Motor Bakar Diese1

5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 1/11

MOTOR BAKAR DIESEL

1. GAMBAR MOTOR BAKAR DIESEL

Gambar 1.1 motor bakar diesel

2. PRINSIP KERJA MOTOR BAKAR DIESEL

Mesin mobil merupakan pembangkit tenaga (gerak ), pada mesin inilah dibangkitkan tenaga yang

kemudian menimbulkan gerak putar. Bagian-bagian motor dapat dipisahkan menjadi dua yakni bagian

yang bergerak dan bagian yang tak bergerak. Sistim yang ada pada sebuah motor terdiri atas sistem bahan

bakar, sistim pelumasan, dan sistim pendingin Motor dibedakan dari proses kerjanya yaitu motor empat

(4) takt dan motor 2 takt. Sedangkan berdasarkan penyalaan bahan bakamya motor juga dibedakan

menjadi 2 yaitu motor bensin dan motor diesel. Motor diesel bekerja dengan torak bolak balik (naik turun

pada motor gerak). Keduanya bekerja pada prinsip 4 langkah dan prinsip ini umumnya digunakan pada

teknik mobil. Untuk motor diesel sistem kompressi dengan tekanan dan injektor bahan bakar solar atau

minyak diesel. Dalam proses pembakaran tenaga panas bahan bakar diubah ketenaga mekanik melalui

pembakaran bahan bakar didalam motor. Pembakaran adalah proses kimia dimana Karbondioksida dan

zat air bergabung dengan oksigen dalam udara. Jika pembakaran berlangsung maka diperlukan : a)Bahan

bakar dan udara dimasukkan kedalam motor b)Bahan bakar dipanaskan hingga suhu tinggi

Pembakaran menimbulkan panas dan menghasilkan tekanan, kemudian menghasilkan tenaga

mekanik. Campuran masuk kedalam motor mengandung udara dan bahan bakar. Perban-dingan campuran

kira kira 12-15 berbanding 1 setara 12-15 kg udara dalam 1 kg bahan bakar. Yaitu karbon dioksida 85%



dan zat asam (Oksigen) 15 % atau 1/5 bagian dengan karbon dioksida dan zat air. Zat lemas (N) tidak

mengambil bagian dalam pembakaran

2.1. Prinsip Kerja Mesin Diesel

Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine) (simplenya biasanya disebut “mobor bakar” saja). Prosip kerja motor diesel adalahmerubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan melalui proses reakasi kimia

(pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan

oksidiser (udara) di dalam silinder (ruang

bakar).

pada motor diesel ruang bakarnya

bias terdiri dari satu atau lebih, tergantu

pada penggunaanya dan dalam satu silinder

dapat terdiri dari satu atau dua torak. Pada

umumnya dalam satu silinder motor diesel

hanya memiliki satu torak.

2.1.1Prinsip Kerja

Tekanan gas hasil pembakaran bahan

bakar dan akan mendorong torak yang di

hubungkan dengan poros engkolmenggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik

(reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft).

Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah

kompresi.

Berdasarkan cara menganalisa system kerjanya, motor diesel di bedakan menjadi dua, yaitu motor

diesel yang menggunakan system airless injection(solid injection) yang di analisa dengan siklus dual dan

motor diesel yang menggunakan system air

injection yang dianalisa dengan siklus diesel

(sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus

otto Perbedaan antara motor diesel dan bensin

yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran

bahan bakar. Pada motor bensin pembakaran bahan

bakr terjadi karena adanya loncatan api listrik yang

dihasilkan oleh dua elektroda busi (spark plug).

Sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi

karena kenaikan temperatur campuran udara dan

bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai

temperature nyala. Karena prinsip penyalaan bahan

bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga

disebut compression ignition engine sedangkan

motor bensin disebut spark ignition engine.



2.2. Cara Kerja Mesin Diesel

Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal

combustion engine). Prinsip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis.

Energi kimia di dapatkan melalui proses reaksi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksidiser(udara) di dalam silinder (ruang bakar). Pembakaran pada mesin Diesel terjadi karena kenaikan

temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur nyala.

Gambar 1.2. prinsip kerja motor diesel

Cara Kerja Mesin Diesel

Pertama

Pada ruang bakar mesin.udara masuk dan saluran masuk terbuka.

Kedua

Terjadi langkah Kompresi yaitu penekanan udara

Langkah disini menghasilkan peningkatan tekan dan suhu yang cukup tinggi.

Saat kompresi berada di TMA maka fuel injector akan memasukkan bahan bakar denganmengabutkannya

Karena suhunya tinggi dan ada bahan bakar yang telah masuk adri fuel injector berupa gas makacampuran tersebut terbakar.

Ketiga

Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan

dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik

(reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol

http://nanozr.co.id/article/cara-kerja-mesin-diesel/22-2-2






(crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik

torak pada langkah kompresi.

Keempat

Saat torak bergerak keatas dan menekan udara hasil pembakaran keluar ke udara luar melalui

knalpot.

Saluran keluarnya terbuka.

Keunggulan Motor Diesel

Keunggulan motor diesel dibandingkan pembakaran. yang lain adalah :

1. Motor diesel lebih irit dan efisien 20-30%.pemakaian bahan bakar dari pada motor bensin.

2. Diesel lebih kuat dan mempunyai daya tahan yang lebih lama.

3. Motor diesel lebih besar tenaganya sehingga dapat menjadi motor penggerak (primover).

4. Motor diesel mengakibatkan polusi udara yang lebih kecil.

5. Motor diesel tidak dipengaruhi oleh cuaca.

Kelemahan / Kekurangan Motor diesel

Kelemahan / Kekurangannya antara lain adalah :

1. Perbandingan tenaga terhadap berat motor masih lebih besar dibandingkan motor bensin

2. Motor diesel tetap lebih sukar dihidupkan pertama kali dibandingkan motor bensin

3. Harga inisial (dasar) Motor diesel lebih mahal karena Motor diesel lebih kompleks dan lebih berat

dibandingkan motor bensin.

4. Perawatan dan servis pada umumnya tidak dapat dikerjakan oleh bengkel lokal

3. BAGIAN

–

BAGIAN UTAMA MOTOR BAKAR [BAGIAN YANG BERGERAK ( DINAMIS)]

Bagian komponen utama motor bakar yang dinamis adalah bagian komponen yang melakukan

gerakan mekanik yang berupa gerakan translasi mapun rotasi dimana gerakan ini timbul dari hasil reaksi

pembakaran dalam silinder kerja. Bagian komponen utama motor yang dinamis ini berlaku dalam semua

pesawat kerja.. Adapun bagian komponen utama motor bakar yang dinamis ini antara lain :

1. Torak

Torak bergerak naik turun didalam silinder untuk langkah hisap, kompressi, pembakaran, dan

pembuangan. Fungsi utama torak untuk menerima tekanan pembakaran dan meneruskan tekanan untuk

memutarkan poros engkol melalui batang torak ( connetcting rod ). Torak terus menerus menerima

temperature dan tekanan yang tinggi sehingga hartus dapat tahan saat engine beroperasi pada kecepatan

tinggi untuk periode yang lama. Pada umumnya torak terbuat dari paduan alumunium, selain lebih ringan

radiasi panasnya juga lebih efisien dibandingkan material lainya.



Pada saat torak menjadi panas akan terjadi sedikit pemuaian dan mengakibatkan diameternya

akan bertmbah. Hal ini menyabakan adanya gaya gesek besar yang dapat merusak dinding silinder

sehingga kinerja engine menjadi berkurang dan menyebabkan over heating. Untuk mencegah hal ini pada

engine harus ada semacam celah yaitu jarak yang tersedia untuk temperatur ruang yaitu kurang lebih 25º

antara torak dan silinder. Jarak ini disebut piston clearance.celah ini bervariasi dan ini tergantung dari

model enginenya, dan pda umumnya antara 0,02-0,12 mm.

Pada torak terdapat pegas torak ( ring piston ) yang dipasang dalam alur ring ( ring groove ) pada

torak. Diameter luar ring torak sedikit lebih besar dibanding dengan torak itu sendiri. Ketika terpasang

pada torak, karena pegas torak sifatnya elastis menyebabkan mengembang, sehingga menutup dengan

rapat pada dinding silinder silinder. Pegas torak terbuat dari bahan yang dapat bertahan lama. Umumnya

terbuat dari baja tuang spesial, yang tidak merusak dinding silinder. Jumlah pegas torak bermacam-

macam tergantung jenis engine dan pada umunya 3 sampai 4 pegas torak untuk setiap toraknya. Pegas

torak mempunyai tiga peranan yaitu :

1. Mencegah kebocoran campuran udara dan bahan bakar dan gas pembakaran yang melalui

celah antara torak dan dinding silinder.

2. Mencegah oli yang melumasi torak dan silinder masuk keruang bakar.

3. Memindahkan panas dari torak ke dinding silinder untuk membantu medinginkan torak.

Pegas torak terdiri dari dua jenis yaitu :

1. Pegas kompresi

2. Pegas pengontrol oli.

2. Batang Torak ( Connecting Rod )

Batang torak ( connecting rood ) menghubungkan torak ke poros engkol dan selanjutya

meneruskan tenaga yang dihasilkan oleh torak ke pores engkol. Bagian ujung batang torak yang

berhubungan dengan pena torak sidebut small rod. Sedang yang lainnya yang berhubungan dengan poros

engkol disebut big end. Crank pin berputar pada kecepatan tinggi didalam big end, dan mengakibatkan

temperature mejadi tinggi. Untuk menghindari hal tersebut yang diakibatkan panas, metal dipasangkan

didalam big end. Metal harus dilumasi dengan oli dan sebagian dari oli dipercikan dari lubang oli

kebagian dlam torak untuk mendinginkan torak.



3. Pena Torak ( Piston Pin )

Pena torak menghubungkan torak dengan bagian ujung yang kecil ( small end ) pada batang

torak. Dan meneruskan tekanan pembakaran yang berlaku pada batang torak. Pena torak berlubang

didalamnya untuk mengurangi berat yang berlebihan dan kedua ujung ditahan oleh bussing pena torak (

piston pin boss ). Pada kedua ujung pena ditahan oleh dua buah pegas pengunci 9 snap ring ). Pada engine

dua langkah pena torak dilapisi bantalan yang berupa bearing.

4. Poros Engkol ( Crank Shaft )

Tenaga yang digunakan untuk menggerkan roda kendaraan dihasilkan oleh gerakan batang torak

dan dirubah menjadi gerak putar pada poros engkol. Poros engkol menerima beban yang besar dari torak

dan batang torak serta berputar pda kecepatan tinggi. Dengan alasa tersebut poros engkol umumnya

dibuat dari baja carbon dengan tingkatan serta mempunyai daya tahan yag tinggi.

5. Mekanisme Katup

Pada motor 4 langkah mempunyai satu atau dua atau tiga katup masuk dan katup buang pada

setiap ruang bakar. Campuran udara dan bahan bakar masuk ke silinder melalui katup masuk, dan gas

bekas keluar melalui katup buang mekanisme yang membuka dan menutup katup ini disebut mekanisme

katup. Mekanisme katup digerakan oleh poros bubungan atau disebut sebagai cam shaft. Cam shaft

berfungsi sebagai durasi pada timing pembakaran. Berikut beberapa ini type mekainsme katup yang

dibuat :

Tipe Over Head valve ( OHV ). Mekanisme katup ini sederhana dan high reliability. Penempatan

camshaftnya pada blok silinder, dibantu dengan valve lifter dan push rod antara rocker arm.

Tipe Over Head Cam ( OHC ). Pada type ini camshaft ditempatkan diatas kepala silinder, dan

cam langsung menggerakan rocker arm tanpa melaui lifter dan push rod. Camshaft digerakan oleh

poros engkol melalui rantai atau tali penggerak. Tipe ini lebih rumit dibandingkan dengan OHV,

tetapi tidak menggunakan lifter dan push rod sehingga berat bagian yang bergerak mnejadi

berkurang. Kemampuan pada kecepatan tinggi cukup baik, karena katup-katup membuka dan

menutup lebih tetap pada kecepatan tinggi.

Tipe Double Over Head Cam ( DOHC ). Dua camshaft ditempatkan pada kepala silinder untuk

menggerakan masing-masing katup masuk dan katup buang. Pada sistim ini ada yang

menggunakan rocker arm dan ada juga yang tidak. Namun kebanyakan tidak menggunakan

rocker arm. Berat gerakannya jadi berkurang, membuka dan menutupnya katup-katup mejadi

lebih presisi pada saat putaran tinggi. Kontruksi tipe ini sangat rumit, tetapi kemampuan

gerakannya sangat tinggi dibandingkan dengan SOHC.



6. Roda Penerus ( Fly Weel )

Roda penerus dibuat dari baja tuang denan mutu yang tinggi yan diikat oleh baut pada bagian

belakang poros engkol pada kendaraan yang menggunakan transmisi manual. Poros engkol menerima

tenaga putar ( rotational force ) dari torak selama langkah usaha. Tapi tenaga itu hilang pada langkah-

langkah lainnya seperti, inertia loss, dan kehilangan akibat gesekan.

Roda penerus menyimpan tenaga putar ( inertia ) selama proses langkah lainya kecuali langkah

usaha oleh sebab itu poros engkol berputar secara terus-menerus. Hal ini menyebabkan engine berputar

dengan lembut diakibatkan getaran tenaga yang dihasilkan.

4. EFISIENSI MOTOR BAKAR DIESEL

Gesekan merupakan sebuah hambatan bagi gerakan antara dua benda yang saling bersentuhan.Gesekan sangat tidak diinginkan karena mengurangi power output pada mesin. Frictional horspepower

adalah tenaga yang dibutuhkan untuk melawan gesekan pada mesin. Diukur dari resistnansi gerakan antar

tiap komponen dalam mesin.

Term yang berlawanan adalah Inersia, yang merupakan karakteristik seluruh objek. Menyebabkan

sebuah benda tetap diam ataupun bergerak pada kecepatan tertentu pada arah yang sama. Contoh inersia

adalah saat motor kita tetap memiliki kecenderungan untuk terus melaju meski grip gas telah kita tutup,

maka diperlukan rem untuk melawan inersia motor kita.

Efisiensi berarti menyelaraskan hubungan antara keluaran tenaga secara teoritis dengan tenaga

aktual yang didapatkan. Volumetric efisiensi adalah perbandingan antara jumlah campuran udara/bahan-

bakar yang sebenarnya mampu dilesakkan ke dalam silinder dengan jumlah yang dapat dimasukkan pada

kondisi ideal atmosferik.

Semakin besar volumetric effisiensi, maka semaking banyak campuran udara/bahan-bakar yang

dapat dimasuukan, berarti semakin besar tenaga yang berpotensial untuk dihasilkan.



4.1. ENGINE EFICIENCY

Sumber tenaga dari mesin motor kita adalah transformasi dari tenaga panas hasil pembakaran

yang diubah untuk menendang balik piston turun ke titk mati bawah dan memutar bandul kruk as

sehingga menghasilkan putaran kuat untuk menggerakkan transmisi yang diteruskan hingga ke roda

belakang. Pembakaran akan berlaku hebat apabila panas yang dihasilkan dari campuran udara dengan

bahan bakar mampu diubah menjadi hasil yang efisien. Ada beberapa persyaratan agar motor mampu

menghasilkan tenaga secara optimum :

Pembakaranannya sempurna, yang artinya campuran udara dengan bahan-bakar berada pada

perbandingan optimal untuk menghasilkan power, yaitu 12 : 1.

Perbandingan kompresi tinggi. Hal ini sangat efektif untuk memperoleh hasil yang besar dan

peningkatan efisiensi. Penting untuk mematok rasio kompresi berawal dari ukuran

moderate,sehingga mencegah knocking.

Burn rate yang tinggi. Pembakaran harus sempurna pada saat piston berada dekat dengan posisi

top dead centre sehingga memastikan langkah ekspansi terjadi dengan baik. Untuk itu perlu

diperhatikan beberapa hal berikut :

Kecepatan bakar yang tinggi akan diikuti oleh peningkatan suhu dan tekanan secara krusial. Jadi

perbandingan kompresi hanya dapat dinaikkan hingga suatu batas dimana motor tidak mengalami

knocking, dan campuran harus kaya untuk memperoleh suhu pembakaran yang tinggi.

Untuk membantu terjadinya proses pembakaran, gas dalam silinder harus tercampur dengan baik.

Desain porting, permukaan piston akan mempengaruhi gas yang masuk ke silinder akan bergerak

menggulung atau memutar. Hal ini penting untuk mencegah knocking.

Desain ruang bakar yang compact. Bagian campuran udara-bahan bakar yang letaknya jauh dari

busi harus mendapat perhatian lebih. Karena celah ini yang cenderung menjadikan knocking pada

motor. Ruang bakar yang sempit akan meminimalisir kehilangan panas.

Sistem pendinginan yang baik. Suhu pada dinding liner serta permukaan combustion chamber

harus diusahakan rendah untuk menghindari pembakaran yang tidak semestinya (preignition) dan



mengurangi penguapan pelumas. Untuk motor dengan kompresi tinggi, sistem pendinginan air

akan lebih baik daripada pendinginan udara. Cylinder head dari bahan alumunium akan lebih baik

daripada bahan besi cor. Itulah kenapa seating klep dari bahan besi hancuran dihindari saat

menyeting motor untuk kompresi tinggi, karena kemampuan melepas panasnya rendah dan

mudah mengaga sehingga cenderung berubah bentuk terkenan hantaman balik klep dengan lift

tinggi.

Gambar : 1.3. efisiensi motor bakar diesel

5. SPESIFIKASI MOTOR BAKAR DIESEL

1. Spesifikasi teknik motor diesel ditunjukkan pada tabel I

Tabel 1. Spesifikasi motor bakar diesel Hatz

Pengujian dilakukan pada putaran 1500, 2000, 2500, dan 3000 rpm, dengan tekanan injeksi bahan

bakar sebesar 200, 250, dan 300 bar. Tekanan ruang bakar diukur untuk setiap 1o sudut engkol dan



direkam selama 36 siklus. Data tekanan yang didapat dari peralatan engine indicating system ini berupa

file ASCII yang berisi 720 data tekanan untuk siklus empat langkah. Untuk perhitungan laju pelepasan

panas, digunakan data rata-rata tekanan dari 36 siklus yang direkam. Perhitungan volume silinder

dilakukan dengan menggunakan persamaan 2. Nilai γ diasumsikan konstan selama proses pembakaran.

6. INSTALASI DAN PERHITUNGAN INSTALASI ( SYSTEM )

Gambar 1.4 Skema Instalasi Pengujian

Gambar 1.5. Instalasi pada Dynamometer

Perhitungan dilakukan pada langkah kompresi dan langkah kerja. Pada kondisi ini, kedua katup

isap dan katup buang dalam kondisi tertutup. Analisis pelepasan panas menghitung berapa jumlah energi

panas yang ditambahkan ke dalam ruang bakar agar didapat variasi besar tekanan di dalam ruang bakar

[2].

Hasil dan Pembahasan

Pada motor diesel, tekanan injeksi bahan bakar merupakan faktor utama yang menentukan unjuk

kerja. Uji unjuk kerja yang telah dilakukan di laboratorium



menghasilkan rekaman data tekanan ruang bakar sebanyak 36 siklus, dimana 1 siklusnya terdiri dari 720

data tekanan fungsi sudut engkol, dari ke 36 sikus tersebut kemudian dirata-ratakan. Adapun nilai ratarata

tekanan ruang bakar hasil pengujian terhadap tekanan injeksi 200, 250, dan 300 bar diperlihatkan pada

grafik 1 sampai grafik 4. Pada grafik 1, peningkatan tekanan ruang bakar terhadap tekanan injeksi bahan

bakar yang bervariasi tidak memberikan pengaruh yang signifikan. Hal ini terlihat dari grafik tekanan

yang dihasilkannya masih berhimpit, hal ini di mungkinkan karena pada putaran rendah ketiga injektor

masih memberikan suplai bahan bakar yang relatif sama karena pegas injektor masih bekerja pada kondisitekanan optimalnya, hal ini terlihat juga dari grafik 10 yang menunjukan nilai lambda fungsi putaran

mesin, dimana pada putaran 1500 rpm nilai lamda yang dihasilkan cenderung sama. Pada grafik 2, 3, dan

4, terlihat pengaruh peningkatan tekanan injeksi bahan bakar terhadap peningkatan tekanan ruang bakar,

dimana pada tekanan injeksi yang lebih tinggi, tekanan puncak ruang bakarnya justru cenderung lebih

rendah hal ini di mungkinkan karena pada tekanan injeksi bahan bakar dan putaran motor yang lebih

tinggi, injektor dengan tekanan yang lebih tinggi cenderung lebih unggul dari segi kestabilan

penyemprotan bahan bakar.

Motor Bakar Diese1

Documents

Transcript of Motor Bakar Diese1