BAB I
PENDAHULUAN
Praktikum merupakan bagian dari proses belajar di Perguruan
Tinggi, kegiatan praktikum yang dilakukan sangat menunjang proses
belajar yang di lakukan 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 menganalisisnya, khususnya dalam hal pengujian prestasi
mesin.
Praktikum disamping sebagai tempat kerja bengkel juga dapat
dipergunakan sebagai tempat penelitian yang berguna untuk menunjang
ilmu pengetahuan dan pengembangan pembelajaran. 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 mesin 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
31
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.
32
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.
33
Pada tahun 1876 Dr. Nickolas Otto mebuat 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
turbocharger 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.
34
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 oksidiser (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 menganalisis sistim kerjanya, motor diesel
dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistem
airless injection (solid injection) yang dianalisis dengan siklus dual dan
motor diesel yang menggunakan sistim air injection yang dianalisis
35
dengan siklus diesel (sedangkan motor bensin dianalisis dengan siklus
otto).
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 peningkata 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
36
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
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)
37
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 :
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 memengaruhi sistem bahan bakar dari tangki 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.
38
Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari mesin diesel
adalah governor, yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin
selalu pada 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
39
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
40
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 :
41
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
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
42
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,
43
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
44
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, di mana motor diesel akan
menghasilkan momen yang lebih besar dibandingkan dengan motor
bensin. Sehingga motor bensin tepat untuk keperluan akselerasi,
sementara motor diesel lebih tepat untuk beban.
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
45
a. Manometer air, untuk mengukur penurunan tekanan udara
yang melewati venturi.
b. Venturi, untuk mengukur aliran uadara, dengan ukuran D1=50
mm, D2=29mm.
c. Tachometer, untuk mengukur putaran mesin.
d. Ignition 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 bakar.
3. Dinamometer, digunakan untuk mengukur torsi yang dihasilkan
oleh poros mesin. Alat ini menggunakan air sebagai media kerja
untuk memberikan 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 dinamometer.
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.
46
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 8500 rpm.
2. Atur kran bahan bakar agar aliran berasal dari gelas ukur.
3. Catat putaran mesin, beban 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 8000 rpm dan tunggu
kira-kira 5 menit.
5. Lakukan pencatatan seperti langkah 3.
6. Lanjutkan percobaan ini pada putaran masing-masing 7500, 7000,
6500, 6000, 5500, 5000, 4500, dan4000 rpm.
7. Bila telah selesai matikan mesin.
8. Susun data percobaan.
47
BAB III
HASIL PENGUJIAN
3.1. Hasil Percobaan
Tabel 3.1. Data Hasil Pengujian Mesin Diesel
No Putaran (rpm) W (newton) ∆h (m) ∆hg (cc) t (sekon)
1 4000 12,5 0,010 10 38,31
2 4500 14,5 0,012 12 30,57
3 5000 16,5 0,014 13 30,34
4 5500 18,5 0,016 15 28,44
5 6000 19 0,018 17 23,81
6 6500 20,5 0,020 20 22,63
7 7000 25,5 0,022 23 21,65
8 7500 28 0,024 26 21,42
9 8000 28,5 0,025 28 19,57
10 8500 28,5 0,027 30 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)
48
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:
ρa = massa jenis udara (= 1,1774 kg/m3)
ρu = 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)
49
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 di dalam gelas 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 418,67
= 1180,64 Watt
50
Kecepatan aliran udara:
v = √ 2 ρa . g .∆hρu
= √2x1,774x9,8x0,01995,8
= 0,019 m/s
Konsumsi udara:
Mu = ρ.Av.v
Mu = 1,1774 x 6,6052 . 10-4 x 0,018
= 1,45 . 10-5 kg/s
Konsumsi bahan bakar:
Qf = ∆ hg Ag
t
= 11 . 8,2958 / 38,31
= 2,382 m3/s
Konsumsi bahan bakar spesifik:
SFC = Qf / P
= 2,382 / 1180,62
= 2,02. 10-3m3/J
Perincian/detail perhitungan selanjutnya untuk putaran 4500 rpm
hingga 8500 rpm dapat dilihat pada tabel 3.2.
51
No
Putara
n
(rpm)
W
(N)
∆h
(m)
∆hg
(cc)
t
(s)R
T
(Nm)
ω
(rad/s)
P
(watt)
V
(m/s)
mu
(kg/s)
Qf
(m3/s)
SFC
m3/J
1 4000 12 0,01 1138,3
1
0,23
52,82
418,67 1180,64 0,019 1,45. 10-5 2,382 2,02. 10-3
2 4500 140,01
213
30,5
7
0,23
53,29
471,00 1549,59 0,020 1,59. 10-5 3,528 2,28. 10-3
3 5000 160,01
414
30,3
4
0,23
53,76
523,33 1967,73 0,022 1,72. 10-5 3,828 1,95. 10-3
4 5500 180,01
616
28,4
4
0,23
54,23
575,67 2435,07 0,024 1,84. 10-5 4,667 1,92. 10-3
5 600018,5
0,01
818
23,8
1
0,23
54,35
628,00 2730,23 0,025 1,95. 10-5 6,271 2,30. 10-3
6 6500 20 0,02 2122,6
3
0,23
54,7
680,33 3197,57 0,026 2,06. 10-5 7,698 2,41. 10-3
7 7000 250,02
224
21,6
5
0,23
55,875
732,67 4304,42 0,028 2,16. 10-5 9,196 2,14. 10-3
8 750027,5
0,02
427
21,4
2
0,23
56,46
785,00 5073,06 0,029 2,25. 10-5 10,457 2,06. 10-3
52
9 8000 280,02
529
19,5
7
0,23
56,58
837,33 5509,65 0,030 2,30. 10-5 12,293 2,23. 10-3
10 8500 280,02
731
18,8
3
0,23
56,58
889,67 5854,01 0,031 2,39. 10-5 13,657 2,33. 10-3
Tabel 3.2. Hasil Perhitungan
3.3. Grafik
53
3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000
1
2
3
4
5
6
7
2.82 3.29
3.76
4.23 4.34754.7
5.875 6.4625
6.58
6.58f(x) = 0.000917212121212121 x − 0.868075757575758R² = 0.962014511310286
Grafik Hubungan Antara Torsi (T)dengan Putaran (n)
n (rpm)
T (N
m)
Gambar 3.1.Grafik Hubungan AntaraTorsi (T) dengan Putaran (n)
54
3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
1180.641549.59
1967.73 2435.072730.23
3197.57
4304.42
5073.065509.65
5854.01
f(x) = 1.10767018181818 x − 3542.74163636364R² = 0.976759449344532
Grafik Hubungan Antara Daya (P)dengan Putaran (n)
n (rpm)
P (
wa
tt)
Gambar 3.2.Grafik Hubungan antara Daya (P) dengan Putaran (n)
55
3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000
2
4
6
8
10
12
14
16
2.382
3.528 3.8284.667
6.271
7.698
9.196
10.457
12.293
13.657
f(x) = 0.00255744242424242 x − 8.58631515151515R² = 0.98159835866501
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)
56
4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 85000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
2.02
2.28
1.95
1.922.3
2.41
2.14
2.06 2.232.33
Grafik Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)dengan Putaran (n)
n (rpm)
SF
C (
x 1
0-3
cm
3/J
)
Gambar 3.4. Grafik Hubungan Antara Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) dengan Putaran (n)
57
58
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 2,382 m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar
2,02.10-3m3/J, kecepatan aliran udara sebesar 0,019 m/s, konsumsi
udara sebesar 1,45.10-5 kg/s, daya output (Pout) sebesar 1180,64
Watt, dan torsi sebesar 2,82Nm.
Untuk putaran 4500 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar (Qf)
sebesar 3,528 m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar
2,28.10-3 m3/J, kecepatan aliran udara sebesar 0,02 m/s, konsumsi
udara sebesar 1,59.10-5 kg/s daya output (Pout) sebesar 1549,59
Watt, dan torsi sebesar 3,29 Nm.
Untuk putaran 5000 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar (Qf)
sebesar 3,828m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar
1,95.10-3m3/J, kecepatan aliran udara sebesar 0,022 m/s, konsumsi
udara sebesar 1,72.10-5 kg/s daya output (Pout) sebesar 1967,73
Watt, dan torsi sebesar 3,76 Nm.
Untuk putaran 5500 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar (Qf)
sebesar 4,667m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar
1,92.10-3m3/J, kecepatan aliran udara sebesar 0,024 m/s, konsumsi
udara sebesar 1,84.10-5 kg/s daya output (Pout) sebesar 2435,07
Watt, dan torsi sebesar 4,23 Nm.
59
Untuk putaran 6000 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar (Qf)
sebesar 6,271 m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar
2,3.10-3 m3/J, kecepatan aliran udara sebesar 0,025 m/s, konsumsi
udara sebesar 1,95.10-5 kg/s daya output (Pout) sebesar 2730,23
Watt, dan torsi sebesar 4,35 Nm.
Untuk putaran 6500 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar (Qf)
sebesar 7,698m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar
2,41.10-3m3/J, kecepatan aliran udara sebesar 0,026 m/s, konsumsi
udara sebesar 2,06.10-5 kg/s daya output (Pout) sebesar
3197,57watt, dan torsi sebesar 4,7Nm.
Untuk putaran 7000 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar (Qf)
sebesar 9,196 m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar
2,14.10-3m3/J, kecepatan aliran udara sebesar 0,028 m/s, konsumsi
udara sebesar 2,16.10-5 kg/s daya output (Pout) sebesar
4304,42watt, dan torsi sebesar 5,875Nm.
Untuk putaran 7500 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar (Qf)
sebesar 10,457 m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)
sebesar 2,06.10-3m3/J, kecepatan aliran udara sebesar 0,029 m/s,
konsumsi udara sebesar 2,25.10-5 kg/s daya output (Pout) sebesar
5073,06 watt, dan torsi sebesar 6,46Nm.
Untuk putaran 8000 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar (Qf)
sebesar 12,293 m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)
sebesar 2,23.10-3m3/J, kecepatan aliran udara sebesar 0,03 m/s,
konsumsi udara sebesar 2,3.10-5 kg/s daya output (Pout) sebesar
5509,65watt, dan torsi sebesar 6,58Nm.
Untuk putaran 8500 rpm diperoleh konsumsi bahan bakar (Qf)
sebesar 13,657 m3/s, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)
sebesar 2,33.10-3m3/J, kecepatan aliran udara sebesar 0,031 m/s,
konsumsi udara sebesar 2,39.10-5 kg/s daya output (Pout) sebesar
5854,01watt, dan torsi sebesar 6,58Nm.
60
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 karja kerja
pada engine telah sesuai yaitu engine yang berputar semakin cepat akan
mengghsilkan 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 berfariasi 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.
61
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. Perbandingan antara nilai konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)
dengan nilai putaran (n) tidak stabil.
62
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.
63
Top Related