siklus kerja motor bakar 2langkah dan 4 langkah
Post on 09-Jul-2016
112 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
SIKLUS 4 LANGKAH• Siklus opersinya dilakukan dalam 4 langkah torak atau dua kali putaran poros
engkol• Setiap langkah torak = 180o putaran poros engkol
04/28/2023
a. Langkah Isap
SIKLUS 4 LANGKAH
• Dimulai saat piston di TMA (Titik Mati Atas) dan mulai bergerak kebawah.
• Pada saat itu katup isap terbuka dan katup buang tertutup.
• Akibat gerakan piston, melalui katup isap isi baru (campuran bb+udara untuk SIE) atau (udara untuk CIE) terisap masuk ke dalam silinder
04/28/2023
b. Langkah Kompresi
SIKLUS 4 LANGKAH
• Sesudah mencapai TMB, torak bergerak kembali ke TMA.
• Selama langkah ini katup isap dan katup buang tertutup. Isi baru dimampatkan sampai volume=vol sisa (Vc) shg tekanan dan temperatur naik.
• Untuk SIE isi dinyalakan dgn busi, untuk CIE temp udara kompresi naik sampai melampaui ttk nyala bb, shg bb yg diinjeksikan akan terbakar.
• Proses penyalaan dilakukan saat torak hampir mencapai TMA.
• Selama proses pembakaran, energi kimia dirubah menjadi energi termal
04/28/2023
SIKLUS 4 LANGKAH
c. Langkah Kerja / Ekspansi
• Gaya gas mampu mendorong torak untuk bergerak turun ke TMB.
• Kedua katup masih dalam keadaan tertutup.
• Daya dari mesin diperoleh selama langkah ini.
• Volume gas bertambah besar, karena itu tekanan dan temperatur turun
04/28/2023
SIKLUS 4 LANGKAH
d. Langkah Buang
• Pada akhir langkah kerja (torak sampai TMB), katup buang sudah terbuka sedangkan katup isap tetap tertutup.
• Torak bergerak kembali dari TMB ke TMA, mendorrong gas hasil pembakaran yg sudah tidak terpakai keluar melalui katup buang
04/28/2023
SIKLUS 2 LANGKAH
• Siklusnya dilakukan dlm 2 langkah torak atau 1 putaran poros engkol• Hanya ada dua langkah torak yaitu kompresi dan ekspansi• Pada gambar adalah mesin 2 langkah dgn “pembilasan peti engkol”
(crankcased scavenged engine)
04/28/2023
SIKLUS 2 LANGKAH
• Isi baru terisap masuk ke dalam peti engkol melalui katup pegas karena tekanan dlm peti engkol berkurang pada saat torak bergerak ke atas dari TMB ke TMA selama langkah kompresi.
• Setelah kompresi dan penyalaan, torak memulai langkah ekspansi bergerak dari TMA-TMB
04/28/2023
SIKLUS 2 LANGKAH
• Selama langkah ekspansi isi baru dlm peti engkol terkompresi.
• Mendekati akhir langkah ekspansi, saluran buang tidak lagi tertutup oleh torak, gas pembakaran keluar dan tekanan silinder turun
• Torak masih bergerak ke bawah, giliran saluran masuk terbuka, isi baru dari peti engkol masuk ke dalam silinder
• Permukaan atas dari torak dibuat sedemikian rupa agar isi baru tidak langsung keluar melalui saluran buang, tapi dapat menyapu puncak silinder
• Proses pembilasan ini berlangsung terus sampai torak kembali ke atas dan menutup saluran masuk dan saluran keluar, diteruskan dgn langkah kompresi sampai torak mencapai TMA
04/28/2023
SIKLUS 2 LANGKAH
PEMBILASAN / SCAVENGING
• Proses pembersihan silinder dari gas buang dan pengisian silinder dgn isi baru (udara atau campuran udara+bahan bakar)
• Sistem pembilasan dapat ditinjau dari metoda memproduksi isi baru, dan metoda memasukkan isi baru ke dlm silinder
04/28/2023
PEMBILASAN / SCAVENGING
• Metoda memproduksi isi baru
a. Pembilasan Ruang Engkol:
• Isi baru dihisap ke dalam masing-masing ruang engkol pada saat torak bergerak ke TMA.
• Pada saat torak dari TMA ke TMB, isi baru dlm ruang engkol ditekan dan masuk ke silinder pada saat lobang pemasukan mulai terbuka (eff. volumetris rendah, isi baru bisa terbuang)
04/28/2023
b.Pembilasan Integral:
• Isi baru ditekan oleh pompa pembilas yang dihubungkan langsung dengan mesin itu sendiri (eff. volumetris cukup tinggi, harga desain mahal untuk mesin yg besar)
• Metoda memproduksi isi baru
04/28/2023
• Metoda memproduksi isi baru
c. Pembilasan Terpisah:
blower
roots
• isi baru ditekan oleh pompa pembilas (roots, blower) yang digerakkan oleh sumber daya tersendiri (dari luar mesin) (metoda yg paling baik, banyak digunakan di mesin-mesin besar dan beberapa mesin kecil)
04/28/2023
PEMBILASAN / SCAVENGING
• Metoda memasukkan isi baru ke dlm silinder
a. Uniflow Scavenging System:
Mempunyai eff pembilasan yg tertinggi, konstruksi agak sulit karena adanya katup atau torak yg saling berlawanan.
• isi baru masuk ke dalam silinder dari salah satu ujung ke ujung yg lain, tipe katup dan lubang dan tipe opposed piston (Junker)
• Dengan tidak ada turbulensi, sistem ini lebih mudah untuk menekan gas bekas keluar silinder tanpa saling bercampur, dan lintasan isi baru cukup pendek
04/28/2023
• Metoda memasukkan isi baru ke dlm silinder
b. Cross Scavenging System:
• banyak digunakan di mesin-mesin kecil,• dilengkapi dgn lobang-lobang pemasukan dan
pengeluaran yg diletakkan pada sisi silinder yg berlawanan,
• aliran isi baru diarahkan oleh deflektor pada sisi atas torak atau dgn membuat lobang-lobang miring ,
• konstruksi simple, • kerugian: isi baru tdk bisa mendorong lapisan
gas bekas yg dekat dgn dinding, dan sjumlah isi baru akan terbuang (mengarah langsung ke lobang pembuangan = short circuiting)
04/28/2023
• Metoda memasukkan isi baru ke dlm silinder
c. Loop atau Reverse Scavenging System:
• Mengatasi kelemahan short circuiting (menaikkan eff.
• Pembilasan. Lobang-lobang masuk dan keluar ditempatkan pada sisi yg sama.
• Torak dgn permukaan atas datar, dapat digunakan
04/28/2023
PERBANDINGAN SIKLUS 4 LANGKAH DAN 2 LANGKAH
4 LANGKAH 2 LANGKAH1 Siklusnya dilengkapi dgn 4
langkah torak, 1 langkah kerja didapat dlm setiap 2 putaran poros engkol
Siklusnya dilengkapi dgn 2 langkah torak, 1 langkah kerja didapat dlm setiap putaran poros engkol
2 Momen putar tidak merata, butuh flywheel yg lebih berat
Momen putar merata, butuh flywheel yg lebih ringan
3 Daya yg dihasilkan untuk ukuran mesin yg sama, lebih kecil
Untuk ukuran mesin yg sama, daya lebih besar (teoritis 2x, aktual ± 1,3x)
4 Keperluan pendinginan & pelumasan lebih rendah, laju keausan lebih rendah
Keperluan pendinginan, pelumasan dan laju keausan lebih tinggi
5 Dilengkapi dgn katup-katup dan mekanisme penggerak katup
Dilengkapi lobang-lobang untuk masuk dan buang. Ada beberapa yg dilengkapi dgn katup buang saja
04/28/2023
PERBANDINGAN SIKLUS 4 LANGKAH DAN 2 LANGKAH
4 LANGKAH 2 LANGKAH6 Lebih berat dan rumit, biaya
produksi lebih tinggiLebih ringan dan simpel, biaya produksi lebih rendah
7 Efisiensi volumetris lebih tinggi, karena waktu isap lebih panjang
Efisiensi volumetris lebih rendah, karena waktu isap lebih pendek
8 Efisiensi termis lebih tinggi Efisiensi termis lebih rendah, sejumlah isi baru terbuang keluar selama pembilasan
9 Karena efisiensi penting, digunakan untuk kendaraan angkutan, industri, pembangkit tenaga listrik, pesawat
Karena harga rendah, simpel dan ringan digunakan untuk ukuran-ukuran kecil (sepeda motor, dgn bahan bakar campur sebagai pelumasan)
04/28/2023
PERBANDINGAN S.I.E DAN C.I.E
S.I. ENINE C.I. ENGINE1. Siklus
dasarSiklus Otto Siklus Diesel
2. Bahan Bakar
Bensin, lebih diingikan temperatur nyala tinggi
Solar, lebih diingikan temperatur nyala rendah
3. Pemasukan Bahan Bakar
Dimasukkan dlm keadaan tercampur dgn udara pada langkah isap. Di perlukan karburator untuk mendapatlkan campuran, dan throttle untuk mengatur kuantitas campuranSekarang banyak yg menggunakan sistem injeksi
Dinjeksikan ke dlm ruang bakar pada tekanan tinggi, pada alkhir langkah kompresi.Diperlukan pompa injeksi dan injektorKuantiitas bahan bakar dikontrol oleh pompa
4. Penyalaan Diperlukan busi Oleh temperatur tinggi dari udara yg dikompresi
04/28/2023
PERBANDINGAN S.I.E DAN C.I.E
S.I. ENINE C.I. ENGINE5. Perb.
kompresiRendah (6 s/d 12)Batas perb. Kompresi ditentukan oleh kualitas “antiknock” bahan bakar
12 s/d 22Batas perb. Kompresi ditentukan oleh berat dari struktur mesin.
6. Kecepatan
Kecepatan putar/menit max. tinggi (2000 s/d 6000 rpm, high speed)
Kecepatan putar/menit max. rendah (1200 s/d 3500 rpm, high speed)
7. Efisiensi Efisiensi maksimum rendah Efisiensi maksimum tinggi
8. Bobot Lebih ringan berat
04/28/2023
SIKLUS IDEAL (AIR STANDARD CYCLE)• Untuk memudahkan analisa siklus proses termodinamika• Mengetahui batas maksimum teoritis performansi mesin• Mengetahui pengaruh perubahan kondisi operasi thd performansi• Mengevaluasi performansi suatu mesin thd mesin yg lain
Idealisasi
Fluida kerja adalah gas ideal, mengikuti hukum pV=n T Massa fluida kerja konstan (tetap) Konstanta fisik udara pada standar atmosfir Panas jenis (Cp, Cv) konstan Panas disuplai dan dibuang dengan proses reversibel (dapat balik) Kompresi dan ekspansi adiabatik dapat balik Energi kinetis dan potensial dari fluida kerja diabaikan Mesin bekerja tanpa gesekan
04/28/2023
Hubungan Termodinamika
Fluida kerja adalah gas ideal, mengikuti hukum pV=n T atau p =RT
SIKLUS IDEAL
p : tekanan gas (N/m2)V : volume gas (m3) : volume jenis gas (m3/kg)n : jumlah molekul (m/mM)m : massa gas (kg)mM : mass molair gas (kg) : konstanta gas universal (J/K)R : konstanta gas individual (J/kg.K)T : Temperatur gas (K)
Sifat fisik gas
Cp – Cv = R
Cp/Cv =
• Cp = panas jenis gas pada p konstan (J/kg.K)• Cv = panas jenis gas pada v konstan (J/kg.K)
04/28/2023
Proses1-2 kompresi adiabatik reversible2-3 pemasukan panas isometrik3-4 ekspansi adiabatik reversible4-1 pembuangan panas isometrik
P
V
TMBTMA
1
4
3
2
Qout
Qin
T
s1
4
3
2
Qin
Qout
SIKLUS OTTO (SIKLUS VOL. KONSTAN)
• Siklus teoritis untiuk Spark Ignition Engine (SIE)
04/28/2023
SIKLUS OTTO
• Proses 2 - 3, pemasukan panas/satuan massa gas (isometris) 23in TTCvQ
• Proses 4 - 1, pembuanga panas/satuan massa gas (isometris)
14out TTCvQ
• Kerja yg dihasilkan per satuan massa gas
outin QQW
1423 TTCvTTCvW
• Efisiensi termis,
MasukPanasKerja
to
23
1423to TTCv
TTCvTTCv
23
14to TT
TT1
Perbandingan kompresi : 1/ 2 = rPerbandingan ekspansi : 4/ 3 = r
112 rTT 1
43 rTT
1tor
11 atau
dan
3
4
2
1to T
T1TT1
04/28/2023
SIKLUS OTTO• Tekanan efektif rata-rata (mean effective pressure=m.e.p)
langkah.volsiklusperKerjap.e.m
Secara grafis,
langkahpanjangnetojakerdiagramLuasp.e.m
Kerja ekspansi = luas a-3-4-b-a (+)
4
3
4433e 1
ppdpW
Kerja kompresi = luas a-2-1-b-a (-)
2
1
1122k 1
ppdpW
Kerja netto: ken WWW
1
ppppW 11224433n
Jika : p3/p2= ; p2/p1 = p3/p4=r
11r1rpW
11
n
Jika vol sisa sebagai penskala,132 maka r41
Panjang diagram = r-1
1r1
1r1rpp.e.m1
1
P
1
4
3
2
Qout
Qin
a b
mep
04/28/2023
P
V
TMBTMA
1
4
32
Qout
Qin
T
s1
4
3
2
Qin
Qout
Proses1-2 kompresi adiabatik reversible2-3 pemasukan panas isobar3-4 ekspansi adiabatik reversible4-1 pembuangan panas isometrik
SIKLUS DIESEL (SIKLUS TEKANAN KONSTAN)• Siklus teoritis untiuk Compression Ignition Engine (CIE)
• Perbandingan ekspansi : 4/3=r2• Perbandingan kompresi : 1/2=r
• Cut off ratio : 3/2==r/r2(pemutusan injeksi)
04/28/2023
SIKLUS DIESEL
• Proses 2 - 3, pemasukan panas/satuan massa gas (isometris) 23in TTCpQ
• Proses 4 - 1, pembuanga panas/satuan massa gas (isometris)
14out TTCvQ
• Kerja yg dihasilkan per satuan massa gas
outin QQW
1423 TTCvTTCpW
• Efisiensi termis,
MasukPanasKerja
tD
23
1423tD TTCp
TTCvTTCp
23
14tD TT
TT11
11
r11 1tD
Karena1
4
3
3
41
1
2
2
1TTdan
TT
142
3
2
3 ;TT
2
31
2
3
2
31
12
43
2
3
1
4TT
TT
04/28/2023
SIKLUS DIESEL
11
r11 1tD
11faktor yg membedakan tD dgn
tO
• = r/r2• r > r2
> 1
Jadi untuk r yang sama tO > tD
, karena […….] > 1
04/28/2023
SIKLUS DIESEL• Tekanan efektif rata-rata (mean effective pressure=m.e.p)
Secara grafis,
langkahpanjangnetojakerdiagramLuasp.e.m
Luas (+) = luas a-2-3-4-b-a
3
2
4
3dpdpW
Luas (-) = luas a-2-1-b-a
2
1
11221ppdpW
Kerja netto: WWWn
1
pppp1pW 11224433432n
1
1r1pW1
2n
Jika vol sisa sebagai penskala,
Panjang diagram = r-1
1pppW 4433
232
1r1
1r1pp.e.m1
2
P
V1
4
32
Qout
Qin
a b
mep
04/28/2023
P
V
TMBTMA
1
43
2
Qout
Qin-v
Qin-p
5
T
s1
5
3
2
Qin-v
Qout
4Qin-p
Proses1-2 kompresi adiabatik reversible2-3 pemasukan panas isometrik3-4 pemasukan panas isobar4-5 ekspansi adiabatik reversible5-1 pembuangan panas isometrik
SIKLUS DUAL COMBUSTION (DUAL COMBUSTION CYCLE = LIMITED PRESSURE CYCLE)
• Siklus antara Otto dan Diesel• Terjadi pada mesin Diesel kecepatan tinggi
04/28/2023
SIKLUS DUAL COMBUSTION
• Proses 2 – 3 - 4, pemasukan panas/satuan massa gas (isometris-isobar)
3423in TTCpTTCvQ
• Proses 4 - 1, pembuanga panas/satuan massa gas (isometris)
15out TTCvQ
• Kerja yg dihasilkan per satuan massa gas outin QQW
153423 TTCvTTCpTTCvW
• Efisiensi termis,
MasukPanasKerja
tDC
3423
153423tDC TTCpTTCv
TTCvTTCpTTCv
34p23v
15vtDC TTCTTC
TTC1
111
r11 1tDC
Karena
11
2
323
112 rT
PPTTdanrTT
.rTTT 11
3
434
r13
24
13
34
1
4
5
4
1
5
411
1
5
445 .rTTT
.TT 15
Dengan mensubstutusi T2, T3, T4, T5
04/28/2023
SIKLUS DUAL COMBUSTION
111
r11 1tDC
• Jika (v4/v3)=1 tDC = tO
• Jika =1 tDC = tD
• Dengan =1, efisiensi akan naik untuk dan tetap
• tDC terletak antara tO dan tD pada r yang sama
04/28/2023
• Tekanan efektif rata-rata (mean effective pressure=m.e.p)
Secara grafis,
langkahpanjangnetojakerdiagramLuasp.e.m
Luas (+) = luas a-2-3-4-5-b-a
4
3
5
4dpdpW
Luas (-) = luas a-2-1-b-a
2
1
11221ppdpW
Kerja netto: WWWn
1
pppp1pW 11225544343n
1
1r11rpW1
1n
Jika vol sisa sebagai penskala,
Panjang diagram = r-1
1pppW 5544
343
SIKLUS DUAL COMBUSTION
1r1
1r11rpep.m1
1
P
V1
43
2
Qout
Qin-v
Qin-p
5
a b
mep
04/28/2023
CATATAN• Jika diambil = 1,4 (Cp/Cv udara), efisiensi termis dikenal dengan Air Standard Effisiency
(A.S.E)• Perb. Kompresi setinggi-tingginya dapat mencapai efisiensi maksimum• Perb. Kompresi dibatasi kesulitan-kesulitan dlm mesin dan bahan bakar(*)
()* Batas tertinggi perb. kompresi yg dapat digunakan dlm praktek disebut “Highest Useful Compression Ratio” (HUCR) yg didefinisikan: perb. kompresi tertinggi yg dapat dicapai diatas mana akan terjadi “knocking” dan dibawah mana tidak terjadi “knocking”
• Suatu anggapan bahwa siklus itu akan mempunyai arti dlm praktek jika pmax/m.e.p seminimum mungkin.
• Otto dan Diesel : pmax/mep = 5 s/d 6• Carnot : pmax/mep = 20
HUBUNGAN ANTARA m.e.p dan perb. Kompresi (r)• Banyaknya campuran yg masuk ke dalam silinder pada r tertentu dan pada pembukaan
katup pemasukan secara penuh tergantung pada pergerakan torak• Pada r yg rendah, isi yg masuk dibandingkan gas yg tertinggal dlm Vc juga rendah, m.e.p
rendah
c
csV
VVr
04/28/2023
PENGERTIAN EFISIENSI VOLUMETRIS
• Kerja yg diperoleh tergantung dari input energi dan efisiensi termis
tptp xxQ
langkah.volxxlangkah.volxQ
langkah.voljakerp.e.m
Dimana Qp: (input energi /satuan volume) yang masuk dlm silinder
m.e.p berbanding langsung dgn t pada campuran tertentu bila tetap
langkah.volmemenuhiygNTPpadaudaramassalangkahpermasukudaramassa
ataulangkah.vol
NTPpadamasukudara.vol
atau langkah.volsekelilingkeadaanpadamasuk)campuran(udara.vol
Penjelasan :
langkahsilinderdlmmasukyasesungguhncampuranudaramassam1
NTPpadalangkah.volmengisiakanygcampuranudaramassam2 04/28/2023
NTP: Normal Temperatur dan Tekanan (T= 0oC, P= 1 atm)
Pada keadaan pemasukan, 1111 TmVp
1
111 T
Vpm
2
22 T
langkah.Volpm
aTlangkah.Volp
TVpmm
12
211
2
1
Karena :2
22
1
11TVp
TVp
Udara yg masuk pada NTP: bVTPTpV 1
12
212
Substitusikan (b) ke (a) :
langkah.Vol
NTPpadamasukcampuranudara.Vollangkah.VolV2
04/28/2023
SIKLUS AKTUAL
• Dlm kenyataannya diagram indikator yg diperoleh dari pengujian mesin menyimpang (lebih kecil) dari siklus idealnya karena beberapa idealisasi shg t < ASE
• Penyimpangan2 tsb antara lain :
1. Fluida kerja bukan gas ideal, melainkan camp bb + udara2. Panas jenis fluida kerja tidak konstan, melainkan fungsi temperatur, tekanan
dan unsur2 kimia QNOHCONOBb 22222
Panas jenis berbeda
3. Kerugian desosiasi (chemical equilibrium loss)
- pada temp >2000 K, CO2 dan H2O sebagian terurai menjadi CO, H dan O yg membutuhkan panas penguraian
- timbul penyusutan volume tekanan turun, 2CO+O2 2CO2
4. Campuran bb dan udara perbandingannya tidak selalu tetap karena fluida kerja selalu diganti
04/28/2023
SIKLUS AKTUAL
5. Distribusi campuran yg tidak selalu merata, pemb. tak sempurna6. Pengaruh dari sistim katup (saat pembukaan dan penutupan)7. Kerugian waktu pembakaran (proses pemb. tidak seketika)8. Kerugian panas dari fluida kerja, bag. Mesin yg lain9. Kerugian pemompaan (pembuangan gas & pemasukan isi)10. Rugi gesekan
Air Standard Cycle
Dikoreksi thd karakteristik fluida kerja (point 1 s/d 4)
Fuel - Air Cycle
Diperhitungkan faktor2 kerugian (point 5 s/d 10)
Actual CycleDikurangi gesekan mekanis
Kerja berguna
Siklus teoritis
Kinerja aktual04/28/2023
PENGARUH DESOSIASI THD DAYA PADA BERBAGAI F/A
11 12 13 1514 1716 1918 20 21
B.H.P
S.F.C
gemukkurus
Konsumsi bb spesifik (S.F.C)
B.H.P desosiasi
B.H.P tanpadesosiasi
Cam
p. te
pat
Perb. bahan bakar – bahan baka (F/A)
04/28/2023
PENGARUH CAMPURAN THD EFISIENSI
t
gemukkurus
Cam
p. te
pat
Prosentase campuran
Air Standard Theory
Fuel - Air Theory
Actual curve
04/28/2023
KERUGIAN AKIBAT PEMBAKARAN TAK LENGKAP (untuk siklus Otto)
• Dlm praktek tidak mungkin mendapatkan campuran yg betul2 homogen karena uap bb, udara dan sisa gas bekas (yg tertinggal) berada dlm silinder sebelum terjadi penyalaan
• Kemungkinan juga di salah satu tempat dlm silinder kelebihan oksigen dan di tempat lain kelebihan bb, shg ada sejumlah bb yg tak terbakar atau terbakar tak sempurna, mengakibatkan CO dan O2 muncul dlm gas buang
• Kurang lebih hanya 90 s/d 93% energi yg dihasilkan dlm pembakaran dari input energi bb (pada aktual engine)
Camp. Kurus (diperbanyak udara)(+) bb bisa semua terbakar, naik( -) terbakar lambat, time loss meningkat, atau bahkan( -) bb tak terbakar sama sekali boros
Camp. Gemuk (diperbanyak bb)
( -) sejumlah bb tdk kebagian O2 boros bb( -) kecep api lambat, time loss meningkat, turun04/28/2023
AIR FUEL RATIO
S.F.C
m.e.pMax power
Min. SFC
gemuk
kurus
fuel-air theory
actual cycle
Campuranstoichiometric
Air Standard Theory
04/28/2023
• Tahap Pembakaran Pada SI Engine Mesin Otto)
KERUGIAN WAKTU PEMBAKARAN (TIME LOSS)P
kgf/c
m2
0
10
20
30
80 60 40 20 80604020TDC
Cranck angle
I II III
I: Ignition lagII: Propagation of flameIII: After burning
AB
Non-Firing
Spar
k
C I. Kelambatan pembakaran atau fasa persiapan. Proses kimia, tergantung pada sifat bb, temperatur, tekanan, ……
II. Proses mekanikal, dimulai kenaikan tekanan di ttk B sampai tekanan tertinggi yg dapat dicapai C
III.Walaupun C menandai selesainya perjalanan api, beberapa reaksi kimia berikutnya: resosiasi, dll yg disebut after burning berlanjut pada langkah ekspansi
04/28/2023
KERUGIAN WAKTU PEMBAKARAN (TIME LOSS)
• Pada diagram indikator Motor Otto
P(kgf/cm2)
1
4
3
2
1 2 3 4 5 6 7
10203040
50
60
Vol silinder / vol sisa
Fuel-air cyclem.e.p = 10,2 kgf/cm2
t = 32,2 %
Actual cyclem.e.p = 7,65 kgf/cm2
t = 24,1 %
Penyalaan pada TMA
• Poros engkol biasanya berputar 40o mulai walktu penyalaan sampai seluruh isi terbakar secara komplit atau bila tekanan maksimum siklus tercapai
• Pengaruhnya tek. Maksimum dicapai bukan pada saat vol minimum, tetapi bergeser beberapa saat sesudah TMA
• Kerugian kerja menurunkan efisiensi , disebut “time loss”
04/28/2023
TIME LOSS dapat dikurangi dgn mengatur saat penyalaan
- Advance
P(kgf/cm2)
1
4
3
2
1 2 3 4 5 6 7
10203040
50
60
Vol silinder / vol sisa
Fuel-air cyclem.e.p = 10,2 kgf/cm2
t = 32,2 %
Actual cyclem.e.p = 8,35 kgf/cm2
t = 26,2 %
Optimum advance 13o – 26o
04/28/2023
KERUGIAN KARENA PEMBUKAAN dan PENUTUPAN KATUP BUANG
P
VTMB
kgf /cm2
73,5
atm
Ekspansi ideal
Pembukaan terlalu awal
Pembukaan tepat
Pembukaan pada TMB
• Pada akhir langkah ekspansi, tekanan di dlm silinder 7kgf/cm2
• Jika katup buang dibuka pada saat torak di TMB, pada awal langkah buang torak akan melawan tekanan gas yg cukup tinggi.
• Jika dibuka terlalu awal, akan kehilangan sebagian langkah ekspansi,
• Yg terbaik adalah sekitar 40o s/d 70o sebelum TMB
P
VTMB
kgf /cm2
atm
(+)
(-)
b
b’
b menutup sebelum waktunya
b’ menutup tepat waktunya (10o sesudah TMA)
Pembukaan
Peutupan
04/28/2023
KERUGIAN KARENA PEMBUKAAN dan PENUTUPAN KATUP MASUK
P
VTMB
kgf /cm2
atm
(+)
(-)
b
b’
Tepat membuka, 9o sebelum TMA
terlambat membuka,
Pembukaan
P
VTMB
kgf /cm2
atm
(+)
(-)
b
b’
terlambat menutup
Tepat menutup, 40o s/d 45o sesudah TMA
Penutupan
04/28/2023
KERUGIAN KARENA PEMOMPAAN (PUMPING LOSS)
• Perbedaan kerja yg diberikan dlm mengeluarkan gas bekas dan kerja yg diberikan oleh isi baru selama langkah isap, atau
• Rugi akibat pemompaan gas dari tekanan masuk yg rendah ke tekanan pembuangan yg lebih tinggi
• Pumping loss akan bertambah dgn naikknya kecepatan dan fluktuasi tekanan dalam saluran gas buang
KERUGIAN KARENA PERAMBATAN PANAS
• Pada saat proses pembakaran, kemudian ekspansi, panas (sebagian) mengalir dari gas dlm silinder melalui dinding silinder + kepala silinder, water jacket atau sirip pendingin
• Sebagian panas juga merambat melalui piston ring piston dinding silinder dibawa pelumas ke peti engkol
• Kerugian panas selama pembakaran & ekspansi 15% dari panas total
04/28/2023
INDICATED MEAN EFFECTIVE PRESSURE (IMEP = pi)
P
V
kgf /cm2
atm
A(+)
A(-)
Vs=Lx/4xD2Vc
Ai=A(+)-A(-)
li
• Ai : luas efektif diagram indikator (kerja yg dihasilkan sesuai dgn indikator)
ii
i plAIMEP
• Kerja indikator
LD4
pW 2ii
• Daya indikator (IHP=Ni)
60nzLD
4pN d2
ii
pi (N/m2)D (m)L (m)z (jumlah silinder)
nd putaran daya (rpm), = n/2 ( 4 langakah ) = n ( 2 langkah )
Catatan : biasanya A(-) tidak dihitung secara terpisah, tapi dianggap kehilangan mesin
04/28/2023
CARA MENDAPATKAN DIAGRAM INDIKATOR
IHP
BHP
FHP
Udara Bahan bakar Mekanisme pembuat diagram
Diputar sesuai putaran engkol
P
V
atm
A(+)
A(-)
04/28/2023
UNJUK KERJA MESIN
Ni
NpNF
Udara Bahan bakar
ti
m
tb
Beberara Istilah
• Indicated Thermal Efficiency ti
PanasSuplaiIndikatorDaya
ti
Daya Indikator
W60nzLD4pN d2
ii
pi : tekanan efektif rata-rata indikator (=IMEP) (N/m2)
D : diameter silinder(m)L : panjang langkah (m)z (jumlah silinder)nd putaran daya (rpm), = n/2 ( 4 langakah ) = n ( 2 langkah )
Qin
Suplai Panas
WLHV.FCQin
FC: Konsumsi bahan bakar (kg/s)LHV: Nilai Kalor pembekaran rendah
(J/kg)
top related