Nama: M. Nur ShobakhNIM : 135060209111008

Motor Bakar

1. Sebutkan minimal 3 tujuan praktikum motor bakar :a) Mendapatkan berbagai karakteristik kinerja (performance characteristic) dari motor bakar melalui kegiatan pengujian di laboratorium motor bakar yang dilakukan oleh mahasiswa yaitu :1) Karakteristik kinerja antara putaran terhadap daya indikatif (Ni), daya efektif, dan daya mekanik.2) Karakteristik kinerja antara putaran terhadap torsi3) Karakteristik kinerja antara putaran terhadap Mean Effective Pressure (MEP)4) Karakteristik kinerja antara putaran terhadap Spesific Fuel Consumption (SFC)5) Karakteristik kinerja antara putaran terhadap efisiensi (i,e,v)6) Karakteristik kinerja antara putaran terhadap kandungan CO, CO2, O2, H2O dan N2 dalam gas buang.7) Putaran terhadap keseimbangan panas.b) Menggambarkan diagram Sankey, yaitu diagram yang menggambarkan keseimbangan panas yang terjadi pada proses pembakaran pada motor bakar.c) Mengetahui pembakaran sempurna atau tidak yang ditunjukkan dengan emisi gas buang berupa karbon monoksida.

2. Jelaskan yang dimaksud dengan :a) Mesin-mesin thermal ?Mesin-mesin thermal merupakan mesin yang menggunakan energi thermal atau panas untuk proses kerjanya.b) Konversi energi pada motor bakarMotor bakar merupakan suatu pesawat kerja yang mengubah energi kimia dari campuran bahan bakar menjadi energi mekanik naik turunnya poros engkol.

3. Jelaskan yang dimaksud dengan :a) Internal combustion engine (berikut 2 contoh)Adalah mesin yang mendapatkan daya dari proses pembakarannya yang terjadi dalam mesin itu sendiri, hasil pembakaran bahan bakar dan udara digunakan langsung untuk menimbulkan daya. Contohnya : Mobil, sepeda motor.b) External combustion engine (berikut 2 contoh)Adalah mesin yang proses pembakaran bahan bakarnya terjadi di luar mesin dan membutuhkan peralatan lain untuk menghasilkan media yang dapat digunakan untuk menimbulkan daya. Contohnya : Turbin uap, kereta api tenaga uap.

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan reciprocating engine & sebutkan macamnya :

5. Jelaskan apa yang dimaksud dengan :a) two stroke engineAdalah sebuah mesin dimana untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan 2 kali proses langkah naik-turun piston atau 1 kali putaran poros engkol pada setiap 1 siklus kerja.b) four stroke engineAdalah sebuah mesin dimana untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan 4 kali proses langkah naik-turun piston, 2 kali rotasi poros engkol pada setiap 1 siklus kerja.

6. Jelaskan tentang air standard cycle :Dalam air standard cycle fluida kerja menggunakan udara, dan pembakaran bahan bakar diganti dengan pemberian panas dari luar. Pendinginan dilakukan untuk mengembalikan fluida kerja pada kondisi awal. Semua proses pembentuk siklus udara standar dalam motor bakar adalah proses ideal, yaitu proses reversibel internal. Diagram P V dan T S dari Siklus udara ideal Carnot dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar : Diagram Siklus Carnot IdealSumber : Thermodynamics, Cengel, 1994 : 457

Proses Termodinamika dari Siklus Carnot terdiri dari :1. Penambahan panas secara isothermal (1-2)2. Proses ekspansi secara isentropik (2-3)3. Pembuangan panas secara isothermal (3-4)4. Proses kompresi secara isentropik (4-1)

7. Jelaskan tentang siklus dual cycle motor bakar ?Dual cycle merupakan gabungan antara siklus otto dengan siklus diesel. Pada siklus ini pemasukan kalor sebagian pada volume konstan seperti dalam siklus otto, dan sebagian lagi pada tekanan konstan dalam siklus diesel. Kombinasi demikian merupakan gambaran yang lebih baik pada motor motor pembakaran modern ini. Diagram P V dan T S dari Siklus Dual Motor Diesel dapat dilihat pada gambar dibawah ini : Gambar : Diagram Siklus Dual Motor DieselSumber : Thermodynamics, Cengel, 1994 : 466

Langkah kerja siklus dual motor diesel teoritis terdiri dari :1. Langkah kompresi secara isentropik (1-2)2. Langkah pemberian panas pada volume konstan (2-X)3. Langkah pemberian panas pada tekanan konstan (X-3)4. Langkah ekspansi secara isentropik (3-4)5. Langkah pembuangan panas pada volume konstan (4-1)

8. Jelaskan tentang siklus otto dan siklus diesel :a) Siklus OttoSiklus standar udara pada motor bensin disebut Siklus Otto, berasal dari nama penemunya, yaitu Nicholas Otto seorang Jerman pada tahun 1876. Diagram P V dan T S dari Siklus Otto untuk motor bensin dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar : Diagram Siklus Otto IdealSumber : Thermodynamics, Cengel, 1994 : 457

Langkah kerja dari Siklus Otto terdiri dari :1. Langkah kompresi secara isentropik (1-2)2. Langkah penambahan panas secara isokhorik (2-3)3. Langkah ekspansi secara isentropik (3-4)4. Langkah pembuangan panas secara isokhorik (4-1)

b) Siklus DieselPada tahun 1990 di Jerman Rudolph Diesel merencanakan sebuah motor dengan mengkompresikan udara sampai mencapai temperatur nyala dari bahan bakar, kemudian bahan bakar diinjeksikan dengan laju penyemprotan sedemikian rupa sehingga dihasilkan proses pembakaran pada tekanan konstan. Penyalaan terhadap bahan bakar diakibatkan oleh satu kompresi dan bukan oleh penyalaan busi seperti halnya motor cetus api (S.I Engine). Diagram P V dan T S dari Siklus Diesel untuk motor diesel dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar : Diagram P-V dan T-S siklus dieselSumber : Thermodynamics, Cengel, 1994 : 464

Langkah siklus ini terdiri dari :1. Langkah kompresi (1-2) secara isentropik2. Langkah pemasukan kalor (2-3) secara isobarik3. Langkah kerja (3-4) secara isentropik4. Langkah pelepasan kalor secara isokhorik (4-1)

9. Apa yang di maksud dengan karakteristik kinerja motor bakar? (sebutkan indikator kerja dan operasionalnya) ?Karakteristik kinerja motor bakar adalah karakteristik atau bentuk bentuk hubungan antara indikator kerja sebagai variabel terikat dengan indikator operasionalnya sebagai variabel bebas. Dengan adanya bentuk hubungan antara kedua indikator tersebut maka dapat diketahui kondisi optimum suatu motor bakar harus dioperasikan, atau apakah kondisi suatu motor bakar masih baik dan layak untuk dioperasikan.

10. Apa yang di maksud dengan:a) Langkah IsapTorak bergerak dari posisi TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah), dengan katup KI (katup isap) terbuka dan katup KB (katup buang) tertutup. Karena gerakan torak tersebut maka campuran udara dengan bahan bakar pada motor bensin atau udara saja pada motor diesel akan terhisap masuk ke dalam ruang bakar.

b) Langkah BuangTorak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI dan KB terbuka. Sehingga gas hasil pembakaran terbuang ke atmosfer.c) Langkah KompresiTorak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI dan KB tertutup. Sehingga terjadi proses kompresi yang mengakibatkan tekanan dan temperatur di silinder naik.d) Langkah Ekspansi Sebelum posisi torak mencapai TMA pada langkah kompresi, pada motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar sehingga terjadi proses pembakaran. Akibatnya tekanan dan temperatur di ruang bakar naik lebih tinggi. Sehingga torak mampu melakukan langkah kerja atau langkah ekspansi. Langkah kerja dimulai dari posisi torak pada TMA dan berakhir pada posisi TMB saat KB mulai terbuka pada langkah buang. Langkah ekspansi pada proses ini sering disebut dengan power stroke atau langkah kerja.

11. Apa yang di maksud dengan :a) Daya bahan bakar (Nbb)

b) Daya Indikasi (Ni)Daya yang dihasilkan dari reaksi pembakaran bahan bakar dengan udara yang terjadi di ruang bakar.

Dimana, Pi : tekanan indikasi rata-rata (kg/cm)Vd : volume langkah = (m)D : diameter silinder (m)L : panjang langkah torak (m)n : putaran mesin (rpm)z : jumlah putaran poros engkol untuk setiap siklus untuk 4 langkah z = 2, dan untuk 4 langkah z = 1

c) Daya mekanis (Nf)Kehilangan daya (Nf) terjadi akibat adanya gesekan pada torak dan bantalan.Nf = Ni NeDimana,Ni = Daya IndikatifNe = Daya efektifNf = Daya mekanis

d) Daya efektif (Ne)Daya efektif motor bakar adalah proporsional dengan perkalian torsi yang terjadi pada poros output (T) dengan putaran kerjanya (n). Karena putaran kerja poros sering berubah terutama pada mesin kendaraan bermotor, besar torsi pada poros (T) yang dapat dijadikan sebagai indikator kinerja motor bakar. Daya ini dihasilkan oleh poros engkol yang merupakan perubahan kalor di ruang bakar menjadi kerja. Daya efektif dirumuskan sebagai berikut

Dimana,T: Torsi (kg . m)n : putaran (rpm)

12. Apa yang di maksud dengan :a) kerja efektif (Qe)b) kerugian mekanis (Qpp)c) kerugian pendinginan (Qw)d) kerugian pembuangan (Qeg)

13. Apa yang di maksud intermitten horse power?

14. Apa yang di maksud peak horse power?

15. Apa yang di maksud continues horse power?

16. Gambar dan jelaskan tentang diagram sankey pada motor bakar?Diagram sankey merupakan diagram yang menjelaskan keseimbangan panas yang masuk dan panas yang keluar serta dimanfaatkan saat pembakaran terjadi.

Gambar 2.11 : Diagram SankeySumber : Arismunandar, Motor Diesel Putaran Tinggi. 1975 : 29

Pada gambar diatas menunjukkan bahwa 30-45% dari nilai kalor bahan bakar dapat diubah menjadi kerja efektif. Sisanya merupakan kerugian-kerugian, yaitu kerugian pembuangan (gas buang dengan temperatur 300o 600o C). kerugian pendinginan dan kerugian mekanis (kerugian gesekan yang diubah dalam bentuk kalor yang merupakan beban pendinginan).

17. Jelaskan tentang alat ukur dibawah ini :a) ViscometerAlat yang digunakan untuk mengukur viskositas fluida.b) FlashpointmeterAlat yang digunakan untuk mengetahui titik nyala api suatu bahan bakar (oC)c) DynamometerAlat yang digunakan untuk mengetahui gaya pembebanan pada porosd) FlowmeterAlat yang digunakan untuk mengukur debit aliran air e) AerometerAlat yang digunakan untuk mengukur massa jenis bahan bakar (kg/m3)18. Sebutkan larutan-larutan yang digunakan dalam orsat apparatus serta jelaskan fungsinya?Orsat apparatus merupakan suatu alat yang dipergunakan untuk mengukur dan menganalisa komposisi gas buang. Untuk itu digunakan larutan yang dapat mengikat gas tersebut dengan kata lain gas yang diukur akan larut dalam larutan pengikat. Masing - masing larutan tersebut adalah :a) Larutan Kalium Hidroksida (KOH), untuk mengikat gas CO2b) Larutan Asam Kalium Pirogalik, untuk mengikat gas O2 c) Larutan Cupro Clorid (CuCl2), untuk mengikat gas CO

19. Apa yang anda ketahui tentang bomb calorimeter?Bomb calorimeter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengetahui kalor bahan bakar

20. Apa yang dimaksud dengan knocking? Dan bagaimana cara mengatasinya?

21. Apa yang dimaksud dengan detonasi? Dan bagaimana cara mengatasinya?Detonasi adalah getaran atau suara ledakan yang ditimbulkan oleh pembakaran yang tidak sempurna.Metoda dibawah ini adalah cara mengatasinya :a) Gunakan solar yang angka cetanenya tinggib) Menaikkan tekanan dan temperatur udarac) Mengurangi Volume injeksi saat memulai injeksid) Menaikkan temperatur ruang bakar

22. Apa yang anda ketahui tentang radiator dan Boostpump?a) Radiator : alat penukar suhu (heat exchanger) yang digunakan untuk mendinginkan panas dari sebuah mesin sehingga mesin tidak kelebihan panas (overheat) ketika bekerja dan digunakan secara terus menerus. Radiator berfungsi sebagai tangki penyimpanan cairan pendingin yang memiliki tabung dan sirip-sirip untuk menyalurkan panas cairan pendingin mesin pada aliran udara yang lewat. b) Boostpump : sebuah mesin yang digunakan untuk meningkatkan tekanan pada fluida yang sudah memiliki tekanan sehingga tekanan fluida meningkat, bisa digunakan untuk mentransfer fluida bertekanan tinggi, pengisian tabung gas, dan pembilasan.

23. Jelaskan syarat terjadinya proses pembakaran, dan persamaan reaksi kimia pembakaran sempurna.Pembakaran merupakan proses oksidasi cepat bahan bakar disertai dengan produksi panas, atau energi dan cahaya. Ada tiga faktor pembakaran yaitu temperatur, Oksigen (udara), dan bahan bakar. Tanpa tiga faktor ini maka pembakaran tidak akan sempurna.Syarat terjadinya pembakaran yang baik pada suatu motor adalah:a) Adanya tekanan kompresi yang cukupb) Campuran bahan bakar dan udara cukupc) Suhu yang cukup tinggi untuk pembakaran.Reaksi kimia :a) Pembakaran sempurna isooktana:C8H18 (l) +12 O2 (g) > 8 CO2 (g) + 9 H2O (g) H = -5460 kJb) Pembakaran tak sempurna isooktana:C8H18 (l) + 8 O2 (g) -> 8 CO (g) + 9 H2O (g) H = -2924,4 kJ

24. Apa yang anda ketahui tentang istilah SOHC engine dan DOHC engine?a) SOHC EngineSOHC merupakan kepanjangan dari Single Over Head Camshaft, dari arti kata SOHC saja mungkin sedikit bisa disimpulkan artinya. SOHC merupakan mesin yang menggunakan satu Camshaft atau yang bisa dikenal dengan noken as, jadi setiap silinder terdapat satu noken as dengan 2 katup, yaitu katup isap (intake valves) yang mempunyai fungsi sebagai menghisap campuran udara dan bahan bakar kedalam ruang bakar dan katup buang (exhaust valves) yang berfungsi sebagai mengisap sisa pembakaran ke knalpot.

Gambar : SOHC Engine

b) DOHC EngineDOHC merupakan kepanjangan dari Double Over Head Camshaft, untuk teknologi DOHC ini memiliki dua Camshaft atau noken as tiap silindernya dan terdiri dari 4 katup, yaitu 2 katup isap dan 2 katup buang, masing-masing katup mempunyai fungsi yang sama dengan SOHC diatas. Sistem buka tutup ini tidak memerlukan rocker arm sehingga proses kerja menjadi lebih presisi lagi pada putaran tinggi.

Gambar : DOHC Engine

25. Apa yang dimaksud dengan volume langkah dan volume kompresi?