Motor Diesel

100% PERTAMAX

BAB I

PENDAHULUAN

Praktikum merupakan bagian dari proses belajar di Perguruan

Tinggi, kegiatan praktikum yang dilakukan sangat menunjang proses

belajar yang dilakukan di kelas. Dalam bidang teknik mesin, Praktikum

Dasar Mesin adalah salah satu mata kuliah wajib di Prodi Teknik Mesin

Universitas Lambung Mangkurat, sesuai dengan kurikulum yang berlaku

sejak 2007. Dengan praktikum ini diharapkan mahasiswa memperoleh

dasar-dasar pengetahuan dan keterampilan tentang cara pengambilan

data dan cara menganalisanya, khususnya dalam hal pengujian prestasi

mesin. Dalam hal ini praktikum yang dilakukan adalah pengujian motor

bensin dan motor diesel.

Motor bakar adalah mesin atau pesawat yang menggunakan energi

termal untuk melakukan kerja mekanik, yaitu dengan cara merubah energi

kimia dari bahan bakar menjadi energi panas, dan menggunakan energi

tersebut untuk melakukan kerja mekanik. Energi termal diperoleh dari

pembakaran bahan bakar pada masin itu sendiri. Jika ditinjau dari cara

memperoleh energi termal ini (proses pembakaran bahan bakar), maka

motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongan yaitu: motor pembakaran

luar dan motor pembakaran dalam.

Pada motor pembakaran luar ini, proses pembakaran bahan bakar

terjadi di luar mesin itu, sehingga untuk melaksanakan pembakaran

digunakan mesin tersendiri. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar

tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi terlebih dulu melalui

media penghantar, baru kemudian diubah menjadi tenaga mekanik.

Misalnya pada ketel uap dan turbin uap.

Sedangkan pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran

bahan bakar terjadi di dalam mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil

pembakaran langsung bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya

pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulasi pancar gas.

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Tujuan percobaan

Tujuan percobaan ini adalah untuk menguji unjuk kerja motor

diesel, yang dirangkai dalam bentuk engine test bed, yang meliputi:

1. Momen puntir sebagai fungsi putaran.

2. Daya output sebagai fungsi putaran.

3. Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran.

4. Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran.

2.2. Landasan Teori

Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam; lebih

spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar

dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat

berenergi lain (seperti busi).

Seorang penemu/peneliti bernama Street melakukan penelitiannya.

Perkembangan motor pembakaran dalam (ICE) pada tahun 1794. Hasil

dari perkembangan tersebut adalah motor diesel sekarang. Selanjutnya

dikembangkan oleh seorang insinyur muda berkewarganegaraan Perancis

yang bernama Sadi Carnet pada tahun 1824.

Idenya dijadikan dasar dalam perkembangan motor diesel. Dia

menyatakan bahwa udara murni yang dimampatkan tersebut dengan

perbandingan 15:1 akan menghasilkan udara yang panas untuk

menyalakan kayu kering. Udara yang digunakan untuk pembakaran motor

hendaknya dikompresikan dengan perbandingan yang besar sebelum

dinyalakan. Dia juga menyatakan bahwa dinding silinder hendaknya

didinginkan, karena panas dari dari pembakaran akan mempengaruhi

kinerja motor.

Pada tahun 1876 Dr. Nickolas Otto membuat konstruksi motor

pembakaran dalam 4 langkah yang menggunakan bahan bakar bensin

menggunakan penyalaan api. Pada tahun 1892 seorang insinyur muda

berkewarganegaraan German yang bernama Dr. Rudolf Diesel berhasil

membuat motor penyalaan kompresi menggunakan bahan bakar serbuk

batu bara menggunakan prinsip penyalan bahan bakar dan udara.

Dengan perkembangan sistem pompa injeksi bahan bakar yang

benar-benar dapat disebut “mini” oleh seorang penemu yang

berkewarganegaraan German bernama Robert Bosch pada tahun 1927

membebaskan motor diesel dari masalah memakan tempat. Sistem injeksi

pompa Robert Bosch yang ukurannya mini dari karburator, beratnya

ringan dan governor yang menyatu (built-in) sehingga tidak ada lagi

sistem pengabutan udara yang banyak makan tempat untuk kompresor,

pipa-pipa dan pengontrol klep. Pompa injeksi motor diesel dapat diatur

sesuai pembebanan, sedangkan kondisi kecepatan motor dapat atau lebih

baik dari karburator motor bensin.

Dengan perkembangan pompa rotari yang lebih kecil

penampilannya juga bobotnya yang lebih ringan yang dikembangkan oleh

Vernon Rosa pada tahun 1950-an. Motor diesel akhirnya memasuki

perkembangan pemakaian dan pemasaran yang lebih luas.

Perkembangan lain dari motor diesel adalah dengan penambahan sebuah

turbocarjer yaitu alat untuk memasukkan (memompakan) udara ke dalam

saluran masuk (intake manifold). Pompa turbocharger ini digerakkan oleh

gas buang yang kedalam turbocharger tersebut. Dengan adanya

turbocharger ini maka akan menurunkan asap gas buang. Akhirnya motor

diesel seperti ini keadaanya sekarang menjadi motor yang benar-benar

efisien, ringan dan bebas polusi udara.

2.2.1. Cara Kerja Mesin Diesel

Prinsip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi

energi mekanis. Energi kimia didapatkan melalui proses reakasi kimia

(pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksigen (udara) di dalam

silinder (ruang bakar).

Gambar 2.1. Prinsip kerja motor diesel (double piston)

(Sumber: http://gudangilmu.org/2007/11/24/prinsip-kerja-mesin-diesel/)

Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih

tergantung pada penggunaannya dan dalam satu silinder dapat terdiri dari

satu atau dua torak. Pada umumnya dalam satu silinder motor diesel

hanya memiliki satu torak.

Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakan 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 (crankshaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah

menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.

Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel

dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim

airless injection (solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan

motor diesel yang menggunakan sistem air injection yang dianalisa

dengan siklus diesel (sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus

otto).

http://gudangilmu.org/2007/11/24/prinsip-kerja-mesin-diesel/

Gambar 2.2. Diagram P-V siklus diesel

(Sumber: http://gudangilmu.org/2007/11/24/prinsip-kerja-mesin-diesel/)

Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata

adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin

pembakaran bahan bakar 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 temperatur

nyala. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka

motor diesel juga disebut compression ignition engine sedangkan motor

bensin disebut spark ignition engine.

Pada mesin diesel, dibuat ”ruangan” sedemikian rupa sehigga pada

ruang itu akan terjadi peningkatan suhu hingga mencapai ”titik nyala” yang

sanggup ”membakar” minyak bahan bakar. Pemampatan yang biasanya

digunakan hingga mencapai kondisi ”terbakar” itu biasanya 18 hingga 25

kali dari volume ruangan normal.

Ketika udara dikompresi suhunya akan meningkat (seperti

dinyatakan oleh Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini

untuk proses pembakaran. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin

diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari

rasio kompresi dari mesin bensin. Beberapa saat sebelum piston pada

http://gudangilmu.org/2007/11/24/prinsip-kerja-mesin-diesel/

posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC (Before Top Dead Center), bahan

bakar diesel disuntikkan ke ruang bakar dalam tekanan tinggi melalui

nozzle supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi.

Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat.

Penyemprotan bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan saat

piston mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari detonasi.

Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston

dinamakan injeksi langsung (direct injection) sedangkan penyemprotan

bahan bakar kedalam ruang khusus yang berhubungan langsung dengan

ruang bakar utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak

langsung (indirect injection).

Gambar 2.3. Pembakaran pada motor diesel

(Sumber: http://berita-sore.blogspot.com/2011/06/cara-kerja-mesin-diesel-motor-bakar.html

Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran

mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan

menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod)

menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft tenaga linear

tadi diubah menjadi tenaga putar. Tenaga putar pada ujung poros

crankshaft dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.

Untuk meningkatkan kemampuan mesin diesel, umumnya

ditambahkan komponen :

http://berita-sore.blogspot.com/2011/06/cara-kerja-mesin-diesel-motor-bakar.html

http://berita-sore.blogspot.com/2011/06/cara-kerja-mesin-diesel-motor-bakar.html

Turbocharger atau supercharger untuk memperbanyak volume

udara yang masuk ruang bakar karena udara yang masuk ruang

bakar didorong oleh turbin pada turbo/supercharger.

Intercooler untuk mendinginkan udara yang akan masuk ruang

bakar. Udara yang panas volumenya akan mengembang begitu

juga sebaliknya, maka dengan didinginkan bertujuan supaya udara

yang menempati ruang bakar bisa lebih banyak.

Mesin diesel sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi

dingin. Beberapa mesin menggunakan pemanas elektronik kecil yang

disebut busi menyala (spark/glow plug) di dalam silinder untuk

memanaskan ruang bakar sebelum penyalaan mesin. Lainnya

menggunakan pemanas "resistive grid" dalam "intake manifold" untuk

menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi.

Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder

dengan efektif memanaskan mesin.

Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental

dan meningkatkan viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini

dapat mempengaruhi sistem bahan bakar dari tanki sampai nozzle,

membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Cara umum

yang dipakai adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur

bahan bakar secara elektronik.

Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari mesin diesel

adalah governor, yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin

selalu para putaran yang diinginkan. Apabila putaran mesin turun terlalu

banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun sehingga peralatan

listrik tidak dapat berkerja sebagaimana mestinya, sedangkan apabila

putaran mesin terlalu tinggi maka bisa mengakibatkan over voltage yang

bisa merusak peralatan listrik. Mesin diesel modern menggunakan

pengontrolan elektronik canggih mencapai tujuan ini melalui elektronik

kontrol modul (ECM) atau elektronik kontrol unit (ECU) yang merupakan

"komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan mesin

melalui sensor dan menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi

yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan

waktu melalui aktuator elektronik atau hidrolik untuk mengatur kecepatan

mesin.

2.2.2. Motor Diesel Empat Langkah

Pada motor diesel empat langkah prinsip kerjanya untuk

menyelesaikan satu siklus atau satu rangkaian proses kerja hingga

menghasilkan pembakaran dan satu kali langkah usaha diperlukan empat

langkah piston.

Langkah pertama adalah langkah pemasukan. Pada langkah ini

yang dimasukkan kedalam silinder adalah udara murni. Katup masuk

terbuka sedangkan katup buang tertutup. Piston bergerak dari TMA ke

TMB. Langkah kedua adalah langkah kompresi. Kedua katup yaitu katup

masuk dan katup buang sama-sama tertutup. Piston bergerak dari TMB

ke TMA yang dikompresikan adalah udara murni. Perbandingan

kompresinya cukup besar yaitu 15-22. kompresi udara akan menghasilkan

panas yang mampu menyalakan bahan bakar yang dimasukkan kedalam

silinder pada akhir kompresi. Bahan bakar yang dimasukkan kedalam

silinder adalah bahan bakar cair dalam bentuk kabut menggunakan

pompa injeksi dan pengabut (nozzle). Setelah penginjeksian bahan bakar

terjadilah percampuran udara dan bahan bakar dan disusul pembakaran

bahan bakar.

Langkah berikutnya adalah langkah usaha. Proses pembakaran

dan ekspansi merupakan langkah yang menghasilkan tenaga motor.

Kedua katup yaitu katup masuk dan katup buang tertutup semuanya.

Karena adanya proses pembakaran didalam silinder terjadilah kenaikan

tekanan dan ekspansi dari gas (campuran udara dan bahan bakar). Piston

didorong dari TMA ke TMB. Langkah selanjutnya adalah langkah

pembuangan. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Katup buang terbuka

sedangkan katup masuk tetap tertutup. Gas bekas hasil pembakaran

didorong keluar oleh piston yang bergerak dari TMB ke TMA. Gas bekas

keluar silinder melalui saluran buang (exhaust manifold).

2.2.3. Motor Diesel Dua Langkah

Pada motor diesel dua langkah untuk menyelesaikan satu siklus

proses kerja diperlukan dua langkah piston. Piston bergerak dari TMB ke

TMA dan dari TMA ke TMB. Pada langkah pertama terjadi proses

pemasukkan dan kompresi. Pada langkah kedua terjadi proses usaha dan

pembuangan. Yang dimasukkan ke dalam silinder adalah udara murni.

Proses kerja motor diesel dua langkah adalah sebagai berikut.

Dimulai dari piston berada di TMB. Udara murni dimasukkan kedalam

silinder motor melalui katup masuk. Untuk menghindari bentuk puncak

piston pada motor dua langkah dibuat miring, hal tersebut berguna untuk

mengarahkan aliran atau gerak dari udara yang baru masuk sekaligus

untuk pembilasan ruang siinder dari gas bekas yang tadinya berada di

dalam silinder. Selanjutnya piston bergerak dari TMB ke TMA. Lubang

masuk belum tertutup oleh piston pemasukkan udara baru masih tetap

berlangsung. Setelah lubang pemasukan tertutup oleh piston kemudian

disusul pula tertutup lubang buang oleh piston yang bergerak dari TMB ke

TMA lalu proses kompresi terjadi.

Udara yang dimampatkan atau dikompresikan dengan

perbandingan yang cukup besar (15-22). Karena itu pada akhir kompresi

dihasilkan panas yang cukup mampu memulai pembakaran bahan bakar.

Penginjeksian ini menggunakan pompa injeksi yang dialirkan melalui

pengabut (nozzle). Percampuran bahan bakar dengan udara dan disusul

terjadinya pembakaran. Proses pembakaran dan ekspansi campuran

udara dan bahan bakar menghasilkan tenaga panas dan naiknya tekanan

daam silinder motor. Selanjutnya pada langkah kedua terjadi langkah

usaha. Hasil proses pembakaran mendorong piston bergerak dari TMA ke

TMB. Gerakan piston dari TMA ke TMB akhirnya membuka lubang buang

yang berada pada dinding sisi TMB. Lubang buang terbuka maka gas

yang bertekanan itu segea keluar melalui lubang buang kesaluran buang

(exhaust manifold). Ada kemungkinan masih adanya gas yang tertinggal

dalam silinder karena adanya pojok-pojok yang tidak terjangkau oleh

udara yang masuk dan membilas ruang silinder. Ketidaksempurnaan

pembilasan ini tentunya mengurangi jumlah udara baru yang masuk

kedalam silinder. Hal tersebut mengurangi efisiensi volumetrik dari

pengisian silinder dengan udara yang baru.

Motor bakar yang beroperasi dengan siklus operasi dua langkah

digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.4.Siklus Motor Diesel 2 Langkah

(Sumber: http://anwarashterrezpector.blogspot.com/2011/01/artikel-

otomotif.html)

1. Langkah Pembilasan dan Kompresi

Pada awal langkah ini udara masuk silinder melalui lubang masuk

pembilasan (port scavenging) yang terdapat di bagian bawah silinder.

Lubang ini akan terbuka saat torak bergerak ke bagian bawah mendekati

TMB dan akan tertutup saat torak bergerak ke atas meninggalkan TMB.

Pada saat lubang pembilasan tertutup oleh torak yang bergerak ke

atas menuju TMA dan katup buang juga tertutup maka dimulailah proses

kompresi. Gerakan torak ke atas akan menyebabkan tekanan udara

dalam silinder meningkat sehingga temperatur udaranya juga naik. Dan

http://anwarashterrezpector.blogspot.com/2011/01/artikel-otomotif.html

http://anwarashterrezpector.blogspot.com/2011/01/artikel-otomotif.html

beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA bahan bakar mulai

disemprotkan (dikabutkan) dengan injektor kedalam silinder, karena

temperatur udara sangat tinggi sehingga bahan bakar yang dikabutkan

tersebut akan terbakar.

Proses pembakaran ini akan menyebabkan kenaikan tekanan dan

temperatur gas secara drastis, kondisi maksimal akan terjadi beberapa

saat setelah torak mulai bergerak ke bawah. Gas bertekanan tinggi ini

akan mendorong torak bergerak ke bawah dan melalui batang torak akan

memutar poros engkol.

2. Langkah Ekspansi dan Buang

Langkah ekspansi dan buang dimulai setelah terjadinya tekanan

maksimum di dalam silinder akibat terbakarnya campuran bahan bakar

dengan udara.

Dan setelah terjadi tekanan maksimum dalam silinder piston akan

terdorong menuju TMB dan katup buang mulai terbuka dan gas hasil

pembakaran akan terdorong keluar akibat tekanan dalam silinder lebih

besar dari pada tekanan udara luar dan juga akibat terdesak oleh udara

segar yang dimasukkan dengan paksa melalui lubang pembilasan dengan

blower pembilas (turbocharger).Pada saat katup buang sudah tertutup

proses pemasukkan udara masih berlangsung untuk beberapa saat

dengan bantuan kompresor pembilas sampai lubang pembilasan tertutup

total oleh torak, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan kapasitas dan

menaikkan tekanan udara pembilas dalam silinder.

Demikian kedua proses ini berlangsung terus menerus dan

bergantian antara langkah pembilasan dan kompresi dengan langkah

ekspansi dan buang oleh karena itu disebut operasi dua langkah.

Keunggulan Motor Diesel

Setelah melihat berbagai pemakaian dan variasi konstruksi motor

diesel di atas, maka dapat diidentifikasi beberapa keunggulan motor diesel

dalam memenuhi kebutuhan masyarakat, yaitu:

1. Motor diesel mempunyai kehandalan (reliabilitas) kerja yang tinggi.

Motor diesel mampu bekerja tidak hanya dalam ukuran jam tapi

bisa dalam ukuran bulan, artinya sebuah motor diesel dapat bekerja

dalam waktu satu bulan tanpa berhenti. Meskipun demikian motor

diesel dapat menghasilkan kinerja yang tetap stabil, bila persyaratan

dipenuhi. Seperti keterbatasan kemampuan minyak pelumas,

keterbatasan sistem pendingin, dan pesediaan bahan bakar yang

diperlukan. Sebagai contoh, motor diesel yang dipergunakan untuk

penggerak kapal barang antar negara, yang perjalanannya bisa

memakan waktu berbulan-bulan. Motor diesel untuk PLTD juga harus

bekerja berhari-hari lamanya. Beban tugas ini tidak mungkin

dilakukkan dengan menggunakan motor bensin.

2. Biaya bahan bakar yang rendah.

Harga solar yang mendekati harga bensin, sebenarnya

merupakan kondisi yang tidak rasional. Hal ini bila dikaitkan dengan

ongkos produksi, sebab peringkatnya dalam prosuksi minyak

tergolong lebih rendah dibandingkan dengan bensin. Kenapa

sekarang harga solar mendekati harga bensin? Penyebabnya bukan

karena faktor biaya produksi, dan itu diluar rasional produksi minyak

dimanapun. Bila harganya normal maka harga solar akan jauh lebih

murah dari bensin. Sehingga bila dikatakan biaya bahan bakar lebih

rendah, dilihat dari rasional produksi minyak.

3. Daya yang lebih besar tiap satuan berat mesin.

Dilihat dari beratnya, motor diesel jauh lebih berat dari motor

bensin. Hal ini karena kuantitas dan kualitas bahan yang

dipergunakan pada motor diesel memang lebih baik untuk mendukung

operasionalnya. Kekuatan bahan ini, diperlukan untuk mengatasi

besarnya tekanan yang dihasilkan proses pembakaran. Tekanan yang

lebih besar ini menghasil-kan tenaga yang lebih besar pula.

4. Pemakaian bahan bakar yang lebih hemat.

Konsumsi bahan bakar pada motor diesel lebih hemat

dibandingkan dengan motor bensin. Hal ini karena beberapa faktor

yaitu: proses pembakaran yang lebih sempurna, tekanan kompresi

yang lebih tinggi, nilai pembakaran bahan bakar yang lebih tinggi,

distribusi bahan bakar antar silinder yang lebih merata (untuk motor

yang lebih dari satu silinder), proses pembilasan yang lebih

sempurna, dan sebagainya. Nilai pembakaran solar 139.500 cal per

gallon sedangkan bensin 124.500 cal per gallon. Perbandingan

campuran bahan bakar udara, motor diesel 40 : 1 (atau lebih),

sedangkan motor bensin 18 : 1.

5. Lebih aman dari bahaya kebakaran.

Bahaya kebakaran disebabkan karena adanya beberapa

penyebab yaitu bahan bakar dan terjadinya percikan bunga api.

Bahan bakar yang mudah terbakar diindikasikan dengan tingkat

kemampuan berubah menjadi benntuk gas atau menguap. Semakin

mudah menguap, maka bahan bakar tersebut akan semakin rendah

titik nyalanya. Bensin lebih mudah menguap dan mempunyai titik

nyala yang lebih rendah dibandingkan dengan solar. Sementara pada

motor bensin lebih banyak kontak-kontak yang menghasilkan percikan

bunga api dibandingkan dengan motor diesel. Kedua hal ini dapat

menjadi dasar bahwa motor diesel lebih aman dari kebakaran

dibandingkan dengan motor bensin.

6. Momen mesin yang lebih tinggi.

Momen adalah panjang lengan dikalikan dengan besarnya

gaya yang tegak lurus dengan lengan tersebut. Motor diesel

cenderung menggunakan sistem long stroke, sementara motor bensin

menggunukan sistem over square. Hal ini berarti motor diesel memiliki

lengan yang lebih panjang dibandingkan dengan motor bensin.

Sehingga akan menghasilkan momen yang berbeda, dimana motor

diesel akan menghasilkan momen yang lebih besar dibandingkan dengan

motor bensin. 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.

2.3. Peralatan yang Digunakan

Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1. Mesin diesel

2. Instrumen

a. Manometer air, untuk mengukur penurunan tekanan udara

yang melewati venturi.

b. Venturi, untuk mengukur aliran uadara, dengan ukuran D1=50

mm, D2=29 mm.

c. Tachometer, untuk mengukur putaran mesin.

d. Iqnition switch.

e. Handle untuk mengatur pembukaan throttle.

f. Handle kopling.

g. Timbangan, untuk mengukur torsi.

h. Gelas ukur, untuk mengukur konsumsi bahan bakar.

i. Stopwatch, untuk mengukur waktu konsumsi bahan bakr.

3. Dinamometer, digunakan untuk mengukur torsi yang dihailkan oleh

poros mesin. Alat ini menggunakan air sebagai media kerja untuk

memberikanan tahanan hidrolis terhadap poros dan

mendisipasikan daya menjadi panas.

2.4. Prosedur Percobaan

a. Pemeriksaan Awal

1. Pemeriksaan bahan bakar di dalam tangki, bilamana perlu

tambahkan bahan bakar.

2. Pemeriksaan bahan bakar di dalam gelas ukur.

3. Pemeriksaan fluida ke dalam dynamometer.

4. Periksa air radiator.

5. Periksa aliran yang berasal dari tangki dengan mengatur kran

bahan bakar.

b. Cara Start

1. Lepaskan kopling.

2. Putar kunci kontak sambil memperbesar throttle sampai mesin

hidup, tunggu beberapa saat (5 menit) agar mesin panas.

3. Masukkan kopling hingga dinamometer berputar.

4. Atur pembukaan throttle hingga putaran mesin mencapai 800 rpm

selama 2-3 menit.

5. Naikkan putaran mesin hingga 2500 rpm dan tunggu hingga 15-20

menit.

c. Pengambilan Data

1. Pengukuran dimulai dari putaran 4050 rpm.

2. Atur kran bahan bakar agar aliran berasal dari gelas ukur.

3. Catat putaran mesin, bebean dinamometer, sikap manometer dan

waktu penurunan bahan bakar di dalam gelas ukur tiap 10 cm.

Lakukan masing-masing 3 kali.

4. Turunkan putaran mesin hingga mencapai 4050 rpm dan tunggu

kira-kira 5 menit.

5. Lakukan pencatatan seperti langkah 3.

6. Lanjutkan percobaan ini pada putaran masing-masing 4550, 5050,

5550, dan sampai 8550 rpm.

7. Bila telah selesai matikan mesin.

8. Susun data percobaan.

BAB III

HASIL PENGUJIAN

3.1Hasil Percobaan

Tabel 3.1. Data Hasil Pengujian Mesin Diesel

No Putaran (rpm) W (newton) ∆h (m) ∆hg (cc) t (sekon)

1 4000 12 0,010 11 38,31

2 4500 14 0,012 13 30,57

3 5000 16 0,014 14 30,34

4 5500 18 0,016 16 28,44

5 6000 18,5 0,018 18 23,81

6 6500 20 0,020 21 22,63

7 7000 25 0,022 24 21,65

8 7500 27,5 0,024 27 21,42

9 8000 28 0,025 29 19,57

10 8500 28 0,027 31 18,83

3.2. Analisis Data

3.2.1. Perhitungan Besaran-Besaran dan Konstanta

3.2.1.1. Torsi Mesin

Torsi mesin dihitung berdasarkan persamaan:

T = W.R (Nm) ...........................................(3.1)

Dengan:

W = gaya tangensial pada dinamometer (W = m.g)

m = beban terbaca pada timbangan (kg)

g = percepatan gravitasi (9,8 m/det2)

R = jari-jari dinamometer (m)

3.2.1.2 Daya Mesin

Daya mesin dicari dengan persamaan:

P = T. ω (watt)..........................................(3.2)

Dengan:

T = torsi mesin (Nm)

ω = kecepatan sudut mesin (rad/det)

ω = 2πn / 60

n = putaran mesin (rpm)

3.2.1.3 Kecepatan Aliran Udara Lewat Venturi

Kecepatan aliran udara lewat venturi dicari dengan persamaan:

v= √2ρa . g .∆ hρu

...........................................(3.3)

Dengan:

ρu = massa jenis udara (= 1,1774 kg/m3)

ρa = massa jenis air (= 995,8 kg/m3)

∆ h = selisih ketinggian air pada manometer (m)

3.2.1.4 Konsumsi Udara

Konsumsi udara dicari dengan persamaan:

Mu = ρAvv (kg/det)....................................(3.4)

Dengan :

Av = luas penampang venturi (6,6052 x 10-4 m2)

ρ = massa jenis udara (= 1,1774 kg/m3)

3.2.1.5 Konsumsi Bahan Bakar

Konsumsi bahan bakar dicari dengan persamaan:

Qf = ∆ hg Ag

t..............................................(3.5)

Dengan :

hg = penurunan bahan bakar di dalam gelas ukur diambil

10 cm

Ag = luas penampang gelas ukur (8,2958 cm2)

t =waktu penurunan bahan bakar didalamgelas ukur

(detik)

3.2.1.6. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Konsumsi bahan bakar spesifik dicari dengan persamaan:

SFC = Qf / P (3.6)

3.2.2. Hasil Pengolahan Data

Untuk putaran 4000 rpm

Torsi mesin:

T = W . R

T = 12 x 0,235

T = 2,82 Nm

Daya mesin:

P = T x ω dan

ω = 2πn / 60

Sehingga:

P = T x ω

P = 2,82 x 418,879

= 1181,24 watt

Kecepatan aliran udara:

v = √ 2 ρa . g .∆hρu

= √2x1,1774x9,8x0,01995,8

= 0,015 m/s

Konsumsi udara:

Mu = ρ.Av.v

Mu = 1,1774 x 6,6052 . 10-4 x 0,015

Mu = 1,18 . 10-5 kg/s

Konsumsi bahan bakar:

Qf = ∆ hg Ag

t

= 11 .8,2958

38,31

= 2,381 cm3/s

Konsumsi bahan bakar spesifik:

SFC = Qf / P

= 2,381 / 1181,24

= 2,01 . 10-3 cm3/J

Perincian perhitungan selanjutnya untuk putaran 4550 rpm hingga

8550 rpm dapat dilihat pada tabel 3.2.

NoPutaran

(rpm)

W

(N)

∆h

(m)

∆hg

(cc)

t

(s)R

T

(Nm)

ω

(rad/s)

P

(watt)

V

(m/s)

mu

(kg/s)

Qf

(cm3/s)

SFC

cm3/J

1 4000 12 0,01 11 38,31 0,235 2,82 418.879 1181.24 0.0152 1,184. 10-5 2.381 2,01. 10-3

2 4500 14 0,012 14 30,57 0,235 3,29 471.239 1550.38 0.0166 1,297. 10-5 3.527 2,27. 10-3

3 5000 16 0,014 16 30,34 0,235 3,76 523.599 1968.73 0.0180 1,401. 10-5 3.827 1,94. 10-3

4 5500 18 0,016 18 28,44 0,235 4,23 575.959 2436.3 0.0192 1,498. 10-5 4.667 1,91. 10-3

5 6000 18,5 0,018 18,5 23,81 0,2354,

3475 628.318 2731.61 0.0204 1,588. 10-5 6.27 2,29. 10-3

6 6500 20 0,02 20 22,63 0,235 4,7 680.678 3199.19 0.0215 1,674. 10-5 7.698 2,40. 10-3

7 7000 25 0,022 25 21,65 0,235 5,875 733.038 4306.6 0.0225 1,756. 10-5 9.196 2,13. 10-3

8 7500 27,5 0,024 27,5 21,42 0,2356,4625 785.398 5075.63 0.0235 1,834. 10-5 10.45 2,06. 10-3

9 8000 28 0,025 28 19,57 0,235 6,58 837.758 5512.45 0.0240 1,872. 10-5 12.29 2,23. 10-3

10 8500 28 0,027 28 18,83 0,235 6,58 890.118 5856.97 0.0250 1,945. 10-5 13.65 2,33. 10-3

Tabel 3.2. Hasil Perhitungan

3.3. Grafik

3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000

1

2

3

4

5

6

7

2.823.29

3.764.23 4.3475

4.7

5.875

6.46 6.58 6.58f(x) = 0.000917060606060606 x − 0.867378787878789R² = 0.962122616936015

Grafik Hubungan Antara Torsi (T)dengan Putaran (n)

n (rpm)

Kons

umsi

Baha

n Ba

kar S

pesifi

k T(

Nm

)

Gambar 3.1.Grafik Hubungan Antara Torsi (T) dengan Putaran (n)

3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1181.241550.38

1968.732436.3

2731.613199.19

4306.6

5075.635512.45

5856.97f(x) = 1.10823078787879 x − 3544.53242424242R² = 0.976759106332812

Grafik Hubungan Antara Daya (P)dengan Putaran (n)

n (rpm)

P (w

att)

Gambar 3.2. Grafik Hubungan antara Daya (P) dengan Putaran (n)

3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000

2

4

6

8

10

12

14

16

2.381983.52782

3.827994.66711999999999

6.2715

7.69827

9.19627

10.4569

12.2932

13.6575f(x) = 0.00255752860606061 x − 8.58669878787879R² = 0.98160292934241

Grafik Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar (Qf)dengan Putaran (n)

n (rpm)

Qf

(cm

3/s

Gambar 3.3. Grafik Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar (Qf) dengan Putaran (n)

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

f(x) = 4.6889696969697E-08 x + 0.00186811939393939R² = 0.171631617933793

Grafik Hubungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Dengan Daya Output

n (rpm)

SFC

(x 1

0-3

cm3/

J)

Gambar 3.4. Grafik Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) dengan Putaran (n)

BAB IV

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

4.1. Pembahasan

Percobaan kali ini adalah percobaan untuk menguji unjuk kerja motor diesel.

Pengujian dilakukan untuk mengetahui konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan

bakar spesifik, daya output, dan torsi dari mesin diesel. Pengujian dilakukan

sebanyak sepuluh kali dari putaran 4000 rpm sampai 8500 rpm. Hasilnya adalah

sebagai berikut:

Untuk putaran 4000 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar

2,381 cm3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 2,01.10-3 cm3/J,

kecepatan aliran udara sebesar 0,0152 m/s, konsumsi udara sebesar

1,184.10-5 kg/s, daya output (Pout) sebesar 1181,24 watt, dan torsi sebesar

2,82 Nm.


3,527 m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 2,27.10-3 cm3/J,



3,29 Nm.





3,76 Nm.





4,23 Nm.





4,3475 Nm.





4,7 Nm.





5,875 Nm.





6,4625 Nm.





6,58 Nm.





6,58 Nm.

Dari grafik diperoleh untuk grafik hubungan antara torsi motor diesel (T)

dengan putaran (n) terlihat bahwa makin besar nilai T maka akan semakin besar

pula nilai n, artinya nilai T berbanding lurus dengan nilai n. Walaupun besar

peningkatan nilai yang didapat bervariasi antara ke 10 data.

Untuk grafik hubungan antara daya output (P) motor diesel dengan putaran

(n) terlihat bahwa semakin besar putaran maka akan semakin besar daya yang

dihasilkan. Ini membuktikan bahwa prinsip kerja pada engine telah sesuai yaitu

engine yang berputar semakin cepat akan menghasilkan daya penggerak yang

semakin besar pula.

Untuk grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar (Qf) motor diesel

dengan putaran (n) terlihat bahwa makin besar nilai Qf maka akan semakin besar

pula nilai n, artinya nilai Qf berbanding lurus dengan nilai n. Indikasi putaran yang

dihasilhkan tentu sangat berpengaruh pada tingkat konsumsi bahan bakar, jika

ingin didapatkan putaran yang lebih cepat tentu konsumsi bahan bakar akan

semakin besar diperlukan oleh engine.

Untuk grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) motor

diesel dengan putaran (n) terlihat bahwa pada putaran efisiensi bahan bakar ada

yang rendah dan ada yang tinggi artinya besarnya konsumsi bahan bakar spesifik

bervariasi pada data yang diperoleh, hal ini dikarenakan kinerja dari engine yang

tidak selalu sama pada setiap putarannya. Sesuai dengan rumus yang dipakai

yaitu konsumsi bahan bakar spesifik sama dengan besar konsumsi bahan bakar

dibagi dengan daya yang diperoleh pada setiap tingkat putaran yang telah

ditentukan. Besar daya yang semakin meningkat dan kunsumsi bahan bakar pada

data akan mempengaruhi hasil dari konsumsi bahan bakar spesifik bervariasi.

4.2. Kesimpulan

Dari percobaan ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut.

1. Semakin besar nilai torsi (T) maka akan semakin besar pula nilai

putaran (n), artinya nilai torsi (T) berbanding lurus dengan nilai putaran

(n) sampai pada batas yang telah dihitung.

2. Semakin besar nilai daya output (P) maka akan semakin besar pula nilai

putaran (n), artinya nilai daya output (P) berbanding lurus dengan nilai

putaran (n).

3. Semakin besar nilai konsumsi bahan bakar (Qf) maka akan semakin

besar pula nilai putaran (n), artinya nilai Qf berbanding lurus dengan

nilai n sampai pada batas yang telah dihitung.

4. Perbandngan antara nilai konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dengan

nilai putaran (n) tidak stabil.

BAB V

PENUTUP

5.1. Saran

1. Sebelum melakukan praktikum sebaiknya praktikan harus menguasai materi

praktikum.

2. Sebelum melakukan praktikum sebaiknya alat diperiksa terlebih dahulu.

3. Praktikan harus teliti dalam pengambilan data agar dalam perhitungan

diperoleh data yang lebih akurat.

Motor Diesel

Documents

Transcript of Motor Diesel