Download - MOTORR BENSIN
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
1/28
BAB II
DASAR TEORI
A. Dasar Teori
1. Prinsip Dasar Motor Bensin (Tinjauan pustaka)
Secara umum pengertian motor bakar diartikan sebagai pesawat yang dapat
mengubah suatu bentuk energi thermal menjadi bentuk energi mekanik. Motor
bakar dapat pula diartikan sebagai pesawat dan energi kerja mekaniknya diperoleh
dari pembakaran bahan bakar dalam pesawat itu sendiri. Oleh karena itu, motor
bakar yang pembakarannya terjadi di dalam pesawat itu sendiri disebut pesawat
tenaga dengan pembakaran dalam (Internal Combustion Engine).
Pada mulanya perkembangan motor bakar torak dengan motor bakar bensin
ditemukan oleh Nichollus Otto pada tahun 1876. Karena bentuknya kecil dan
tenaganya besar juga mudah dihidupkan dan sangat praktis, maka memberikan
kemungkinan untuk dapat mempergunakan motor tersebut diberbagai lapangan
kerja dengan aneka macam ragamnya.
Motor bakar torak menggunakan silinder tunggal atau beberapa silinder.
Salah satu fungsi torak disini adalah sebagai pendukung terjadinya pembakaran
pada motor bakar. Tenaga panas yang dihasilkan dari pembakaran diteruskan
torak ke batang torak, kemudian diteruskan ke poros engkol yang mana poros
engkol nantinya akan diubah menjadi gesekan putar.
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
2/28
Yudi Aris Ristanto (Mahasiswa AKPRIND 2007) telah melakukan sebuah
penelitian tentang penambahan Methanol pada bahan bakar Premium. Hasil
pengujian yang telah dilakukan terhadap sampel campuran Methanol adalah
sebesar (77% Premium dan 23% Methanol) bila dibandingkan dengan
penggunaan Premium murni, maka :
a. Torsi Mesin (T) : akan lebih kecil 1,01 % dari penggunaan
Premium murni pada putaran enggine 6000 rpm.
b. Daya Poros ( Pb) : akan lebih kecil 0,45 % dari penggunaan
Premium murni pada putaran enggine 7000 rpm.
c. Tekanan Efektif Rata-rata (bmep) : akan lebih kecil 1,01 %
dari penggunaan Premium murni pada putaran enggine 6000 rpm.
d. Konsumsi Bahan Bakar (Sfc) : akan lebih kesil 5,8 % dari
penggunaan Premium murni pada putaran enggine 7000 rpm.
e.Efisiensi Bahan Bakar (
f) : akan lebih besar 6,16 % dari
pada penggunaan Premium murni pada putaran enggine 7000 rpm.
2. Prinsip Dasar Motor Bensin
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
3/28
Motor bakar terbagi menjadi 2 (dua) jenis utama, yaitu motor diesel dan
motor bensin. Perbedaan umum terletak pada sistem penyalaan. Penyalaan pada
motor bensin dinyalakan oleh loncatan bunga api listrik yang dipercikan oleh busi
atau juga sering disebut jugaspark ignition engine. Sedangkan pada motor diesel
penyalaan terjadi karena kompresi yang tinggi di dalam silinder kemudian bahan
bakar disemprotkan oleh nozzle atau juga sering disebut juga Compression
Ignition Engine.
2. Klasifikasi Motor Bakar
Motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) macam. Adapun
pengklasifikasian motor bakar adalah sebagai berikut:
a. Berdasar Sistem Pembakarannya
1). Mesin bakar dalam
Pada mesin pembakaran dalam fluida kerja yang dihasilkan pada
mesin itu sendiri, sehingga gas hasil pembakaran yang terjadi sekaligus
berfungsi sebagai fluida.
Contoh: motor bakar torak.
2). Mesin bakar luar
Pada mesin pembakaran luar fluida kerja yang dihasilkan terdapat di
luar mesin tersebut. Energi thermal dan gas hasil pembakaran dipindahkan
ke dalam mesin melalui beberapa dinding pemisah.
Contoh: kereta uap
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
4/28
b. Berdasar Sistem Penyalaan
1). Motor bensin
Motor bensin dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut
dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga
api listrik yang membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor
ini cenderung disebut spark ignition engine. Pembakaran bahan bakar
dengan udara ini menghasilkan daya. Di dalam siklus otto (siklus ideal)
pembakaran tersebut dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume
konstanta. (Wiranto Arismunandar, 1988: 61).
2). Motor diesel
Motor diesel adalah motor bakar torak yang berbeda dengan motor
bensin. Proses penyalaannya bukan menggunakan loncatan bunga api
listrik. Pada waktu torak hampir mencapai titik TMA bahan bakar
disemprotkan ke dalam ruang bakar. Terjadilah pembakaran pada ruang
bakar pada saat udara udara dalam silinder sudah bertemperatur tinggi.
Persyaratan ini dapat terpenuhi apabila perbandingan kompresi yang
digunakan cukup tinggi, yaitu berkisar 12-25. (Wiranto Arismunandar,
1988: 89).
B. Siklus Termodinamika
Konversi energi yang terjadi pada motor bakar torak berdasarkan pada siklus
termodinamika. Proses sebenarnya amat komplek, sehingga analisa dilakukan pada
kondisi ideal dengan fluida kerja udara.
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
5/28
Idealisasi proses tersebut sebagai berikut:
1. Fluida kerja dari awal proses hingga akhir proses.
2. Panas jenis dianggap konstan meskipun terjadi perubahan temperatur
pada udara.
3. Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara adiabatik, tidak terjadi
perpindahan panas antara gas dan dinding silinder.
4. Sifat-sifat kimia fluida kerja tidak berubah selama siklus berlangsung.
5. Motor 2 (dua) langkah mempunyai siklus termodinamika yang sama
dengan motor 4 (empat) langkah.
Gambar 2. 1. Diagram P-V dan T-S siklus otto
(Cengel & Boles, 1994 : 451)
C. Siklus Otto (Siklus udara volume konstan)
Pada siklus otto atau siklus volume konstan proses pembakaran terjadi pada
volume konstan, sedangkan siklus otto tersebu ada yang berlangsung dengan 4
(empat) langkah atau 2 (dua) langkah. Untuk mesin 4 (empat) langkah siklus kerja
terjadi dengan 4 (empat) langkah piston atau 2 (dua) poros engkol. Adapun langkah
dalam siklus otto yaitu gerakan piston dari titik puncak (TMA=titik mati atas) ke
posisi bawah (TMB=titik mati bawah) dalam silinder.
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
6/28
Gambar 2. 2. Diagram P-V dan T-S siklus otto
(Cengel & Boles, 1994 : 458)
Proses siklus otto sebagai berikut :
Proses 1-2 : proses kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston bergerak
menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume
clearance sehingga tekanan dan temperatur udara naik.
Proses 2-3 : pemasukan kalor konstan, piston sesaat pada (TMA=titik mati atas)
bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan dan temperatur
meningkat hingga nilai maksimum dalam siklus.
Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston
turun menuju (TMB=titik mati bawah), energi dilepaskan disekeliling
berupa internal energi.
Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada
(TMB=titik mati bawah) dengan mentransfer kalor ke sekeliling dan
kembali mlangkah pada titik awal.
D. Prinsip Kerja Motor Bakar Torak
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
7/28
Berdasarkan prinsipnya, terdapat 2 (dua) prinsip pada motor bakar torak, yaitu: 4
(empat) langkah dan 2 (dua) langkah. Adapun prinsip kerja motor bakar 4 (empat)
langkah dan 2 (dua) langkah adalah sebagai berikut:
1. Prinsip Kerja Motor Bakar 4 (empat) Langkah
Yang dimaksud dengan motor bakar 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu)
kali proses pembakaran terjadi pada setiap 4 (empat) langkah gerakan piston atau
2 (dua) kali putaran poros engkol. Dengan anggapan bahwa katup masuk dan
katup buang terbuka tepat pada waktu piston berada pada TMA dan TMB, maka
siklus motor 4 (empat) langkah dapat diterangkan sebagai berikut:
a. Langkah Hisap
Piston bergerak dari TMA ke TMB. Pada ruangan di atas piston terjadi
pembesaran volume yang menyebabkan tekanan menjadi kurang. Tekanan
kurang tersebut mengakibatkan terjadinya hisapan terhadap campuran udara
bahan bakar dari karburator. Keadaan katup masuk terbuka dan katup buang
tertutup.
b. Langkah Kompresi
Piston bergerak dari TMB ke TMA mengadakan kompresi terhadap
campuran udara bahan bakar yang baru masuk pada langkah pengisian.
Tekanan dan temperatur menjadi naik sedemikian rupa sehingga campuran
bahan bakar udara berada dalam keadaan yang mudah sekali untuk terbakar.
Sebelum langkah kompresi berakhir maka busi mengadakan pembakaran
kedua katup tertutup.
c. Langkah Usaha
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
8/28
Akibat adanya pembakaran maka pada ruang bakar terjadi panas dan
pemuaian yang tiba-tiba. Pemuaian tersebut mendorong piston untuk bergerak
dari TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga
seluruh tenaga panas mendorong piston untuk bergerak.
d. Langkah Buang
Pada langkah buang ini katup masuk tertutup sedangkan katup buang
terbuka. Piston bergerak dari TMB menuju TMA mendesak gas sisi
pembakaran keluar melalui katup buang dan saluran buang (exhaust manifold)
menuju atmosfer.
Gambar 2. 3. prinsip kerja motor 4 (empat) langkah
(Wiranto Arismunandar, 2002 : 8)
2. Motor Bensin 2 (dua) Langkah
Pada motor bensin 2 (dua) langkah, setiap siklus terdiri dari 2 (dua)
langkah piston atau 1 (satu) kali putaran poros engkol. Proses yang terjadi pada
motor 4 (empat) langkah, juga terjadi 1 (satu) langkah penuh. Langkah-langkah
tersebut adalah:
a. Langkah Naik
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
9/28
Piston bergerak dari TMB ke TMA. Beberapa saat sebelum piston
sampai di TMB, gas bekas hasil pembakaran sudah mulai dikeluarkan dan
campuran udara bahan bakar barupun sudah mulai dimasukkan. Langkah ini
merupakan langkah kompresi. Pada waktu piston hampir mencapai TMA busi
mengadakan pembakaran.
b. Langkah Turun
Dengan adanya pembakaran pada akhir langkah naik maka terjadi panas
dan pemuaian yang tiba-tiba. Piston bergerak dari TMA ke TMB. Sebelum
piston mencapai TMB maka lubang buang sedah terbuka. Lubang masukpun
kemudian terbuka pula, gas baru masuk dan sekaligus mendorong gas bekas
keluar.
Suatu hal yang sangat penting pada motor 2 (dua) langkah ialah adanya lubang-
lubang masuk dan buang sebagai pengganti katup. Piston yang bergerak dari TMB ke
TMA dan sebaliknya menutup dan membuka lubang-lubang tersebut. Jadi motor 2
(dua) langkah umumnya tidak mempunyai katup masuk dan katup buang.
Kelemahan yang paling menonjol pada motor 2 (dua) langkah yaitu sangat
singkatnya waktu yang tersedia untuk pemasukkan dan pembuangan gas bekas.
Akibatnya bahan bakar baru ada yang tercampur dengan gas bekas atau sudah
terbuang keluar bersama gas bekas sebelum sempat terbakar. Tapi kelemahan ini
telah diusahakan memperkecilnya dengan membuat bermacam sistem pembilasan.
Pada motor bensin 2 (dua) langkah, karena pemasukan dan pengeluaran gas baru dan
gas bekas tidak diatur oleh klep maka terdapat beberapa kelemahan, yaitu:
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
10/28
1). Dengan adanya lubang transfer dari lubang buang maka
kompresi tidak dimulai dari TMB. Kerugian ini tidak sama pada masing-masing
motor, berkisar antara 20-45%. Berarti lubang buang baru tertutup pada waktu
piston sudah bergerak ada kalanya 800 putaran sesudah TMB.
2). Terlalu sedikit waktu untuk pemasukan gas baru dan pembuangan gas bekas
sehingga besar kemungkinan sebagian gas bekas, sehingga besar kemungkinan
sebagian gas bekas tidak sempat keluar dan sebaliknya ada juga gas baru yang
sudah keluar sebelum terbakar.
Gambar 2. 4. prinsip kerja motor 2 (dua) langkah
(Arends BPM; H Berenschot,1980)
E. Proses Pembakaran
Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi
persenyawaan bahan bakar oksigen (O2) sebagai oksidan dengan temperaturnya lebih
besar dari titik nyala. Mekanisme pembakarannya sangat dipengaruhi oleh keadaan
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
11/28
dari keseluruhan proses pembakaran dimana atom-atom dari komponen yang dapat
bereaksi dengan oksigen yang dapat membentuk produk yang berupa gas (Sharma,
S.P, 1978, hal. 65).
Untuk memperoleh daya maksimum dari suatu operasi hendaknya komposisi gas
pembakaran dari silinder (komposisi gas hasil pembakaran) dibuat seideal mungkin,
sehingga tekanan gas hasil pembakaran bisa maksimal menekan torak dan
mengurangi terjadinya detonasi. Komposisi bahan bakar dan udara dalam silinder
akan menentukan kualitas pembakaran dan akan berpengaruh terhadapperformance
mesin dan emisi gas buang.
Sebagaimana telah kita ketahui sebagai bahan bakar motor bensin terutama yang
mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen yang dikenal dengan 3 (tiga) teori
mengenai pembakaran hidrogen tersebut.
1. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum
karbon bergabung dengan oksigen.
2. Karbon terbakar lebih dahulu daripada hidrogen.
3. Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan
oksigen dan membentuk senyawa (hidrolisasi) yang kemudian dipecah secara
terbakar.
Dalam sebuah mesin terjadi beberapa tingkatan pembakaran yang digambarkan dalam
sebuah grafik dengan hubungan antara tekanan dan perjalanan engkol. Berikut adalah
gambar dari grafik tingkatan pembakaran :
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
12/28
Gambar 2.5. Tingkat pembakaran dalam sebuah mesin
(Maleev.V.L, 1995 : 160)
Proses atau tingkatan pembakaran dalam sebuah mesin terbagi menjadi empat tingkat
atau periode yang terpisah. Periode-periode tersebut adalah :
1. Keterlambatan pembakaran (Delay Periode)
Periode pertama dimulai dari titik 1 yaitu mulai disemprotkannya bahan bakar
sampai masuk kedalam silinder, dan berakhir pada titik 2. Perjalanan ini sesuai
dengan perjalanan engkal sudut a. Selama periode ini berlangsung tidak terdapat
kenaikan tekanan melebihi kompresi udara yang dihasilkan oleh torak. Dan bahan
bakar masuk terus menerus melalui nosel.
2. Pembakaran cepat
Pada titik 2 terdapat sejumlah bahan bakar dalam ruang bakar, yang dipecah
halus dan sebagian menguap kemudian siap untuk dilakukan pembakaran. Ketika
bahan bakar dinyalakan yaitu pada titik 2, akan menyala dengan cepat yang
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
13/28
mengakibatkan kenaikan tekanan mendadak sampai pada titik 3 tercapai. Periode
ini sesuai dengan perjalanan sudut engkol b. yang membentuk tingkat kedua.
3. Pembakaran Terkendali
Setelah titik 3, bahan bakar yang belum terbakar dan bahan bakar yang masih,
tetap disemprotkan (diinjeksikan) pada kecepatan yang tergantung pada kecepatan
penginjeksian, serta jumlah distribusi oksigen yang masih ada dalam udara
pengisian. Periode inilah yang disebut dengan periode terkendali atau disebut juga
pembakaran sedikit demi sedikit yang akan berakhir pada titik 4 dengan
berhentinya injeksi. Selama tingkat ini tekanan dapat naik, konstan ataupun turun.
Periode ini sesuai dengan pejalanan engkol sudut c, dimana sudut c tergantung
pada beban yang dibawa beban mesin, semakain besar bebannya semakin besar c.
4. Pembakaran pasca (after burning)
Bahan bakar sisa dalam silinder ketika penginjeksian berhenti dan akhirnya
terbakar. Pada pembakaran pasca tidak terlihat pada diagram, dikarenakan
pemunduran torak mengakibatkan turunnya tekanan meskipun panas ditimbulkan
oleh pembakaran bagian akhir bahan bakar.
Dalam pembakaran hidrokarbon yang biasa tidak akan terjadi gejala apabila
memungkinkan untuk proses hidrolisasi. Hal ini hanya akan terjadi bila pencampuran
pendahuluan antara bahan bakar dengan udara mempunyai waktu yang cukup
sehingga memungkinkan masuknya oksigen ke dalam molekul hidrokarbon.
Bila oksigen dan hidrokarbon tidak bercampur dengan baik maka terjadi proses
cracking dimana pada nyala akan timbul asap. Pembakaran semacam ini disebut
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
14/28
pembakaran tidak sempurna. Ada 2 (dua) kemungkinan yang terjadi pada
pembakaran mesin berbensin, yaitu:
a. Pembakaran normal (sempurna), dimana bahan bakar dapat
terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Mekanisme
pembakaran normal dalam motor bensin dimulai pada saat terjadinya loncatan api
busi. Selanjutnya api membakar gas yang berada disekelilingnya dan menjalar ke
seluruh bagian sampai semua partikel gas terbakar habis.
b. Pembakaran tidak sempurna (tidak normal), dimana sebagian
bahan bakar tidak ikut terbakar atau tidak terbakar bersama-sama pada saat dan
keadaan yang dikehendaki. Pada pembakaran tidak sempurna terjadi 2 (dua)
peristiwa, yaitu knocking(ketukan) danpre-ignition.
F. Detonasi Pada Motor Bensin
Dalam keadaan tertentu maka pembakaran dalam silinder motor dapat terjadi
kenaikan yang sangat cepat dan kuat sehingga diluar terdengar suara knocking.
Kejadian inilah yang biasa disebut denga detonasi akibat gelombang detonasi yang
ada dalam silinder, hingga didalamnya naik lebih cepat hingga 40 kg/cm tiap 0,001
detik.
Detonasi ini dapat terjadi pada semua jenis motor bakar. Sifatnya sangat merugikan,
karena:
1. Mengurangi rendemen motor, sebab lebih banyak panas yang
diserahkan pada dinding silinder dari pada yang diubah menjadi usaha.
2. Mengakibatkan retak pada torak, batang dan komponen yang lain.
3. Mengakibatkan pembakaran yang terlampau pagi.
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
15/28
Pada motor bensin terdapat 2 (dua) macam detonasi :
1. Detonasi karena campuran bahan bakar sudah menyala
sebelum busi mengeluarkan bunga api. Hal ini disebabkan karena kotoran-kotoran
yang tertimbun dan menyala terus menerus. Jadi untuk menghilangkan detonasi,
motor bensin perlu dibersihkan secara rutin, perbaikan pada sisitem pendingin.
2. Detonasi yang timbul karena kecepatan pembakaran bahan bakar
disekitar busi, termampat olehnya sehingga terbakar dengan sendirinya meskipun
pembakaran didahului oleh nyala api busi. Tetapi untuk pembakaran yang
sempurna dibutuhkan gerakan nyala api yang teratur dimulai dari busi.
G. Bahan Bakar
Bahan bakar (fuel) adalah segala sesuatu yang dapat di bakar misalnya kertas, kain,
batu bara, minyak tanah, bensin dsb. Untuk melalukan pembakaran diperlukan 3
(tiga) unsur, yaitu:
1. Bahan bakar
2. Udara
3. Suhu untuk memulai pembakaran.
Panas atau kalor yang timbul karena pembakaran bahan bakar tersebut disebut hasil
pembakaran atau nilai kalor (heating value).??????
Ada 3 (tiga) jenis bahan bakar, yaitu:
1. Bahan bakar padat
2. Bahan bakar cair
3. Bahan bakar gas
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
16/28
Kriteria utama yang harus dipenuhi bahan bakar yang akan digunakan dalam motor
bakar adalah sebagai berikut:
1. Proses pembakaran bahan bakar dalam silinder harus
secepat mungkin dan panas yang dihasilkan harus tinggi.
2. Bahan bakar yang digunakan harus tidak meninggalkan
endapan atau deposit setelah pembakaran karena akan menyebabkan kerusakan
pada dinding silinder.
3. Gas sisa pembakaran harus tidak berbahaya pada saat dilepas ke atmosfer.
a. Bahan Bakar Bensin
Premium berasal dari bensin yang merupakan salah satu fraksi dari
penyulingan minyak bumi yang diberi zat tambahan atau aditif, yaitu Tetra Ethyl
Lead (TEL). Premuim mempunyai rumus empiris Ethyl Benzena (C8H18).
Premium adalah bahan bakar jenis disilat berwarna kuning akibat adanya zat
berwarna tambahan. Penggunaann premiun pada umumnya adalah untuk bahan
bakar kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti mobil, sepeda motor, dll.
Bahan bakar ini juga sering disebut motor gasoline atau petrol dengan angka
oktan adalah 88. adapun untuk pembakaran pada bensin premium adalah sebagai
berikut:
2 C8H18 + 25 O2 16 CO2 + 18 H2O
(pada)Pembakaran di atas diasumsikan semua bensin terbakar dengan sempurna.
Komposisi bahan bakar bensin, yaitu:
Bensin (gasoline) C8H18
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
17/28
Berat jenis bensin 0,65-0,75
Pada suhu 400 bensin menguap 30-65%
4. Pada suhu 1000 bensin menguap 80-
90%
(Sumber: Encyclopedia Of Chemical Technologi, Third Edition, 1981: 399)
b. MethanolatauMethil Alcohol
Methanoladalah bahan bakar cair yang mengandung O 2 , berada dalam fase
cair pada temperatur dan tekanan atmosfir. Selama ini methanolmerupakan bahan
baku untuk pembuatan formalin, asam asetit dan MTBE atauMethyl TersierButyl
Ester(C 2 H 12 O). tetapi Methanoldapat juga diperoleh dari ekstrasi biomassa dan
kayu. Bilangan oktan Methanol tiggi sehingga dapat digunakan dengan
perbandingan kompresi yang lebih tinggi. (Arismunandar, 2002:163)
Methanolatau juga disebut metal alcohol dan juga bisa disebut alkohol kayu
dengan rumus kimianya adalah CH 3 OH atau CH 4 O merupakan anggota pertama
dari deret homolog alkohol jenuh. Proses paling tua dan yang pertama untuk
memproduksi Methanol adalah dengan cara perusakan distilasi kayu. Untuk
menghasilkan alkohol kayu, tetapi saat ini pembuatan Methanol dilakukan dengan
menggunakan gas alam, gas batu bara, gas air atau gas kotoran pada temperatur
tinggi dalam katalis logam. Adapun persamaan reaksi umum dari Methanol
sebagai berikut:
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
18/28
2H 2 O+2C > CH 4 +CO > 2CO+4H 2 > 2CH 3 OH
Sintesa langsung dari karbon monoksida dan hydrogen yang merupakan produk
menengah dari reaksi diatas dapat dilihat pada temperatur dan tekanan tinggi
seperti pada reaksi berikut ini: CO+2H 2> CH 3 OH
Gambar 2.6 . CairanMethanol
Adapun data-data Methanolsebagai berikut :
a. Rumus kimia = CH3 OH
b. Berat molekul = 32
c. Persen massa O 2 = 50,0
d. Titik didih C = 65,5
e. Perbandingan bahan bakar udara stoikiometri = 0.165
f. Nilai kalor rendah, MJ/kg = 19,5
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
19/28
g. Viskositas Uap @ 25C = 0,56
h. Berat jenis, g/ml = 0,793
i. Temperatur nyala sendiri = 450C
j. Bilangan setara = 5
k. Bilangan oktana = 111 (Anton LW, 97 :151)
H. Parameter Prestasi Mesin.
Pada umumnya performance atau prestasi mesin bisa diketahui membaca dan
menganalisis parameter yang ditulis dalam sebuah laporan atau media lain. Biasanya
kita akan mengetahui daya, torsi, dan bahan bakar spesifik dari mesin tersebut.
Parameter itulah yang menjadi pedoman praktis prestasi sebuah mesin.
Parameter prestasi mesin dapat dilihat dari berbagai hal diantara yang terdapat dalam
diagram sebagai berikut :
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
20/28
Gambar 2. 7. Diagram Alir Prestasi Mesin
Secara umum daya berbanding lurus dengan luas piston sedang torsi berbanding
lurus dengan volume langkah. Parameter tersebut relatif penting digunakan pada
mesin yang berkemampuan kerja dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat
pembebanan. Daya maksimum didefinisikan sebagai kemampuan maksimum yang
bisa dihasilkan oleh suatu mesin. Adapun torsi poros pada kecepatan tertentu
mengindikasikan kemampuan untuk memperoleh aliran udara (dan juga bahan bakar)
yang tinggi kedalam mesin pada kecepatan tersebut. Sementara suatu mesin
dioperasikan pada waktu yang cukup lama, maka konsumsi bahan bakar suatu
efisiensi mesinnya menjadi suatu hal yang dirasa sangat penting. (Heywood, 1988 :
823).
Parameter Prestasi Mesin
Torsi
Daya
Laju KonsumsiBahan Bakar
Konsumsi BahanBakar
SpesifikEfisiensi BahanBakar
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
21/28
Gambar 2. 8. Pengetesan Prestasi Mesin
Unjuk Kerja Motor Bakar
Pada motor bakar torak, daya yang berguna adalah daya poros, karena daya poros
itulah yang mengerakkan beban. Daya poros itu sendiri dibangkitkan oleh daya
indikator yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakkan torak.
Daya poros yang berputar ditimbulkan oleh bahan bakar yang dibakar dalam
silinder yang selanjutnya torak akan menggerakkan semua mekanisme pada motor
bakar. Unjuk kerja motor bakar tergantung dari daya poros yang dapat ditimbulkan.
Unjuk kerja ini biasanya dinyatakan dalam daya kuda (PS) atau KW persatuan isi
langkah.
Isi langkah Vi = penampang silinder x langkah (m3)
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
22/28
Efisiensi volumetric v =jumlah udara yang dihisap dalam satu siklus : jumlah udara
yang diisikan dalam silinder Vi pada kondisi atmosfer.
Jumlah udara = )(
)(273
273293,1 kgV
maltekanannor
tekanan
Ctio
+
Dari formula diatas dapat dilihat kalau suhunya lebih rendah, maka tekanan udara
yang masuk lebih besar dan jumlah udara yang akan dihisap lebih besar pula. Sebagai
hasil akan dapat dihasilkan daya yang lebih besar pula karena sejumlah bahan bakar
akan dapat terbakar dengan baik (Soenarto & Furuhama 1995).
Karena itu dalam merancang motor bakar torak, terutama motor diesel, hendaklah
diusahakan agar tekanan maksimum dapat dibatasi apabila perbandingan
kompresinya hendak dipertinggi.
a. Volume Silinder
Volume silinder antara TMA dan TMB disebut volume langkah torak
(V1). Sedangkan volume antara TMA dan kepala silinder (tutup silinder)
disebut volume sisa (Vs). Volume total (Vt) ialah isi ruang antara torak ketika
ia berada di TMB ampai tutup silinder.
Vt =V1+Vs ..(1)
Volume langkah mempunyai satuan yang tergantung pada satuan diameter
silinder (D) dan panjang langlah torak (L) biasanya mempunyai satuan
centimetercubic (cc) atau cubic inch (cu.in).
V1 = luas lingkaran x panjang langkah
V1 = r2 x L
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
23/28
V1 = LD
2
2
1
Dengan demikian besaran dan ukuran motor bakar menurut volume
silinder tergantung dari banyaknya silinder yang digunakan dan besarnya
volume silinder (Kiyuku & Murdhana 1998).
b. Perbandingan Kompresi
Hasil bagi volume total dengan volume sisa disebut sebagai perbandingan
kompresi
ss
s
V
V
V
VVC
11
1+=+
= .(2)
Dimana :
V1 = volume langkah torak
Vs = volume sisa
Jadi, bila suatu motor mempunyai volume total 56 cu.in dan volume sisa 7
cu.in, maka perbandingan kompresinya adalah :
87
56==C
Hal diatas menunjukkan bahwa selama langkah kompresi, muatan yang
ada diatas torak dimampatkan 8 kali lipat dari volume terakhirnya. Makin
tinggi perbandingan kompresi, maka makin tinggi tekanannya dan temperatur
akhir kompresi. (Kiyuku & Murdhana, 1998).
Perbandingan kompresi tidak dapat dinaikan tanpa batas, karena motor
pembakaran yang menggunakan busi akan timbul suara menggelitik kalau
perbandingan kompresinya terlalu tinggi (Soenarta & Furuhama, 1995).
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
24/28
Torsi dan Daya Poros
Dinamometer biasanya digunakan untuk mengukur torsi sebuah mesin.
Adapun mesin yang akan diukur torsinya tersebut diletakkan pada sebuah
testbed dan poros keluaran mesin dihubungkan dengan rotor dinamometer.
Prinsip kerja dari dinamometer dapat dilihat pada gambar 2.6. Rotor
dihubungkan secara elektromagnetik, hidrolis, atau dengan gesekan mekanis
terhadap stator yang ditumpu oleh bantalan yang mempunyai gesekan kecil.
Torsi yang dihasilkan oleh stator ketika rotor tersebut berputar diukur dengan
cara menyeimbangkan stator dengan alat pemberat, pegas, atau pneumatik.
Hambatan ini akan menimbulkan torsi (T), sehingga nilai daya (P) dapat
ditentukan sebagai berikut :
)(60000
..2kW
TnP
= ............................................(3)
Dimana :
n = putaran mesin (rpm)
T = torsi (Nm)
Torak yang didorong oleh gas membuat usaha. Baik tekanan maupun
suhunya akan turun waktu gas berekspansi. Energi panas diubah menjadi
usaha mekanis. Konsumsi energi panas ditunjukkan langsung oleh turunnya
suhu. Kalau toraknya tidak mendapatkan hambatan dan tidak menghasilkan
usaha gas tidak akan berubah meskipun tekanannya turun.
Tekanan Efektif Rata-rata (BMEP)
Besar nilai P1 merupakan tekanan efektif rata-rata indikator (indicator mean
effective pressure : IMEP).
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
25/28
Nilai P1, dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
s
i
V
WP =1 .................................(4)
Dengan menggunakan nilai Pi dapat memudahkan perhitungan besar usaha
indikator Wi pada tekanan konstan selam torak pada langkah ekspansi. Pada
mesin 4 langkah besar nilai Pi terjadi setiap 2 putaran, sehingga besar nilai N i
indikator dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
Dengan satuan Si ( m3, kPa dan rps)
Ni =V1.P1.n/2 (kW).................................................(5)
Dimana :
V1= volume langkah (m3)
Pi = tekanan efektif rata-rata indicator (kPa)
n = putaran mesin (rpm)
Pada mesin 2 langkah besar nilai Pi dihasilkan pada tiap putaran, maka
secara teoritis nilai Ni akan menjadi dua kali lebih besar jika dibandingkan
pada persamaan 4, tetapi pada umumnya besar nilai Pi pada mesin 2 langkah
lebih kecil dibandingkan dengan 4 langkah. Nilai N i disebut sebagai keluaran
indikator yang menyatakan keluaran, disebabkan oleh adanya tekanan pada
torak.
Daya yang dapat dimanfaatkan untuk memutar mesin disebut sebagai keluaran
efektif (brake mean out put) nilai Ne dapat dirumuskan sebagai berikut :
Ne = V1. N. BMEP. 2 (kW)(6)
Besar keluaran efektif dapat diukur dengan menggunakan sebuah
dynamometer. Nilai BMEP adalah merupakan tekanan efektif rata-rata (brake
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
26/28
mean effective pressure). Besar nilai Ne yang ditentukan oleh produk dari
volume langkah V1, kecepatan putaran n dan BMEP yang berhubungan
dengan tekanan gas rata-rata merupakan keluaran suatu pembakaran yang
bermanfaat. BMEP adalah besar nilai yang menunjukkan daya mesin tiap
satuan volume silinder pada putaran tertentu dan tidak tergantung dari ukuran
motor bakar. (Soenarta &Furuhama, 1995).
Besar nilai BMEP dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut :
nV
ZPBMEP
d.
..60= ................................(7)
Dimana :
P = daya (kW)
N = putaran mesin (rpm)
Vd= volume langkah total silinder (m3)
Z = sistem siklus (4 langkah =2, 2 langkah =1)
Efisiensi Thermis
Perbandingan antara energi yang dihasilkan dan energi yang dimasukkan pada
proses pembakaran bahan bakar disebut efisiensi thermis rem (brake thermal
efficiency) dan ditentukan sebagai berikut :
(%)100.
860
= hSFCbt ..................................(8)
Dimana :
H = nilai kalor untuk bahan bakar premium = 10500 kcal/kg.
Minyak gas = 10400 kcal/kg.
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
27/28
SFC = konsumsi bahan bakar spesifik
Nilai kalor mempunyai hubungan dengan berat jenis. Pada umumnya
semakin tinggi berat jenis maka semakin rendah nilai kalornya (Kiyaku &
Murdhana, 1998).
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) ditentukan dalam g/PSh atau g/kWh
dan lebih umum digunakan dari pada bt. Besar nilai SFC adalah kebalikan
dari pada bt. Penggunaan bahan bakar dalam gram per jam Ne dapat
ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :
[ ]kWhkgP
mSFC
f/= .............................(9)
Dimana :
SFC = konsunsi bahan bakar spesifik (kg/kWh)
P = daya mesin (kW)
Sedang nilai mf dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:
bbft
bm =
1000
3600.(10)
Dimana :
b = volume 3 buret (cc)
t = waktu (detik)
bb = berat jenis bahan bakar (kg/l)
mf = adalah penggunaan bahan bakar per jam pada kondisi tertentu
(Nakoela Soenarta &Dr. Shoichi Furuhama,1995)
-
7/30/2019 MOTORR BENSIN
28/28
1. Gambar masuk dalam kalimat
2. Paragraf baru , baris pertama dibuat menjorok kedalam
3. Penomoran subbab dengan 2.1. dst