Parameter-parameter Performa Mesin Kendaraan Bermotor
Parameter performa mesin kendaraan bermotor adalah bermotor adalah sebagai berikut: 1.
Torsi (torque (torque)) Torsi adalah gaya putar. Ketika torak bergerak ke bawah pada langkah
usaha, akan menerapkan torsi pada poros engkol mesin (melalui batang torak). Dorongan yang lebih besar pada torak, torsi yang lebih besar diterapkan. Oleh karena itu, tekanan pembakaran pembakaran yang lebih tinggi, akan menghasilkan menghasilkan jumlah torsi yang lebih besar. Dynamometer Dynamometer biasanya biasanya digunakan digunakan untuk mengukur mengukur torsi mesin. mesin. Torsi dapat dapat diukur pada saat yang sama dengan daya dynamometer . Adapun rumus untuk torsi: T = N x r
(Toyota Astra Motor, 1995:1-8)…………………………(2.3)
Dimana: T
= Torsi (kgf.m, N.m, lbf.ft)
N
= Gaya (N, kgf, kgf, lbf)
r
= Panjang lengan (m, ft)
1 kgf.m
= 9,807 N.m
1m
= 3,281 ft
= 7,233 lbf.ft.
8
a. Hubun Hubungan gan Antara Antara Tors Torsii Denga Dengan n Daya Daya Efektif Efektif Torsi pada sebuah mesin dapat berkembang berubah dengan kecepatan mesin (gambar 2.16). Selama kecepatan menengah, efisiensi volumetrik volumetrik cukup tinggi. tinggi. Ada banyak banyak waktu waktu untuk untuk mengis mengisii silinde silinderr dengan dengan baik. baik. Ini artinya, artinya, bahwa pengisian pengisian penuh dengan dengan campuran campuran bahan bakar. Tekanan Tekanan pembakaran pembakaran yang lebih tinggi, torsi mesin menjadi tinggi. Tetapi, pada kecepatan tinggi, efisiensi volumetrik menurun. Silinder tidak memiliki cukup waktu untuk mengisi penuh campuran udara dan bahan bakar. Ketika campuran campuran udara dan bahan bakar miskin dibakar, dibakar, tekanan pembakaran pembakaran tidak maksimal. maksimal. Ada penurunan penurunan dorongan dorongan pada torak. Oleh karena itu, torsi torsi mesin mesin menjadi menjadi rendah. Gambar Gambar 2.16 2.16 menunjukkan bagaimana torsi menurun pada saat kecepatan mesin ditingkatkan. Grafik bhp pada mesin sangat berbeda dengan grafik torsi. Gambar 2.16 membandingkan bhp pada mesin yang sama dengan grafik torsi. Grafik bhp (brake horse power ) mulai dari rendah rendah dan terus meningka meningkatt sampai kecepatan kecepatan tinggi. Namun pada kecepatan yang lebih tinggi bhp menurun. Penurunan Penurunan bhp terjadi karena torsi berkurang pada kecepatan tinggi. Di sisi lain fhp ( friction horse power ) meningkat disetiap pada kecepatan tinggi. Gambar 2.16 membandingkan grafik torsi, bhp, dan fhp pada sebuah mesin.
9
Gambar 2.16 Kurva torsi-bhp-ihp pada mesin Catatan bahwa grafik pada gambar 2.16 hanya untuk mesin particular. Setiap Setiap mesin mesin memilik memilikii grafik grafik torsi, torsi, bhp, bhp, dan fhp yang yang berbed berbeda-be a-beda. da. Titik Titik puncak pada kecepatan kecepatan rendah rendah dan dan tinggi tinggi tidak ditunjukkan ditunjukkan pada pada gambar gambar 2.16. 2.16. 2.
a.
Daya ( power power )
Daya Efektif ( Brake Horsepow Horsepower/bhp er/bhp)) atau Daya Poros ( P ) Daya aya iout ioutpu putt mesi mesin n diuk iukur dala dalam m bent bentuk uk daya daya efek efekti tiff ( brake
horsepower/bhp) horsepower/bhp) ata atau daya poro poross ( P ). ) . Nama Nama ini ini data datang ng dari dari pera perala lata tan n pengereman pengereman yang digunakan digunakan untuk menahan menahan penurunan penurunan kecepatan mesin untuk menghasilkan daya yang diukur. Sebagai contoh, ketika mesin lajunya pada 300 hp (224 kW), itu adalah daya efektif sesungguhnya. Hal ini merupakan jumlah daya daya guna guna yang yang dapat dapat dihasil dihasilkan kan pada pada kecepat kecepatan an tertent tertentu u denga dengan n throttle terbuka lebar.
10
Cara umum untuk menhitung laju mesin menggunakan dynamometer (gambar (gambar 2.17). 2.17). Peralat Peralatan an ini mempun mempunyai yai penyer penyerap ap daya, daya, sepert sepertii genera generator tor elektrik atau pengereman air, yang dapat mengambil perbedaan beban pada mesin. Oleh karena itu, dynamometer dapat dynamometer dapat mengukur jumlah dana yang dapat dihasilkan dibawah sejumlah kondisi operasi. Beberapa dynamometer digunakan untuk menguji mesin yang telah diambil diambil dari kendar kendaraan aan bermot bermotor. or. Bahkan Bahkan,, dynamometer digunakan digunakan dalam bengkel bengkel perbaikan perbaikan mesin kendaraan kendaraan bermotor. bermotor. Jenis unit disebut disebut chasis dynamometer. Dengan alat ini, roda penggerak kendaraan ditempatkan pada roller. Kemudian, mesin menggerakkan roda, dan roda menggerakkan roller. Roller dapat dapat dibeba dibebani ni dengan dengan sejumlah sejumlah variasi variasi sehing sehingga ga daya daya mesin mesin dapat dapat dibe dibeba bani ni deng dengan an seju sejuml mlah ah vari varias asii sehi sehing ngga ga daya daya mesi mesin n dapa dapatt diuk diukur ur.. Penggunaan chasis dynamometer dynamometer menjadi menjadi umum pada bengkel servis otomotif. Alat Alat ini dapat dapat member memberikan ikan laporan laporan yang sangat sangat cepat cepat pada pada kondis kondisii mesin mesin (dengan mengukur daya pada sejumlah kecepatan beban). Jenis dynamometer ini juga digunakan untuk menguji transmisi otomatis dalam bengkel. Pengujian jalan tidak tidak dijalankan. dijalankan.
11
Gambar 2.17 Kendaraan bermotor ditempat pada chasis dynamometer. Roda menggerakkan roller dynamometer, mengukur daya roda (Sun ( Sun Electric Corporatio Corporation n)
b.
Daya Indikator ( Indicated Horsepow Horsepower/ihp er/ihp)) Daya
ind indikator
(indicated indicated
horsepo horsepower wer/ihp /ihp))
adalah
daya
yang
dike dikemb mban angk gkan an/d /dih ihas asil ilka kan n mesi mesin n di dala dalam m ruan ruang g baka bakarr sela selama ma pros proses es pembakaran. pembakaran. Peralatan Peralatan khusus khusus dibutuhkan dibutuhkan untuk mengukur mengukur ihp. Alat ini diguna digunakan kan untuk untuk mengu mengukur kur tekanan tekanan dalam dalam silinde silinderr mesin mesin (gamba (gambarr 2.17). 2.17). Gambar kecil 4 menunjukka menunjukkan n 4 langkah torak. Grafik menunjukkan menunjukkan tekanan di dalam lam
silin ilind der
selam lama
keempat pat
langk ngkah
ini. ini.
Tekanan nan
digu igunak nakan
menggambarkan ihp. Daya indikator selalu lebih tinggi dari pada bhp. Hal ini disebabkan daya yang dihasilkan mesin digunakan untuk mengatasi gesekan internal mesin. internal mesin.
12
Gambar Gambar 2.18 2.18 Tekanan Tekanan di dalam dalam silinde silinderr mesin mesin selama selama empat empat langkah langkah torak. torak. Empat langkah membutuhkan dua putaran poros engkol (setiap 360 360 deraj derajat) at) sehin sehingg ggaa rotas rotasii tota totall 720 720 deraj derajat. at. Perub Perubah ahan an kecepatan dan pembukaan throttle akan akan meruba merubah h grafik grafik daya daya mesin.
c.
Daya Gesekan ( Friction Horsepow Horsepower/fhp er/fhp)) Daya gesekan ( friction horsepower/fhp horsepower/fhp)) adalah daya yang dibutuhkan
untu untuk k meng mengat atas asii gese geseka kan n bagi bagian an yang yang berg bergera erak k dalam dalam mesi mesin. n. Salah Salah satu satu penyebab penyebab utama kerugian kerugian gesekan gesekan (fhp) adalah gesekan gesekan cincin torak. Pada beberapa beberapa kondisi, kondisi, gesekan gesekan yang yang bergerak bergerak pada pada dinding dinding silinder silinder sekitar sekitar 75 % dari semua kerugian gesekan di dalam mesin. Salah satu tantangannya (solusinya) adala adalah h langk langkah ah pend pendek ek ( short-stroke short-stroke), ), mesin mesin oversquer . Deng Dengan an lang langka kah h pendek, pendek, cincin torak bergerak bergerak tidak terlalu panjang. panjang. Oleh karena itu, gesekan gesekan torak lebih rendah. Gambar 2.16 menunjukka menunjukkan n grafik daya gesekan gesekan pada salah satu mesin yang dioperasikan di bawah kondisi spesifik tertentu.
13
d. Hubu Hubung ngan an bhp bhp,, ihp, ihp, dan dan fhp fhp Daya efektif (bhp) adalah daya yang dikirimkan, ihp adalah daya yang dibangk dibangkitka itkan n di dalam dalam mesin, mesin, dan fhp adalah adalah yang yang hilang hilang karena karena geseka gesekan. n. Hubungan diantara ketiganya adalah Bhp = ihp – fhp
…………………………
(2.4)
Daya Daya yang yang dikir dikirim imka kan n oleh oleh mesin mesin sama sama deng dengan an daya daya yang yang diba dibang ngkit kitka kan n dikurangi daya yang hilang karena gesekan. Adapun rumus untuk daya adalah: P = 2πNT 2πNT
………………………..
(2.5)
………………..
(2.6)
…………………….....
(2.7)
Atau P (kW) = 2π x 2π x N (rev / s ) x T ( N.m ) x Dalam satuan hp
Dalam satuan PS ………………………..................... (Arismunandar, 2005:32)
(2.8) (2.9)
14
Dimana: P, Ne
= Daya efektif (kW, hp, PS).
N, n
= Putaran Putaran mesin mesin (rpm). (rpm).
T
= Torsi (N.m, lbf.ft, kgf.m)
1 PS
= 0,9863 hp = 0,7355 kW
3.
Tekanan nan Efek fektif Rat Rata-rat -rataa (me (mep) Tekanan Tekanan efektif efektif rata-rata pengereman pengereman (bmep atau ) di di definisikan definisikan sebagai sebagai
tekanan konstan teoritis yang dapat menggambarkan selama setiap langkah usaha mesin untuk menghasilkan daya (atau kerja) yang sama dengan daya efektif (atau kerja). Sedangkan menurut Heywood (1998:50), ukuran performa mesin relative yang berguna didapatkan dengan membagi kerja per siklus dengan volume silinder per siklus. Parameter-parameter Parameter-parameter yang didapatkan memiliki satuan gaya per satuan luas dan disebut tekanan efektif rata-rata (mean (mean effective pressure/mep). pressure/mep). Adapun rumus untuk tekanan efektif rata-rata ( mean effective pressure/mep) pressure/mep) adalah:
(Arism ismunandar, 20 2005:24 :24) …… ………
Dimana:
(2.10)
15
Mep Mep
= Teka Tekana nan n efek efekti tiff rata rata-r -rat ataa (kg/ (kg/cm cm²) ²)..
Ne
= Daya poros (PS).
VL
= Vol Volum umee lan langk gkah ah tora torak k per per silin ilinde derr (cm (cm³) ³)..
Z
= Jumlah silinder.
N
= Putaran mesin (rpm).
A
= Jum Jumla lah h silk silkus us per per put putar aran an (1 untu untuk k mot motor or 2 lan langk gkah ah dan dan ½ untu untuk k mot motor or 4 langkah).
4.
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (sfc)
Menu Menuru rutt Ober Obert, t, kons konsum umsi si bahan bahan bakar bakar spes spesifi ifik k adala adalah h perb perband anding ingan an parameter parameter yang menunjukka menunjukkan n bagaimana bagaimana efisiensi efisiensi sebuah sebuah mesin merubah merubah bahan bakar menjadi menjadi kerja. Parameter ini lebih disukai, disukai, daripada efisiensi thermal, thermal, karena semua kuantitas diukur dalam standar dan satuan-satuan fisika seperti: waktu, daya, dan massa. Adapun rumus untuk konsumsi bahan bakar spesifik (sfc) adalah: …………………… Dimana: sfc sfc
= Kons Konsum umsi si baha bahan n baka bakarr (kg (kg/. /.ja jam, m, kg/k kg/k.j .jam am))
mf
= Laju aliran massa bahan bakar (kg/jam)
t
= Waktu (jam)
5. Efis Efisie iens nsii Therm hermal al Efekt fektif if (ƞth) th)
(2.11)
16
Menu Menuru rutt Crou Crouse se & Angl Anglin in (dala (dalam m Wa Warju rju,, 2009 2009:5 :55), 5), therm thermal al artin artinya ya dihubungkan dengan “panas”. Efisiensi thermal mesin adalah hubungan antara daya yang yang dihas ihasil ilka kan n deng engan ener energ gi dalam alam bahan ahan baka bakarr yang ang dibak ibakar ar untu untuk k menghasilkan daya tersebut. Adapun rumus untuk efisiensi thermal efektif adalah: (Ar (Arism ismunand andar, 20 2005:33 :33)……… )…………… ……… …
(1. (1.12)
Dimana: th Ƞ
= Efisiensi thermal efektif (%).
Ne
= Daya Daya poros (PS).
Gf
= Ju Jumlah mlah baha bahan n bak bakar ar ya yang digun igunaakan kan (kg (kg/j /jam am))
Ƞc
= Jumlah kalor bahan bakar (kcal/kg).
6. Perband Perbanding ingan an Udara Udara dan dan Bahan Bahan Bakar Bakar (kcal/ (kcal/kg) kg) Perband Perbandinga ingan n udara-b udara-bahan ahan bakar bakar merupa merupakan kan perban perbanding dingan an massa massa yang yang menunnjukkan bagian re;atif udara dan bahan bakar yang dimasukkan. ……..……..……..
(1.13)
Grafik parameter-parameter performa mesin secara lengkap dapat dilihat pada gambar 2.18.
17
Gambar 2.19 Hasil pengujian motor bensin pada bermacam-macam putaran dengan katup gas buang terbuka penuh ( r = 9) Sumber: Arismunandar (2005:39)
