LAPORAN PRAKTIKUM SISTEM PEMBANGKIT TENAGA III (SISTEM BAHAN BAKAR MESIN DIESEL) Disusun untuk memenuhi salah satu tugas Lab. Sistem Pembangkit III
OLEH : Mulyadi Rahayu
(442 17 046)
PROGRAM STUDI ALIH JENJANG D4 TEKNIK PEMBANGKIT ENERGI JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG 2018
PERCOBAAN I MESIN DIESEL A.
TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan praktikum, mahasiswa diharapkan dapat :
B.
1.
Memahami prinsip kerja mesin diesel
2.
Mengukur parameter-parameter yang dihasilkan dari percobaan mesin diesel.
TEORI DASAR
Mesin secara umum memerlukan sistem pendukung agar dapat beroperasi dengan baik dan tanpa mengalami gangguan yang berarti dan tiap unit bagian mesin harus mendapat perawatan secara simultan dan continue. Secara umum sistem pendukung pada mesin tersebut dibagi menjadi 5 bagian utama, yaitu: 1. Pelumasan ( Lubrication) 2. Injeksi Bahan Bakar (Fuel Injection) 3. Pendinginan ( Cooling) 4. Asupan Udara ( Air Intake) 5. Saluran Buang ( Exhaust ) 1. Sistem Pelumasan Mesin
Mesin pembakaran dalam ( internal combustion) tidak dapat berjalan jika bagian-bagian yang bergerak yang terdiri dari logam-logam diperbolehkan saling kontak tanpa lapisan pelumas. Panas yang dihasilkan luar biasa karena jumlah gesekan akan mencairkan logam, menuju kehancuran mesin.
1
Gambar 1. Sistem Pelumasan pada Mesin.
Untuk mencegah hal ini, semua bagian mesin yang bergerak harus dilapisi minyak pelumas yang dipompa ke semua bagian mesin yang bergerak. Umumnya pelumas mesin menggunakan olie yang kekentalannya ( viskositas) menggunakan satuan SAE, fungsi dari pelumas tersebut adalah untuk mengurangi gesekan dan getaran antar bagian-bagian yang bergerak, melindungi mesin dari keausan, menyerap panas dan gesekan yang dihasilkan oleh bantalan mesin yang bergerak. Untuk memastikan agar bagian-bagian mesin yang bergerak terlumasi dengan baik maka perawatan dan pengecekan rutin ( schedule) perlu dilakukan agar sirkulasi pelumasan mesin tidak terhambat dan tersumbat. Minyak pelumas ditampung dan disimpan di bak olie ( oil carter ) dimana telah terdapat satu atau lebih pompa oli, pompa melalui pipa menghisap olie dari bak oli dan memompanya ke saluran-saluran pembagi setelah terlebih dahulu melewati filter olie dan pendingin olie. Dari saluran-saluran pembagi, minyak pelumas yang telah didinginkan tersebut disalurkan untuk melumasi permukaan bantalan, poros engkol, roda gigi,
2
silinder, pegas dan bagian yang bergerak lainnya. Minyak pelumas yang mengalir dari tempat-tempat pelumasan kemudian kembali ke dalam bak olie lagi melalui saluran kembali dan kemudian dihisap oleh pompa olie untuk disalurkan kembali dan begitu seterusnya. 2. Sistem Bahan Bakar Mesin
Gambar 2. Sistem Bahan Bakar pada Mesin Semua mesin diesel memerlukan sebuah metode penyimpanan dan penyampaian bahan bakar ke mesin. Karena mesin diesel mengandalkan injector yang komponennya sangat presisi dengan toleransi sangat ketat dan sangat kecil lubang injeksinya, bahan bakar dikirim ke mesin harus sangat bersih dan bebas dari kontaminan. Keharusan sistem bahan bakar tidak hanya menyampaikan bahan bakar, tetapi juga menjamin kebersihan bahan bakar tersebut. Hal ini biasanya dilakukan melalui serangkaian filter in-line. Umumnya, bahan bakar akan disaring lebih dulu di luar mesin dan bahan bakar akan melalui setidaknya satu lagi filter internal mesin, biasanya terletak di garis setiap injektor bahan bakar. Dalam mesin diesel, sistem bahan bakar jauh lebih kompleks dari pada sistem bahan bakar mesin bensin yang lebih sederhana karena bahan bakar mesin diesel yang melayani dua tujuan. Satu tujuan yang jelas adalah sebagai
3
pemasok bahan bakar untuk menjalankan mesin dan yang lainnya bertindak sebagai pendingin injector. Untuk memenuhi tujuan kedua ini, bahan bakar terus menerus mengalir melalui sistem bahan bakar mesin (engine’s fuel system) dengan laju aliran yang jauh lebih tinggi dari yang dibutuhkan untuk hanya menjalankan mesin, contoh saluran bahan bakar ditunjukkan pada gambar. Bahan bakar yang berlebih disalurkan kembali ke pompa bahan bakar ( fuel pump) atau tangki penyimpanan tergantung pada aplikasi sistem bahan bakar. 3. Sistem Pendinginan Mesin
Gambar 3. Sistem pendingin mesin Hampir semua mesin diesel mengandalkan sistem pendingin cair untuk mentransfer panas keluar dari blok dan dari dalam mesin seperti yang ditunjukkan pada Gambar. Sistem pendingin terdiri dari loop tertutup yang hampir sama dengan mesin-mesin mobil dan mengandung komponen-komponen utama seperti: pompa air (water pump), radiator (heat exchanger ), termostat, jaket air yang terdiri dari bagian-bagian pendingin di blok dan kepala silinder ( cylinder head ). Hanya sebagian dari energi yang terkandung dalam bahan bakar yang diberikan pada mesin dapat diubah menjadi tenaga mekanik sedang sebagian lagi tersisa
4
sebagai panas. Panas yang tersisa tersebut akan diserap oleh bahan pendingin yang ada pada dinding-dinding bagian blok silinder yang membentuk ruang pembakaran, demikian pula bagian-bagian dari kepala silinder didinginkan dengan air. Sedangkan untuk piston didinginkan dengan minyak pelumas dan panas yang diresap oleh minyak pelumas itu kemudian disalurkan melewati pendingin minyak. 4. Sistem Asupan Udara
Gambar 4. Sistem Asupan Udara Karena mesin diesel memerlukan toleransi ketat untuk mencapai rasio kompresi dan karena kebanyakan mesin diesel baik turbo diesel ( turbocharging or supercharging), mengasup udara yang masuk ke mesin harus bersih, bebas dari
kotoran dan sedingin mungkin. Untuk meningkatkan efesiensi turbocharged atau supercharged mesin, udara terkompresi harus didinginkan setelah dikompresi. Sistem asupan udara ( air intake system) dirancang untuk melaksanakan tugas ini (turbocharging dan supercharging dibahas kemudian). Sistem asupan udara bervariasi tapi biasanya salah satu dari dua jenis, basah atau kering.Dalam sistem asupan filter basah, seperti yang ditunjukkan pada gambar, udara dihisap atau digelembungkan melalui rumah filter yang
5
mengandung minyak sehingga kotoran dalam udara dihilangkan dengan minyak dalam proses penyaring. Udara kemudian mengalir melalui sebuah bahan screentip untuk memastikan setiap minyak yang terbawa dipisahkan dari udara. Dalam sistem filter kering, kertas, kain atau bahan screen logam digunakan untuk menangkap dan menjebak kotoran sebelum memasuki mesin, mirip dengan tipe yang digunakan dalam mesin mobil. Selain membersihkan udara, sistem asupan udara biasanya didesain untuk mengasup udara segar sejauh mungkin dari mesin, biasanya dari luar ruangan mesin, agar pasokan udara untuk asupan mesin belum terpanaskan oleh panas dari mesin itu sendiri.Alasan untuk memastikan agar suplai udara sedingin mungkin adalah karena udara dingin lebih padat dari pada udara panas. Ini artinya bahwa persatuan volume udara sejuk memiliki lebih banyak oksigen dari pada udara panas. Dengan demikian udara sejuk memberikan lebih banyak oksigen untuk tiap silinder dari pada udara panas. Lebih banyak oksigen berakibat pembakaran bahan bakar lebih efisien dan lebih bertenaga. Setelah disaring, udara disalurkan oleh sistem asupan ke intake manifold mesin atau kotak udara. Manifold atau kotak udara adalah komponen yang mengarahkan udara segar ke masing-masing katup isap mesin. Jika mesin turbocharge atau supercharge, udara segar akan dikompresi dengan blower dan mungkin didinginkan sebelum memasuki saluran udara masuk ( intake manifold ). Sistem asupan juga berfungsi untuk mengurangi kebisingan aliran udara. Mesin diesel adalah mesin yang banyak digunakan pada kendaraan berat seperti kapal laut. Mesin diesel menggunakan bahan bakar diesel yang punya rantai karbon lebih panjang dibanding dengan bahan bakar gasoline. Hal ini membuat bahan bakar diesel punya heat value lebih besar. Terdapat karakteristik khusus yang dimiliki mesin diesel, yaitu tidak menggunakan busi dalam proses pembakaran. Posisi busi dalam hal ini digantikan oleh fuel injector yang berfungsi menginjeksi bahan bakar dengan rasio tertentu
6
mengacu pada air fuel ratio yang ditetapkan. Oleh sebab itu, pada mesin diesel tidak memerlukan proses karburasi seperti pada mesin otto, sebab saat melalui fuel injector terdapat sebuah nozzle yang mengubah wujud bahan bakar menjadi
butiran halus untuk siap mengalami pembakaran. Pada mesin diesel, AFR yang dimiliki lebih besar dibanding mesin gasolin, yaitu sekitar 13-20. AFR adalah perbandingan antara udara yang masuk dalam ruang bakar dengan bahan bakar yang diinjeksi. Proses pembakaran pada mesin ini sangat dipengaruhi oleh panjang silinder dalam ruang pembakaran. Saat udara dikompresi dalam jarak yang relatif panjang, udara akan memiliki tekanan yang sangat tinggi, sehingga tidak membutuhkan busi sebagai pemercik api, melainkan membutuhkan injeksi bahan bakar untuk menambah energi hasil pembakaran. Mesin diesel mempunyai dua rasio kompresi, yaitu rasio kompresi normal sama seperti pada mesin gasolin, dan cutoff ratio, yang merupakan perbandingan antara volume saat terjadi pada proses ignition. Oleh sebab stroke pada silinder mesin diesel lebih besar, rasio kompresi yang dimiliki juga besar. Hal ini menyebabkan efisiensi pada mesin ini relatif lebih besar dibanding mesin gasolin sebab efisiensi berbanding lurus dengan rasio kompresi.
5. Komponen-komponen Sistem Bahan Bakar Diesel
1. Tangki bahan bakar Fungsi: sebagai tempat penampung bahan bakar
7
2. Pompa Pengalir Fungsi: mengalirkan solar dari tangki ke pompa injeksi
3. Advans saat penyemprotan Fungsi: Memajukan saat penyemprotan ketika putaran motor naik
4. Saringan Fungsi: Membersihkan solar dari kotoran dan memisahkan air yang terbawa dalam aliran solar
5. Pompa Injeksi Fungsi: Memberikan tekanan pada solar yang akan diinjeksikan / disemprotkan oleh nozel. Jenis – jenis pompa injeksi yaitu : a.
Pompa Inline / sebaris
Setiap silinder motor dilayani oleh satu elemen pompa.
8
b.
Pompa Distributor / Rotary
Satu elemen pompa melayani semua silinder motor.
C. MEDIA PRAKTEK
Media bahan : bahan bakar diesel Media tempat :bengkel otomotif
D. ALAT DAN BAHAN
1. ALAT Obeng (-) Kunci ring 21
2. BAHAN Bahan bakar solar.
E. KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA
a. Persiapkan tempat praktek yang bersih b. Persiapkan alat-alat dan bahan praktek c. Pakailah pakaian kerja d. Simpanlah alat-alat di tempat yang terjangkau dan aman e. Gunakanlah alat sesuai dengan fungsinya f. Hubungi instruktur apabila ada masalah g. Hindari kebiasaan bercanda ketika praktek berlangsung h. Bersihkan kembali ruangan dan tempat kerja setelah praktek selesai.
9
F. TABEL HASIL PERCOBAAN
Tabel 1. Hasil percobaan mesin diesel dengan nilai Stroke : 120, Putaran : 400 rpm Volume Bahan Bakar : SILINDER No. 1
2
3
4
1
3
3
3
3
2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Tabel 1. Hasil percobaan mesin diesel dengan nilai Stroke : 120, Putaran : 600 rpm Volume Bahan Bakar : SILINDER No. 1
2
3
4
1
2,5
2,5
2,5
2,5
2
2,5
2,5
2,5
2,5
3
2,5
2,5
2,5
2,5
Tabel 1. Hasil percobaan mesin diesel dengan nilai Stroke : 120, Putaran : 800 rpm
10
Volume Bahan Bakar : SILINDER No. 1
2
3
4
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
2
2
G. PEMBAHASAN
1. Dari hasil praktek menunjukkan bahwa nilai stroke tidak mempengaruhi penggunaan bahan bakar.
2. Pada hasil percobaan, semakin tinggi nilai putarannya (rpm) maka semakin banyak pula konsumsi bahan bakar karena butuh tenaga yang lebih besar sehingga bahan bakar semakin banyak pula digunakan. 3. Dari hasil percobaan tabel 1 sampai 3 terlihat bahwa pada saat dilakukan percobaan sebanyak 4 kali nilai volume bahan bakarnya tetap sama.
\
11
H. KESIMPULAN
1. Putaran pada diesel berbanding lurus terhadap konsumsi bahanbakar, dimana semakin tinggi putaran maka semakin banyak pula bahan bakar yang dikonsumsi, begitupun sebaliknya 2. Nilai stroke tidak berpengaruh pada volume bahan bakar yang dikonsumsi.
12
