ANALISA PERFORMANSI MESIN DIESEL 4 SILINDER 2771 CC MENGGUNAKAN BIODIESEL B30 LAPORAN KERJA PRAKTEK
BIBIT MULYO NIM 2014030315
PRODI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PAMULANG TANGERANG SELATAN 2017
ANALISA PERFORMANSI MESIN DIESEL 4 SILINDER 2771 CC MENGGUNAKAN BIODIESEL B30
LAPORAN KERJA PRAKTEK Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Mata Kuliah Kerja Praktek Pada Jurusan Teknik Mesin Strata S1
BIBIT MULYO NIM 2014030315
PRODI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PAMULANG TANGERANG SELATAN 2017
ii
LEMBAR PENGESAHAN I BALAI TEKNOLOGI TERMODINAMIKA DAN PROPULSI “
BT2MP
”
PENGUJIAN DAN ANALISA PERFORMANSI MESIN DIESEL 4 SILINDER 2771 CC MENGGUNAKAN BIODIESEL B30
Disusun Oleh : Febriyansyah 2013030312
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
( Respatya Teguh Soewono, ST. )
( Mokhtar, MT. )
iii
LEMBAR PENGESAHAN II UNIVERSITAS PAMULANG PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN PENGUJIAN DAN ANALISA PERFORMANSI MESIN DIESEL 4 SILINDER 2771 CC MENGGUNAKAN BIODIESEL B30
Disusun Oleh : Febriyansyah 2013030312
Menyetujui,
Dosen Pembimbing
Kaprodi Teknik Mesin
( Nanang Kusbandono, ST. )
( Ir. Djuhana, M.Si )
iv
YAYASAN SASMITA JAYA
UNIVERSITAS PAMULANG Jln. Surya Kencana No. 1 Pamulang Barat - Pamulang, Tangerang Selatan – Banten Telp. / Fax. (021) 7412566 / 74709855 Nomor Lampiran Perihal
: 372/C.5/KM/UNPAM/X/2016 :: Permohonan Magang
Yth. Ketua Balai Teknologi Termodinamika Motor dan Propulsi ( BT2MP ) Kawasa PUSPITEK, Gedung 230, Serpong – Tangerang 15314 Telp. (021) 7560539, Fax. (021) 7560538 Kepala Program Studi TEKNIK MESIN Universitas Pamulang dengan ini mengajukan permohonan untuk melakukan magang di BT2MP. Untuk mahasiswa kami berikut ini: Nama NIM Program Studi Fakultas Semester Alamat Lamanya Magang
: FEBRIYANSYAH : 2013030312 : TEKNIK MESIN : Teknik : 6 (enam) : Kamp. Manungtung Rt 01/01 Kec. Legok Kab. Tangerang : Satu Bulan
Demikian permohonan ini kami sampaikan, atas terpenuhinya permohonan ini kami ucapkan terima kasih. Tangerang Selatan, 08 Oktober 2016 Kaprodi TEKNIK MESIN
Ir. Djuhana, M.Si. NIDN : 0405065404 Tembusan: 1. Rektor 2. Dekan Fakultas Teknik 3. Ketua BAAPM
v
BADAN PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI BALAI TEKNOLOGI TERMODINAMIKA MOTOR DAN PROPULSI Kawasan PUSPITEK, Gedung 230, SERPONG – TANGERANG 15314 Telp. (021) 7560539, Fax. (021) 7560538
No. : 23/BT2MP.1.1/KP/HM00.02/10/2016 Lamp. : Hal : Persetujuan Kerja Praktek a/n Febriyansyah 2013030312
Tangerang Selatan, 14 Oktober 2016
Kepada Yth, Kepala Program Studi Teknik Mesin Di Universitas Pamulang Menunjuk surat nomor 372/C.5/KM/X/2016 perihal permohonan kerja praktek, dengan ini disampaikan bahwa kami dapat menerima mahasiswa bapak dengan ketentuan sbb. : 1. 2. 3. 4. 5.
Waktu pelaksanaan tanggal 18 Oktober s.d 18 November 2016. Mahasiswa wajib menyerahkan 1 ( satu ) copy laporan untuk BT2MP. BT2MP tidak menyediakan fasilitas apapun dalam rangka kerja praktek. Biaya yang timbul dalam rangka penelitian menjadi beban mahasiswa yang bersangkutan. Pembimbing Respatya Teguh Soewono, ST.
Demikian disampaikan, atas perhatian diucapkan terima kasih. Ka. Sub. Bag. TU,
IGA Uttariyani, MT NIP : 197101191997032001 Tembusan :
1. 2.
Respatya Teguh Soewono, ST Arsip
vi
YAYASAN SASMITA JAYA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PAMULANG Jln. Surya Kencana No. 1 Pamulang Barat - Pamulang, Tangerang Selatan – Banten Telp. / Fax. (021) 7412566 / 74709855 LEMBAR PENILAIAN KERJA PRAKTEK MAHASISWA
Nama NIM Program Studi Tempat Kerja Praktek
: Bibit Mulyo : 2014030315 : Teknik Mesin : NANO CENTER INDONESIA
Waktu Pelaksanaan
: 02 Oktober 2017 – 01 Desember 2017
KRITERIA PENILAIAN
No. 1
Penilaian Pembimbing Lapangan ( Instansi Tempat Kerja Praktek ) Nilai Materi Penilaian ( Dalam Angka ) Keaktifan, Disiplin, dan Inisiatif
2
Kemampuan dan Kerjasama
3
Kemampuan Bekerja Mandiri
4
Tugas Khusus
Stempel, Nama & Tanda Tangan Pembimbing Instansi
( Indra, ST )
Nilai Rata – rata Penilaian Pembimbing Program Studi Teknik Mesin Universitas Pamulang Nilai No. Materi Penilaian ( Dalam Angka ) 1 Kedalaman Materi 2 Penguasaan Materi 3 Penyajian Laporan Nilai rata – rata akhir
Stempel, Nama & Tanda Tangan Pembimbing Program Studi
(Joko Setiyono, ST, MT)
: ...........................( dalam angka ) : ...........................(dalam huruf ) Pamulang, ....................................... Ketua Program Studi Teknik Mesin
Komponen Penilaian 80-100 :A 70-79 :B 56-69 :C 45-55 :D
Ir. Djuhana, M.Si NIDN. 0405065404
vii
KATA PENGANTAR Pertama - tama perkenankanlah saya memanjatkan puji syukur kehadapan ALLAH SWT Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas anugerahNya laporan kerja praktek yang berjudul “ ANALISA PERFORMANSI MESIN DIESEL 4 SILINDER 2771 CC MENGGUNAKAN BIODIESEL B30 “ dapat diselesaikan.
Dalam penyusunan laporan kerja praktek ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehingga pada kesempatan ini perkenankanlah saya mengucapkan terima kasih yang sebesar - besarnya kepada : 1.
Kedua orang tua tercinta yang telah memberikan semangat, doa, dukungan baik moral maupun materil yang tiada henti – hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan laporan kerja praktek ini.
2.
Bapak Dr. H. Dayat Hidayat, M.M selaku Rektor Universitas Pamulang.
3.
Bapak Ir. Dadang Kurnia, M.M
selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Pamulang. 4.
Bapak Ir. Djuhana, M.Si selaku Kaprodi Teknik Mesin Universitas Pamulang.
5.
Bapak Joko Setiyono, ST, MT selaku dosen pembimbing yang telah memberikan kritik dan saran maupun arahan yang sangat berguna dalam penyusunan laporan kerja praktek ini.
6.
Bapak Indra, ST sebagai pembimbing lapangan yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan dan saran selama dalam melakukan kegiatan kerja praktek dan penulisan laporan kerja praktek.
7.
Serta semua pihak yang turut membantu terwujudnya laporan kerja praktek ini yang penulis tidak dapat sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi
viii
kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang. Semoga ALLAH SWT Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian laporan kerja praktek.
Tangerang Selatan, 08 Januari 2018
Bibit Mulyo
ix
DAFTAR ISI COVER ........................................................................................................... i JUDUL ............................................................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN I ........................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN II .......................................................................... iv SURAT PERMOHONAN KERJA PRAKTEK .............................................. v SURAT BALASAN KERJA PRAKTEK ....................................................... vi LEMBAR PENILAIAN KERJA PRAKTEK .................................................. vii KATA PENGANTAR ..................................................................................... viii DAFTAR ISI .................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1 1.2. Tujuan Kerja Praktek .................................................................... 2 1.2.1. Tujuan umum .................................................................... 2 1.2.2. Tujuan khusus.................................................................... 2 1.3. Perumusan Masalah....................................................................... 3 1.4. Manfaat Kerja Praktek .................................................................. 3 1.4.1. Bagi mahasiswa ................................................................. 3 1.4.2. Bagi lembaga perguruan tinggi ......................................... 3 1.4.3. Bagi instansi terkait ( NANO CENTER ) ......................... 3 BAB II TINJAUN UMUM INSTANSI 2.1. Sejarah NANO CENTER .............................................................. 4 2.2. Visi dan Misi ................................................................................. 6 2.2.1. Visi ....................................................................................... 6 2.2.2. Misi ...................................................................................... 6
x
xi
2.3. Tugas Poko dan Fungsi ................................................................. 7
BAB III DASAR TEORI 3.1. Mesin Diesel .................................................................................. 9 3.1.1. Mesin diesel 4 silinder ......................................................... 10 3.2. Performasi Mesin Diesel ............................................................... 13 3.2.1. Torsi dan daya...................................................................... 13 3.2.2. Konsumsi bahan bakar spesifik ( SFC ) .............................. 14 3.3. Biodiesel ........................................................................................ 14 3.3.1. Karakteristik biodiesel ......................................................... 15 3.4. Dinamometer ................................................................................. 17 3.4.1. Dynamometer eddy current ( Froude AG250 ) .................... 18 BAB IV METODE PENELITIAN 4.1. Diagram Alir ................................................................................. 21 4.2. Waktu dan Tempat ........................................................................ 22 4.3. Alat dan Bahan Pengujian ............................................................. 22 4.3.1. Alat ...................................................................................... 22 4.3.2. Bahan ................................................................................... 22 4.4. Tahapan Pelaksanaan .................................................................... 23 4.4.1. Proses persiapan alat dan bahan uji ..................................... 23 4.4.2. Proses instalasi alat uji ......................................................... 23 4.4.3. Proses pengujian .................................................................. 24 BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN 5.1. Data Hasil Pengujian ..................................................................... 26 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan.................................................................................... 31 6.2. Saran – Saran ................................................................................. 31
xii
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 33 LAMPIRAN ..................................................................................................... 34
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Gedung BT2MP .......................................................................... 4 Gambar 2.2. Ruang ETC ( Engine Test Cell ) ................................................. 5 Gambar 3.1. Mesin Diesel 4 Silinder ............................................................... 11 Gambar 3.2. Dynamometer Eddy Current ( Froude AG250 ).......................... 18 Gambar 3.3. Diagram Penampang Dinamometer AG250 ............................... 19 Gambar 3.4. Ukuran Dinamometer AG250 ..................................................... 19 Gambar 3.5. Grafik Kinerja Da ya Dinamometer ............................................. 20 Gambar 3.6. Grafik Kinerja Torsi Dinamometer ............................................. 20 Gambar 4.1. Diagram Alir Penelitian .............................................................. 22 Gambar 5.1. Grafik Data Analisa ..................................................................... 27 Gambar 5.2. Grafik Pengaruh Rpm dan Torsi Terhadap Daya ........................ 28 Gambar 5.3. Grafik Pengaruh Rpm dan Daya Terhadap SFC ......................... 30
xiii
DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Data Spesifikasi Mesin Diesel 4 Silinder........................................ 11 Tabel 3.2. Perbandingan Biodiesel dan Solar ( Petrodiesel ) ........................... 16 Tabel 3.3. B30 Validation Fuel Analysis Results ............................................ 17 Tabel 3.4. Ukuran Dinamometer AG250 ......................................................... 29 Tabel 5.1. Data Hasil Pengujian....................................................................... 26 Tabel 5.2. Data Hasil Perhitungan Daya Mesin .............................................. 28 Tabel 5.3. Data Hasil Perhitungan SFC ........................................................... 29
xiv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 ....................................................................................................... 34 Lampiran 2 ....................................................................................................... 35 Lampiran 3 ....................................................................................................... 36
xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Motor bakar diesel biasa disebut juga dengan Mesin diesel (atau mesin pemicu
kompresi)
adalah motor
bakar
pembakaran
dalam yang
menggunakan panas kompresi untuk menciptakan penyalaan dan membakar bahan bakar yang
telah
diinjeksikan
ke
dalam ruang
bakar. Mesin
ini
tidak
menggunakan busi seperti mesin bensin atau mesin gas. Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang. Mesin ini kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering. Mesin diesel memiliki efisiensi termal terbaik dibandingkan dengan mesin pembakaran dalam maupun pembakaran luar lainnya, karena memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi. Mesin diesel kecepatan-rendah (seperti pada mesin kapal) dapat memiliki efisiensi termal lebih dari 50%. Mesin diesel dikembangkan dalam versi dua - tak dan empat - tak. Mesin ini awalnya digunakan sebagai pengganti mesin uap. Sejak tahun 1910-an, mesin ini mulai digunakan untuk kapal dan kapal selam, kemudian diikuti lokomotif, truk, pembangkit listrik, dan peralatan berat lainnya. Pada tahun 1930-an, mesin diesel mulai digunakan untuk mobil. Sejak saat itu, penggunaan mesin diesel terus meningkat dan menurut British Society of Motor Manufacturing and Traders, 50% dari mobil baru yang terjual di Uni Eropa adalah mobil bermesin diesel, bahkan di Perancis mencapai 70%. Mesin diesel menggunakan prinsip kerja hukum Charles, yaitu ketika udara dikompresi maka suhunya akan meningkat. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat dengan rasio kompresi antara 15:1 dan 22:1 sehingga menghasilkan tekanan 40-bar (4.0 MPa; 580 psi),
1
2
dibandingkan dengan mesin bensin yang hanya 8 to 14 bar (0.80 to 1.40 MPa; 120 to 200 psi). Tekanan tinggi ini akan menaikkan suhu udara sampai 550 °C (1,022 °F). Dengan dilakukannya pengaplikasian mesin diesel pada semua mobil barang atau pun penumpang yang ada di dunia menjadikan semua mobil tersebut memiliki suatu kualitas yang lebih baik, dalam segi perfoma dan efisiensi pengguanan bahan bakar. Pengaplikasian tersebut mempuyai dampak yang sangat baik untuk kinerja suatu mobil terutama pada mobil barang seperti truk – truk yang ada di indonesia. 1.2. Tujuan Kerja Praktek
Pelaksanaan kegiatan kerja praktek ini dimaksudkan untuk memperoleh manfaat yang sebesar – besarnya bagi semua pihak, baik bagi mahasiswa, lembaga perguruan tinggi, maupun bagi pihak instansi selaku obyek pelaksanaan dari kegiatan ini. Adapun tujuan yang ingin kami capai yaitu : 1.2.1. Tujuan Umum
1.
Melaksanakan kurikulum yang telah ditetapkan oleh Fakultas Teknik Universitas Pamulang.
2.
Menambah wawasan mahasiswa tentang displin ilmu teknik mesin yang diperoleh di perguruan tinggi dengan kondisi nyata di lapangan/dunia industri
3.
Menciptakan hubungan timbal balik yang saling menguntungkan antara perguruan tinggi dan dunia industri
4.
Menambah pengalaman dan pengetahuan mahasiswa mengenai keadaan yang sesungguhnya untuk mempersiapkan diri dalam memasuki dunia kerja.
1.2.2. Tujuan Khusus
1.
Untuk mengetahui bagaimana cara penelitian motor bakar yang dilakukan di BT2MP.
2.
Dan untuk mengetahui jenis pengujian apa saja yang dilakukan di BT2MP.
3
1.3. Perumusan Masalah
Untuk membatasi permasalahan yang ada, penulis hanya memfokuskan pada penganalisaan performa mesin diesel 4 silinder 2771 cc dengan menggunakan bahan bakar biodiesel B30, dimana RPM mesin menjadi suatu variabel pembanding dari perubahan setiap kinerja mesin. 1.4. Manfaat Kerja Praktek 1.4.1. Bagi mahasiwa
1.
Dapat menguji kemampuan pribadi dalam berkreasi pada ilmu yang dimiliki serta menciptakan pola pikir yang lebih maju dalam menghadapi berbagai permasalaahan.
2.
Dapat
mempersiapkan langkah – langkah yang diperlukan untuk
menyesuaikan diri dalam dunia kerja yang akan datang. 3.
Sebagai
sarana
untuk
memperoleh
pengalaman
kerja
guna
meningkatkan kemampuan diri. 4.
Dapat dijadikan sebagai pembanding antara ilmu yang diperoleh mahasiswa pada saat perkuliahan dengan ilmu yang di peroleh pada saat kegiatan Kerja Praktek.
1.4.2. Bagi lembaga perguruan tinggi
1.
Sebagai bahan evaluasi atas laporan hasil magang yang dilakukan oleh mahasiswa untuk menyesuaikan kurikulum di masa yang akan datang agar menjadi lebih baik.
2.
Sebagai media untuk menjalin hubungan kerja dengan instansi terkait dalam pelaksanaan kerja praktek.
1.4.3. Bagi instansi terkait ( NANO CENTER )
1.
Sebagai salah satu sarana penghubung antara pihak instansi dengan lembaga perguruan tinggi ( UNPAM Fakultas Teknik Mesin ).
2.
Dapat melaksanakan salah satu bentuk tanggung jawab sosial terhadap massyarakat.
4
BAB II TINJAUAN UMUM INSTANSI 2.1. Sejarah NANO CENTER
Pada awalnya, Masyarakat Nano Indonesia (MNI) dibangun sebagai forum komunikasi antara para peneliti dan pelaku industri, di pemerintahan, Lembaga riset, universitas maupun dunia industri, yang tertarik atau bergerak di bidang sains dan teknologi. Beberapa peneliti dan mahasiswa di bawah bimbingan Dr. Nurul Taufiqu Rochman kemudian mendirikan Indonesia Nano Foundation (INF) pada tahun 2007 yang menjadi cikal bakal lembaga riset dan pendidikan yang berfokus pada penelitian nanoteknologi dan pemberian beasiswa pada mahasiswa. Paten-paten yang dihasilkan oleh tim INF tersebut kemudian mulai dikomersialisasikan secara formal dalam bentuk lembaga usaha pada tahun 2008 dengan nama PT Nanotech Research and Business (NRB). Untuk semakin memperkuat aktivitas bisnis berbasis nanoteknologi, pada tahun 2009, didirikan CV Nanotech Indonesia yang berlokasi di Komplek Puspiptek, Serpong. Pada tahun 2012, Nano Center Indonesia didirikan sebagai yayasan dengan focus kegiatan pada riset inovasi nanoteknologi, inkubasi bisnis nanoteknologi, edukasi, dan pemberian beasiswa riset dan kuliah pada mahasiswa. Hingga tahun 2016, Nano Center Indonesia telah : Menghasilkan >60 publikasi ilmiah di jurnal/prosiding nasional dan internasional. Menghasilkan dan mengelola 22 paten dalam bidang nanoteknologi dalam aplikasi herbal, mineral, lingkungan dan aplikasi di bidang lainnya. Mendirikan 5 perusahaan start-up berbasis teknologi. Memberikan beasiswa ke ±150 mahasiswa S1 hingga S3 dan membentuk 20 Nano Club se-Indonesia di lebih dari 10 provinsi
5
2.2. Visi Perusahaan
Representing Indonesia to Be a World Class NanotechnologyInstitution by year 2020 and Beyond.
2.3. Misi Perusahaan
“Education” Educate people towards “Nanotechnology wave”.
“Research” Conduct applied research in materials and nanotechnology, utilizing Indonesian resources.
“Technology Transfer” Incubate and establish nanotechnology companies to solve real problems in society.
2.4. Lokai Perusahaan
Gedung Pusat Inovasi LIPI, Ruang A/9,MJalan Raya Jak arta-Bogor KM 47, Cibinong, Bogor 16916 Indonesia Telp: (021) 87917216 ext. 135.
2.5. Hari dan Jam kerja
Hari kerja di Nano Center Indonesia adalah 5 hari dalam seminggu, adapun waktu kerjanya adalah sebagai berikut : Jam kerja pukul :08.30-17.00 wib Istirahat pukul :12,00-13,00 wib.
BAB III DASAR TEORI 3.1. Mesin Diesel
Motor bakar diesel biasa disebut juga dengan mesin diesel ( atau mesin pemicu kompresi ) adalah motor bakar pembakaran dalam yang menggunakan panas kompresi untuk menciptakan penyalaan dan membakar bahan bakar yang telah diinjeksi kedalam ruang bakar ini tidak menggunakan busi seperti mesin bensin atau mesin gas. Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang (biodiesel). Mesin ini kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering. Mesin diesel memiliki efisiensi termal terbaik dibandingkan dengan mesin pembakaran dalam maupun pembakaran luar lainnya, karena memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi. Mesin diesel kecepatan - rendah (seperti pada mesin kapal) dapat memiliki efisiensi termal lebih dari 50%. Mesin diesel dikembangkan dalam versi dua-tak dan empat-tak. Mesin ini awalnya digunakan sebagai pengganti mesin uap. Sejak tahun 1910-an, mesin ini mulai digunakan untuk kapal dan kapal selam, kemudian diikuti lokomotif, truk, pembangkit listrik, dan peralatan berat lainnya. Pada tahun 1930-an, mesin diesel mulai digunakan untuk mobil. Sejak saat itu, penggunaan mesin diesel terus meningkat dan menurut British Society of Motor Manufacturing and Traders, 50% dari mobil baru yang terjual di Uni Eropa adalah mobil bermesin diesel, bahkan di Perancis mencapai 70%. Mesin diesel menggunakan prinsip kerja hukum Charles, yaitu ketika udara dikompresi maka suhunya akan meningkat. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat dengan rasio
9
10
kompresi antara 15:1 dan 22:1 sehingga menghasilkan tekanan 40-bar (4.0 MPa; 580 psi), dibandingkan dengan mesin bensin yang hanya 8 to 14 bar (0.80 to 1.40 MPa; 120 to 200 psi). Tekanan tinggi ini akan menaikkan suhu udara sampai 550 °C (1,022 °F). Kebanyakan mesin diesel saat ini telah mempunyai turbocharger dan beberapa diantaranya gabungan turbo dan supercharger. Karena bahan bakar pada mesin diesel tidak ada dalam silinder sebelum pembakaran dimulai, maka tekanan udara lebih dari 1 bar (100 kPa) dapat dimasukkan dalam silinder tanpa pra pembakaran. Mesin dengan turbocharger dapat memproduksi tenaga jauh lebih besar daripada mesin biasa dengan konfigurasi yang sama, karena lebih banyak udara yang dimasukkan berarti makin banyak bahan bakar yang dapat dibakar sehingga tenaga lebih besar. Supercharger umumnya digerakkan mekanis oleh crankshaft mesin, sedangkan turbocharger digerakkan oleh gas buang mesin, tidak membutuhkan tenaga mekanis apapun. Turbocharger dapat mengurangi konsumsi bahan bakar [14] pada mesin diesel dengan mengambil panas yang terbuang dari gas buang. Untuk
meningkatkan
kemampuan
mesin
diesel,
umumnya
ditambahkan intercooler 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 l ebih banyak. 3.1.1. Mesin diesel 4 silinder
Mesin diesel 4 silinder termasuk dalam jenis mesin diesel 4 tak dengan 4 silinder serta dilengkapi dengan turbocharger dan intercooler. Mesin ini diaplikasikan pada kendaraan mobil yang mempunyai daya angkut yang cukut besar, termasuk mobil – mobil pengangkut barang seperti mobil truck. Mesin ini mempunyai kecepatan putar sekitar 3400 rpm dengan daya sekitar 100 – 115 PS ( 74 – 85 Kw ) dan isi silinder sekitar 2771 cc.
11
Gambar 3.1. Mesin Diesel 4 Silinder Tabel 3.1. Data Spesifikasi Mesin Diesel 4 silinder Engine type
Four-cycle, overhead valve, water cooled
Combustion chamber type
Direct injection
Cylinder liner type
Dry type, chrome plated, stainless steel tube
Timing gear train system
Belt drive
No. Of cylinder – bore x stroke mm (in)
4 – 93 x 102 (3.66 x 4.02)
No. Of piston rings
Compression ring : 2/oil ring:1
Total piston displacement cm3 (in3)
2,771 (169.0)
Compression ratio (to 1)
17.5
Compression pressure kg/cm2 (psi/kPa)
31 (441/3)
Engine weight kg (ld)
Approximately 255 (562)
Fuel injector order
1 – 3 – 4 – 2
Uel injection timing BTDC deg
11
12
Specified fuel type
SAE No. 2 diesel fuel
Idling speed rpm
750 – 790
Valve clearances (at cold) : Intake mm(in)
0.4 (0.016)
Valve clearances (at cold): Exhaust mm(in)
0.4 (0.0016)
Intake valves Open at (BTDC) deg
24.0 55.0
Close at (ABDC) deg Exhaust valves Open at (BBDC) deg
54.0 26.0
Close at (ATDC) deg Fuel system Injection pump type
BOSCH distributor VE type
Governor type
Mechanical (all speed)
Injection nozzle type
Single spring, hole with 4 orifices (gear drive) Two springs, hole with 4 orifices (belt drive)
Injection nozzle opening kg/cm 2 (psi/kPa) Single spring type (gear drive models oly)
185 (2,631/18,143)
Two spring type (belt drive models only) : First pressure
180 (2,560/17,653)
Second pressure
274.5 (3,903/26,920)
Main fuel filter type
Cartridge paper element ant water separator
Lubricating system Lubricating method
Pressure circulation
Specified engine oil (API grade)
CD
13
Oil pressure kg/cm2 (psi/kPa)/rpm
Approximately 1.0 (14.2/98.1)/770 (SAE 10W-30 API CD grade) engine oil at an oil temperature of 800C (1760F)
Oil pump type
Gear
Oil filter type
Cartridge paper element
Bypass filter type
** Cartridge paper element
Oil capacity Lit (US/UK gal)
5.5 (1.5/1.2)
Oil cooler type
Water colled
Cooling system Water pump type
Centrifugal
Thermostat type
Wax pellet with jiggle valve
Air cleaner type
Dry paper element
Battery type/voltage x No. Of units
NX120 – 7/12 x 1 or NX200 – 10/12 x 1
Alternator capacity V – A (Kw)
12 – 40 (480) or 12 – 50 (600)
Starter motor output V - W
12 – 2.0 or 12 – 2.2
3.2. Performansi Mesin Diesel
Dalam kasus performansi mesin diesel ada hal – hal penting yang menjadi indikasi dari pengujian tersebut adalah torsi, daya, konsumsi bahan bakar spesifik (Specific fuel Consumption, SFC), perbandingan bahan bakar ( Air Fuel Ratio, AFR ), effisiensi volumetris, dan effisiensi thermal brake. Karena sistem proses yang dilakukan hanya menggunakan satu bahan bakar dan sistem uji yang modern, maka dalam kasus ini hanya memfokuskan pada 3 kasus yaitu : 3.2.1. Torsi dan daya
Torsi yang dihasilkan suatu mesin dapat diukur dengan menggunakan dinamometer yang dikopel dengan poros output mesin. Oleh karena itu sifat
14
dinamometer yang bertindak seolah – olah seperti sebuah rem dalam sebuah mesin, maka daya yang dihasilkan poros otput ini sering disebut sebagai daya rem ( Brake Power ).
=
2 . . 6
T
Keterangan : P B
: Daya keluaran (watt)
n
: Putaran mesin (Rpm)
T
: Torsi (Nm)
3.2.2. Konsumsi bahan bakar spesifik ( SFC )
Konsumsi bahan bakar spesifik adalah parameter unjuk kerja mesin yang berhubungan dengan nilai ekonomis sebuah mesin, karena dengan mengetahui hal ini dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan sebuah daya dala selang waktu tertentu. Bila daya rem dalam satuan Kw dan laju aliran massa bahan bakar dalam satuan Kg/jam, maka :
=
103
Keterangan : Sfc
: konsumsi bahan bakar spesifik (g/Kw.h)
m f
: laju aliran bahan bakar (Kg/jam)
3.3. Biodiesel
Biodiesel atau biosolar adalah bahan bakar yang terbuat dari minyak tumbuh – tumbuhan atau lemak hewan. Komposisi biodiesel umumnya terdiri dari berbagai jenis asam lemak yang melalui proses kimiawi ditransformasi menjadi “ Metil Ester Asam Lemak “ ( Fatty Acid Methil Esters = FAME ). Cara memproduksi biodesel dapat dilakukan melalui proses transesterfikasi minyak nabati dengan metanol atau esterfikasi langsung asam lemak hasil hidrolisis
15
dengan metanol. Namun, transesterfikasi lebih intensif dikembangkan karena proses ini lenih efisien dan ekonomis. Pemanfaatan minyak nabati sebagai pengganti bahan bakar yang berasal dari minyak bumi khususnya solar telah lama dikenal namu pengembangan produk biodiesel ternyata lebih menggembirakan dibandingkan dengan pemanfaatan minyak nabati yang lagsung digunakan sebagai bahan bakar kerana proses thermal ( panas ) di dalam mesin akan teroksidasi atau terbakar secara relatif sempurna, tetapi dari glliserin akan terbentuk senyawa akrolein dan terpolimerisasi menjadi senyawa plastis yang agak padat. Senyawa ini menyebabkan kerusakan pada mesin, karena membentuk deposit pada pompa injektor. Karena itu perlu dilakukan modifikasi pada mesin – mesin kendaraan bermotor komersial apabila menggunakan minyak nabati langsung sebagai pengganti bahan bakar solar. Selain dapat digunakan langsung, biodiesel juga dapat dicampur dengan solar atau minyak diesel lainnya dengan tujuan untuk mengubah karakteristiknya agar sesuai dengan kebutuhan. Bahan bakar yang mengandung biodiesel kerap dikenal sebagai “ BXX “ yang merujuk pada suatu jenis bahan bakar dengan komposisi XX % biodiesel dan 1 – XX % minyak diesel. Sebagai contoh, B30 merupakan campuran 30 % minyak nabati dan 70 % minyak diesel. 3.3.1. Karakteristik biodiesel
Biodiesel tidak mengandung nitrogen atau senyawa aromatik dan hanya mengandung kurang dari 15 ppm ( part per million ) sulfur. Biodeisel mengandung kira – kira 11 % oksigen dalam persen berat yang keberadaannya mengakibatkan berkurangnya kandyngan energi ( LHV menjadi lebih rendah bila dibandngkan denga solar ) namun menurunkan kadar emisi gas buang yang berupa karbon monoksida ( CO ), hidrokarbon ( HC ), partikulat dan jelaga. Kandunga energi biodiesel kira – kira 10 % lebih rendah bila dibandingkan dengan solar. Efisiensi bahan bakar dari biodiesel kurang lebih sama denga solar, yang berarti daya dan torsi yang dihasilkan proporsional dengan kandungan nilai kalor pembakarannya ( LHV ).
16
Biodiesel mempunyai sifat melarutkan ( solvency ). Hal ini dapat menimbulkan permasalahan, dimana bila digunakan pada mesin diesel yang sebelumnya telah lama menggunakan solar dan didalam tangki bahan bakrnya telah terbentuk sedimen dan kerak , maka biodiesel akan melarutkan sedimen dan kerak tersebut sehinggi dapat menyumbat saluran dan saringan bahan bakar. Oleh karena itu, bila kandungan sedimen dan kerak pada tangki bahan bakar cukup tinggi , sebaiknya diganti sebelu menggunakan biodiesel. Seperti halnya bahan bakar diesel lainnya, biodiesel dapat berubah fasa menjadi “ gel “ pada temperatur yang rendah. Biodiesel memiliki temperatur titik tuang ( pout point ) yang lebih tinggi yaitu sekitar – 15 sanpai 10 0C dibandingkann solar, - 35 sampai - 15 0C sehingga pemakaian biodiesel murni pada daerah rendah kurang dianjurkan. Tabel 3.2. Perbandingan Biodiesel dan Solar ( Petrodiesel ) Fisika Kimia Kelembaman (%) Energi Power Komposisi Modifikasi Engine Komsumsi Bahan Bakar Lubrikasi
Biodiesel 0.1 Energi yang dihasilkan 128.000 BTU Metil Ester atau asam lemak Tidak diperlukan
Solar 0.3 Energi yang dihasilkan 130.000 BTU
Sama
Sama
Lebih tinggi
Lebih rendah CO tinggi, total hidrokarbon, sulfur dioksida, dan nitroksida Flamable lebih tinggi Toxisitas 10 kali lebih tinggi Tidak terbarukan
Emisi
CO rendah, total hidrokarbon, sulfur dioksida, dan nitroksida
Penanganan
Flamable lebih rendah
Lingkungan
Toxisitas rendah
Keberadaan
Terbarukan
Hidrokarbon -
17
Tabel 3.3. B30 Validation Fuel Analysis Results Cetane Number (ISO 5165)
53.1
FAME Content (EN 14078)
29.7 % v/v
Gross Calorific Value (IP 12)
44.07 MJ/kg
Density at 150C (ASTM D4052)
0.8497 kg/L
Sulphur Content (IP 490)
9.5 mg/kg
3.4. Dinamometer
Sebuah dinamometer atau "dyno" adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur tenaga, torsi, atau daya. Misalnya, daya yang dihasilkan oleh mesin, motor atau benda lainnya yang berputar dengan penggerak utama dapat dihitung secara bersamaan pada saat mengukur torsi dan kecepatan rotasi (RPM). Selain digunakan untuk menentukan torsi atau daya, dynamometers dapat digunakan di sejumlah peran lainnya contohnya dalam siklus uji emisi standar seperti yang didefinisikan oleh United States Environmental Protection Agency (US EPA), dalam uji emisi dynamometers digunakan untuk memberikan beban jalan simulasi baik mesin (menggunakan dinamometer mesin) atau powertrain penuh (menggunakan dinamometer chassis). Bahkan, di luar tenaga dan torsi pengukuran sederhana, dynamometers dapat digunakan sebagai bagian dari testbed untuk berbagai kegiatan pengembangan mesin, seperti kalibrasi pengendali manajemen mesin, penyelidikan rinci ke dalam perilaku pembakaran, dan tribology. Sebuah dinamometer terdiri dari unit penyerapan (atau absorber / driver), dan biasanya termasuk sarana untuk mengukur torsi dan kecepatan rotasi. Sebuah unit penyerapan terdiri dari beberapa jenis rotor didalam bodi. rotor digabungkan dengan mesin atau peralatan lain yang diuji dan bebas berputar pada kecepatan apa pun yang diperlukan untuk tes. Beberapa sarana yang disediakan untuk mengembangkan torsi pengereman antara rotor dan bodi dari dinamometer. Sarana pengukuran torsi dapat berupa gesekan, hidrolik, elektromagnetik, atau sebaliknya, sesuai dengan jenis unit penyerapan / driver pada dynamometer.
18
Cara lain untuk mengukur torsi adalah dengan menghubungkan mesin pada dinamo melalui penginderaan torsi kopling atau torsi transduser. Sebuah torsi transduser memberikan sinyal listrik yang sebanding dengan torsi. Dengan unit penyerapan listrik, memungkin untuk menentukan torsi dengan mengukur arus yang ditarik oleh absorber / driver. Ini umumnya merupakan metode yang kurang akurat dan tidak banyak dipraktekkan di zaman modern, tapi mungkin cukup untuk beberapa tujuan. 3.4.1. Dynamometer eddy current ( Froude AG250 )
Dinanometer jenis ini memiliki power / daya sebesar 250 Kw ( 335 bhp ) dan kecepatan operasi maksimum sebesar 6000 Rpm. Dinamometer ini adalah salah satu dari dinamometer yang telah dirancang khusus untuk mesin pengujian seperti penelitian dan pengembangan sebuat alat / mesin.
Gambar 3.2. Dynamometer Eddy Current ( Froude AG 250 ) Kontruksi dinamometer terdiri dari perakitan poros / rotor yang dipasang dalam casing yang didukung pada baseplate kaku. Daya yang diserap oleh dinamometer dikendalikan oleh berbagai medan megnet yang dihasilkan oleh kumparan yang terletak di dalam casing. Sebagai poros berputar, rotor memotong medan magnet dan menghasilkan arus eddy yang ada di dalam loss plate. Arus eddy bertindak sebagai penentang dari rotasi poros
19
sehingga menimbulkan pembebanan pada penggerak utama dan menghasilkan panas dalam loss plates. Sehingga tenaga mesin yang diserap muncul sebagai panas dalam loss plates, yang disebarkan oleh air pendingin yang mengalir melalui saluran yang dirancang khusus menuju ke bagian belakang loss plates. Kecepatan diukur dengan mengambil pulsa elektromagnetik dan roda gigi yang dipasang pada hub kopling setengah poros. Bedplate juga mendukung koneksi air eksternal dan sebagai pengabung kotak terminal listrik dengan sistem kontrol dinamometer.
Gambar 3.3. Diagram Penampang Dinamometer AG250
Gambar 3.4. Ukuran Dinamometer AG250 Tabel 3.4. Ukuran Dinamometer AG250
20
275 250 225 200 175 w K150 a y a 125 D
100 75 50 25 0 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Rpm
Gambar 3.5. Grafik Kinerja Daya Dinamometer 1400
1200
1000
m . 800 N i s r o 600 T 400
200
0 0
1000
2000
3000
4000
5000
Rpm
Gambar 3.6. Grafik Kinerja Torsi Dinamometer
6000
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1. Diagram Alir
Mulai
Persiapan bahan dan pemasangan alat
Pengujian Performansi Mesin Diesel 4 silinder 2771 cc
Variasi kecepatan ( Rpm ) dari 1200 – 3400 dengan interval kenaikkan sekitar 200 Rpm
Pengambilan data
Torsi
Laju aliran bahan bakar
Daya
Pengolahan Data
Analisa data
Kesimpulan
Berhenti
Selesai
Gambar 4.1. Diagram Alir Penelitian
21
Temperatur gas buang
22
4.2. Waktu dan Tempat
Pengujian dilakukan di laboratorium Termodinamika Motor dan Sistem Propulsi ( BT2MP ) yang bertempat di kawasan PUSPITEK, Gedung 230 – Serpong – Tangerang, selama kurang lebih 1 bulan. 4.3. Alat dan Bahan Pengujian 4.3.1. Alat
Dalam proses pengujian ini, yang menjadi objek / media pengkajian dan penelitian adalah mesin diesel 4 silinder 2771 cc. Dan alat - alat yang digunakan dalam proses penelitian adalah sebagai berikut : 1.
Dinamometer eddy current AG250
2.
Air Presurization System ( tempat supply bahan bakar )
3.
Sensor suhu ( thermocouple ) dan sensor tekanan
4.
Alat bantu perbengkelan ( tools )
5.
Mesin uji ( measuring pressure and temperature ) cussons technology.
4.3.2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam proses pengujian adalah bahan bakar biodiesel B30.
23
4.4. Tahapan Pelaksanaan 4.4.1. Proses persiapan alat dan bahan Uji
Sebelum melakukan proses pengujian, mesin yang dikirim oleh perusahan harus ditempatkan di workshop untuk melewati proses pengecekan dan penyetelan, diantaranya yaitu : 1.
Pengecekan perlengkapan mesin uji ( seperti filter oli / bahan bakar, alat – alat listrik / elektro, engine mounting, dan lain sebagainya.
2.
Pembuatan dudukan mesin ( engine mounting ) yang sesuai dengan karakteristik engine test based yang digunakan.
3.
Melakukan analisa mesin untuk menempatkan beberapa titik sensor yang tepat dan berapa banyak sensor yang akan digunakan.
4.
Melakukan pengeboran dan pengetapan pada beberapa titik yang sudah ditentukan.
5.
Menentukan jenis probeshaft dan adapter yang sesuai dengan karakteristik mesin.
6.
Dan menyiapkan beberapa alat dan bahan lainnya yang akan dipergunakan.
4.4.2. Proses instalasi alat uji
Mesin yang telah siap akan dibawa ke ruang lab ETC6 menggunakan forklift untuk selanjutnya akan dilakukan pamasangan / instalasi semua alat uji pada mesin. Hal yang dilakukan dalam proses ini, yaitu sebagai berikut : 1.
Mensetting mesin pada engine test based. Mesin yang telah tiba diruang lab akan langsung diposisikan atau ditempatkan pada engine test based dengan keadaan mesih tergantung pada tangan forklift. Selanjutnya engine mounting dipasang pada setiap dudukan tiang engine test based dan memposisikannya sesuai dengan dudukan mesin, setelah tepat
24
dengan posisinyya barulah mesin diturunkan dan semua baut dikencangkan. 2.
Memasang adapter probeshaft pada poros utama mesin.
3.
Mensetting titik center antara poros dinamometer dengan poros utama mesin. Caranya dengan menggunakan 2 buah dial indikator yang dipasangkan pada porong dinamometer dan jarum dial indikator disentuhkan pada pringan adapter mesin secara horizontal dan vertikal. Lalu putar poros dinamometer dan lihat pergerakan dari jarum dial indikator, jika ada pergerakan dari jarum maka setting posisi mesin dengan menggeser engine test based.
4.
Pemasangan probe shaft, pada poros dinamometer dan poros utama mesin.
5.
Pemasangan komponen pendukung seperti ( intercooler, exhaust, laminer flow system, air pressurization system, cover probe shaft, dan lain sebagainya).
6.
Pemasangan sensor tekanan dan sensor suhu pada setiap titik mesin yang telah dibuat dan pada panel sensor di sistem kontrol ( cussons technology ).
7.
Pemasangan dan perakitan komponenn listrik antara mesin dengan sistem kontrol ( cussons technology ).
8.
Pemasangan semua sistem elektrik komponen uji pada sistem kontrol.
4.4.3. Proses pengujian
1.
Pengisian bahan bakar biodiesel B30 pada tangki air pressurization sytem ( tangki no 1 dan 2 ).
2.
Pengisian oli pada mesin dan menutup cover probe shaft.
3.
Membuka valve air pendingin untuk dialirkan pada intercooler dan pengecekan laju aliran air yang masuk dan mengisi air intercooler.
25
4.
Membuka valve udara yang terdapat pada saluran utama ( kompresor ) yang menuju ke sistem kontrol.
5.
Membuka valve saluran lanjutan yang mengalir menuju air pressurization sytem dan atur tekanan udaranya dengan memutar tuas regulator yang terdapat di sistem kontrol.
6.
Membuka valve udara pada sistem kontrol air pressurization sistem dan atur tekanan udaranya.
7.
Buka valve saluran udara yang mensupply ke tangki ( no 1 dan 2 ) dari posisi V ke P, selanjutnya buka saluran bahan bakar yang ada pada valve fuel supplies ( no 1 dan 2 ).
8.
Lakukan pengecekan kembali pada setiap komponen uji.
9.
Tutup dan kunci pintu ruangan lab.
10. Hidupkan komputer atau sistem kontrol dengan menekan tombol on. 11. Buka dan jalankan sofware pengujian. 12. Hidupkan blower dan ventilasi udara dengan menekan tombol on pada panel kontrol. 13. Cek lampu indikator dinamometer pada panel kontrol, usahakan lampu on menyala. 14. Hidupkan mesin dengan menekan tombol start pada panel kontrol. 15. Setelah mesin dihidupkan, maka akan tampil semua indikasi uji pada display komputer seperti ( kecepatan putar, torsi, daya, temperatur, tekanan, laju aliran bahan bakar dan udara ). 16. Catat semua indikasi uji sesuai dengan variabel kecepatan putar yang telah ditentukan ( dari 1200 – 3400 rpm denga kenaikkan setiap perubahan sebesar 200 rpm ). 17. Proses pengujian ini akan berlangsung selama kurang lebih 30 menit.
BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN 5.1. Data hasil Pengamatan
Data hasil pengujian performansi mesin diesel dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 5.1. Data Hasil Pengujian
E
D y
E o
in
g
E e
in m
la T
T °C
In
p
n n
n
S rp
N p o .
g N
e P o
m ee
w S p ee d
m
e
er
o rq
k W
le
°C
la
t_ t_
u e
o em
L
P S
u
n t
E em
h
re st
re
T x
°C O u
er
tl
e
at
u P
u a r
l/ m
F h
p
u r
T k
id
u °C
ss au
p
iq il
_ es
et T
O il
as
o
n p
m
-
d rp
o
O G
C o
in g
_
C
n
el F
em p
lo w
1
1200
1200
35,56
283,12
82,1
87,7
471,4
310,1
96,3 10,491
2
1400
1400
42,06 287,03
80,9
89,9
520,3
341,2
103,6 12,196
3
1600
1600
48,23 288,00
78,3
85,9
510,2
387,4
106,1
4
1800
1800
53,91 286,15
79,1
85,3
509,3
423,9
107,7 15,309
5
2000
2000
59,96 286,43
79,6
87,1
519,1
439
110,7 17,319
6
2200
2200
65,99 286,58
86,1
90,2
533
450,3
112,9 19,304
7
2400
2400
71,68 285,35
79,7
86,7
542,7
464
113,8 21,319
8
2600
2600
75,05 275,78
80,5
87,4
545,9
479,8
112,9 22,536
9
2800
2800
79,86 272,50
84,3
87,8
558,2
493,7
112,9
24,27
10
3000
3000
81,82 260,57
88,6
92,2
555,7
506,2
110,5
25,75
11
3200
3200
81,59 243,60
77,2
87,7
548,8
524,7
113,8 26,659
12
3400
3400
74,29 208,76
80,5
88,2
476,7
545,3
108,5 26,463
13,74
Bila dilihat pada tabel 5.1, torsi maksimal yang dapat dihasilkan oleh putaran mesin diesel ini adalah sekitar 288 Nm dengan kecepatan putaran Mesin 1600 Rpm dan torsi minimum terdapat pada kecepatan 3400 Rpm yaitu sekitar 208,76 Nm. Sedangkan power atau daya maksimal yang dapat dihasilkan adalah sekitar 81,82 Kw dengan kecepatan putaran mesin 3000 Rpm dan daya minimum dari mesin ini yaitu 35,56 Kw pada kecepatan 1200 Rpm.
26
27
Engine Power kW
Engine Torque Nm
Exhaust _Gas_Temperatures °C
Liquid Fuel Flow l/hr
560 540 520 500 y = -0.0183x 6 + 0.8397x 5 - 15.331x4 + 141.49x3 - 687.65x2 + 1650.7x - 1001.7 R² = 0.9974
480 460 440 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220
y = -0.0138x 6 + 0.6364x5 - 11.623x4 + 106.7x3 - 513.49x2 + 1211.3x - 789.48 R² = 0.9856
200 180 160 140 120
y = -0.0016x 6 + 0.0723x5 - 1.299x4 + 11.745x3 - 55.735x2 + 135.89x - 90.282 R² = 0.9984
100 80 60
y = -0.0005x 6 + 0.0214x5 - 0.3859x4 + 3.4837x3 - 16.383x2 + 39.185x - 25.092 R² = 0.999
40 20 0 0
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Rpm
Gambar 5.1. Grafik Data Analisa
3000
3200
3400
28
Tabel 5.2. Data Perhitungan Daya Mesin No.
Engine Speed rpm
1 2
1200 1400
3 4 5
1600 1800 2000
6 7
2200 2400
8 9 10
2600 2800 3000
11 12
3200 3400
Engine Torque Nm
Engine Power Kw
283,12 287,03 288,00
35,56 42,06 48,23
286,15 286,43 286,58 285,35 275,78 272,50 260,57 243,60 208,76
53,91 59,96 65,99 71,68 75,05 79,86 81,82 81,59 74,29
Engine Power kW
Engine Torque Nm
350 325 300 275 250 225
y = -0.0138x 6 + 0.6365x5 - 11.623x4 + 106.7x3 - 513.51x2 + 1211.4x - 789.5 R² = 0.9856
200 175 150 125
y = -0.0016x 6 + 0.0723x5 - 1.299x4 + 11.745x3 - 55.735x2 + 135.89x - 90.282 R² = 0.9984
100 75 50 25 0 0
1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400
Rpm
Gambar 5.2. Grafik Pengaruh Rpm dan Torsi Terhadap Daya
29
Setelah data dibuat dalam grafik polinominal ( gambar 5.2 ) maka didapatkan persamaan : y = -0,0016x6 + 0,0723x 5 - 1,299x 4 + 11,745x 3 - 55,735x 2 + 135,89x 90,282 dengan nilai regresi R² = 0,9984 dan grafik condong terbuka keatas. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kecenderungan Daya maksimum diperoleh sebesar : 81,82 Kw pada kecepatan putar 3000 Rpm. Untuk Konsumsi bahan bakar spesifik ( specific fuel consumption, SFC ) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
=
103
Keterangan :
= Laju aliran bahan bakar ( Kg/jam )
PB
= Daya Keluaran ( Kw ) Tabel 5.3. Data Hasil Perhitungan SFC No.
Engine Speed rpm
1 2
1200 1400
3 4 5
1600 1800 2000
6 7
2200 2400
8 9 10
2600 2800 3000
11 12
3200 3400
Engine Power Kw
SFC Kg/Kwh
35,56 42,06 48,23 53,91
250,6806159 246,3847171 242,066722 241,2921035
59,96 65,99 71,68 75,05 79,86
245,4295247 248,5620367 252,7169964 255,1477575 258,2296394
81,82 81,59 74,29
267,4135297 277,6339294 302,6734567
Dari tabel 5.3 dapat dilihat bahwa konsumsi bahan bakar minimum terdapat pada kecepatan 1800 Rpm dengan SFC sekitar 241,29 Kg/Kwh dan konsumsi bahan bakar maksimum terdapat pada kecepatan 3400 Rpm yaitu sekitar 302,67 Kg/Kwh. Sedangkan rumus untuk menghitung banyaknya bahan bakar yang digunakan tiap liter adalah sebagai berikut :
30
Jumlah bahan bakar
= laju bahan bakar x lamanya pengujian = 19,613 L/jam x 30 menit = 9,8065 Liter
Maka bahan bakar yang dibutuhkan dalam proses pengujian performansi mesin diesel ini adalah sekitar 10 liter bahan bakar. Engine Power kW
SFC kg/Kwh
350 325
y = -0.0007x 6 + 0.0304x5 - 0.4931x4 + 3.7048x 3 - 12.688x2 + 18.667x + 210.65 R² = 0.9987
300 275 250 225 200 175 150 125 100 75
y = -0.0004x6 + 0.0154x5 - 0.2175x4 + 1.5014x3 - 5.2581x2 + 14.738x + 29.755 R² = 0.9997
50 25 0 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400
Rpm
Gambar 5.3. Grafik Pengaruh Rpm dan Daya Terhadap SFC Setelah data dibuat dalam grafik polinominal ( gambar 5.3 ) maka didapatkan persamaan : y = -0,0007x6 + 0,0304x 5 - 0,4931x 4 + 3,7048x3 - 12,688x 2 + 18,667x + 210,65 dengan nilai regresi R² = 0,9987 dan grafik condong terbuka kebawah. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kecenderungan konsumsi bahan bakar spesifik maksimum diperoleh sebesar : 308,3468637 Kg/Kwh pada kecepatan putar 3400 Rpm.
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan
Beberapa kesimpulan yang dapat ditarik dari proses pengujian ini adalah : 1.
Mesin diesel 4 silinder 2771 cc dengan putaran maksimal 3400 Rpm, dapat menghasilkan torsi antara 208,76 – 288 Nm. Dimana torsi terendah terdapat pada putaran 3400 Rpm dan torsi tertinggi terdapat pada putaran 1600 Rpm.
2.
Daya terendah terjadi pada putaran 1200 Rpm dengan torsi 283,12 Nm yaitu sekitar 35,56 Kw, sedangkan daya tertinggi terjadi pada putaran 3000 Rpm dengan torsi 260,57 Nm yaitu sekitar 81,82 Kw.
3.
Besar kecilnya daya mesin bergantung pada besar kecilnya torsi yang didapat dan putaran poros engkol yang terjadi akibat dorongan pistonyang dihasilkan karena adanya pembakaran bahan bakar dengan udara. Semakin besar torsi dan putaran poros yang didapat dari hasil pengujian maka semakin besar pula daya yang dihasikan.
4.
Konsumsi bahan bakar spesifik ( SFC ) tertinggi terjadi pada putaran 3400 Rpm dengan daya 74,29 Kw yaitu sekitar 302,67 Kg/Kwh, sedangkan konsumsi bahan bakar spesifik ( SFC ) terendah terjadi pada putaran 1800 Rpm dengan daya 53,91 Kw yaitu sekitar 241,29 Kg/Kwh.
6.2. Saran - Saran
1.
Untuk mendukung kelancaran dan akurasi hasil pengujian sebaiknya dilakukan pemeriksaan dan kalibrasi terhadap instrumentasi dan alat ukur setiap kali pengujian akan dilakukan
31
32
2.
Pengaturan
valve
air
pendingin
untuk
intercooler
diharapkan
menggunakan sistem kendali otomatis yang terhubung langsung pada sistem kontrol komputer, agar pada saat proses pengujian berlangsung pengaturan valve bisa dilakukan dengan aman tanpa harus masuk ke ruang lab uji.
DAFTAR PUSTAKA 1.
John Dinkel, “Chassis Dynamometer”, Road and Track Illustrated Automotive Dictionary,(BentleyPublishers, 2000) p.46.
2.
Canakci M, Van Germen J (1999) Biodiesel production via acid catalysis. Trans ASAE 1999, 42(5):1203 – 1210
3.
Bosch, 1999, Diesel fuel-injection: An overview, Technical Instruction, 3rd Edition, Robert Bosch GmBH, Germany.
4.
Geng, P. Y., Reichenbaecher, L., Spangenberg, A., Burnett, D. E. and Doerr,D., (2008), “Testing & Validation Fuels in Vehicle Development”, SAE International Powertrains, Fuels and Lubricants Congress, Shanghai, China, June 23-25, 2008.
5.
Holman, J.P. 1984. Experimental Methods for Engineers. McGraw-Hill Book, Inc.
6.
Fukuda H, Konodo A, Noda H (2001) Biodiesel fuwl production by transesterification of oils. J. Biosci Bioeng 92(5):405-416.
33
LAMPIRAN Lampiran 1
( Gambar Air Pressurization System )
( Gambar Panel Input Sensor Pada Sistem Kontrol “ CUSSONS TECHNOLOGY “ )
34
35
Lampiran 2
( Gambar Kondisi Ruang Lab ETC6 )
( Gambar rangkaian kompenen pengujian ) Keterangan : 1. Dinamometer
6. Exhaust
2. Cover ( probe shaft )
7. Panel input sensor
3. Mesin uji
8. Sistem kendali
4. Laminer flow system
9. Engine test based
5. Exhaust press back
