua langkah piston. Piston bergerak dari TMB ke TMA dan dari TMA ke TMB. Pada langkah pertama terjadi proses pemasukkan dan kompresi. Pada langkah kedua terjadi proses usaha dan pembuangan. Yang dimasukkan ke dalam silinder adalah udara murni. Proses kerja motor diesel dua langkah adalah sebagai berikut. Dimulai dari piston berada di TMB. Udara murni dimasukkan ke dalam silinder motor melalui

16

katup masuk. Untuk menghindari bentuk puncak piston pada motor dua langkah dibuat miring, hal tersebut berguna untuk mengarahkan aliran atau gerak dari udara yang baru masuk sekaligus untuk pembilasan ruang siinder dari gas bekas yang tadinya berada di dalam silinder. Selanjutnya piston bergerak dari TMB ke TMA. Lubang masuk belum tertutup oleh piston pemasukkan udara baru masih tetap berlangsung. Setelah lubang pemasukan tertutup oleh piston kemudian disusul pula tertutup lubang buang oleh piston yang bergerak dari TMB ke TMA lalu proses kompresi terjadi. Udara yang dimampatkan atau dikompresikan dengan perbandingan yang cukup besar (15-22). Karena itu pada akhir kompresi dihasilkan panas yang cukup mampu memulai pembakaran bahan bakar. Penginjeksian ini menggunakan pompa injeksi yang dialirkan melalui pengabut ( nozzle). nozzle). Percampuran bahan bakar dengan udara dan disusul terjadinya pembakaran. Proses pembakaran dan ekspansi campuran udara dan bahan bakar menghasilkan tenaga panas dan naiknya tekanan daam silinder motor. Selanjutnya pada langkah kedua terjadi langkah usaha. Hasil proses pembakaran mendorong piston bergerak dari TMA ke TMB. Gerakan piston dari TMA ke TMB akhirnya membuka lubang buang yang berada pada dinding sisi TMB. Lubang buang terbuka maka gas yang bertekanan itu segea keluar melalui lubang buang kesaluran buang ( exhaust manifold ). ). Ada kemungkinan masih adanya gas yang tertinggal dalam silinder karena adanya pojok-pojok yang tidak terjangkau oleh udara yang masuk dan membilas ruang silinder. Ketidaksempurnaan pembilasan ini tentunya mengurangi jumlah udara baru yang masuk kedalam silinder. Hal tersebut mengurangi efisiensi volumetrik dari pengisian silinder dengan udara yang baru. Untuk lebih jelasnya prinsip Motor bakar yang beroperasi dengan siklus operasi dua langkah dapat dilihat pada gambardibawah ini :

17

Gambar 2.9. Siklus Motor Diesel 2 Langkah 1. Langkah Pembilasan dan Kompresi Pada awal langkah ini udara masuk silinder melalui lubang masuk pembilasan ( port scavenging ) yang terdapat di bagian bawah silinder. Lubang ini akan terbuka saat torak bergerak ke bagian bawah mendekati TMB dan akan tertutup saat torak bergerak ke atas meninggalkan meninggalkan TMB. Pada saat lubang pembilasan tertutup oleh torak yang bergerak ke atas menuju TMA dan katup buang juga tertutup maka dimulailah proses kompresi. Gerakan torak ke atas akan menyebabkan tekanan udara dalam silinder meningkat sehingga temperatur udaranya juga naik. Dan beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA bahan bakar mulai disemprotkan (dikabutkan) dengan injektor kedalam silinder, karena temperatur udara sangat tinggi sehingga bahan bakar yang dikabutkan tersebut akan terbakar. Proses pembakaran ini akan menyebabkan kenaikan tekanan dan temperatur gas secara drastis, kondisi maksimal akan terjadi beberapa saat setelah torak mulai bergerak ke bawah. Gas bertekanan tinggi ini akan mendorong torak bergerak ke bawah dan melalui batang torak akan memutar poros engkol. 2. Langkah Ekspansi dan Buang Langkahekspansidanbuang dimulai setelah terjadinya tekanan maksimum di dalam silinder akibat terbakarnya campuran bahan bakar dengan udara. Dan setelah terjadi tekanan maksimum dalam silinder piston akan terdorong menuju TMB dan katup buang mulai terbuka dan gas hasil pembakaran

18

akan terdorong keluar akibat tekanan dalam silinder lebih besar dari pada tekanan udara luar dan juga akibat terdesak oleh udara segar yang dimasukkan dengan paksa melalui lubang pembilasan dengan blower pembilas (turbocharger (turbocharger ). ). Pada saat katup buang sudah tertutup proses pemasukkan udara masih berlangsung untuk beberapa saat dengan bantuan kompresor pembilas sampai lubang pembilasan tertutup total oleh torak, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan kapasitas dan menaikkan tekanan udara pembilas dalam silinder. Demikian kedua proses ini berlangsung terus menerus dan bergantian antara langkah pembilasan dan kompresi dengan langkah ekspansi dan buang oleh karena itu disebut operasi dua langkah.

D.

Keunggulan Motor Diesel Setelah melihat berbagai pemakaian dan variasi konstruksi motor diesel di

atas, maka dapat diidentifikasi beberapa keunggulan motor diesel dalam memenuhi kebutuhan masyarakat, yaitu: 1. Motor diesel mempunyai kehandalan (reliabilitas) kerja yang tinggi. Motor diesel mampu bekerja tidak hanya dalam ukuran jam tapi bisa dalam ukuran bulan, artinya sebuah motor diesel dapat bekerja dalam waktu satu bulan tanpa berhenti. Meskipun demikian motor diesel dapat menghasilkan kinerja yang tetap stabil, bila persyaratan dipenuhi. Seperti keterbatasan kemampuan minyak pelumas, keterbatasan sistem pendingin, dan pesediaan bahan bakar yang diperlukan. Sebagai contoh, motor diesel yang dipergunakan untuk penggerak kapal barang antar negara, yang perjalanannya bisa memakan waktu berbulanbulan. Motor diesel untuk PLTD juga harus bekerja berhari-hari lamanya. Beban tugas ini tidak mungkin dilakukkan dengan menggunakan motor bensin. 2. Biaya bahan bakar yang rendah. Harga solar yang mendekati harga bensin, sebenarnya merupakan kondisi yang tidak rasional. Hal ini bila dikaitkan dengan ongkos produksi, sebab peringkatnya dalam prosuksi minyak tergolong lebih rendah dibandingkan dengan bensin. Kenapa sekarang harga solar mendekati harga bensin? Penyebabnya bukan karena faktor biaya produksi, dan itu diluar rasional produksi minyak dimanapun. Bila harganya normal maka harga solar akan jauh lebih murah dari bensin. Sehingga bila dikatakan biaya bahan bakar lebih rendah, dilihat dari rasional produksi minyak.

19

3. Daya yang lebih besar besar tiap satuan berat mesin. Dilihat dari beratnya, motor diesel jauh lebih berat dari motor bensin. Hal ini karena kuantitas dan kualitas bahan yang dipergunakan pada motor diesel memang lebih baik untuk mendukung operasionalnya. Kekuatan bahan ini, diperlukan

untuk

mengatasi

besarnya

tekanan

yang

dihasilkan

proses

pembakaran. Tekanan yang lebih besar ini menghasil-kan tenaga yang lebih besar pula. 4. Pemakaian bahan bakar yang lebih hemat. Konsumsi bahan bakar pada motor diesel lebih hemat dibandingkan dengan motor bensin. Hal ini karena beberapa faktor yaitu: proses pembakaran yang lebih sempurna, tekanan kompresi yang lebih tinggi, nilai pembakaran bahan bakar yang lebih tinggi, distribusi bahan bakar antar silinder yang lebih merata (untuk motor yang lebih dari satu silinder), proses pembilasan yang lebih sempurna, dan sebagainya. Nilai pembakaran solar 139.500 cal per gallon sedangkan bensin 124.500 cal per gallon. gallon . Perbandingan campuran bahan bakar udara, motor diesel 40 : 1 (atau lebih), sedangkan motor bensin 18 : 1. 5. Lebih aman dari bahaya kebakaran. Bahaya kebakaran disebabkan karena adanya beberapa penyebab yaitu bahan bakar dan terjadinya percikan bunga api. Bahan bakar yang mudah terbakar diindikasikan dengan tingkat kemampuan berubah menjadi benntuk gas atau menguap. Semakin mudah menguap, maka bahan bakar tersebut akan semakin rendah titik nyalanya. Bensin lebih mudah menguap dan mempunyai titik nyala yang lebih rendah dibandingkan dengan solar. Sementara pada motor bensin lebih banyak kontak-kontak yang menghasilkan percikan bunga api dibandingkan dengan motor diesel. Kedua hal ini dapat menjadi dasar bahwa motor diesel lebih aman dari kebakaran dibandingkan dengan motor bensin. 6. Momen mesin yang lebih tinggi. Momen adalah panjang lengan dikalikan dengan besarnya gaya yang tegak lurus dengan lengan tersebut. Motor diesel cenderung menggunakan sistem long stroke, stroke, sementara motor bensin menggunukan sistem over square. square. Hal ini berarti motor diesel memiliki lengan yang lebih panjang dibandingkan dengan motor bensin. Sehingga akan menghasilkan momen yang berbeda, di mana motor diesel akan menghasilkan momen yang lebih besar dibandingkan dengan motor

20

bensin. Sehingga motor bensin tepat untuk keperluan akselerasi, sementara motor diesel lebih tepat untuk beban. E. Kekurangan Motor Diesel Kelemahan/kekurangannya antara lain adalah: 1. Perbandingan tenaga terhadap berat motor masih lebih besar dibandingkan motor bensin. 2. Motor diesel tetap lebih sukar dihidupkan pertama kali dibandingkan motor bensin. 3. Harga inisial (dasar) motor diesel lebih mahal karena motor diesel lebih kompleks dan lebih berat dibandingkan motor bensin. 4. Perawatan dan servis pada umumnya tidak dapat dikerjakan oleh bengkel lokal.

21

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN PERCOBAAN

3.1 Waktu dan Tempat Tempat Praktikum Praktikum Adapun waktu dan tempat pelaksanaan pelaksanaan praktikum prestasi mesin ini dilaksanakan dilaksanaka n pada 16 April 2014 dan bertempat di Laboratorium Program Studi S-1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat 3.2 Pengujian Unjuk Kerja Motor Bensin 3.2.1

Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah: generator set, bola

lampu dan berbagai peralatan ukur yang disusun dalam panel. 1. Generator Generato r set yang digunakan memiliki spesifikasi: Merk

: Shark Gasoline Generator Set

Type

: Singgle Phase Gasoline

Rated Power

: 220 v

Rated Frequensi

: 50 hz

Amperage

: 9,1 A

Reated Output

: 2,0 kW

Max. Output

: 2,2 kW

Power Factor

: 1,0

2. Bola lampu yang digunakan sebanyak 9 buah dengan daya masing-masing masing-mas ing 160 W dan tegangan 220 V. 3. Peralatan ukur yang yang digunakan: digunakan: Voltmeter, gelas gelas ukur kecil, gelas gelas ukur besar, stop-watch dan tachometer. t achometer.

22

Gambar 3.1. Skema alat yang digunakan dalam pengujian motor bensin Keterangan: 1. Lampu 2. Saklar 3. Ampere meter 4. Volt meter 5. Handle (saklar pemutus) 6. Gelas ukur 7. Filter bahan bakar 8. Generator 3.2.2 a.

Prosedur Percobaan Unjuk Kerja Motor Bensin

Pemeriksaan awal 1. Pemeriksaan Pemeriks aan bahan bakar di dalam gelas ukur, tambahkan bahan bakar bilamana diperlukan. 2. Periksa alat-alat alat-alat ukur, yaitu yaitu voltmeter, amperemeter, amperemeter, laporkan laporkan ke petugas bilamana terjadi kerusakan. 3. Periksa lampu-lampu beban

23

b.

Prosedur pengambilan data 1. Isi gelas ukur besar besar dengan dengan bensin bensin murni dan dan pertamax. pertamax. 2. Matikan semua saklar lampu beban. 3. Hidupkan generator set. 4. Tunggu beberapa beberapa saat saat (kira-kira 5 menit), agar mesin mesin panas. panas. 5. Hidupkan stopwatch. 6. Catat kuat arus, tegangan tegangan dan putaran putaran genset. genset. 7. Tunggu hingga bahan bakar bakar di dalam gelas gelas ukur turun sampai sampai 5 strip (50 CC). 8. Matikan stopwatch, stopwatch, catat catat penunjukan penunjukan waktu waktu di stopwatch. stopwatch. 9. Ulangi langkah 5 s/d 8 sebanyak 3 kali. 10. Tutup saklar beban. 11. Tunggu beberapa saat hingga putaran stabil. 12. Lakukan prosedur seperti pada langkah 5 s/d 8. 13. Lakukan prosedur seperti pada langkah 10 s/d 12 dengan berturut-turut menutup 2 s/d 10 saklar. 14. Ulangi lagi langkah percobaan di atas dengan beban mulai 10 sampai tak berbeban. 15. Bila telah selesai, matikan mesin dan kosongkan gelas ukur. 16. Catat data percobaan dengan format seperti pada lampiran.

3.3 Pengujian Ujuk Kerja Kerja Motor Diesel Diesel 3.3.1

Peralatan yang Digunakan Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah: 1. Mesin diesel 2. Instrumen a. Manometer air, untuk mengukur penurunan tekanan udara yang melewati venturi. b. Venturi, untuk mengukur aliran uadara, dengan ukuran D 1 = 50 mm, D2 = 29mm. c. Tachometer , untuk mengukur putaran mesin. d. Iqnition switch. switch. e. Handle untuk Handle untuk mengatur pembukaan throttle. throttle. f. Handle kopling. Handle kopling.

24

g. Timbangan, untuk untuk mengukur torsi. torsi. h. Gelas ukur, untuk mengukur mengukur konsumsi bahan bahan bakar. i. Stopwatch, untuk mengukur waktu konsumsi bahan bakar. 3. Dinamometer, digunakan untuk mengukur torsi yang dihailkan oleh porois mesin. Alat ini menggunakan air sebagai media kerja untuk memberikanan tahanan hidrolis terhadap poros dan mendisipasikan daya menjadi panas. 3.1.4. Prosedur Percobaan Percobaan Unjuk Kerja Kerja Motor Diesel a. Pemeriksaan Awal 1.

Pemeriksaan Pemeriksa an bahan bakar di dalam tangki, bilamana perlu tambahkan bahan bakar.

2.

Pemeriksaan Pemeriksa an bahan bakar di dalam gelas ukur.

3.

Pemeriksaan fluida ke dalam dynamometer. dynamometer.

4.

Periksa air radiator.

5.

Periksa aliran yang berasal dari tangki dengan mengatur kran bahan bakar.

b. Cara Start 1.

Lepaskan kopling.

2.

Putar kunci kontak sambil memperbesar memperbesar throttle throttle sampai mesin hidup, tunggu beberapa saat (5 menit) agar mesin panas.

3.

Masukkan kopling hingga dinamometer berputar.

4.

Atur pembukaan throttle hingga throttle hingga putaran mesin mencapai 800 rpm selama 2-3 menit.

5.

Naikkan putaran mesin hingga 2500 rpm dan dan tunggu tunggu hingga hingga 15-20 menit.

c. Pengambilan Data 1.

Pengukuran dimulai dari putaran 2500 rpm.

2.

Atur kran bahan bakar agar aliran berasal berasal dari gelas ukur.

3.

Catat putaran mesin, bebean dinamometer, sikap manometer dan waktu penurunan bahan bakar di dalam gelas ukur tiap 10 cm. Lakukan masing-masing 3 kali.

4.

Turunkan putaran mesin hingga mencapai 2250 rpm dan tunggu kira-kira 5 menit.

5.

Lakukan pencatatan seperti langkah 3.

25

6.

Lanjutkan percobaan ini pada putaran masing-masing masing-mas ing 2000, 1750, 1500, dan 1000 rpm.

7.

Bila telah selesai matikan mesin.

8.

Susun data percobaan.

26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Motor Bensin Percobaan kali ini adalah percobaan untuk menguji unjuk kerja motor bensin dalam bentuk generator set dengan daya output maksimal sebesar 2,2 kilo Watt.

Pengujian dilakukan untuk mengetahui mengetahu i konsumsi bahan bakar, konsumsi

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 t egangan 220 volt. Pengujian dilakukan dengan menghidupkan kesembilan lampu tersebut kemudian dihitung waktu konsumsi bahan bakarnya sebanyak 25 cc, mengecek mengec ek nilai voltage, amperenya dan mengukur kecepatan putaran generator set. Kemudian daya output (lampu) dimatikan satu persatu dan diukur lagi waktu konsumsi bahan bakarnya sebanyak 25 cc, nilai voltage, ampere dan kecepatan generator set. Langkah ini dilakukan sampai tidak ada pembebanan

(semua

lampu mati). Berikut adalah data hasil pengamatan praktikum unjuk kerja motor bensin. Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian Unjuk Kerja Motor Bensin Jumlah

Arus Listrik

Tegangan

Waktu

Putaran

Beban

(ampere)

(volt)

(sekon)

(rpm)

Lampu 2095 0

0

225

05:15:60

2037 2059 2256

1

0,5

225

04:52:07

2268 2152 1964

2

1,5

225

04:16:07

1770 1763 2266

3

2,5

225

04:13:07

2732 2338

27

Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian Unjuk Kerja Motor Bensin 2816 4

3

225

04:09:12

2740 2729 2892

5

4

225

03:52:16

2390 1927 2997

6

4,5

225

03:28:19

2762 3073 2865

7

5,5

225

03:02:43

3053 3051 2827

8

6

225

02:58:64

2639 2723 2959

9

7

225

02:42:34

2957 2953

4.1.1 Analisis Data a. Perhitungan Besaran-Besaran dan Konstanta Daya Output adalah daya yang dihasilkan oleh generator, dicari dengan persamaan: P out x I (Watt I (Watt)) ................................. .................................................. ................................. ..................... ..... (4.1) out = E x Dengan: E

: tegangan listrik generator (volt)

I

: kuat arus (ampere) (ampere)

Daya input adalah daya yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar, dicari dengan persamaan: P in (Watt) .................................. .................................................. ............................... ............... (4. 2) in = Qb ρb C b (Watt) Dengan: Qb : debit aliran bensin (m3/s) ρb

: massa jenis bensin (750 kg/m 3)

C b : nilai kalor bensin (40.000 J/kg)

28

Debit aliran bahan bakar dicari berdasarkan waktu yang diperlukan untuk pemakaian bahan bakar sebanyak 25 cc pada gelas ukur, atau: Qb =

25

m3

 

-6

10 ∆t

s

…………………………………………...…(4.3) …………………………………………...…(4. 3)

Atau, Qb =

25 cm3

 

∆t

s

………………………………………….………(4. 4)

Dengan ∆t ∆t adalah waktu yang diperlukan untuk penurunan 25 cc bahan bakar (sekon). Efisiensi dicari dengan persamaan: η =

P out P in

………………………………………………………….(4. 5)

Konsumsi bahan bakar: SFC =

Qb P out

cm3 /J………………………………………………(4. 6)

Dengan: Qb : debit aliran bahan bakar (cm 3/s)

b. Hasil Pengolahan Data Tabel 4.2. Sampel Untuk Beban 0 Lampu Jumlah

Arus

Tegangan

Waktu

Putaran

Beban

Listrik

(volt)

(sekon)

(rpm)

Lampu

(ampere) 2095

0

0

225

05:15:60

2037 2059

Diketahui : I = 0 ampere V = 225 Volt t = 315 sekon

n rata-rata =

(++) = ( + +) = 2063,6 rpm  

29

Ditanyakan : P out out P in in η SFC Jawab :

(Watt) Watt) 225 (Watt) Watt) (Watt) Watt)

× I P out = E × P out =

× 0

P out = 0

Qb = Qb =

m3

  315   4   25

-6

10 ∆t 25

dan Qb =

s

m3

-6

10

dan Qb =

s

m3

-7

Qb = 0,079 .10

s

25

cm3 s

cm3 s

)

-7

.10 × 40.000.000 × 750 (

P in = 2382 (

η =

∆t

Watt

0794 Watt

η =

cm3

dan Qb = 0,

s

× ρb × C b ( P in = Qb × ρ P in = 0,

25   315   0794  

)

Watt

)

P out P in 0

2382

η = 0 ≈ 0%

SFC = SFC =

Qb cm3 P out

J

0794

0,

0

cm3 J

SFC = tak terhingga

cm3 J

Untuk perhitungan unjuk kerja mesin dengan jumlah beban selanjutnya dapat mengikuti perhitungan diatas. Berikut adalah data hasil perhitungan data untuk semua jumlah beban yang bisa dilihat pada Tabel 4.3.

30

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Jumlah beban

C b

ρb

(m3 /s)

(kg/m3)

t rata-

E rat rat

I rata rata

rata

a-rata

-rata

(s)

(V)

(A)

P out out

Q b

P in in

(Watt)

(m3 /s)

(Watt)

Effis iens i

SFC (cm3 / J)

0

4x107

750

315

225

0

0

0,0794 x10-6

2382

0%

~

1

4x107

750

292

225

0,5

112,5

0,0857 x10-6

2571

0,04 %

0,000 76

2

4x107

750

256

225

1,5

337,5

0,0977 x10-6

2931

0,1 %

0,000 29

3

4x107

750

253

225

2,5

562,5

0,0989 x10-6

2967

0,22 %

0,000 18

4

4x107

750

249

225

3

675

0,1005 x10-6

3015

0,27 %

0,000 5

5

4x107

750

232

225

4

900

0,1078 x10-6

3234

0,28 %

0,000 12

6

4x107

750

208

225

4,5

1012,5

0,1202 x10-6

3606

0,3 %

0,000 12

7

4x107

750

182

225

5,5

1237,5

0,1374 x10-6

4122

0,3 %

0,000 1

8

4x107

750

178

225

6

1350

0,1405 x10-6

4215

0,32 %

0,000 1

9

4x107

750

162

225

7

1575

0,1544 x10-6

4632

0,34 %

0,000 09

31

4.1.2

Grafik

a. Hubungan Antara Debit Aliran Aliran Bahan Bakar dengan Daya Output Untuk memperjelas bagaimana hasil pengamatan kami dalam praktikum praktikum pengamatan unjuk kerja motor bensi ini berikut kami tampilkan grafik hubungan antara debit aliran bahan bakar (Q b) dengan daya output (P out).

Grafik Hubungan Hubungan Antara Debit Aliran Bahan Bakar (Qb) dengan Daya Daya Out Out Put (Pout) 0,18 0,16

0,140449438

) s 0,14 / 3 0,12 m 6 -

0,120192308

0,154320988

0,09765625 0,100401606

0,1

0,137362637

0 1 0,08 x ( 0,06

0,107758621 0,085616438

b Q0,04

0,098814229

0,079365079

0,02 0 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

POut (Watt)

Grafik 4.1 Hubungan Antara Debit Aliran Bahan Bakar (Q b) Dengan Daya Out Put (Pout) Keterangan untuk Grafik hubungan antara debit aliran bahan bakar (Q b) dengan daya out put (P out) 

Untuk pembebanan 0 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar ( Qb) sebesar 0,0794x10 -6 m3/s, daya output (P (P out out) sebesar 0 Watt.



Untuk pembebanan 1 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Q ( Qb) sebesar 0,0857x10 -6 m3/s, daya output (P (P out out) sebesar 112,5 Watt.



Untuk pembebanan 2 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar ( Qb) sebesar 0,0977x10 -6 m3/s, daya output (P (P out out) sebesar 337,5 Watt.



Untuk pembebanan 3 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Q ( Qb) sebesar 0,0989x10 -6 m3/s, daya output (P (P out out) sebesar 562,5 Watt.






Untuk pembebanan 5 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar ( Qb) sebesar 0,1078 x10 -6 m3/s, daya output (P (P out out) sebesar 900 Watt.

32



Untuk pembebanan 6 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar ( Qb) sebesar 0,1202 x10 -6 m3/s, daya output (P (P out out) sebesar 1012,5 Watt.



Untuk pembebanan 7 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar ( Qb) sebesar 0,1374x10 -6 m3/s, daya output (P (P out out) sebesar 1237,5 Watt.







Dari grafik dapat dilihat hubungan antara debit aliran bahan bakar (Q b) dengan daya output (P out) bahwa makin besar besar

daya output (Qb) maka akan

semakin besar pula nilai debit aliran bahan bakarnya (P out), atau dengan kata lain nilai debit aliran bahan bakar (Q b) berbanding lurus dengan daya output (P out). Ketidak linieran grafik diatas disebabkan campuran dari bahan bakar yaitu premium dan pertamax memiliki perbedaan titik nyala. b. Hubungan Antara Antara Efisiensi Efisiensi Terhadap Terhadap Daya Output Untuk mengetahui bagaimana efisiensi dari generator set yang diuji berikut ditampilkan grafik hubungan antara efisiensi dan daya outputnya.

Grafik Hubungan Antara Effisiensi(%) dengan Daya Daya Out Put (Pout) 0,4

0,340025907

0,35

0,300218341 0,278293135

0,3 ) % ( i s n e i s i f E

0,25

0,320284698 0,28078203

0,18958544

0,2 0,223880597

0,15 0,1

0,115148414

0,05 0 0 0

0,043757293 200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

POut (Watt)

Grafik 4.2 Hubungan Antara Effisiensi (%) Dengan Daya Out Put (P out) Keterangan grafik hubungan antara effisiensi (%) dengan daya out put (P out)

33



Untuk pembebanan pembebanan 0 lampu lampu diperoleh Effisiensi sebesar 0%, daya daya output (P out out) sebesar 0 Watt.



Untuk pembebanan 1 lampu diperoleh Effisiensi Effisien si sebesar 0,0437%, daya output (P (P out sebesar 112,5 Watt. out) sebesar



Untuk pembebanan 2 lampu diperoleh Effisiensi Effisiens i sebesar 0,115%, 0,115%, daya output (P (P out out) sebesar 337,5 Watt.



Untuk pembebanan 3 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 0,189%, daya output (P (P out out) sebesar 562,5 Watt.



Untuk pembebanan 4 lampu di[peroleh Effisiensi sebesar 0,224%, daya output (P (P out sebesar 675 Watt. out) sebesar



Untuk pembebanan 5 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 0,278%, 0,278%, daya output (P (P out sebesar 900 Watt. out) sebesar



Untuk pembebanan 6 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 0,280%, 0,280%, daya output (P (P out out) sebesar 1012,5 Watt.



Untuk pembebanan 7 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 0,300% daya output (P (P out out) sebesar 1237,5 Watt.



Untuk pembebanan 8 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 0,320%, 0,320%, daya output (P (P out out) sebesar 1350 Watt.



Untuk pembebanan 9 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 0,340%, 0,340%, daya output (P (P out out) sebesar 1575Watt. Untuk grafik hubungan antara efisiensi motor bensin dengan daya output

(Pout) terlihat bahwa makin besar nilai daya output (Pout) maka efisiensi akan semakin besar pula, artinya nilai efisiensi berbanding lurus dengan nilai P out sampai pada batas yang telah dihitung.

c. Hubungan Antara Antara Bahan Bahan Bakar Bakar Sfesific Terhadap Daya Output Untuk mengetahui hubungan bahan bakar spesifik (SFC) dengan daya output (Pout) dari generator set yang diuji berikut ditampilkan grafik sebagai berikut: Gradien pada pembebanan awal di peroleh nilai yang tinggi dikarenakan pada awal start mesin memerlukan daya input yang besar karena mesin masih dalam keadaan dingin.

34

Hubungn Antara Bahan Bakar Spesific (SFC) dengan Daya Output (Pout) 0,0008

0,000761778

0,0007 0,0006 ) J 0,0005 / 3 m c 0,0004 ( C F 0,0003 S 0,0002

0,000289481 0,000175822 0,000119778 0,00011103

0,0001 0

0,000148889

0 0

200

400

600

800

0,000118716 1000

1200

9,80317E-05

0,000104074 1400

1600

1800

P Out (Watt)

Grafik 4.3 Hubungan Antara Bahan Bakar Spesifik (SFC) Dengan Daya Out Put (Pout) Keterangan Grafik hubungan antara bahan bakar spesifik (SFC) dengan daya out put (Pout). 

Untuk pembebanan 0 lampu diperoleh SFC sebesar tak terhingga atau tak terdefinisi maka dianggap 0 (cm 3/J), daya output (P out out) sebesar 0 Watt.



Untuk pembebanan pembebanan 1 lampu diperoleh SFC sebesar 0,00076 0,00076 terhingga (cm3/J), daya output (P (P out out) sebesar 112,5 Watt.



Untuk pembebanan 2 lampu diperoleh SFC sebesar 0,00029 (cm 3/J), daya output (P (P out out) sebesar 337,5 Watt.






Untuk pembebanan 4 lampu di[peroleh SFC sebesar 0,00017 (cm 3/J), daya output (P (P out out) sebesar 675 Watt.



Untuk pembebanan 5 lampu diperoleh SFC sebesar 0,00015 (cm 3/J), daya output (P (P out out) sebesar 900 Watt.









Untuk pembebanan 8 lampu diperoleh SFC sebesar 0,00010 (cm 3/J), daya output (P (P out out) sebesar 1350 Watt.

35



Untuk pembebanan 9 lampu diperoleh SFC sebesar 0,00009 (cm 3/J), daya output (P (P out out) sebesar 1575 Watt. Untuk grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)

dengan daya output (Pout) terlihat bahwa makin besar nilai SFC maka akan semakin kecil nilai P out, artinya nilai SFC berbanding terbalik dengan nilai P out sampai pada batas yang telah dihitung. Pada beban 1 lampu tercapai lonjakan nilai bahan tercapai nilai bahan bakar specifik (sfc) dan untuk selanjutnya nilai tersebut akan turun dan berangsur-angsur konstan seiring dengan bertambahnya daya output. Lonjakan tersebut di akibatkan oleh torsi maksimum yang di capai pada start engine. Namun nilai tersebut sangat kecil senilai 0,0008 cm 3/J

4.2 Motor Diesel Percobaan 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 4180 rpm sampai 8850 rpm. Berikut adalah data hasil dari pengujian motor diesel yang dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Motor Diesel

Putaran

W

(rpm)

(newton)

1

4180

12

0,010

10

38,31

2

4850

14

0,012

12

30,57

3

5180

16

0,014

13

30,34

4

5850

18

0,016

15

28,44

18,5

0,018

17

23,81

No

Δh

(m)

Δhg

(cc)

t (sekon)

6180

5

36

6

6850

20

0,020

20

22.63

7

7180

25

0,022

23

21.65

8

7850

27,5

0,024

26

21,42

9

8180

28

0,025

28

19,57

10

8850

28

0,027

30

18,83

4.2.1 Analisis Data a. Perhitungan Besaran-Besaran dan Konstanta Perhitungan di bawah ini adalah perhitungan data hasil percobaan untuk putaran mesin 4180 rpm, sedangkan perhitungan untuk data hasil percobaan putaran mesin 4850 rpm s/d 8500 rpm tidak kami cantumkan karena pengerjaannya yang sama, tetapi hasil putaran mesin 4500 rpm s/d 8500 rpm dapat dilihat pada tabel hasil perhitungan. -

Torsi Mesin Torsi mesin dihitung berdasarkan persamaan : T = = W .R (Nm) R (Nm) ................................. .................................................. ................................ ............... (4. 7) Dengan: W = gaya tangensial pada dinamometer (W ( W = = m.g ) m= beban terbaca pada timbangan (kg) g = g = percepatan gravitasi (9,8 m/det 2) R = jari-jari dinamometer dinamometer (0,235 m) Maka,

T = = W .R .R T = T = 12x 0,235 T = = 2,82 Nm

37

-

Daya Mesin Daya mesin dicari dengan persamaan: P = = T.ω T.ω (Watt)

........(4. 8)

Dengan: T = torsi mesin (Nm) kecepatan sudut mesin (rad/det) (rad/det) ω = kecepatan 2π n / 60 ω = 2π n = putaran mesin (rpm) Maka, P = T x x ω dan 2πn / / 60 ω = 2πn Sehingga: P = = T x ω P = = 2,82 x (2 x 3,14 x 4180 / 60) = 1233,77 Watt -

Kecepatan Aliran Udara Lewat Venturi Kecepatan aliran udara lewat venturi dicari dengan persamaan: v =

√

2 ρa .g .∆ .∆h

....... ........................................................ .....(4. 9)

ρu

Dengan: udara (1,1774 (1,1774 kg/m kg/m3) ρa = massa jenis udara ρu = massa jenis air (995,8 kg/m 3) ∆h = selisih ketinggian air pada manometer (m) Maka, v =

√

2 ρa .g .∆ .∆h ρu

=

√

2 x1,1774x9,8x0,010 995,8

= 0,0152 m/s -

Konsumsi Udara Konsumsi udara dicari dengan persamaan: mu = ρ = ρ.A .Av.v (kg/det) ......................................................... (4. 10) Dengan : Av = luas penampang venturi (6,6052 x 10 -4 m2) massa jenis jenis udara udara (1,1774 kg/m3) ρ = massa

38

Maka: mu = ρ = ρ.A .Av.v = 1,1774 x 6,6052 . 10 -4 x 0,0152 = 1,1821 . 10-5 kg/s -

Konsumsi Bahan Bakar Konsumsi bahan bakar dicari dengan persamaan: Qf =

∆hg Ag t

............................... ................................................ ................................ ............... ....(4.11) ....(4.11)

Dengan : hg= penurunan bahan bakar di dalam gelas ukur diambil 10 cm Ag = luas penampang gelas ukur (8,2958 cm 2) t = waktu penurunan bahan bakar didalam gelas ukur (detik) Maka, Qf =

∆hg Ag t

= ,.,×,. -

= 2,15868 . 10-6 m3/s

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Konsumsi bahan bakar spesifik dicari dengan persamaan:

= 

................................. ................................................. ........................... ........... (4. 12)

Maka,

=  − 2, 1 5868 5 868 .10 . 10 = 1180,64 = 1,8284 8284 . 10− ⁄ 

39

Hasil Pengolahan Data

No

Putaran

W

∆h

t

∆h g (cc)

T R

(rpm)

(N)

(m)

(s)

1

4180

12

0,01

10

38,31

2

4850

14

0,012

12

3

5180

16

0,014

4

5850

18

5

6180

6

ω

P

V

m u

(× 10-5

Q f

SFC

3

(m /s)

m3 /J

(Nm)

(rad/s)

(watt)

(m/s)

0,235

2,82

437,51

1233,77

0,015

1,18.10-5

2,165.10-6

1,76.10-9

30,57

0,235

3,29

507,63

1670,11

0,017

1,3.10-5

2,261.10-6

1,35.10-9

13

30,34

0,235

3,76

542,17

2038,57

0,018

1,4.10-5

2,103.10-6

1,03.10-9

0,016

15

28,44

0,235

4,23

612,30

2590,03

0,019

1,5.10-5

1,945.10-6

0,75.10-9

18,5

0,018

17

23,81

0,235

4,3475

646,84

2812,14

0,020

1,59.10-5

2,050.10-6

0,73.10-9

6850

20

0,02

20

22,63

0,235

4,7

716,97

3369,74

0,022

1,67.10-5

1,833.10-6

0,54.10-9

7

7180

25

0,022

23

21,65

0,235

5,875

751,51

4415,10

0,023

1,76.10-5

1,666.10-6

0,38.10-9

8

7850

27,5

0,024

26

21,42

0,235

6,4625

821,63

5309,81

0,024

1,83.10-5

1,490.10-5

0,28.10-9

9

8180

28

0,025

28

19,57

0,235

6,58

856,17

5633,62

0,024

1,87.10-5

1,514.10-5

0,27.10-9

10

8850

28

0,027

30

18,83

0,235

6,58

926,30

6095,05

0,025

1,95.10-5

1,469.10-5

0,24.10-9

kg/s)

40

4.2.2

Grafik

a. Hubungan antara torsi (T) dengan dengan putaran putaran (n) Untuk mengetahui bagaimana torsi terhadap putaran dari mesin diesel yang diuji berikut ditampilkan grafik hubungan antara torsi dengan putaran:

Hubungan Antara Torsi (T) dengan Putaran (n) 8,00 6,46 6,58

7,00

6,58

5,88 6,00 4,70

5,00

) m N4,00 ( T 3,00

4,23 4,35 3,76 3,29 2,82

2,00 1,00 0,00 4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

9000

n (rpm)

Grafik 4.4 Hubungan Antara Torsi (T) Dengan Putaran (n)

Keterangan grafik hubungan antara torsi (T) dengan putaran (n) 

Untuk putaran 4180 rpm diperoleh torsi sebesar 2,82 Nm












Untuk putaran 6180 rpm diperoleh torsi sebesar 4, Nm






Untuk putaran 7180 rpm diperoleh torsi sebesar 6 Nm



Untuk putaran 7850 rpm diperoleh torsi sebesar 6 Nm






Untuk putaran 8850 rpm diperoleh torsi sebesar 6,58 nm

Dari grafik hubungan antara torsi motor diesel (T) dengan putaran (n) pada putaran 4180 rpm diperoleh torsi sebesar 2,82 Nm sedangkan pada putaran 8850 rpm diperoleh torsi sebesar 6,58 Nm. Terlihat bahwa makin besar nilai T maka akan semakin besar pula nilai n, artinya nilai torsi (T) ( T) berbanding lurus dengan nilai putarannya (n) ( n).. Hal ini dikarenakan nilai torsi diperoleh dari perkalian antaran gaya tangensial dinamometer ( W ) dengan jari-jari dinamometer (R ( R ) yang mana dari nilai gaya tangensial setiap putarannya berbanding lurus juga. Semakin besar putaran maka semakin besar pula gaya tangen sialnya. Bentuk dari hasih grafik dilihat dari kenaikan nilai torsi di karenakan gaya tangen sial yang berfluktuatif .

b. Hubungan antara daya (P) dengan putaran (n) Untuk mengetahui bagaimana daya terhadap putaran dari mesin diesel yang diuji berikut ditampilkan grafik hubungan antara daya dengan putaran:

Hubungan Antara Daya (P) dengan Putaran (n) 7000 6095,05 5633,62 5309,81

6000 5000

4415,10

) t t a 4000 W ( P

3369,74 2812,14 2590,03

3000 2000

2038,57 1670,11 1233,77

1000 4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

9000

n (rpm)

Grafik 4.5 Hubungan Antara Daya (P) Dengan Putaran (n)

Keterangan grafik hubungan antara daya (P) dengan putaran (n) 

Untuk putaran 4180 rpm diperoleh daya sebesar 1233,77 Watt




























Untuk grafik hubungan antara daya (P) motor diesel dengan putaran (n) pada putaran 4180 rpm diperoleh daya sebesar 1233,77 Watt sedangkan pada putaran 8850 diperoleh daya sebesar 6095,05 Watt. Terlihat bahwa semakin besar putaran maka akan semakin besar daya yang dihasilkan. Namun garis grafik yang di peroleh tidak linier karena kenaikan rpm tidak konstan. c. Hubungan antara kecepatan aliran udara (v) dengan putaran (n) Untuk mengetahui bagaimana daya terhadap putaran dari mesin diesel yang diuji berikut ditampilkan grafik hubungan antara daya dengan putaran:

Grafik Hubungan Kecepatan Aliran Udara (v) Dengan Putaran (n) 0,030 0,028 0,026 0,024

) s 0,022 / m0,020 ( v 0,018 0,016

0,018 0,017

0,020 0,019

0,023 0,022

0,0240,024

0,025

0,015

0,014 0,012 0,010 4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

9000

n (rpm)

Grafik 4.6 Hubungan Antara Daya (P) Dengan Putaran (n)

Keterangan grafik hubungan antara kecepatan aliran udara (v) dengan putaran (n) 

Untuk putaran 4180 rpm diperoleh kecepatan sebesar 0,015 m/s


















Untuk putaran 7180 rpm diperoleh kecepatan kecepata n sebesar 0,023 m/s









Untuk putaran 8850 rpm diperoleh kecepatan sebesar 0,025 m/s Untuk grafik hubungan antara kecepatan aliran udara (v) motor diesel

dengan putaran (n) diperoleh pada putaran 4180 rpm diperoleh kecepatan aliran udara sebesar 0,015 m/s sedangkan pada putaran 8850 rpm diperoleh kecepatan aliran udara sebesar 0,025. Terlihat bahwa makin besar nilai (v) maka akan semakin besar pula nilai (n), artinya nilai (v) berbanding lurus dengan nilai (n). Dari grafik dinyatakan relatif setabil.

d. Hubungan antara antara konsumsi konsumsi udara (mu) dengan putaran (n) Untuk mengetahui bagaimana daya terhadap putaran dari mesin diesel yang diuji berikut ditampilkan grafik hubungan antara daya dengan putaran:

Hubungan antara Konsumsi Udara (mu) dengan Putaran (n) 0,240 0,200 ) s / g k 0,160 5 0 0,120 1 × ( 0,118 u 0,080 m

0,140 0,130

0,159 0,150

0,1670,176

0,1830,187

0,195

0,040

0,000 4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

9000

n (rpm)

Grafik 4.7 Hubungan Antara Konsumsi Udara (mu) dengan Putaran (n)

Keterangan grafik hubungan antara konsumsi udara (mu) dengan putaran (n) 

Untuk putaran 4180 rpm diperoleh konsumsi udara sebesar 0,118 Kg/s



























Untuk putaran 8850 rpm diperoleh konsumsi udara sebesar 0,195 Kg/s Untuk grafik hubungan antara konsumsi udara (mu) motor diesel dengan

putaran (n) pada putaran 4180 rpm diperoleh konsumsi udara sebesar 0,118 Kg/s, sedangkan pada putaran 8850 rpm diperoleh konsumsi udara sebesar 0,195 Kg/s. Terlihat bahwa makin besar nilai (mu) maka akan semakin besar pula nilai (n), artinya nilai (mu) berbanding lurus dengan nilai (n). Dari grafik dinyatakan relatif setabil. e. Hubungan antara antara konsumsi konsumsi bahan bakar (Qf) dengan dengan putaran (n) Untuk mengetahui bagaimana hubungan konsumsi bahan bakar mesin diesel terhadap putaran dari mesin diesel yang diuji berikut ditampilkan grafik hubungan antara keduanya:

Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar (Qf) dengan Putaran (n) 3,000 2,800 2,600 2,261 2,400 2,165 ) 2,103 s 2,050 / 2,200 1,945 3 1,833 m2,000 ( 1,666 f 1,800 1,4901,514 1,469 Q1,600 1,400 1,200 1,000 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

n (rpm)

4.8 Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar (Qf) dengan Putaran (n)

Keterangan grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar (Qf) dengan putaran (n)



Untuk putaran 4180 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar sebesar 2,165 m3/s



























Untuk putaran 8850 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar sebesar 1,469 m3/s Untuk grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar (Qf) motor diesel

dengan putaran (n) pada putaran 4180 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar sebesar 2,165 m 3/s, sedangkan pada putaran 8850 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar

sebesar 1,469 m3/s. Terlihat bahwa makin besar nilai (Qf) maka akan

semakin kecil nilai (n), artinya nilai (Qf) berbanding berb anding terbalik dengan nilai (n). Namun garis grafik yang di peroleh tidak linier karena kenaikan rpm tidak konstan.

f.

Hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dengan putaran (n) Untuk mengetahui bagaimana hubungan konsumsi bahan bakar spesifik

mesin diesel terhadap putaran dari mesin diesel yang diuji, berikut ditampilkan grafik hubungan antara keduanya:

Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) dengan Putaran (n) 0,00200

0,00176 0,00135

0,00150 ) J / 3 m0,00100 ( C F S 0,00050

0,00103 0,00073 0,00054 0,00075

0,00027 0,00038

0,00000 4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

0,00024

0,00028

7500

8000

8500

9000

n (rpm)

4.9 Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) dengan Putaran (n)

Keterangan grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dengan putaran (n) 

Untuk putaran 4180 rpm diperoleh diperoleh konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 0,00176 m3/J









Untuk putaran 5850 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 0,00075 m3/J



Untuk putaran 6180 rpm diperoleh diperoleh konsumsi bahan spesifik bakar sebesar 0,00073 m3/J















Untuk putaran 8850 rpm diperoleh diperoleh konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 0,00024 m3/J Untuk grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) motor

diesel dengan putaran (n) pada putaran 4180 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 0,00176 m 3/J, sedangkan pada putaran 8850 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar sebesar 0,00024 m 3/J. Terlihat bahwa makin besar nilai (SFC) maka akan kecil nilai (n), artinya artinya nilai (SFC) (SFC) berbanding berbanding terbalik dengan nilai (n). Namun garis grafik yang di peroleh tidak linier karena kenaikan rpm tidak konstan.

BAB V PENUTUP

5.1

Motor Bensin

5.1.1

Kesimpulan Dari percobaan ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut.

1. Dari grafik hubungan antara debit aliran bahan bakar (Q b) dengan daya output (Pout) diperoleh pada pembebanan 0 lampu, debit aliran alira n bahan bakar (Qb) sebesar

0,0794x10-6 m3/s dengan daya Out Put (P out) 0 Watt,

sedangkan pada beban lampu 9 diperoleh debit aliran bahan bakar ( Qb) sebesar 0,1544x10 -6 m 3/s, daya output (P (P out sebesar 1575 1575 Watt. Terlihat out) sebesar bahwa makin besar nilai Q b maka akan semakin besar pula nilai P out sampai pada batas yang telah dihitung, Akan tetapi pada beban lampu 0 konsumsi udaranya lebih besar dikarnakan pada penghidupan awal engine membutuhkan tenaga yang besar yang mengakibatkan banyaknya konsumsi bahan bakar. 2. Dari grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dengan daya output (P out) diperoleh pada pembebanan 0 lampu Effisiensi sebesar 0%, daya output (P ( P out out) sebesar 0 Watt sedangkan pada pembebanan 9 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 0,34 %, daya output ( P out out) sebesar 1575 Watt. Terlihat bahwa besar kecil nya 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 (cm3/J), daya output (P (P out out) sebesar 0 Watt, sedangkan pada pembebanan 9 lampu diperoleh SFC sebesar 0,00009 (cm3/J), daya output (P (P out out) sebesar 1575 Watt. Terlihat bahwa pada grafik data yang dihasilkan naik turun. 4. Perubahan putaran dan torsi akan mempengaruhi nilai daya yang akan dihasilkan.

5.1.2

Saran

1. Sebelum melakukan praktikum sebaiknya praktikan harus menguasai materi praktikum. 2. Sebelum melakukan melakukan praktikum praktikum sebaiknya sebaiknya alat diperiksa diperiksa terlebih terlebih dahulu. dahulu.

3. Praktikan Praktik an harus teliti dalam pengambilan data agar dalam perhitungan diperoleh data yang lebih akurat.

5.2

Motor Diesel

5.2.1

Kesimpulan

Dari 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 putarannya (n) maka semakin besar daya yang dihasilkan. dihasilkan . 3. Semakin besar nilai konsumsi bahan bakar (Q f ) maka akan semakin kecil pula nilai putaran (n), artinya nilai Q f berbanding berbanding terbalik dengan nilai n. 4. Semakin besar besar nilai bahan bakar spesifik (SFC) (SFC) maka akan semakin kecil pula nilai putaran (n), artinya nilai SFC berbanding terbalik dengan nilai n. 5. Perubahan putaran dan torsi akan mempengaruhi nilai daya yang akan dihasilkan. 5.2.2

Saran

1. Sebelum melakukan praktikum sebaiknya praktikan harus menguasai materi praktikum. 2. Sebelum melakukan melakukan praktikum praktikum sebaiknya sebaiknya alat diperiksa diperiksa terlebih terlebih dahulu. dahulu. 3. Praktikan harus teliti dalam pengambilan data agar dalam perhitungan diperoleh data yang lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Astu P dan Djati N. N. 2006. “Mesin “Mesin Konversi Energi”. Surabaya: Andi. Amrullah A, Abdi, B. 2014. Panduan Praktikum Prestasi Mesin. Program Studi Teknik Mesin Universitas Lambung Mangkurat . Mangkurat . Banjarbaru. Berenschoot, Arend. 1980. Motor Bensin. Jakarta. Ganesan. V. Internal Combustion Engine. McGraw-Hill, Engine. McGraw-Hill, Inc. Madras. Heywood, John B. 1988. Internal Combustion Engine Fundamental . Mc Graw-Hill. Singapore. Jama, J. 1982. Motor Bensin. Bensin. Ghalia Indonesia. Jakarta. Pulkrabek, Willard W. Engineering Fundamentals Of The Internal Combustion Engine. Engine . Prentice Hall, New Jersey [Anonim]. Sistem Kerja Motor Bakar 1. 2009. 1. 2009. http://www.scribd.com/doc/19699097/Sistem-Kerja-Motor-Bakar-1 http://www.scribd.com/doc/19699097/ Sistem-Kerja-Motor-Bakar-1 (diakses pada 23 Mei 2014). http://id.shvoong.com/tags/motor-bensin-dan-motor-diesel http://id.shvoong.com/tags/ motor-bensin-dan-motor-diesel http://id.shvoong.com/tags/motor-bensin-dan-motor-diesel http://id.shvoong.com/tags/ motor-bensin-dan-motor-diesel http://id.shvoong.com/tags/Keunggulan http://id.shvoong.com/tags/ Keunggulan Motor Diesel.htm http://dexzrecc.wordpress.com/2008 http://dexzrecc.wordpress.com/2008/11/17/prinsip-kerj /11/17/prinsip-kerja-motor-bens a-motor-bensin/ in/

x

LAMPIRAN

xi

1. Bahan Bakar

2. Motor Bensin

xii

3. Tachometer

4. Sakelar

xiii

5. Voltmeter dan Amperemeter

6. Lampu

xiv

7. Pengambilan Data

8. Pengambilan Data

xv

xvi

laporan prestasi mesin.pdf

Recommend Documents