MOTORR BENSIN

7/30/2019 MOTORR BENSIN

1/28

BAB II

DASAR TEORI

A. Dasar Teori

1. Prinsip Dasar Motor Bensin (Tinjauan pustaka)

Secara umum pengertian motor bakar diartikan sebagai pesawat yang dapat

mengubah suatu bentuk energi thermal menjadi bentuk energi mekanik. Motor

bakar dapat pula diartikan sebagai pesawat dan energi kerja mekaniknya diperoleh

dari pembakaran bahan bakar dalam pesawat itu sendiri. Oleh karena itu, motor

bakar yang pembakarannya terjadi di dalam pesawat itu sendiri disebut pesawat

tenaga dengan pembakaran dalam (Internal Combustion Engine).

Pada mulanya perkembangan motor bakar torak dengan motor bakar bensin

ditemukan oleh Nichollus Otto pada tahun 1876. Karena bentuknya kecil dan

tenaganya besar juga mudah dihidupkan dan sangat praktis, maka memberikan

kemungkinan untuk dapat mempergunakan motor tersebut diberbagai lapangan

kerja dengan aneka macam ragamnya.

Motor bakar torak menggunakan silinder tunggal atau beberapa silinder.

Salah satu fungsi torak disini adalah sebagai pendukung terjadinya pembakaran

pada motor bakar. Tenaga panas yang dihasilkan dari pembakaran diteruskan

torak ke batang torak, kemudian diteruskan ke poros engkol yang mana poros

engkol nantinya akan diubah menjadi gesekan putar.


2/28

Yudi Aris Ristanto (Mahasiswa AKPRIND 2007) telah melakukan sebuah

penelitian tentang penambahan Methanol pada bahan bakar Premium. Hasil

pengujian yang telah dilakukan terhadap sampel campuran Methanol adalah

sebesar (77% Premium dan 23% Methanol) bila dibandingkan dengan

penggunaan Premium murni, maka :

a. Torsi Mesin (T) : akan lebih kecil 1,01 % dari penggunaan

Premium murni pada putaran enggine 6000 rpm.

b. Daya Poros ( Pb) : akan lebih kecil 0,45 % dari penggunaan

Premium murni pada putaran enggine 7000 rpm.

c. Tekanan Efektif Rata-rata (bmep) : akan lebih kecil 1,01 %

dari penggunaan Premium murni pada putaran enggine 6000 rpm.

d. Konsumsi Bahan Bakar (Sfc) : akan lebih kesil 5,8 % dari

penggunaan Premium murni pada putaran enggine 7000 rpm.

e.Efisiensi Bahan Bakar (

f) : akan lebih besar 6,16 % dari

pada penggunaan Premium murni pada putaran enggine 7000 rpm.

2. Prinsip Dasar Motor Bensin


3/28

Motor bakar terbagi menjadi 2 (dua) jenis utama, yaitu motor diesel dan

motor bensin. Perbedaan umum terletak pada sistem penyalaan. Penyalaan pada

motor bensin dinyalakan oleh loncatan bunga api listrik yang dipercikan oleh busi

atau juga sering disebut jugaspark ignition engine. Sedangkan pada motor diesel

penyalaan terjadi karena kompresi yang tinggi di dalam silinder kemudian bahan

bakar disemprotkan oleh nozzle atau juga sering disebut juga Compression

Ignition Engine.

2. Klasifikasi Motor Bakar

Motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) macam. Adapun

pengklasifikasian motor bakar adalah sebagai berikut:

a. Berdasar Sistem Pembakarannya

1). Mesin bakar dalam

Pada mesin pembakaran dalam fluida kerja yang dihasilkan pada

mesin itu sendiri, sehingga gas hasil pembakaran yang terjadi sekaligus

berfungsi sebagai fluida.

Contoh: motor bakar torak.

2). Mesin bakar luar

Pada mesin pembakaran luar fluida kerja yang dihasilkan terdapat di

luar mesin tersebut. Energi thermal dan gas hasil pembakaran dipindahkan

ke dalam mesin melalui beberapa dinding pemisah.

Contoh: kereta uap


4/28

b. Berdasar Sistem Penyalaan

1). Motor bensin

Motor bensin dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut

dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga

api listrik yang membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor

ini cenderung disebut spark ignition engine. Pembakaran bahan bakar

dengan udara ini menghasilkan daya. Di dalam siklus otto (siklus ideal)

pembakaran tersebut dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume

konstanta. (Wiranto Arismunandar, 1988: 61).

2). Motor diesel

Motor diesel adalah motor bakar torak yang berbeda dengan motor

bensin. Proses penyalaannya bukan menggunakan loncatan bunga api

listrik. Pada waktu torak hampir mencapai titik TMA bahan bakar

disemprotkan ke dalam ruang bakar. Terjadilah pembakaran pada ruang

bakar pada saat udara udara dalam silinder sudah bertemperatur tinggi.

Persyaratan ini dapat terpenuhi apabila perbandingan kompresi yang

digunakan cukup tinggi, yaitu berkisar 12-25. (Wiranto Arismunandar,

1988: 89).

B. Siklus Termodinamika

Konversi energi yang terjadi pada motor bakar torak berdasarkan pada siklus

termodinamika. Proses sebenarnya amat komplek, sehingga analisa dilakukan pada

kondisi ideal dengan fluida kerja udara.


5/28

Idealisasi proses tersebut sebagai berikut:

1. Fluida kerja dari awal proses hingga akhir proses.

2. Panas jenis dianggap konstan meskipun terjadi perubahan temperatur

pada udara.

3. Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara adiabatik, tidak terjadi

perpindahan panas antara gas dan dinding silinder.

4. Sifat-sifat kimia fluida kerja tidak berubah selama siklus berlangsung.

5. Motor 2 (dua) langkah mempunyai siklus termodinamika yang sama

dengan motor 4 (empat) langkah.

Gambar 2. 1. Diagram P-V dan T-S siklus otto

(Cengel & Boles, 1994 : 451)

C. Siklus Otto (Siklus udara volume konstan)

Pada siklus otto atau siklus volume konstan proses pembakaran terjadi pada

volume konstan, sedangkan siklus otto tersebu ada yang berlangsung dengan 4

(empat) langkah atau 2 (dua) langkah. Untuk mesin 4 (empat) langkah siklus kerja

terjadi dengan 4 (empat) langkah piston atau 2 (dua) poros engkol. Adapun langkah

dalam siklus otto yaitu gerakan piston dari titik puncak (TMA=titik mati atas) ke

posisi bawah (TMB=titik mati bawah) dalam silinder.


6/28

Gambar 2. 2. Diagram P-V dan T-S siklus otto

(Cengel & Boles, 1994 : 458)

Proses siklus otto sebagai berikut :

Proses 1-2 : proses kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston bergerak

menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume

clearance sehingga tekanan dan temperatur udara naik.

Proses 2-3 : pemasukan kalor konstan, piston sesaat pada (TMA=titik mati atas)

bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan dan temperatur

meningkat hingga nilai maksimum dalam siklus.

Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston

turun menuju (TMB=titik mati bawah), energi dilepaskan disekeliling

berupa internal energi.

Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada

(TMB=titik mati bawah) dengan mentransfer kalor ke sekeliling dan

kembali mlangkah pada titik awal.

D. Prinsip Kerja Motor Bakar Torak


7/28

Berdasarkan prinsipnya, terdapat 2 (dua) prinsip pada motor bakar torak, yaitu: 4

(empat) langkah dan 2 (dua) langkah. Adapun prinsip kerja motor bakar 4 (empat)

langkah dan 2 (dua) langkah adalah sebagai berikut:

1. Prinsip Kerja Motor Bakar 4 (empat) Langkah

Yang dimaksud dengan motor bakar 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu)

kali proses pembakaran terjadi pada setiap 4 (empat) langkah gerakan piston atau

2 (dua) kali putaran poros engkol. Dengan anggapan bahwa katup masuk dan

katup buang terbuka tepat pada waktu piston berada pada TMA dan TMB, maka

siklus motor 4 (empat) langkah dapat diterangkan sebagai berikut:

a. Langkah Hisap

Piston bergerak dari TMA ke TMB. Pada ruangan di atas piston terjadi

pembesaran volume yang menyebabkan tekanan menjadi kurang. Tekanan

kurang tersebut mengakibatkan terjadinya hisapan terhadap campuran udara

bahan bakar dari karburator. Keadaan katup masuk terbuka dan katup buang

tertutup.

b. Langkah Kompresi

Piston bergerak dari TMB ke TMA mengadakan kompresi terhadap

campuran udara bahan bakar yang baru masuk pada langkah pengisian.

Tekanan dan temperatur menjadi naik sedemikian rupa sehingga campuran

bahan bakar udara berada dalam keadaan yang mudah sekali untuk terbakar.

Sebelum langkah kompresi berakhir maka busi mengadakan pembakaran

kedua katup tertutup.

c. Langkah Usaha


8/28

Akibat adanya pembakaran maka pada ruang bakar terjadi panas dan

pemuaian yang tiba-tiba. Pemuaian tersebut mendorong piston untuk bergerak

dari TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga

seluruh tenaga panas mendorong piston untuk bergerak.

d. Langkah Buang

Pada langkah buang ini katup masuk tertutup sedangkan katup buang

terbuka. Piston bergerak dari TMB menuju TMA mendesak gas sisi

pembakaran keluar melalui katup buang dan saluran buang (exhaust manifold)

menuju atmosfer.

Gambar 2. 3. prinsip kerja motor 4 (empat) langkah

(Wiranto Arismunandar, 2002 : 8)

2. Motor Bensin 2 (dua) Langkah

Pada motor bensin 2 (dua) langkah, setiap siklus terdiri dari 2 (dua)

langkah piston atau 1 (satu) kali putaran poros engkol. Proses yang terjadi pada

motor 4 (empat) langkah, juga terjadi 1 (satu) langkah penuh. Langkah-langkah

tersebut adalah:

a. Langkah Naik


9/28

Piston bergerak dari TMB ke TMA. Beberapa saat sebelum piston

sampai di TMB, gas bekas hasil pembakaran sudah mulai dikeluarkan dan

campuran udara bahan bakar barupun sudah mulai dimasukkan. Langkah ini

merupakan langkah kompresi. Pada waktu piston hampir mencapai TMA busi

mengadakan pembakaran.

b. Langkah Turun

Dengan adanya pembakaran pada akhir langkah naik maka terjadi panas

dan pemuaian yang tiba-tiba. Piston bergerak dari TMA ke TMB. Sebelum

piston mencapai TMB maka lubang buang sedah terbuka. Lubang masukpun

kemudian terbuka pula, gas baru masuk dan sekaligus mendorong gas bekas

keluar.

Suatu hal yang sangat penting pada motor 2 (dua) langkah ialah adanya lubang-

lubang masuk dan buang sebagai pengganti katup. Piston yang bergerak dari TMB ke

TMA dan sebaliknya menutup dan membuka lubang-lubang tersebut. Jadi motor 2

(dua) langkah umumnya tidak mempunyai katup masuk dan katup buang.

Kelemahan yang paling menonjol pada motor 2 (dua) langkah yaitu sangat

singkatnya waktu yang tersedia untuk pemasukkan dan pembuangan gas bekas.

Akibatnya bahan bakar baru ada yang tercampur dengan gas bekas atau sudah

terbuang keluar bersama gas bekas sebelum sempat terbakar. Tapi kelemahan ini

telah diusahakan memperkecilnya dengan membuat bermacam sistem pembilasan.

Pada motor bensin 2 (dua) langkah, karena pemasukan dan pengeluaran gas baru dan

gas bekas tidak diatur oleh klep maka terdapat beberapa kelemahan, yaitu:


10/28

1). Dengan adanya lubang transfer dari lubang buang maka

kompresi tidak dimulai dari TMB. Kerugian ini tidak sama pada masing-masing

motor, berkisar antara 20-45%. Berarti lubang buang baru tertutup pada waktu

piston sudah bergerak ada kalanya 800 putaran sesudah TMB.

2). Terlalu sedikit waktu untuk pemasukan gas baru dan pembuangan gas bekas

sehingga besar kemungkinan sebagian gas bekas, sehingga besar kemungkinan

sebagian gas bekas tidak sempat keluar dan sebaliknya ada juga gas baru yang

sudah keluar sebelum terbakar.

Gambar 2. 4. prinsip kerja motor 2 (dua) langkah

(Arends BPM; H Berenschot,1980)

E. Proses Pembakaran

Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi

persenyawaan bahan bakar oksigen (O2) sebagai oksidan dengan temperaturnya lebih

besar dari titik nyala. Mekanisme pembakarannya sangat dipengaruhi oleh keadaan


11/28

dari keseluruhan proses pembakaran dimana atom-atom dari komponen yang dapat

bereaksi dengan oksigen yang dapat membentuk produk yang berupa gas (Sharma,

S.P, 1978, hal. 65).

Untuk memperoleh daya maksimum dari suatu operasi hendaknya komposisi gas

pembakaran dari silinder (komposisi gas hasil pembakaran) dibuat seideal mungkin,

sehingga tekanan gas hasil pembakaran bisa maksimal menekan torak dan

mengurangi terjadinya detonasi. Komposisi bahan bakar dan udara dalam silinder

akan menentukan kualitas pembakaran dan akan berpengaruh terhadapperformance

mesin dan emisi gas buang.

Sebagaimana telah kita ketahui sebagai bahan bakar motor bensin terutama yang

mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen yang dikenal dengan 3 (tiga) teori

mengenai pembakaran hidrogen tersebut.

1. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum

karbon bergabung dengan oksigen.

2. Karbon terbakar lebih dahulu daripada hidrogen.

3. Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan

oksigen dan membentuk senyawa (hidrolisasi) yang kemudian dipecah secara

terbakar.

Dalam sebuah mesin terjadi beberapa tingkatan pembakaran yang digambarkan dalam

sebuah grafik dengan hubungan antara tekanan dan perjalanan engkol. Berikut adalah

gambar dari grafik tingkatan pembakaran :


12/28

Gambar 2.5. Tingkat pembakaran dalam sebuah mesin

(Maleev.V.L, 1995 : 160)

Proses atau tingkatan pembakaran dalam sebuah mesin terbagi menjadi empat tingkat

atau periode yang terpisah. Periode-periode tersebut adalah :

1. Keterlambatan pembakaran (Delay Periode)

Periode pertama dimulai dari titik 1 yaitu mulai disemprotkannya bahan bakar

sampai masuk kedalam silinder, dan berakhir pada titik 2. Perjalanan ini sesuai

dengan perjalanan engkal sudut a. Selama periode ini berlangsung tidak terdapat

kenaikan tekanan melebihi kompresi udara yang dihasilkan oleh torak. Dan bahan

bakar masuk terus menerus melalui nosel.

2. Pembakaran cepat

Pada titik 2 terdapat sejumlah bahan bakar dalam ruang bakar, yang dipecah

halus dan sebagian menguap kemudian siap untuk dilakukan pembakaran. Ketika

bahan bakar dinyalakan yaitu pada titik 2, akan menyala dengan cepat yang


13/28

mengakibatkan kenaikan tekanan mendadak sampai pada titik 3 tercapai. Periode

ini sesuai dengan perjalanan sudut engkol b. yang membentuk tingkat kedua.

3. Pembakaran Terkendali

Setelah titik 3, bahan bakar yang belum terbakar dan bahan bakar yang masih,

tetap disemprotkan (diinjeksikan) pada kecepatan yang tergantung pada kecepatan

penginjeksian, serta jumlah distribusi oksigen yang masih ada dalam udara

pengisian. Periode inilah yang disebut dengan periode terkendali atau disebut juga

pembakaran sedikit demi sedikit yang akan berakhir pada titik 4 dengan

berhentinya injeksi. Selama tingkat ini tekanan dapat naik, konstan ataupun turun.

Periode ini sesuai dengan pejalanan engkol sudut c, dimana sudut c tergantung

pada beban yang dibawa beban mesin, semakain besar bebannya semakin besar c.

4. Pembakaran pasca (after burning)

Bahan bakar sisa dalam silinder ketika penginjeksian berhenti dan akhirnya

terbakar. Pada pembakaran pasca tidak terlihat pada diagram, dikarenakan

pemunduran torak mengakibatkan turunnya tekanan meskipun panas ditimbulkan

oleh pembakaran bagian akhir bahan bakar.

Dalam pembakaran hidrokarbon yang biasa tidak akan terjadi gejala apabila

memungkinkan untuk proses hidrolisasi. Hal ini hanya akan terjadi bila pencampuran

pendahuluan antara bahan bakar dengan udara mempunyai waktu yang cukup

sehingga memungkinkan masuknya oksigen ke dalam molekul hidrokarbon.

Bila oksigen dan hidrokarbon tidak bercampur dengan baik maka terjadi proses

cracking dimana pada nyala akan timbul asap. Pembakaran semacam ini disebut


14/28

pembakaran tidak sempurna. Ada 2 (dua) kemungkinan yang terjadi pada

pembakaran mesin berbensin, yaitu:

a. Pembakaran normal (sempurna), dimana bahan bakar dapat

terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Mekanisme

pembakaran normal dalam motor bensin dimulai pada saat terjadinya loncatan api

busi. Selanjutnya api membakar gas yang berada disekelilingnya dan menjalar ke

seluruh bagian sampai semua partikel gas terbakar habis.

b. Pembakaran tidak sempurna (tidak normal), dimana sebagian

bahan bakar tidak ikut terbakar atau tidak terbakar bersama-sama pada saat dan

keadaan yang dikehendaki. Pada pembakaran tidak sempurna terjadi 2 (dua)

peristiwa, yaitu knocking(ketukan) danpre-ignition.

F. Detonasi Pada Motor Bensin

Dalam keadaan tertentu maka pembakaran dalam silinder motor dapat terjadi

kenaikan yang sangat cepat dan kuat sehingga diluar terdengar suara knocking.

Kejadian inilah yang biasa disebut denga detonasi akibat gelombang detonasi yang

ada dalam silinder, hingga didalamnya naik lebih cepat hingga 40 kg/cm tiap 0,001

detik.

Detonasi ini dapat terjadi pada semua jenis motor bakar. Sifatnya sangat merugikan,

karena:

1. Mengurangi rendemen motor, sebab lebih banyak panas yang

diserahkan pada dinding silinder dari pada yang diubah menjadi usaha.

2. Mengakibatkan retak pada torak, batang dan komponen yang lain.

3. Mengakibatkan pembakaran yang terlampau pagi.


15/28

Pada motor bensin terdapat 2 (dua) macam detonasi :

1. Detonasi karena campuran bahan bakar sudah menyala

sebelum busi mengeluarkan bunga api. Hal ini disebabkan karena kotoran-kotoran

yang tertimbun dan menyala terus menerus. Jadi untuk menghilangkan detonasi,

motor bensin perlu dibersihkan secara rutin, perbaikan pada sisitem pendingin.

2. Detonasi yang timbul karena kecepatan pembakaran bahan bakar

disekitar busi, termampat olehnya sehingga terbakar dengan sendirinya meskipun

pembakaran didahului oleh nyala api busi. Tetapi untuk pembakaran yang

sempurna dibutuhkan gerakan nyala api yang teratur dimulai dari busi.

G. Bahan Bakar

Bahan bakar (fuel) adalah segala sesuatu yang dapat di bakar misalnya kertas, kain,

batu bara, minyak tanah, bensin dsb. Untuk melalukan pembakaran diperlukan 3

(tiga) unsur, yaitu:

1. Bahan bakar

2. Udara

3. Suhu untuk memulai pembakaran.

Panas atau kalor yang timbul karena pembakaran bahan bakar tersebut disebut hasil

pembakaran atau nilai kalor (heating value).??????

Ada 3 (tiga) jenis bahan bakar, yaitu:

1. Bahan bakar padat

2. Bahan bakar cair

3. Bahan bakar gas


16/28

Kriteria utama yang harus dipenuhi bahan bakar yang akan digunakan dalam motor

bakar adalah sebagai berikut:

1. Proses pembakaran bahan bakar dalam silinder harus

secepat mungkin dan panas yang dihasilkan harus tinggi.

2. Bahan bakar yang digunakan harus tidak meninggalkan

endapan atau deposit setelah pembakaran karena akan menyebabkan kerusakan

pada dinding silinder.

3. Gas sisa pembakaran harus tidak berbahaya pada saat dilepas ke atmosfer.

a. Bahan Bakar Bensin

Premium berasal dari bensin yang merupakan salah satu fraksi dari

penyulingan minyak bumi yang diberi zat tambahan atau aditif, yaitu Tetra Ethyl

Lead (TEL). Premuim mempunyai rumus empiris Ethyl Benzena (C8H18).

Premium adalah bahan bakar jenis disilat berwarna kuning akibat adanya zat

berwarna tambahan. Penggunaann premiun pada umumnya adalah untuk bahan

bakar kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti mobil, sepeda motor, dll.

Bahan bakar ini juga sering disebut motor gasoline atau petrol dengan angka

oktan adalah 88. adapun untuk pembakaran pada bensin premium adalah sebagai

berikut:

2 C8H18 + 25 O2 16 CO2 + 18 H2O

(pada)Pembakaran di atas diasumsikan semua bensin terbakar dengan sempurna.

Komposisi bahan bakar bensin, yaitu:

Bensin (gasoline) C8H18


17/28

Berat jenis bensin 0,65-0,75

Pada suhu 400 bensin menguap 30-65%

4. Pada suhu 1000 bensin menguap 80-

90%

(Sumber: Encyclopedia Of Chemical Technologi, Third Edition, 1981: 399)

b. MethanolatauMethil Alcohol

Methanoladalah bahan bakar cair yang mengandung O 2 , berada dalam fase

cair pada temperatur dan tekanan atmosfir. Selama ini methanolmerupakan bahan

baku untuk pembuatan formalin, asam asetit dan MTBE atauMethyl TersierButyl

Ester(C 2 H 12 O). tetapi Methanoldapat juga diperoleh dari ekstrasi biomassa dan

kayu. Bilangan oktan Methanol tiggi sehingga dapat digunakan dengan

perbandingan kompresi yang lebih tinggi. (Arismunandar, 2002:163)

Methanolatau juga disebut metal alcohol dan juga bisa disebut alkohol kayu

dengan rumus kimianya adalah CH 3 OH atau CH 4 O merupakan anggota pertama

dari deret homolog alkohol jenuh. Proses paling tua dan yang pertama untuk

memproduksi Methanol adalah dengan cara perusakan distilasi kayu. Untuk

menghasilkan alkohol kayu, tetapi saat ini pembuatan Methanol dilakukan dengan

menggunakan gas alam, gas batu bara, gas air atau gas kotoran pada temperatur

tinggi dalam katalis logam. Adapun persamaan reaksi umum dari Methanol

sebagai berikut:


18/28

2H 2 O+2C > CH 4 +CO > 2CO+4H 2 > 2CH 3 OH

Sintesa langsung dari karbon monoksida dan hydrogen yang merupakan produk

menengah dari reaksi diatas dapat dilihat pada temperatur dan tekanan tinggi

seperti pada reaksi berikut ini: CO+2H 2> CH 3 OH

Gambar 2.6 . CairanMethanol

Adapun data-data Methanolsebagai berikut :

a. Rumus kimia = CH3 OH

b. Berat molekul = 32

c. Persen massa O 2 = 50,0

d. Titik didih C = 65,5

e. Perbandingan bahan bakar udara stoikiometri = 0.165

f. Nilai kalor rendah, MJ/kg = 19,5


19/28

g. Viskositas Uap @ 25C = 0,56

h. Berat jenis, g/ml = 0,793

i. Temperatur nyala sendiri = 450C

j. Bilangan setara = 5

k. Bilangan oktana = 111 (Anton LW, 97 :151)

H. Parameter Prestasi Mesin.

Pada umumnya performance atau prestasi mesin bisa diketahui membaca dan

menganalisis parameter yang ditulis dalam sebuah laporan atau media lain. Biasanya

kita akan mengetahui daya, torsi, dan bahan bakar spesifik dari mesin tersebut.

Parameter itulah yang menjadi pedoman praktis prestasi sebuah mesin.

Parameter prestasi mesin dapat dilihat dari berbagai hal diantara yang terdapat dalam

diagram sebagai berikut :


20/28

Gambar 2. 7. Diagram Alir Prestasi Mesin

Secara umum daya berbanding lurus dengan luas piston sedang torsi berbanding

lurus dengan volume langkah. Parameter tersebut relatif penting digunakan pada

mesin yang berkemampuan kerja dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat

pembebanan. Daya maksimum didefinisikan sebagai kemampuan maksimum yang

bisa dihasilkan oleh suatu mesin. Adapun torsi poros pada kecepatan tertentu

mengindikasikan kemampuan untuk memperoleh aliran udara (dan juga bahan bakar)

yang tinggi kedalam mesin pada kecepatan tersebut. Sementara suatu mesin

dioperasikan pada waktu yang cukup lama, maka konsumsi bahan bakar suatu

efisiensi mesinnya menjadi suatu hal yang dirasa sangat penting. (Heywood, 1988 :

823).

Parameter Prestasi Mesin

Torsi

Daya

Laju KonsumsiBahan Bakar

Konsumsi BahanBakar

SpesifikEfisiensi BahanBakar


21/28

Gambar 2. 8. Pengetesan Prestasi Mesin

Unjuk Kerja Motor Bakar

Pada motor bakar torak, daya yang berguna adalah daya poros, karena daya poros

itulah yang mengerakkan beban. Daya poros itu sendiri dibangkitkan oleh daya

indikator yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakkan torak.

Daya poros yang berputar ditimbulkan oleh bahan bakar yang dibakar dalam

silinder yang selanjutnya torak akan menggerakkan semua mekanisme pada motor

bakar. Unjuk kerja motor bakar tergantung dari daya poros yang dapat ditimbulkan.

Unjuk kerja ini biasanya dinyatakan dalam daya kuda (PS) atau KW persatuan isi

langkah.

Isi langkah Vi = penampang silinder x langkah (m3)


22/28

Efisiensi volumetric v =jumlah udara yang dihisap dalam satu siklus : jumlah udara

yang diisikan dalam silinder Vi pada kondisi atmosfer.

Jumlah udara = )(

)(273

273293,1 kgV

maltekanannor

tekanan

Ctio

+

Dari formula diatas dapat dilihat kalau suhunya lebih rendah, maka tekanan udara

yang masuk lebih besar dan jumlah udara yang akan dihisap lebih besar pula. Sebagai

hasil akan dapat dihasilkan daya yang lebih besar pula karena sejumlah bahan bakar

akan dapat terbakar dengan baik (Soenarto & Furuhama 1995).

Karena itu dalam merancang motor bakar torak, terutama motor diesel, hendaklah

diusahakan agar tekanan maksimum dapat dibatasi apabila perbandingan

kompresinya hendak dipertinggi.

a. Volume Silinder

Volume silinder antara TMA dan TMB disebut volume langkah torak

(V1). Sedangkan volume antara TMA dan kepala silinder (tutup silinder)

disebut volume sisa (Vs). Volume total (Vt) ialah isi ruang antara torak ketika

ia berada di TMB ampai tutup silinder.

Vt =V1+Vs ..(1)

Volume langkah mempunyai satuan yang tergantung pada satuan diameter

silinder (D) dan panjang langlah torak (L) biasanya mempunyai satuan

centimetercubic (cc) atau cubic inch (cu.in).

V1 = luas lingkaran x panjang langkah

V1 = r2 x L


23/28

V1 = LD

2

2

1

Dengan demikian besaran dan ukuran motor bakar menurut volume

silinder tergantung dari banyaknya silinder yang digunakan dan besarnya

volume silinder (Kiyuku & Murdhana 1998).

b. Perbandingan Kompresi

Hasil bagi volume total dengan volume sisa disebut sebagai perbandingan

kompresi

ss

s

V

V

V

VVC

11

1+=+

= .(2)

Dimana :

V1 = volume langkah torak

Vs = volume sisa

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

cu.in, maka perbandingan kompresinya adalah :

87

56==C

Hal diatas menunjukkan bahwa selama langkah kompresi, muatan yang

ada diatas torak dimampatkan 8 kali lipat dari volume terakhirnya. Makin

tinggi perbandingan kompresi, maka makin tinggi tekanannya dan temperatur

akhir kompresi. (Kiyuku & Murdhana, 1998).

Perbandingan kompresi tidak dapat dinaikan tanpa batas, karena motor

pembakaran yang menggunakan busi akan timbul suara menggelitik kalau

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


24/28

Torsi dan Daya Poros

Dinamometer biasanya digunakan untuk mengukur torsi sebuah mesin.

Adapun mesin yang akan diukur torsinya tersebut diletakkan pada sebuah

testbed dan poros keluaran mesin dihubungkan dengan rotor dinamometer.

Prinsip kerja dari dinamometer dapat dilihat pada gambar 2.6. Rotor

dihubungkan secara elektromagnetik, hidrolis, atau dengan gesekan mekanis

terhadap stator yang ditumpu oleh bantalan yang mempunyai gesekan kecil.

Torsi yang dihasilkan oleh stator ketika rotor tersebut berputar diukur dengan

cara menyeimbangkan stator dengan alat pemberat, pegas, atau pneumatik.

Hambatan ini akan menimbulkan torsi (T), sehingga nilai daya (P) dapat

ditentukan sebagai berikut :

)(60000

..2kW

TnP

= ............................................(3)

Dimana :

n = putaran mesin (rpm)

T = torsi (Nm)

Torak yang didorong oleh gas membuat usaha. Baik tekanan maupun

suhunya akan turun waktu gas berekspansi. Energi panas diubah menjadi

usaha mekanis. Konsumsi energi panas ditunjukkan langsung oleh turunnya

suhu. Kalau toraknya tidak mendapatkan hambatan dan tidak menghasilkan

usaha gas tidak akan berubah meskipun tekanannya turun.

Tekanan Efektif Rata-rata (BMEP)

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

effective pressure : IMEP).


25/28

Nilai P1, dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

s

i

V

WP =1 .................................(4)

Dengan menggunakan nilai Pi dapat memudahkan perhitungan besar usaha

indikator Wi pada tekanan konstan selam torak pada langkah ekspansi. Pada

mesin 4 langkah besar nilai Pi terjadi setiap 2 putaran, sehingga besar nilai N i

indikator dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

Dengan satuan Si ( m3, kPa dan rps)

Ni =V1.P1.n/2 (kW).................................................(5)

Dimana :

V1= volume langkah (m3)

Pi = tekanan efektif rata-rata indicator (kPa)

n = putaran mesin (rpm)

Pada mesin 2 langkah besar nilai Pi dihasilkan pada tiap putaran, maka

secara teoritis nilai Ni akan menjadi dua kali lebih besar jika dibandingkan

pada persamaan 4, tetapi pada umumnya besar nilai Pi pada mesin 2 langkah

lebih kecil dibandingkan dengan 4 langkah. Nilai N i disebut sebagai keluaran

indikator yang menyatakan keluaran, disebabkan oleh adanya tekanan pada

torak.

Daya yang dapat dimanfaatkan untuk memutar mesin disebut sebagai keluaran

efektif (brake mean out put) nilai Ne dapat dirumuskan sebagai berikut :

Ne = V1. N. BMEP. 2 (kW)(6)

Besar keluaran efektif dapat diukur dengan menggunakan sebuah

dynamometer. Nilai BMEP adalah merupakan tekanan efektif rata-rata (brake


26/28

mean effective pressure). Besar nilai Ne yang ditentukan oleh produk dari

volume langkah V1, kecepatan putaran n dan BMEP yang berhubungan

dengan tekanan gas rata-rata merupakan keluaran suatu pembakaran yang

bermanfaat. BMEP adalah besar nilai yang menunjukkan daya mesin tiap

satuan volume silinder pada putaran tertentu dan tidak tergantung dari ukuran

motor bakar. (Soenarta &Furuhama, 1995).

Besar nilai BMEP dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut :

nV

ZPBMEP

d.

..60= ................................(7)

Dimana :

P = daya (kW)

N = putaran mesin (rpm)

Vd= volume langkah total silinder (m3)

Z = sistem siklus (4 langkah =2, 2 langkah =1)

Efisiensi Thermis

Perbandingan antara energi yang dihasilkan dan energi yang dimasukkan pada

proses pembakaran bahan bakar disebut efisiensi thermis rem (brake thermal

efficiency) dan ditentukan sebagai berikut :

(%)100.

860

= hSFCbt ..................................(8)

Dimana :

H = nilai kalor untuk bahan bakar premium = 10500 kcal/kg.

Minyak gas = 10400 kcal/kg.


27/28

SFC = konsumsi bahan bakar spesifik

Nilai kalor mempunyai hubungan dengan berat jenis. Pada umumnya

semakin tinggi berat jenis maka semakin rendah nilai kalornya (Kiyaku &

Murdhana, 1998).

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)

Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) ditentukan dalam g/PSh atau g/kWh

dan lebih umum digunakan dari pada bt. Besar nilai SFC adalah kebalikan

dari pada bt. Penggunaan bahan bakar dalam gram per jam Ne dapat

ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :

[ ]kWhkgP

mSFC

f/= .............................(9)

Dimana :

SFC = konsunsi bahan bakar spesifik (kg/kWh)

P = daya mesin (kW)

Sedang nilai mf dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:

bbft

bm =

1000

3600.(10)

Dimana :

b = volume 3 buret (cc)

t = waktu (detik)

bb = berat jenis bahan bakar (kg/l)

mf = adalah penggunaan bahan bakar per jam pada kondisi tertentu

(Nakoela Soenarta &Dr. Shoichi Furuhama,1995)


28/28

1. Gambar masuk dalam kalimat

2. Paragraf baru , baris pertama dibuat menjorok kedalam

3. Penomoran subbab dengan 2.1. dst

MOTORR BENSIN

Documents

Transcript of MOTORR BENSIN