Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

42
Pengertian Motor Bakar AHMAD HARIS NIZAR TEKNIK PERMESINAN KAPAL Motor bakar adalah suatu perangkat/mesin yang mengubah energi termal/panas menjadi energi mekanik. Energi ini dapat diperoleh dari proses pembakaran yang terbagi menjadi 2 (dua) golongan, yaitu: 1. Motor bakar pembakaran luar, yaitu suatu mesin yang mempunyai sistim pembakaran yang terjadi diluar dari mesin itu sendiri. Misalnya mesin uap dimana energi thermal dari hasil pembakaran dipindahkan kedalam fluida kerja mesin. Pembakaran air pada ketel uap menghasilkan uap kemudian uap tersebut baru dimasukkan kedalam sistim kerja mesin untuk mendapatkan tenaga mekanik. 2. Motor pembakaran dalam. Pada umumnya motor pembakaran dalam dikenal dengan motor bakar. Proses pembakaran bahan bakar terjadi didalam mesin itu sendiri sehingga gas hasil pembakaran berfungsi sekaligus sebagai fluida kerja mesin. Motor bakar itu sendiri dibagi menjadi beberapa macam berdasarkan sistim yang dipakai, yaitu: a. motor bakar torak, Untuk motor bakar torak dibagi atas 2 (dua) macam, yaitu: motor bensin motor diesel. Menurut langkah kerjanya motor bakar dibagi menjadi mesin dengan proses dua langkah dan mesin dengan proses empat langkah b. motor bakar turbin gas, c. dan motor bakar propulsi pancar gas. MOTOR DIESEL Pada saat perkenalan mesin diesel pertama di pasaran yaitu di Eropa dan Amerika serikat. De La Vergn dan Mietz & Weiss adalah dua orang Amerika yang berhubungan dengan pem-bangunan mesin minyak dalam jumlah yang cukup banyak disekitar tahun 1893. De La Vergn melan-jutkan untuk membangun mesin minyak dan menjadi salah satu dari pabrik mesin diesel yang terkemuka. Saat ini merupakan bagian dari Boldwin Locomotive Works. Di Amerika, industri mesin diesel belum benar-benar dimulai sampai tahun 1912, ketika paten asli dari Rudolf Diesel tidak berlaku lagi. Tahun pertama dari pengembangan motor diesel diamerika menunjukkan kemajuan sangat lambat, meskipun menjanjikan penghematan bahan bakar dan keandalan dari penggerak jenis baru. Sejak tahun 1916 motor diesel mulai berdiri sendiri, dan pada 1920 motor diesel telah digunakan secara luas dalam melayani pompa jalur pipa, ini merupakan awal dari penggunaan umum mesin diesel dalam bidang perminyakan pada berbagai jenis. Penggunaan motor diesel untuk melayani kapal dimulai tahun 1923 dan sedikit demi sedikit semakin populer. Dan untuk pengguanaan dalam penyebrangan samudra mulai tahun 1924.

description

sekilas tentang motor pembakaran dalam(Internal Combustion Engine)

Transcript of Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Page 1: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Pengertian Motor Bakar AHMAD HARIS NIZAR

TEKNIK PERMESINAN KAPAL

Motor bakar adalah suatu perangkat/mesin yang mengubah energi termal/panas menjadi

energi mekanik. Energi ini dapat diperoleh dari proses pembakaran yang terbagi menjadi 2

(dua) golongan, yaitu:

1. Motor bakar pembakaran luar, yaitu suatu mesin yang mempunyai sistim

pembakaran yang terjadi diluar dari mesin itu sendiri. Misalnya mesin uap dimana

energi thermal dari hasil pembakaran dipindahkan kedalam fluida kerja mesin.

Pembakaran air pada ketel uap menghasilkan uap kemudian uap tersebut baru

dimasukkan kedalam sistim kerja mesin untuk mendapatkan tenaga mekanik.

2. Motor pembakaran dalam. Pada umumnya motor pembakaran dalam dikenal

dengan motor bakar. Proses pembakaran bahan bakar terjadi didalam mesin itu sendiri

sehingga gas hasil pembakaran berfungsi sekaligus sebagai fluida kerja mesin. Motor

bakar itu sendiri dibagi menjadi beberapa macam berdasarkan sistim yang dipakai,

yaitu:

a. motor bakar torak,

Untuk motor bakar torak dibagi atas 2 (dua) macam, yaitu:

motor bensin

motor diesel. Menurut langkah kerjanya motor bakar dibagi menjadi mesin dengan

proses dua langkah dan mesin dengan proses empat langkah

b. motor bakar turbin gas, c. dan motor bakar propulsi pancar gas.

MOTOR DIESEL

Pada saat perkenalan mesin diesel pertama di pasaran yaitu di Eropa dan Amerika

serikat. De La Vergn dan Mietz & Weiss adalah dua orang Amerika yang berhubungan

dengan pem-bangunan mesin minyak dalam jumlah yang cukup banyak disekitar tahun 1893.

De La Vergn melan-jutkan untuk membangun mesin minyak dan menjadi salah satu

dari pabrik mesin diesel yang terkemuka. Saat ini merupakan bagian dari Boldwin

Locomotive Works.

Di Amerika, industri mesin diesel belum benar-benar dimulai sampai tahun 1912,

ketika paten asli dari Rudolf Diesel tidak berlaku lagi. Tahun pertama dari pengembangan

motor diesel diamerika menunjukkan kemajuan sangat lambat, meskipun menjanjikan

penghematan bahan bakar dan keandalan dari penggerak jenis baru.

Sejak tahun 1916 motor diesel mulai berdiri sendiri, dan pada 1920 motor diesel telah

digunakan secara luas dalam melayani pompa jalur pipa, ini merupakan awal dari

penggunaan umum mesin diesel dalam bidang perminyakan pada berbagai jenis. Penggunaan

motor diesel untuk melayani kapal dimulai tahun 1923 dan sedikit demi sedikit semakin

populer. Dan untuk pengguanaan dalam penyebrangan samudra mulai tahun 1924.

Page 2: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Motor bensin dan motor diesel merupakan pesawat kerja pembangkit energi mekanik

yang menggunakan sistem pembakaran yang di dalam (Internal Combustion engine) motor

bensin menggunakan bahan-bakar bensin dan motor diesel mengunakan bahan-bakar solar

atau minyak diesel. Motor-motor ini dikonstruksi sesuai dengan fungsi pembentukan

energinya dengan komponen-komponen utamanya yang terdiri atas

1. silinder (cylinder)

2. torak (piston)

3. batang torak (connecting rod)

4. poros engkol (crank shaft).

Keuntungan dan kerugian motor diesel :

- Efisiensi panasnya tinggi.

- Bahan bakarnya hemat.

- Kecepatannya lebih rendah dibanding motor bensin.

- Getarannya besar dan berisik.

- Harganya lebih mahal.

- Digunakan pada kendaraan niaga.

Cara kerja motor diesel 2 tak

Kejadian daur 2 langkah/cara kerja mesin diesel 2 tak Sebuah daur dua langkah(kerja mesin

diesek 2 tak) diselesaikan dalam dua(2) langkah, atau satu putaran poros engkol mesin diesel,

sedangkan daur empat langkah memerlukan dua putaran. Perbedaan utama antara mesin

diesel 2 tak dan mesin diesel 4 tak adalah metode pengeluaran gas yang telah dibakar dan

pengisian silinder dengan udara segar. Dalam mesin diesel 4 tak operasi ini dilakukan oleh

torak mesin selama langkag buang dan isap. Dalam mesin diesel 2 tak operasi ini dilakukan

dekat t.m.b, oleh pompa atau penghembus udara yang terpisah.

Page 3: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

1. Langkah pertama (torak dari tma menuju tmb)

Sesaat sebelum torak mencapai TMA terjadi Penyemprotan/Injeksi bahan

bakar, di susul proses pembakaran sehingga (T) & (P) , mendorong torak menuju

TMB dan memutarkan poros engkol.

Karena torak menuju TMB (V) &(P) berakhir ketika ujung atas torak

melewati saluran buang dan terjadi penyesuaian (P), sehingga gas sisa pembakaran

keluar sampai

(P) dalam silinder= (P)atm.

Ketika saluran buang masih terbuka, saluran bilas terbuka dan udara murni

yang ada pada ruang bak engkol mengalir kedalam silinder, hal ini terjadi karena

(P) di luar bak engkol akibat saluran pengisian tertutup.

2. Langkah kedua (torak dari tmb menuju tma)

Torak bergerak dari TMB menuju TMA, dimana pengisian udara murni terus

berlangsung selama saluran bilas terbuka, sama halnya pengeluaran gas sisa

pembakaran juga terus berlangsung sampai torak menutup saluran pembuangan.

Setelah saluran bilas dan saluran buang tertutup, mulai terjadi proses kompresi udara

sampai sesaat torak mencapai TMA, di susul oleh penginjesiaan bahan bakar

sehingga terjadi pembakaran.

Page 4: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Pembilasan pada motor diesel dua langkah

1. PEMBILASAN TUKIK

a. Mempergunakan cara pembukaan dan penutupan lubang yang simetris.

b. Tekanan efektif rata-rata biasanya ;lebih rendah dari yang menggunakan cara

pembukaan dan penutupan lubang yang tidak simetris.

c. Daya persatuan berat motor lebih tinggi karena tidak dilengkapi alat khusus untuk

membuka dan menutup lubang.

2. PEMBILASAN TUKIK BALIK

a. Lubang di atas lubang isap, pada sisi ynga sama.

b. Biasanya digunakan pada motor dengan dimensi besar.

3. PEMBILASAN RUANG ENGKOL

a. Udara dalam ruang engkol di tekan torak ketika bergerak dari TMA menuju TMB

b. Ketika bagian atas torak melewati lubang bilas maka udara segar masuk ke dalam

silinder dan mendorong keluar gas sisa pembakaran.

4. PEMBILASAN DENGAN POMPA CENTRIFUGAL

a. Popa bilas sentrifugal di gerakkan okeh motor tersendiri.

b. Tekanan udara yang masuk kedalam silinder sebanding pangkat dua dari putaran

pompa.

Keuntungan :

Proses pembakaran terjadi setiap putaran poros engkol, sehingga putaran poros engkol

lebih halus untuk itu putaran lebih rata.

Tidak memerlukan klep, komponen part lebih sedikit, perawatan lebih mudah dan

relatif murah

Momen puntir untuk putaran lanjutan poros lebih kecil sehingga menghasilkan

gerakan yang halus

Bila dibandingkan dengan mesin empat langkah dalam kapasitas yang sama, tenaga

yang dihasilkan lebih besar

Proses pembakaran terjadi 2 kali, sehingga tenaga lebih besar

Kerugian :

Langkah masuk dan buang lebih pendek, sehingga terjadi kerugian langkah tekanan

kembali gas buang lebih tinggi

Karena pada bagian silinder terdapat lubang-lubang, timbul gesekan antara ring piston

dan lubang akibatnya ring piston akan lebih cepat aus.

Page 5: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Karena lubang buang terdapat pada bagian silinder maka akan mudah timbul panas

Putaran rendah sulit diperoleh

Konsumsi pelumas lebih banyak.

Cara kerja mesin diesel 4 tak

Pembakaran pada motor diesel terjadi karena bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam

selinder terbakar dengan sendirinya akibat tingginya suhu udara kompresi dalam ruang bakar.

Untuk membantu pemahaman tentang prinsip kerja motor diesel penggerak generator listrik

(4 tak), perhatikan dan pahami gambar siklus kerja motor diesel 4 tak dan diagram kerja

katup motor diesel 4 tak berikut ini :

Siklus Kerja Motor Diesel 4 Tak

Gambar 3 Digram Kerja Katup Motor Diesel 4 Tak

Page 6: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Prinsip kerja motor diesel dapat dipahami dengan mempelajari urutan langkah kerja dalam

menghasilkan satu usaha untuk memutar poros engkol. Urutan langkah kerjanya sebagai

berikut :

Langkah Hisap.

Piston (torak) bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk membuka dan katup buang

tertutup. Udara murni terhisap masuk ke dalam selinder diakibatkan oleh dua hal.

Pertama, karena kevakuman ruang selinder akibat semakin memperbesar volume

karena gerakan torak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB), dan

kedua, karena katup masuk (hisap) yang terbuka.

Gambar 3 (diagram kerja katup motor diesel 4 tak), tanda panah putih melambangkan

derajad pembukaan katup hisap. Katup hisap ternyata mulai membuka beberapa

derajat sebelum torak (piston) mencapai TMA (dalam contoh : 100 sebelum TMA)

dan menutup kembali beberapa derajad setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah

TMB).

Langkah Kompresi.

Poros engkol berputar, kedua katup tertutup rapat, piston (torak) bergerak dari TMB

ke TMA. Udara murni yang terhisap ke dalam selinder saat langkah hisap, dikompresi

hingga tekanan dan suhunya naik mencapai 35 atm dengan temperatur 500-8000C

(pada perbandingan kompresi 20 : 1).

Gambar 3 menunjukkan katup hisap baru menutup kembali setelah beberapa derajad

setelah TMB (dalam contoh : 490 setelah TMB). Dengan kata lain, langkah kompresi

efektif baru terjadi setelah katup masuk (hisap) benar-benar tertutup.

Langkah Usaha (pembakaran).

Poros engkol terus berputar, beberapa derajad sebelum torak mencapai TMA, injector

(penyemprot bahan bakar) menginjeksikan bahan bakar ke ruang bakar (di atas torak /

piston). Bahan bakar yang diinjeksikan dengan tekanan tinggi (150-300 atm) akan

membentuk partikel-partikel kecil (kabut) yang akan menguap dan terbakar dengan

cepat karena adanya temperatur ruang bakar yang tinggi (500-8000C). Pembakaran

maksimal tidak terjadi langsung saat bahan bakar diinjeksikan, tetapi mengalami

keterlambatan pembakaran (ignition delay). Dengan demikian meskipun saat injeksi

terjadi sebelum TMA tetapi tekanan maksimum pembakaran tetap terjadi setelah

TMA akibat adanya keterlambatan pembakaran (ignition delay). Proses pembakaran

ini akan menghasilkan tekanan balik kepada piston (torak) sehingga piston akan

terodorong ke bawah beberapa saat setelah mencapai TMA sehingga bergerak dari

TMA ke TMB.

Gaya akibat tekanan pembakaran yang mendorong piston ke bawah diteruskan oleh batang

piston (torak) untuk memutar poros engkol. Poros engkol inilah yang berfungsi sebagai

pengubah gerak naik turun torak menjadi gerak putar yang menghasilkan tenaga putar pada

motor diesel.

Langkah Pembuangan

Katup buang terbuka dan piston bergerak dari TMB ke TMA. Karena adanya gaya

Page 7: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

kelembamam yang dimiliki oleh roda gaya (fly wheel) yang seporos dengan poros

engkol, maka saat langkah usaha berakhir, poros engkol tetap berputar. Hal tersebut

menyebabkan torak bergerak dari TMB ke TMA. Karena katup buang terbuka, maka

gas sisa pembakaran terdorong keluar oleh gerakan torak dari TMB ke TMA. Setelah

langkah ini berakhir, langkah kerja motor diesel 4 langkah (4 tak) akan kembali lagi

ke langkah hisap. Proses yang berulang-ulang tersebut diatas disebut dengan siklus

diesel. Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 2 (siklus kerja motor diesel 4 tak) dan

Gambar 3 (diagram kerja katup motor diesel 4 tak).

Keuntungan :

Karena proses pemasukan, kompresi, kerja, dan buang prosesnya berdiri sendiri

sendiri sehingga lebih presisi, efisien dan stabil, jarak putaran dari rendah ke tinggi

lebih lebar (500- 10000 rpm).

Kerugian langkah karena tekanan balik lebih kecil dibanding mesin dua langkah

sehingga pemakaian bahan bakar lebih hemat.

Putaran rendah lebih baik dan panas mesin lebih dapat didinginkan oleh sirkulasi oli

Langkah pemasukan dan buang lebih panjang sehingga efisiensi pemasukan dan

tekanan efektif rata-rata lebih baik

Panas mesin lebih rendah dibanding mesin dua langkah

Kerugian :

Komponen dan mekanisme gerak klep lebih banyak, sehingga perawatan lebih sulit

Suara mekanis lebih gaduh

Langkah kerja terjadi dengan 2 putaran poros engkol, sehingga keseimbangan putar

tidak stabil, perlu jumlah silinder lebih dari satu dan sebagai peredam getaran.

DETONASI (KNOCKING)

Detonasi adalah getaran atau suara ledakan yang ditimbulkan oleh pembakaran yang tidak

sempurna. Metoda dibawah ini adalah cara mengatasinya :

1. Gunakan solar yang angka cetane-nya tinggi.

2. Menaikkan tekanan dan temperatur udara.

3. Mengurangi volume injeksi saat mulai injeksi.

4. Menaikkan temperatur ruang bakar.

MACAM-MACAM RUANG BAKAR MOTOR DIESEL

Motor diesel dibagi berdasarkan bentuk ruang bakarnya :

Ruang Bakar ada 2 yaitu :

1. Ruang bakar langsung = Tipe Injeksi Langsung (Direct Injection)

2. Ruang bakar tambahan = 1. Tipe Ruang Bakar Kamar Depan (Pre-combustion)

2. Tipe Kamar Pusar (Swirl Chamber)

Page 8: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

1. Ruang bakar langsung

Macam-macam Ruang Injeksi Langsung

1. Multi-spherical.

2. Hemispherical.

3. Spherical.

Gambar 7. Macam Ruang Injeksi

Keuntungan :

1. Effisiensi panas tinggi (tidak memerlukan glow plug).

2. Konstruksi cylinder head sederhana.

3. Karena kerugian panas kecil, perbandingan kompresi dapat diturunkan.

Kerugian :

1. Pompa injeksi harus menghasilkan tekanan yang tinggi.

2. Kecepatan maksimum lebih rendah.

3. Suara lebih besar (berisik).

4. Bahan bakar harus bermutu tinggi.

2. Tipe Ruang Bakar Kamar Depan

Bahan bakar disemprotkan oleh injection nozzle ke pre-combustion chamber. Sebagi-an akan

terbakar di tempat dan sisanya yang tidak terbakar akan dibakar habis di ruang bakar utama

(main chamber).

Gambar 8. Tipe Ruang bakar Kamar Depan

Page 9: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Keuntungan :

1. Pemakaian bahan bakar lebih luas.

2. Detonasi dapat dikurangi karena menggunakan injektor tipe throttle.

3. Motor tidak terlalu peka terhadap perubahan timing injeksi.

Kerugian :

1. Cylinder head rumit dan biaya pembuatan mahal.

2. Memerlukan glow plug.

3. Pemakaian bahan bakar lebih boros

3. Tipe Kamar Pusar (Swirl Chamber Type)

Kamar pusar mempunyai bentuk spherical. Udara yang dikompresikan piston me-masuki

kamar pusar dan membentuk aliran turbulensi. Sebagian akan terbakar di tempat dan sisanya

yang tidak terbakar akan dibakar habis di main combustion chamber.

Gambar 9. Tipe Kamar Pusar

Keuntungan :

1. Kecepatan motor tinggi.

2. Gangguan pada nozzle (tipe pin) lebih kecil.

3. Operasi motor lebih halus.

Kerugian :

1. Konstruksi cylinder head rumit.

2. Effisiensi panas rendah.

3. Menggunakan glow plug.

4. Detonasi lebih mudah terjadi.

Page 10: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Fungsi Komponen-komponen Mesin :

1. Blok Silinder (Cylinder Block)

Fungsi : Sebagai tempat untuk menghasilkan energi panas dari proses pembakaran

2. Torak (Piston)

Fungsi : memindahkan tenaga yang diperoleh dari pembakaran ke poros engkol (crank

shaft) melalui batang piston (connecting rod)

3. Cincin Torak (Ring Piston)

Fungsi : – Mencegah kebocoran gas saat langkah kompressi dan usaha

- Mencegah oli masuk keruang bakar

- Memindahkan panas dari piston ke dinding silinder

4. Batang Torak (Connecting Rod)

Fungsi : Menerima tenaga dari piston yang diperoleh dari pembakaran dan meneruskannya

ke poros engkol (crank shaft)

5. Poros Engkol (Crankshaft)

Fungsi : Merubah gerak turun naik piston menjadi gerak putar yang akhirnya

menggerakkan roda-roda

6. Bantalan (Bearing)

Fungsi : Mencegah keausan dan mengurangi gesekan pada poros engkol (crank shaft)

7. Roda Penerus (Flywheel)

Fungsi : Menyimpan tenaga putar (inertia) yang dihasilkan pada langkah usaha, agar poros

engkol (crank shaft) tetap berputar terus pada langkah lain nya

8. Katup (Valve)

Fungsi : Membuka dan menutup saluran masuk dan saluran buang

9. Pegas Katup (Valve Spring)

Page 11: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Fungsi : Mengembalikan katup pada kedudukan/posisi semula

10. Tuas Katup (Rocker arm)

Fungsi : Menekan katup-katup sehingga dapat membuka

11. Batang penumbuk (Push rod)

Fungsi : Meneruskan gerak lifter ke rocker arm

12. Penumbuk katup (Valve Lifter)

Fungsi : Memindahkan gerak cam shaft ke rocker arm melalui push rod

13. Poros Bubungan (Camshaft)

Fungsi : Membuka dan menutup katup sesuai timming yang ditentukan

14. Karter (Oil Pan)

Fungsi : Menampung oli untuk pelumasan

15. Piston Pin

Fungsi : Menghubungkan piston dengan connecting rod melalui lubang bushing

16. Bantalan Luncur Aksial (Thrust Washer)

Fungsi : Menahan poros engkol (crank shaft) agar tidak bergerak maju-mundur

17. Timing Chain / Timing Belt

Fungsi : Menghubungkan gerakan putar poros engkol (crank shaft) ke poros cam shaft

18. Kepala Silinder (Cylinder Head)

Fungsi : Menempatkan mekanisme katup, ruang bakar dan juga sebagai tutup silinder

19. Dudukan Katup (Valve Seat).

Fungsi : Merapatkan (mencegah kebocoran) pada saat katup menutup

Istilah-istilah Otomotif :

1. Compression Ratio : Jumlah volume ruang bakar dan volume silinder dibagi dengan

volume ruang bakar

2. Top Dead Center (TDC) / TMA : Posisi paling atas piston ketika bergerak naik

3. Combustion Chamber : Ruang bakar

4. Bore : Diameter silinder

5. Displacement : Volume total silinder

6. Bottom Dead Center (BDC) : Posisi paling bawah piston ketika bergerak turun

7. In Line engine : Silinder disusun dalam satu garis

8. V type Engine : Silinder disusun dalam dua garis yang membentuk sudut “V”

9. Boxer type engine : Silinder disusun dalam dua garis mendatar yang berlawanan arah

10. OHV : Over head Valve

11. OHC : Over head Cam shaft

12. SOHC : Single over head Cam shaft

13. DOHC : Doble over head Cam shaft

14. Vanos : Variabel Nokkenwelle steurung

15. Four Valve Technologi : Mekanisme katup menggunakan multi valve (4 valve)

16. Four Wheel Drive (4WD) : Kendaraan yang ke empat rodanya dapat digunakan sebagai

tenaga penggerak

Page 12: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

18. API (American Petroleum- : Standard yang menentukan kwalitas oli

Institute)

19. SAE (Society of Automotive- : Angka indek yang menunjukan keken- Engineers) talan

oli

19. CBU : Completely Built Up

20. CKD : Completely Knock Down

21. CO : Carbon Monoksida

22. : Lambda

23. HC : Hidro Carbon

24. DOT : Departement of transportation

25. Four Wheel Steering (4WS) : sistem kemudi yang ke-4 rodanya dapat berbelok.

26. Angka Octane : Angka yang menunjukan kemampuan bertahan bahan bakar bensin

terhadap Knocking

27. Knocking : Waktu pembakaran tertunda yang panjang, dan tekanan kompresi tinggi sekali

yang mengakibatkan putaran mesin kasar

28. Angka Cetane : Angka yang mengontrol bahan bakar solar dalam kemampuan pencegah

terjadinya knocking

29. RHD : Right Hand Drive, kemudi terletak di sebelah kanan.

30. RON : Research Octane Number, cara untuk mengetahui angka oktan.

31. Coefisien of drag : Besarnya hambatan udara.

32. LHD : Left Hand Drive

33. PK : Parden Kraft , tenaga kuda satuan Belanda.

34. PS : Pferde Starke, tenaga kuda satuan Jerman.

35. HP : Horse Power, tenaga kuda satuan Inggris.

36. Nm : Newton meter

37. Stroke : Langkah

38. VTEC : Variable valve Timing Electronic Control

39. ABS : Anti-lock Brake System

40. CO2 : Carbon dioksida

41. O2 : Oksigen

42. Pb : Plumbum (timah hitam)

43. Pb O2 : Plumbum oksida, Plat positif battery

44. Pb : Plat negatif battery

45. LSD : Limited Slip Differential

46. FO : Firing Order

47. FB : Firing Bench (FO pada mesin diesel)

48. DIS : Diagnostic Station

49. EFI : Electronic Fuel Injection

50. MPI : Multi Point Injection

51. CDI : Capasitor Discharge Ignition

52. TCI : Transistor Control Ignition

53. IC : Integrated Circuit

Page 13: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

PERHITUNGAN – PERHITUNGAN :

Volume Silinder

Volume silinder antara TMA dan TMB disebut volume langkah torak (V1).

Sedangkan volume silinder antara TMA dan kepala silinder (tutup silinder) disebut

volume sisa (Vs). Volume total (Vt) ialah isi ruang antara torak ketika ia berada di

TMB sampai tutup silinder.

Vt = V1 + Vs...............................................(1)

Volume langkah mempunyai satuan yang tergantung pada satuan silinder (D)

dan panjang langkah torak (L) biasanya mempunyai satuan centimeter cubic (cc) atau

cubic inch (cu.in).

V1 = luas lingkaran x panjang langkah

V1 = π. r2. L

V1 = π. ﴾ D2

1﴿ 2

. L

Dengan demikian besaran dan ukuran motor bakar menurut volume silinder

tergantung dari banyaknya silinder yang digunakan dan besarnya volume silinder

(Kiyaku & Murdhana, 1998).

Perbandingan Kompresi

Hasil bagi volume total dengan volume sisa disebut sebagai perbandingan

kompresi.

C = s

11

V

V1

SV

VV s ……………………………….(2)

Dimana :

V1 = volume langkah torak

Vs = volume sisa

Jadi suatu motor mempunyai volume total 56 cu.in dan volume sisa 7 cu.in,

maka perbandingan kompresinya adalah :

C = 7

56= 8

Hal diatas menunjukkan bahwa selama langkah kompresi, muatan yang ada

diatas torak dimampatkan 8 kali lipat dari volume terakhirnya. Semakin tinggi

Page 14: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

perbandingan kompresi, maka semakin tinggi tekanannya dan temperatur akhir

kompresi. (Kiyaku & Murdhana).

Perbandingan kompresi tidak dapat dinaikkan tanpa batas, karena motor

pembakaran yang menggunakan busi akan timbul suara menggelitik jika

perbandingan kompresinya terlalu tinggi (Soenarta & Furuhana, 1995).

Torsi dan Daya Poros

Pada motor bakar daya yang berguna adalah daya poros seperti telah dijelaskan diatas.

Daya poros ditimbulkan oleh bahan bakar yang dibakar dalam silinder dan selanjutnya

menggerakkan semua mekanisme.

Unjuk kerja motor bakar pertama-tama tergantung dari daya yang ditimbulkan

(Soenarta & Furuhama, 1995)

Gambar 2.6. Pengetesan Prestasi Mesin

(Sumber : Nakoela S dan Shoici F, 1995)

Pada gambar (2.6.) diatas menunjukkan peralatan yang dipergunakan untuk mengukur

nilai yang berhubungan dengan keluaran motor pembakaran yang seimbang dengan

hambatan atau beban pada kecepatan putaran konstan (n). Jika n berubah, maka motor

pembakaran menghasilkan daya untuk mempercepat atau memperlambat bagian yang

berputar. Motor pembakaran ini dihubungkan dengan dynamometer dengan maksud

mendapatkan keluaran dari motor pembakaran dengan cara menghubungkan poros motor

dengan poros dynamometer. Rotornya diikatkan pada poros yang akan mengaduk air

yang ada didalamnya. Hambatan ini akan menimbulkan torsi (T), sehingga nilai daya (P)

dapat ditentukan sebagai berikut :

Page 15: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

)(60000

..2kW

TnP

……………....................................(3)

Dimana :

P = Daya (kW)

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

Besar nilai P1 merupakan tekanan efektif rata-rata indikator (indicator mean effective

pressure : IMEP).

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 Ni indikator dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut :

Dengan satuan Si ( m3, kPa dan rpm)

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

Page 16: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

langkah. Nilai Ni 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 Dinamometer. Nilai

BMEP adalah merupakan tekanan efektif rata-rata (brake 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)

Menentukan Efisiensi Energi

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 = 11.245,14 kcal/kg.

Sumber??

SFC = konsumsi bahan bakar spesifik

Page 17: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Nilai kalor mempunyai hubungan dengan berat jenis. Pada umumnya semakin

tinggi berat jenis maka semakin rendah nilai kalornya. (Kiyaku & Murdhana, 1998).

2. Besar Penggunaan Bahan Bakar

Besar pemakaian bahan bakar spesifik (SFC) ditentukan dalam kg/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 buret (cc)

t = waktu (detik)

ρbb = berat jenis bahan bakar (kg/l)

mf = adalah penggunaan bahan bakar per jam pada kondisi tertentu

(kg/h)

Page 18: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

MOTOR BENSIN

Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin

pembakaran dalam yang sering digunakan dalam mobil, pesawat, atau alat lainnya seperti

mesin pemotong rumput atau motor, dan motor outboard untuk kapal.

Tipe paling umum dari mesin ini adalah mesin pembakaran dalam putaran empat

stroke yang membakar bensin. Pembakaran dimulai oleh sistem ignisi yang membakaran

spark voltase tinggi melalui busi. Tipe mesin putaran dua stroke sering digunakan untuk

aplikasi yang lebih kecil, ringan dan murah, tetapi efisiensi bahan bakarnya tidak baik.

Mesin wankel dapat juga menggunakan bensin sebagai bahan bakarnya.

Satu komponen dalam mesin lama adalah karburator, yang mencampur bensin dengan

udara. Di mesin yang lebih baru karburator diganti dengan injeksi bahan bakar.

Nikolaus August Otto (14 Juni 1832 – 28 Januari 1891) ialah penemu mesin pembakaran

dalam asal Jerman. Sebagai lelaki muda ia mulai percobaan dengan mesin gas dan pada 1864

ikut serta dengan 2 kawan untuk membentuk perusahaannya sendiri. Perusahaan itu dinamai

N. A. Otto & Cie., yang merupakan perusahaan pertama yang menghasilkan mesin

pembakaran dalam. Perusahaan ini masih ada sampai kini dengan nama Deutz AG.

Mesin atmosfer pertamanya selesai pada Mei 1867. 5 tahun kemudian ia disusul oleh

Gottlieb Daimler dan Wilhelm Maybach dan bersama mereka ciptakan gagasan putaran

empat tak atau putaran Otto.

Pertama kali dibuat pada 1876, tak itu merupakan gerakan naik atau turun pada piston

silinder. Paten Otto dibuat tak berlaku pada 1886 saat ditemukan bahwa penemu lain,

Alphonse Beau de Rochas, telah membuat asas putaran 4 tak dalam selebaran yang

diterbitkan sendirian. Menurut studi sejarah terkini, penemu Italia Eugenio Barsanti dan

Felice Matteucci mempatenkan versi efisien karya pertama dari mesin pembakaran dalam

pada 1854 di London (nomor paten 1072). Mesin Otto dalam banyak hal paling tidak

diilhami dari penemuan itu.

Cara kerja motor bensin 2 Tak

Mesin 2 tak pada prinsipnya bekerja dengan 2 langkah piston atau 1 putaran poros

engkol. Dalam satu siklus kerja mesin 2 tak hanya terdiri dari 1 kali gerakan naik dan 1

gerakan turun dari piston saja, berbeda dengan mesin 4 tak yang dalam satu siklus kerja

mesin harus terdiri dari 2 gerak naik dan 2 gerak turun.

Untuk lebih jelasnya kalian pelajari dulu mesin 4 tak agar lebih mudah belajar dalam

pembahasan mesin 2 tak

Dalam motor bensin 2 tak, piston melakukan 2 kali langkah kerja dalam 1 kali langkah usaha

antara lain :

Page 19: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

1. Langkah kompresi dan langkah hisap

Pada langkah ini dalam motor 2 tak terjadi 2 aksi berbeda yang terjadi secara

bersamaan yaitu aksi kompresi yang terjadi pada ruang silinder atau pada bagian atas

dari piston dan aksi hisap yang terjadi pada ruang engkol atau pada bagian bawah

piston.

Yang terjadi dalam langkah ini adalah :

-Piston bergerak dari TMB (titik mati bawah) ke TMA (titik mati atas).

-Pada saat saluran pembiasan tertutup mulai dilakukan langkah kompresi pada ruang

silinder.

-Pada saat saluran hisap membuka maka campuran udara dan bensin akan masuk ke

dalam ruang engkol.

2. Langkah usaha dan buang

Dan pada langkah ini terjadi langkah usaha dan buang yang terjadi pada saat yang

tidak bersamaan, jadi langkah usaha dahulu barulah setelah saluran pembiasan dan

saluran buang terbuka terjadi langkah buang.

Yang terjadi dalam langkah ini adalah :

Sebelum piston mencapai TMA (titik mati atas), busi akan memercikkan

bunga api listrik sehingga campuran udara dan bahan bakar akar terbakar dan

menyebabkan ledakan maka timbullah daya dorong terhadap piston, sehingga piston

Page 20: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

akan bergerak dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah).

Sesaat setelah saluran hisap tertutup dan saluran bias serta saluran buang

membuka maka campuran udara dan bahan bakar yang berada di ruang engkol akan

mendorong gas sisa hasil pembakaran melalui saluran bias ke saluran.

Mesin 2 tak harus memakai oli pelumas samping selain pelumas mesin hal ini di

sebabkan karena putaran yang dihasilkan lebih cepat. Karena hanya membutuhkan 2 langkah

kerja mesin 2 lebih cepat/kencang dari 4 tak hal ini menyebabkan mesin 2 tak lebih berisik,

dan boros bahan bakar, jadi tidak ada mesin yang sempurna pasti ada kekurangannya.

Keuntungan :

Proses pembakaran terjadi setiap putaran poros engkol, sehingga putaran poros engkol

lebih halus untuk itu putaran lebih rata.

Tidak memerlukan klep, komponen part lebih sedikit, perawatan lebih mudah dan

relatif murah

Momen puntir untuk putaran lanjutan poros lebih kecil sehingga menghasilkan

gerakan yang halus

Bila dibandingkan dengan mesin empat langkah dalam kapasitas yang sama, tenaga

yang dihasilkan lebih besar

Proses pembakaran terjadi 2 kali, sehingga tenaga lebih besar

Kerugian :

Langkah masuk dan buang lebih pendek, sehingga terjadi kerugian langkah tekanan

kembali gas buang lebih tinggi

Karena pada bagian silinder terdapat lubang-lubang, timbul gesekan antara ring piston

dan lubang akibatnya ring piston akan lebih cepat aus.

Karena lubang buang terdapat pada bagian silinder maka akan mudah timbul panas

Putaran rendah sulit diperoleh

Konsumsi pelumas lebih banyak.

Cara kerja motor bensin 4 Tak

Page 21: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Gambar 1 Siklus Empat Langkah

Langkah Hisap

- Piston bergerak dari TMA ke TMB.

- Katup hisap terbuka.

- Katup buang tertutup.

- Terjadi kevakuman dalam silinder, yang menyebabkan campuran udara dan bensin masuk ke

dalam silinder.

Langkah Kompresi

- Piston bergerak dari TMB ke TMA.

- Katup hisap tertutup.

- Katup buang tertutup.

- campuran udara dan bensin dikompresikan sampai tekanan dan suhunya meningkat.

Langkah Usaha

- Katup hisap tertutup.

- Katup buang tertutup.

- Busi (spark plug) memercikkan bunga api sehingga terjadi pembakaran yang menyebabkan

piston bergerak dari TMA ke TMB.

Langkah buang

- Piston bergerak dari TMB ke TMA.

- Katup hisap tertutup.

- Katup buang terbuka.

- Piston mendorong gas sisa pembakaran keluar.

Keuntungan :

Page 22: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Karena proses pemasukan, kompresi, kerja, dan buang prosesnya berdiri sendiri

sendiri sehingga lebih presisi, efisien dan stabil, jarak putaran dari rendah ke tinggi

lebih lebar (500- 10000 rpm).

Kerugian langkah karena tekanan balik lebih kecil dibanding mesin dua langkah

sehingga pemakaian bahan bakar lebih hemat.

Putaran rendah lebih baik dan panas mesin lebih dapat didinginkan oleh sirkulasi oli

Langkah pemasukan dan buang lebih panjang sehingga efisiensi pemasukan dan

tekanan efektif rata-rata lebih baik

Panas mesin lebih rendah dibanding mesin dua langkah

Kerugian :

Komponen dan mekanisme gerak klep lebih banyak, sehingga perawatan lebih sulit

Suara mekanis lebih gaduh

Langkah kerja terjadi dengan 2 putaran poros engkol, sehingga keseimbangan putar

tidak stabil, perlu jumlah silinder lebih dari satu dan sebagai peredam getaran

PERHITUNGAN – PERHITUNGAN :

Volume Silinder

Volume silinder antara TMA dan TMB disebut volume langkah torak (V1).

Sedangkan volume silinder antara TMA dan kepala silinder (tutup silinder) disebut

volume sisa (Vs). Volume total (Vt) ialah isi ruang antara torak ketika ia berada di

TMB sampai tutup silinder.

Vt = V1 + Vs...............................................(1)

Volume langkah mempunyai satuan yang tergantung pada satuan silinder (D)

dan panjang langkah torak (L) biasanya mempunyai satuan centimeter cubic (cc) atau

cubic inch (cu.in).

V1 = luas lingkaran x panjang langkah

V1 = π. r2. L

V1 = π. ﴾ D2

1﴿ 2

. L

Dengan demikian besaran dan ukuran motor bakar menurut volume silinder

tergantung dari banyaknya silinder yang digunakan dan besarnya volume silinder

(Kiyaku & Murdhana, 1998).

Perbandingan Kompresi

Hasil bagi volume total dengan volume sisa disebut sebagai perbandingan

kompresi.

Page 23: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

C = s

11

V

V1

SV

VV s ……………………………….(2)

Dimana :

V1 = volume langkah torak

Vs = volume sisa

Jadi suatu motor mempunyai volume total 56 cu.in dan volume sisa 7 cu.in,

maka perbandingan kompresinya adalah :

C = 7

56= 8

Hal diatas menunjukkan bahwa selama langkah kompresi, muatan yang ada

diatas torak dimampatkan 8 kali lipat dari volume terakhirnya. Semakin tinggi

perbandingan kompresi, maka semakin tinggi tekanannya dan temperatur akhir

kompresi. (Kiyaku & Murdhana).

Perbandingan kompresi tidak dapat dinaikkan tanpa batas, karena motor

pembakaran yang menggunakan busi akan timbul suara menggelitik jika

perbandingan kompresinya terlalu tinggi (Soenarta & Furuhana, 1995).

Torsi dan Daya Poros

Pada motor bakar daya yang berguna adalah daya poros seperti telah dijelaskan diatas.

Daya poros ditimbulkan oleh bahan bakar yang dibakar dalam silinder dan selanjutnya

menggerakkan semua mekanisme.

Unjuk kerja motor bakar pertama-tama tergantung dari daya yang ditimbulkan

(Soenarta & Furuhama, 1995)

Page 24: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Gambar 2.6. Pengetesan Prestasi Mesin

(Sumber : Nakoela S dan Shoici F, 1995)

Pada gambar (2.6.) diatas menunjukkan peralatan yang dipergunakan untuk mengukur

nilai yang berhubungan dengan keluaran motor pembakaran yang seimbang dengan

hambatan atau beban pada kecepatan putaran konstan (n). Jika n berubah, maka motor

pembakaran menghasilkan daya untuk mempercepat atau memperlambat bagian yang

berputar. Motor pembakaran ini dihubungkan dengan dynamometer dengan maksud

mendapatkan keluaran dari motor pembakaran dengan cara menghubungkan poros motor

dengan poros dynamometer. Rotornya diikatkan pada poros yang akan mengaduk air

yang ada didalamnya. Hambatan ini akan menimbulkan torsi (T), sehingga nilai daya (P)

dapat ditentukan sebagai berikut :

)(60000

..2kW

TnP

……………....................................(3)

Dimana :

P = Daya (kW)

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.

Page 25: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Tekanan Efektif Rata-rata

Besar nilai P1 merupakan tekanan efektif rata-rata indikator (indicator mean effective

pressure : IMEP).

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 Ni indikator dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut :

Dengan satuan Si ( m3, kPa dan rpm)

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 Ni 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 Dinamometer. Nilai

BMEP adalah merupakan tekanan efektif rata-rata (brake 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 :

Page 26: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

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)

Menentukan Efisiensi Energi

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 = 11.245,14 kcal/kg.

Sumber??

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).

2. Besar Penggunaan Bahan Bakar

Besar pemakaian bahan bakar spesifik (SFC) ditentukan dalam kg/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 :

Page 27: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

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 buret (cc)

t = waktu (detik)

ρbb = berat jenis bahan bakar (kg/l)

mf = adalah penggunaan bahan bakar per jam pada kondisi tertentu

(kg/h)

SISTEM PENDINGIN

Setiap motor bakar memerlukan pendinginan.

Secara umum sistem pendinginan berfungsi sebagai berikut:

1. Mencegah terbakarnya lapisan pelumas pada dinding silinder.

2. Meningkatkan efisiensi/daya guna thermis.

3. Mereduksi tegangan-tegangan thermis pada bagian-bagian silinder, torak, cincin torak dan

katup-katup.

Pembakaran campuran bahan bakar dan udara di dalam silinder menghasilkan panas

yang tinggi. Pada motor bakar hasil pembakaran menjadi tenaga mekanis hanya sekitar 23

sampai dengan 28 %. Sebagian panas keluar bersama gas bekas dan sebagian lain hilang

melalui pendinginan. Meskipun pendinginan merupakan suatu kerugian jika ditinjau dari segi

pemanfaatan energi, tetapi mesin harus didinginkan untuk menjamin kerja secara optimal.

Selain itu pendinginan juga mutlak diperlukan guna menjaga kestabilan temperatur kerja

motor. Jika dilihat dari diagram panas, sistem pendingin merupakan suatu bentuk kerugian

energi, lebih dari 32% energi panas hilang akibat pendinginan. Di mana panas akan diserap

oleh fluida pendingin. Panas yang terjadi tidak menyebabkan perubahan bentuk komponen

akibat memuai. Pedinginan dilakukan untuk mencegah terjadinya kelebihan panas

(overheating), pemuaian dan kerusakan minyak pelumas.

Sistem Pendinginan Udara

Pada umumnya mesin sepeda motor didinginkan dengan sistem pendinginan udara.

Page 28: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Gambar 9.15 Pendinginan pada mesin sepeda motor

Dalam sistem pendinginan udara, sekeliling silinder dan kepala silinder diberi sirip-

sirip pendingin guna memperbesar luas permukaan yang bersinggungan dengan udara

pendingin yang dialirkan ke sekelilingnya. Panas yang timbul dari hasil pembakaran akan

diambil oleh udara pendingin yang mengalir melalui sirip-sirip tersebut. Sirip-sirip pada

kepala silinder bisa disebut sebagai penghantar panas dari dalam mesin. Agar pemindahan

panas dari sirip ke udara pendingin berlangsung dengan baik maka sirip-sirip harus dalam

keadaan bersih dan tidak dilapisi kotoran yang akan mengurangi efek pendinginan. Untuk itu

sebaiknya bersihkan kotoran-kotoran yang menempel pada sirip pendingin tersebut secara

berkala.

Gunakan skrap untuk melepas kotoran kotoran yang menempel tersebut. Jika terdapat

karet pada celah-celah sirip pendingin periksa kondisinya apakah karet tersebut masih baik

digunakan,jika sudah rusak ganti dengan yang baru. Karet tersebut berfungsi untuk meredam

getaran mesin akibat sirip-sirip pendingin tersebut

Sistem pendinginan udara ada dua macam:

1. Sistem pendinginan udara alamiah

Merupakan sistem pendinginan dengan menggunakan aliran udara yang berembus

melewati mesin sewaktu sepeda motor berjalan dengan laju.

Gambar 9.16 Kepala silinder yang memiliki sirip-sirip untuk pendinginan udara

2. Sistem pendinginan udara tekan

Merupakan sistem pendinginan dengan menggunakan suatu alat semacam kipas

angin, putaran kipas akan menekan angin, sehingga angin bersikulasi melalui sirip-sirip.

Sistem ini tetap bisa digunakan walaupun sepeda motor dalam keadaan berhenti.

Gambar 9. 17 Sistem pendinginan udara tekan

Page 29: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Sistem pendingin cairan Selain sistem pendinginan udara juga ada sistem pendinginan dengan cairan.

Sistem ini terdiri dari :

- Radiator (yang digunakan dengan kipas elektric)

- Thermostaat

- Pompa air

- Tali kipas dan kipas radiator

Gambar 9.18 Radiator

Keterangan gambar radiator:

1. Tangki atas

2. Tangki bawah

3. Blok radiator

4. Lubang pengisi

5. Saluran air

6. Saluran air

7. Pipa uap

8. Ram penguat

9. Karet pegas untuk menahan baut radiator

Gambar 9.19 Sistem pendingin cair pada mesin dua langkah

Page 30: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Thermostaat

Bila mesin terlalu panas atau terlalu dingin, maka mesin sepeda motor akan mengalami

bermacam-macam gangguan. Gangguan yang diakibatkan karena terjadinya kelebihan panas

(overheating) pada mesin adalah sebagai berikut:

a. Bagian atas piston dapat berubah bentuk apabila suhunya terlalu tinggi dan kehilangan

kekuatannya. Sebagai contoh pada aluminium. Kekuatannya akan hilang kira-kira

sepertiganya pada suhu 3000 C bila dibandingkan pada suhu normal.

b. Gerakan komponen-komponen engine akan terhalang karena ruang bebas (clearence)

semakin kecil disebabkan pemuaian dari komponen mesin yang menerima panas

berlebihan.

c. Akan timbul tegangan thermal yang dihasilkan oleh panas karena perubahan suhu dari

suatu tempat ketempat lain. Sehingga silinder menjadi tidak bulat akibat deformasi

thermal. Hal ini menyebabkan ring piston patah dan piston macet.

d. Berpengaruh terhadap thermal resistence bahan pelumas. Jika suhu naik sampai 2500 C

pada alur ring piston, pelumas berusahamenjadi karbon dan ring piston akan macet (Ring

stick) sehingga tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Pada suhu 3000 C pelumas cepat

berubah menjadi hitam dan sifat pelumasnya turun, piston akan macet sekalipun masih

mempuyai clereance.

e. Terjadinya pembakaran yang tidak normal.

Motor bensin cendrung untuk knock. Jika knock terjadi suhu naik pada piston dan terjadi

pembakaran dini (Pre Ignition mudah terjadi).

Sebaliknya bila mesin terlalu dingin, gangguan yang terjadi yaitu:

a. Pada motor bensin bahan bakar agak sukar menguap dan campuran udara

bahan bakar-

b. udara menjadi gemuk. Hal ini menyebabkan pembakaran menjadi tidak

sempurna.

c. Kalau pelumas terlalu kental, akan mengakibatkan mesin mendapat tambahan

tekanan.

d. Uap yang terkandung dalam gas pembakaran akan berkondensi pada suhu

kira-kira 500 C pada tekanan atmosfir. Titik air akan menempel pada dinding

silinder, hal ini akan mempercepat keausan silinder dan ring torak. Ini disebut

sebagai keausan karena korosi pada suhu rendah.

Untuk mengatasi gangguan-gangguan yang disebutkan tadi, digunakanlah thermostaat yang

dirancang untuk mempertahankan temperatur cairan pendingin dalam batas yang diizinkan.

Antara lain dari cara memeriksa thermostaat yaitu:

dengan cara memperhatikan sirkulasi air pendinginnya atau dengan menguji thermostaat

dalam air panas.

Cara memeriksa thermostaat dengan memperhatikan sirkulasi air pendinginnya yaitu:

Hidupkan mesin:

1. Buka tutup radiator sebelum mesin mencapai suhu kerja.

Perhatikan: Hati-hati membuka tutup radiator sebab kemungkinan udara pada radiator

sudah bertekanan sehingga air dapat tersemprot keluar bersamaan dengan dibukanya tutup

radiator.

2. Perhatikan bahwa pada saat mesin dingin belum terjadi aliran air radiator.

3. Amati terus aliran air. Jika mesin sudah panas seharusnya terjadi gerakan air mengalir. Jika

tidak berarti thermostaatnya tidak bekerja. Perbaiki atau ganti thermostaatnya.

Page 31: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Gambar 9.20 Sistem pendingin cairan pada mesin empat langkah

Pompa air

Pompa air pada sistem pendinginan cair berfungsi untuk mengalirkan air dari radiator

ke mantel-mantel pendingin pada blok mesin. Bekerjanya pompa air adalah oleh putaran

mesin. Bekerja dan tidaknya pornpa air dapat dilihat dari aliran air pada radiator. Caranya:

- Buka tutup distributor

- Hidupkan mesin

- Perhatikan apakah ada gerakan aliran air dalam radiator. Jika ada gerakan aliran air dalarn

radiator berarti pompa air bekerja. Jika putaran mesin dipercepat seharusnya aliran air

tersebut semakin deras.

Jika diperlukan membongkar dan memeriksa pompa air lakukan dengan langkah sebagai

berikut:

- Keluarkan air pendingin sampai habis.

- Lepas baut baut pengikat pompa air, pemegang pompa air dan gasketnya.

- Lepas plat dudukan pompa air dan gasketnya.

- Lepas dudukan puli pompa air

- Keluarkan bantalan pompa, rotor dan perapat poros.

- Cuci semua bagian pompa kecuali bantalan dan perapat porosnya.

- Periksa seluruh komponen pompa air yang berkemungkinan berkarat, retak atau aus.

- Ukur kelonggaran antara sisi rotor dengan badan pompa. Besarnya lihat pada spesifikasi

pabrik pembuatnya.

- Ganti gasket jika tegangan tali kipas antara 7 - 10 mm.

- Rakit kembali pompa air. Jangan sampai ada yang tertinggal sekecil apapun.

Tali kipas dan Kipas radiator

Kipas radiator sangat penting artinya bagi sistem pendinginan cair. Sebab pada

kondisi di mana mesin bekerja pada beban berat pendinginan cair oleh udara tidak

Page 32: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

mencukupi. Kipas radiator membantu mengalirkan udara ke dalam sirip-sirip radiator.

Putaran kipas radiator

dipengaruhi oleh tegangan tali kipasnya. Tali kipas yang kendor mudah selip sehingga

putaran kipas kurang. Tali kipas yang terlalu tegang menyebabkan bantalan cepat rusak dan

tali mudah putus. Baik sistem pendinginan udara maupun sistem pendinginan cairan

mempunyai kelebihan dan kekurangan.

Kelebihan sistem pendinginan udara: - Tidak perlu disediakan secara khusus - Tidak perlu komponen tambahan seperti radiator dan thermostaat - Mudah perawatannya - Tahan lama

Kekurangan sistem pendinginan udara: - Kurang dapat mengendalikan panas - Pada kondisi jalan mendaki pendinginan kurang

Kelebihan sistem pendinginan cairan: - Dapat mengendalian panas dengan baik - Pendinginan lebih efektif - Dapat mengurangi kebisingan suara mesin

Kekurangan sistem pendinginan cairan: - Bobot mesin bertambah - Perlu komponen tambahan - Perawatan lebih rumit

Page 33: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

MESIN TURBIN GAS

Gas-turbine engine adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk

memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi kinetik

dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin

sehingga menghasilkan daya. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga

komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.

Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas (Gas-Turbine Engine)

Udara masuk kedalam kompresor

melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan

tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara

bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses

pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses

pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan

ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke

turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-

sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar

kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah

melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai berikut:

1. Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan

2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan

udara kemudian di bakar.

Page 34: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

3. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui

nozel (nozzle).

4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran

pembuangan.

Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugiankerugian yang

dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada

menurunnya performa turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada

ketiga komponen sistem turbin gas.

Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:

Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan (pressure

losses) di ruang bakar.

Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan terjadinya

gesekan antara bantalan turbin dengan angin.

Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan

perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.

Adanya mechanical loss, dsb.

Klasifikasi Turbin Gas

Turbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan lainnya. Menurut

siklusnya turbin gas terdiri dari:

Turbin gas siklus tertutup (Close cycle)

Turbin gas siklus terbuka (Open cycle)

Perbedaan dari kedua tipe ini adalah berdasarkan siklus fluida kerja. Pada turbin gas siklus

terbuka, akhir ekspansi fluida kerjanya langsung dibuang ke udara atmosfir, sedangkan untuk

siklus tertutup akhir ekspansi fluida kerjanya didinginkan untuk kembali ke dalam proses

awal.

Dalam industri turbin gas umumnya diklasifikasikan dalam dua jenis yaitu :

1.Turbin Gas Poros Tunggal (Single Shaft)

Turbin jenis ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik yang menghasilkan energi

Page 35: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

listrik untuk keperluan proses di industri.

2. Turbin Gas Poros Ganda (Double Shaft)

Turbin jenis ini merupakan turbin gas yang terdiri dari turbin bertekanan tinggi dan turbin

bertekanan rendah, dimana turbin gas ini digunakan untuk menggerakkan beban yang

berubah seperti kompresor pada unit proses.

Siklus-Siklus Turbin Gas

Tiga siklus turbin gas yang dikenal secara umum yaitu:

1. Siklus Ericson

Merupakan siklus mesin kalor yang dapat balik (reversible) yang terdiri dari dua proses

isotermis dapat balik (reversible isotermic) dan dua proses isobarik dapat balik (reversible

isobaric). Proses perpindahan panas pada proses isobarik berlangsung di dalam komponen

siklus internal (regenerator), dimana effisiensi termalnya adalah : hth = 1 – T1/Th, dimana T1

= temperatur buang dan Th = temperatur panas.

2. Siklus Stirling

Merupakan siklus mesin kalor dapat balik, yang terdiri dari dua proses isotermis dapat balik

(isotermal reversible) dengan volume tetap (isokhorik). Efisiensi termalnya sama dengan

efisiensi termal pada siklus Ericson.

3. Siklus Brayton

Siklus ini merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk turbin gas, sehingga saat ini

siklus ini yang sangat populer digunakan oleh pembuat mesin turbine atau manufacturer

dalam analisa untuk performance upgrading. Siklus Brayton ini terdiri dari proses kompresi

isentropik yang diakhiri dengan proses pelepasan panas pada tekanan konstan. Pada siklus

Bryton tiap-tiap keadaan proses dapat dianalisa secara berikut:

Page 36: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Proses 1 ke 2 (kompresi isentropik). Kerja yang dibutuhkan oleh kompresor: Wc = ma (h2 –

h1). Proses 2 ke 3, pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan. Jumlah kalor yang

dihasilkan: Qa = (ma + mf) (h3 – h2). Proses 3 ke 4, ekspansi isentropik didalam turbin. Daya

yang dibutuhkan turbin: WT = (ma + mf) (h3 – h4). Proses 4 ke 1, pembuangan panas pada

tekanan konstan ke udara. Jumlah kalor yang dilepas: QR = (ma + mf) (h4 – h1)

Perkembangan Gas Turbin

Disain pertama turbin gas dibuat oleh John Wilkins seorang Inggris pada tahun 1791. Sistem

tersebut bekerja dengan gas hasil pembakaran batu bara, kayu atau minyak, kompresornya

digerakkan oleh turbin dengan perantaraan rantai roda gigi. Pada tahun 1872, Dr. F. Stolze

merancang sistem turbin gas yang menggunakan kompresor aksial bertingkat ganda yang

digerakkan langsung oleh turbin reaksi tingkat ganda. Tahun 1908, sesuai dengan konsepsi H.

Holzworth, dibuat suatu sistem turbin gas yang mencoba menggunakan proses pembakaran

pada volume konstan. Tetapi usaha tersebut dihentikan karena terbentur pada masalah

konstruksi ruang bakar dan tekanan gas pembakaran yang berubah sesuai beban. Tahun 1904,

“Societe des Turbomoteurs” di Paris membuat suatu sistem turbin gas yang konstruksinya

berdasarkan disain Armengaud dan Lemate yang menggunakan bahan bakar cair. Temperatur

gas pembakaran yang masuk sekitar 450 C dengan tekanan 45 atm dan kompresornya

langsung digerakkan oleh turbin.

Selanjutnya, pada tahun 1935 sistem turbin gas mengalami perkembangan yang pesat dimana

diperoleh efisiensi sebesar kurang lebih 15%. Pesawat pancar gas yang pertama diselesaikan

oleh “British Thomson Houston Co” pada tahun 1937 sesuai dengan konsepsi Frank Whittle

(tahun 1930).

Page 37: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Komponen Turbin Gas

Turbin gas tersusun atas komponen-komponen utama seperti air inlet section, compressor

section, combustion section, turbine section, dan exhaust section. Sedangkan komponen

pendukung turbin gas adalah starting equipment, lube-oil system, cooling system, dan

beberapa komponen pendukung lainnya. Berikut ini penjelasan tentang komponen utama

turbin gas:

1. Air Inlet Section. Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara

sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari:

1. Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya terdapat

peralatan pembersih udara.

2. Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel yang

terbawa bersama udara masuk.

3. Pre-Filter, merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada inlet house.

4. Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam inlet

house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk ke dalam kompresor aksial.

5. Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki

ruang kompresor.

6. Inlet Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah udara

yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan

2. Compressor Section.

Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow compressor, berfungsi untuk

mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section hingga bertekanan tinggi sehingga

pada saat terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas panas berkecepatan tinggi yang dapat

menimbulkan daya output turbin yang besar. Aksial flow compressor terdiri dari dua bagian

yaitu:

1. Compressor Rotor Assembly.

Merupakan bagian dari kompresor aksial yang berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki 17

tingkat sudu yang mengompresikan aliran udara secara aksial dari 1 atm menjadi 17 kalinya

Page 38: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari wheels, stubshaft,

tie bolt dan sudu-sudu yang disusun kosentris di sekeliling sumbu rotor.

2. Compressor Stator.

Merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari:

1. Inlet Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara masuk ke inlet

bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet guide vane.

2. Forward Compressor Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat empat stage

kompresor blade.

3. Aft Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor blade tingkat 5-10.

4. Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai tempat keluarnya

udara yang telah dikompresi.

3. Combustion Section.

Pada bagian ini terjadi proses pembakaran antara bahan bakar dengan fluida kerja yang

berupa udara bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Hasil pembakaran ini berupa energi panas

yang diubah menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas tersebut ke transition

pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari keseluruhan sistem adalah untuk

mensuplai energi panas ke siklus turbin. Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-

komponen berikut yang jumlahnya bervariasi tergantung besar frame dan penggunaan turbin

gas. Komponen-komponen itu adalah :

1. Combustion Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya pencampuran antara udara

yang telah dikompresi dengan bahan bakar yang masuk.

2. Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber yang berfungsi sebagai

tempat berlangsungnya pembakaran.

3. Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion

liner.

4. Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan bunga api ke dalam combustion

chamber sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar.

5. Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas panas

agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin gas.

Page 39: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

6. Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua combustion

chamber.

7. Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran

terjadi.

4. Turbin Section.

Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik

yang digunakan sebagai penggerak compresor aksial dan perlengkapan lainnya. Dari daya

total yang dihasilkan kira-kira 60 % digunakan untuk memutar kompresornya sendiri, dan

sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan.

Komponen-komponen pada turbin section adalah sebagai berikut :

1. Turbin Rotor Case

2. First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage turbine

wheel.

3. First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik dari

aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa putaran rotor.

4. Second Stage Nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas panas ke

second stage turbine wheel, sedangkan diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua

turbin wheel.

5. Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih

cukup besar dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang

lebih besar.

5. Exhaust Section.

Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran pembuangan

gas panas sisa yang keluar dari turbin gas. Exhaust section terdiri dari beberapa bagian yaitu :

(1) Exhaust Frame Assembly, dan (2)Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaust

diffuser pada exhaust frame assembly, lalu mengalir ke exhaust plenum dan kemudian

didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui exhaust stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas

panas sisa tersebut diukur dengan exhaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini

digunakan juga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip. Pada

Page 40: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

exhaust area terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur kontrol dan 6 buah

untuk temperatur trip.

Adapun beberapa komponen penunjang dalam sistem turbin gas adalah sebagai berikut:

1. Starting Equipment. Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin bekerja. Jenis-

jenis starting equipment yang digunakan di unit-unit turbin gas pada umumnya adalah :

Diesel Engine, (PG –9001A/B)

Induction Motor, (PG-9001C/H dan KGT 4X01, 4X02 dan 4X03)

Gas Expansion Turbine (Starting Turbine)

2. Coupling dan Accessory Gear. Berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari

poros yang bergerak ke poros yang akan digerakkan. Ada tiga jenis coupling yang digunakan,

yaitu:

1. Jaw Cluth, menghubungkan starting turbine dengan accessory gear dan HP turbin

rotor.

2. Accessory Gear Coupling, menghubungkan accessory gear dengan HP turbin rotor.

3. Load Coupling, menghubungkan LP turbin rotor dengan kompressor beban.

3. Fuel System. Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas system dengan tekanan

sekitar 15 kg/cm2. Fuel gas yang digunakan sebagai bahan bakar harus bebas dari cairan

kondensat dan partikel-partikel padat. Untuk mendapatkan kondisi tersebut diatas maka

sistem ini dilengkapi dengan knock out drum yang berfungsi untuk memisahkan cairan-cairan

yang masih terdapat pada fuel gas.

4. Lube Oil System. Lube oil system berfungsi untuk melakukan pelumasan secara kontinu

pada setiap komponen sistem turbin gas. Lube oil disirkulasikan pada bagian-bagian utama

turbin gas dan trush bearing juga untuk accessory gear dan yang lainnya. Lube oil system

terdiri dari:

Oil Tank (Lube Oil Reservoir)

Oil Quantity

Pompa

Page 41: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Filter System

Valving System

Piping System

Instrumen untuk oil

Pada turbin gas terdapat tiga buah pompa yang digunakan untuk mensuplai lube oil guna

keperluan lubrikasi, yaitu:

Main Lube Oil Pump, merupakan pompa utama yang digerakkan oleh HP shaft pada

gear box yang mengatur tekanan discharge lube oil.

Auxilary Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yang digerakkan oleh tenaga

listrik, beroperasi apabila tekanan dari main pump turun.

Emergency Lube Oil Pump, merupakan pompa yang beroperasi jika kedua pompa

diatas tidak mampu menyediakan lube oil.

5. Cooling System.

Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah air dan udara. Udara dipakai untuk

mendinginkan berbagai komponen pada section dan bearing. Komponen-komponen utama

dari cooling system adalah:

1. Off base Water Cooling Unit

2. Lube Oil Cooler

3. Main Cooling Water Pump

4. Temperatur Regulation Valve

5. Auxilary Water Pump

6. Low Cooling Water Pressure Swich

Maintenance Turbin Gas

Maintenance adalah perawatan untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan seperti

kerusakan terlalu cepat terhadap semua peralatan di pabrik, baik yang sedang beroperasi

maupun yang berfungsi sebagai suku cadang. Kerusakan yang timbul biasanya terjadi karena

keausan dan ketuaan akibat pengoperasian yang terus-menerus, dan juga akibat langkah

pengoperasian yang salah.

Page 42: Motor Bakar Dalam, Haris Nizar IPK_PAL

Maintenance pada turbine gas selalu tergantung dari faktor-faktor perasional dengan kondisi

yang berbeda disetiap wilayah, karena operasional turbine gas sangat tergantung dari kondisi

daerah operasional. Semua pabrik pembuat turbine gas telah menetapkan suatu ketetapan

yang aman dalam pengoperasian sehingga turbine selalu dalambatas kondisi aman dan tepat

waktu untuk melakukan maintenance.

Secara umum maintenance dapat dibagi dalam beberapa bagian, diantaranya adalah:

1. Preventive Maintenance. Suatu kegiatan perawatan yang direncanakan baik itu secara

rutin maupun periodik, karena apabila perawatan dilakukan tepat pada waktunya akan

mengurangi down time dari peralatan. Preventive maintenance dibagi menjadi:

Running Maintenance. Suatu kegiatan perawatan yang dilakukan hanya bertujuan

untuk memperbaiki equipment yang rusak saja dalam satu unit. Unit produksi tetap

melakukan kegiatan.

Turning Around Maintenance. Perawatan terhadap peralatan yang sengaja dihentikan

pengoperasiannya.

2. Repair Maintenance. Perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang tidak kritis, atau

disebut juga peralatan-peralatan yang tidak mengganggu jalannya operasi.

3. Predictive Maintenance. Kegiatan monitor, menguji, dan mengukur peralatan-peralatan

yang beroperasi dengan menentukan perubahan yang terjadi pada bagian utama, apakah

peralatan tersebut berjalan dengan normal atau tidak.

4. Corrective Maintenance. Perawatan yang dilakukan dengan memperbaiki perubahan

kecil yang terjadi dalam disain, serta menambahkan komponen-komponen yang sesuai dan

juga menambahkan material-material yang cocok.

5. Break Down Maintenance. Kegiatan perawatan yang dilakukan setelah terjadi kerusakan

atau kelainan pada peralatan sehingga tidak dapat berfungsi seperti biasanya.

6. Modification Maintenance. Pekerjaan yang berhubungan dengan disain suatu peralatan

atau unit. Modifikasi bertujuan menambah kehandalan peralatan atau menambah tingkat

produksi dan kualitas pekerjaan.

7. Shut Down Maintenance. Kegiatan perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang

sengaja dihentikan pengoperasiannya.