LAPORANPRAKTIKUM PRESTASI MESINHMKK 428

Disusun Oleh:1. ABDURRAHMAN(H1F112019)2. ADHIKA(H1F112014)3. AKHMAD FEBRI RAMADHAN(H1F112016)4. ARIF FARDANI(H1F112020)5. DEWI RAHMAWATI(H1F112021)6. DIAN PRAMANA PUTRA(H1F112015)

PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATBANJARBARU2014LAPORANPRAKTIKUM PRESTASI MESINHMKK 428

Disusun Oleh:1. ABDURRAHMAN(H1F112019)2. ADHIKA(H1F112014)3. AKHMAD FEBRI RAMADHAN(H1F112016)4. ARIF FARDANI(H1F112020)5. DEWI RAHMAWATI(H1F112021)6. DIAN PRAMANA PUTRA(H1F112015)

PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATBANJARBARU2014HALAMAN PENGESAHANPRAKTIKUM PRESTASI MESINHMKK 428

Disusun Oleh:1. ABDURRAHMAN(H1F112019)2. ADHIKA(H1F112014)3. AKHMAD FEBRI RAMADHAN(H1F112016)4. ARIF FARDANI(H1F112020)5. DEWI RAHMAWATI(H1F112021)6. DIAN PRAMANA PUTRA(H1F112015)

Telah disetujui : Mei 2014

Mengetahui,Telah diperiksa dan disrtujuiDosen Praktikum Prestasi MesinDosen Pembimbing

Apip Amrullah, S.T., M.EngAkhmad Syarief, S.T., M.TNIP. 19810810 201212 1 001NIP. 19710523 19903 1 004PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATLEMBAR KONSULTASIPRAKTIKUM PRESTASI MESIN

NAMA KELOMPOK:1. ABDURRAHMAN(H1F112019)2. ADHIKA(H1F112014)3. AKHMAD FEBRI RAMADHAN(H1F112016)4. ARIF FARDANI(H1F112020)5. DEWI RAHMAWATI(H1F112021)6. DIAN PRAMANA PUTRA(H1F112015)

Banjarbaru, Mei 2014Dosen Pembimbing

Akhmad Syarief, S.T., M.TNIP. 19710523 19903 1 004KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat limpahan rahmat dan karuniaNya sehingga kami dapat menyusun laporan mengenai Praktikum Prestasi Mesin ini tepat pada waktunya.Kami menyadari bahwa didalam pembuatan laporan ini berkat bantuan dan tuntunan Tuhan Yang Maha Esa tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, untuk itu dalam kesempatan ini kami menghaturkan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang membantu dalam pembuatan laporan ini.Laporan ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, maka dapat kiranya para pembaca memakluminya. Kami sangat mengharapkan sekali saran-saran dan masukan dari pihak manapun yang sifatnya membangun tanpa mengurangi tujuan pembuatan laporan ini. Kritik dan saran dari pembaca sangat kami harapkan untuk penyempurnaan laporan selanjutnya.Demikian Laporan ini dibuat untuk dapat dipergunakan semestinya. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi siapa saja yang membacanya dan bagi kita semua. Amiin.

Banjarbaru, Juni 2014

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL iHALAMAN PENGESAHAN iiLEMBAR KONSULTASI iiiKATA PENGANTAR ivDAFTAR ISI vDAFTAR TABEL viiiDAFTAR GAMBAR ix

PENGUJIAN MOTOR BENSINBAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang 11.2 Rumusan Masalah 21.3 Tujuan Percobaan 21.4 Mafaat Percobaan 2BAB IIDASAR TEORI2.1 Pengertian Umum Motor Bensin 32.2 Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah 52.3 Siklus Ideal Motor Bensin 52.4 Siklus Aktual Motor Bensin62.5 Silus Udara Volume Konstan (Siklus Otto) 7BAB IIIMETODOLOGI PRAKTIKUM3.1 Waktu dan Tempat 93.2 Peralatan Yang Digunakan 93.3 Prosedur Percobaan 10

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Tabel Hasil Pengamatan 124.2 Perhitungan 134.2.1 Rumus Yang Digunakan Dalam Perhitungan 134.2.2 Hasil Pengolahan Data 154.3 Grafik Hubungan Hasil Perhitungan 18BAB VKESIMPULAN DAN SARAN5.1 Kesimpulan 235.2 Saran 24

PENGUJIAN UNJUK KERJA MOTOR DIESELBAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang 251.2 Rumusan Masalah 261.3 Tujuan Praktikum 261.4 Manfaat Praktikum 27BAB IIDASAR TEORI2.1 Pengertian Umum Motor Diesel 282.2 Siklus Diesel (Tekanan Tetap) 292.3 Siklus Aktual Motor Diesel 312.4 Pembakaran Dalam Ruang Bakar Motor Diesel 322.5 Pembakaran Pada Motor Diesel Injeksi Langsung 332.6 Karakteristik Bahan Bakar Motor Diesel 35BAB IIIMETODOLOGI PRAKTIKUM3.1 Waktu dan Tempat 383.2 Peralatan Yang Digunakan 383.3 Prosedur Percobaan 39BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Tabel Hasil Pengamatan 414.2.1 Rumus Yang Digunakan Dalam Perhitungan 414.2.2 Hasil Pengolahan Data 434.2 Grafik Hubungan Hasil Perhitungan 474.3 Pembahasan 53BAB VKESIMPULAN DAN SARAN5.1 Kesimpulan 565.2 Saran 56

DAFTAR TABEL

PENGUJIAN MOTOR BENSINTabel 3.1 Data hasil pengujian motor bensin 12Tabel 3.2 Hasil perhitungan motor bensin 21PENGUJIAN UNJUK KERJA MOTOR DIESELTabel 3.1 Data hasil pengujian motor diesel 41Tabel 3.2 Hasil perhitungan motor diesel 46

DAFTAR GAMBAR

PENGUJIAN MOTOR BENSINGambar 2.1.Siklus motor bakar pada mesin 4 langkah 5Gambar 2.2.Diagram P V siklus aktual motor bensin 7Gambar 2.3.Diagram P V siklus otto (siklus volume konstan) 8Gambar 3.1.Skema alat yang digunakan dalam pengujian motor bensin 10Gambar 4.1.Grafik hubungan antara debit aliran bahan bakar (Qb) dengangaya output (Pout) 18Gambar 4.2. Hubungan antara efisiensi (%) dengan daya output (Pout) 19Gambar 4.3.Hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)dengan daya output (Pout) 21PENGUJIAN UNJUK KERJA MOTOT DIESELGambar 2.1.Siklus diesel diagram P V 29Gambar 2.2.Siklus motor diesel 4 langkah 31Gambar 2.3.Siklus aktual motor diesel 4 langkah 32Gambar 2.4.Model geometri motor diesel injeksi langsung 32Gambar 2.5.Tipikal diagram kecepatan heat release pada pembakaranmotor diesel injeksi langsung 33Gambar 3.1.Grafik hubungan antara torsi (T) dengan putaran (n) 47Gambar 3.2.Grafik hubungan antara daya (P) dengan putaran (n) 48Gambar 3.3.Grafik hubungan antara kecepatan aliran udara (v) denganputaran (n) 49Gambar 3.4.Grafik hubungan antara konsumsi udara (mu) denganputaran (n) 50

Gambar 3.5.Grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar (Qf) denganputaran (n) 51Gambar 3.6.Grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)dengan putaran (n) 52

vi

PENGUJIAN MOTOR BENSIN

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDalam bidang teknik mesin, Praktikum Prestasi 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. Praktikum di samping sebagai tempat kerja bengkel juga dapat di pergunakan 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 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 1

bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulasi pancar gas.

1.2 Rumusan MasalahAdapun Rumusan masalah yang dapat diambil berdasarkan latar belakang diatas, yaitu:1. Bagaimana hubungan antara konsumsi bahan bakar dengan daya output ?2. Seperti apakah hubungan konsumsi bahan bakar spesifik sebagai daya output ?3. Bagaimana hubungan antara efisiensi motor bensin dengan daya output ?

1.3 Tujuan PercobaanTujuan dari percobaan pengujian motor bensin ini adalah untuk menguji motor bensin dalam bentuk genset yang meliputi:1. Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi daya output2. Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi daya output3. Efisiensi sebagai fungsi daya output.

1.4 Manfaat PercobaanManfaat dari percobaan pengujian motor bensin ini, yaitu:1. Untuk mengetahui konsumsi bahan sebagai fungsi daya output2. Untuk mengetahui Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi daya output3. Untuk mengetahui efisiensi sebagai fungsi daya output.

2

BAB IIDASAR TEORI

2.1 Pengertian Umum Motor BensinMotor bakar adalah jenis mesin kalor yang termasuk Mesin Pembakaran Dalam (Internal Combustion Engine) adalah mesin kalor yang mengubah energi kimia bahan bakar menjadi kerja mekanis, yaitu dalam bentuk putaran poros. Energi kimia bahan bakar pertama diubah menjadi energi panas melalui proses pembakaran atau oksidasi dengan udara dalam mesin. Energi panas ini meningkatkan temperatur dan tekanan gas pada ruang bakar. Gas bertekanan tinggi ini kemudian berekspansi melawan mekanisme mekanik mesin. Ekspansi ini diubah oleh mekanisme link menjadi putaran crankshaft, yang merupakan output dari mesin tersebut. Crankshaft selanjutnya dihubungkan ke sistem transmisi oleh sebuah poros untuk mentransmisikan daya atau energi putaran mekanis yang selanjutnya energi ini dimanfaatkan sesuai dengan keperluan.Siklus Otto pada mesin bensin disebut juga dengan siklus volume konstan, dimana pembakaran terjadi pada saat volume konstan. Pada mesin bensin dengan siklus Otto dikenal dua jenis mesin, yaitu mesin 4 langkah (four stroke) dan 2 langkah (two stroke). Untuk mesin 4 langkah terdapat 4 kali gerakan piston atau 2 kali putaran poros engkol (crank shaft) untuk tiap siklus pembakaran, sedangkan untuk mesin 2 langkah terdapat 2 kali gerakan piston atau 1 kali putaran poros engkol untuk tiap siklus pembakaran. Sementara yang dimaksud langkah adalah gerakan piston dari TMA (Titik Mati Atas) atau TDC (Top Death Center) sampai TMB (Titik Mati Bawah) atau BDC (Bottom Death Center) maupun sebaliknya dari TMB ke TMA.

3

2.2 Prinsip Kerja Motor Bensin Empat LangkahMotor bensin empat langkah mempunyai empat gerakan piston yaitu:1. Langkah hisap (suction stroke)Pada langkah ini bahan bakar yang telah bercampur dengan udara dihisap oleh mesin. Pada langkah ini katup hisap (intake valve) membuka sedang katup buang (exhaust valve) tertutup, sedangkan piston bergerak menuju TMB sehingga tekanan dalam silinder lebih rendah dari tekanan atmosfir. Dengan demikian maka campuran udara dan bahan bakar akan terhisap ke dalam silinder.2. Langkah Kompresi (compression stroke)Pada langkah ini kedua katup baik intake maupun exhaust tertutup dan piston bergerak dari TMB ke TMA. Karena itulah maka campuran udara dan bahan bakar akan terkompresi, sehingga tekanan dan suhunya akan meningkat. Beberapa saat sebelum piston mencapai TMA terjadi proses penyalaan campuran udara dan bahan bakar yang telah terkompresi oleh busi (spark plug). Pada proses pembakaran ini terjadi perubahan energi dari energi kimia menjadi energi panas dan gerak.3. Langkah Ekspansi (expansion stroke)Karena terjadi perubahan energi dari energi kimia menjadi energi gerak dan panas menimbulkan langkah ekspansi yang menyebabkan piston bergerak dari TMA ke TMB. Gerakan piston ini akan mengakibatkan berputarnya poros engkol sehingga menghasilkan tenaga. Pada saat langkah ini kedua katup dalam kondisi tertutup.4. Langkah Buang (exhaust stroke)Pada langkah ini piston bergerak dari TMB ke TMA, sedangkan katup buang terbuka dan katup isap tertutup, sehingga gas sisa pembakaran akan terdorong keluar melalui saluran buang (exhaust manifold) menuju udara luar. Seperti terlihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Siklus motor bakar pada mesin 4 langkah

2.3 Siklus Ideal Motor BensinProses termodinamika dan kimia yang terjadi dalam motor bakar torak sangat kompleks untuk dianalisa menurut teori. Untuk memudahkan menganalisanya perlu membayangkan suatu keadaan yang ideal. Makin ideal suatu keadaan makin mudah untuk dianalisa, akan tetapi dengan sendirinya semakin jauh menyimpang dari keadaan sebenarnya. Pada umumnya untuk menganalisa motor bakar torak dipergunakan siklus udara sebagai siklus yang ideal. Siklus udara menggunakan beberapa keadaan yang sama dengan siklus sebenarnya dalam hal sebagai berikut: 1. Urutan proses2. Perbandingan kompresi3. Pemilihan temperatur dan tekanan pada suatu keadaan4. Penambahan kalor yang sama per satuan berat udara Di dalam analisis udara, khususnya motor bakar torak akan dibahas:1. Siklus udara volume konstan (siklus otto)2. Siklus udara tekanan konstan (siklus diesel)3. Siklus udara tekanan terbatas (siklus gabungan)2.3.1 Siklus Aktual Motor BensinSiklus udara volume konstan atau siklus otto adalah proses yang ideal. Dalam kenyataannya baik siklus volume konstan, siklus tekanan konstan dan siklus gabungan tidak mungkin dilaksanakan, karena adanya beberapa hal sebagai berikut: 1. Fluida kerja bukanlah udara yang bisa dianggap sebagai gas ideal, karena fluida kerja di sini adalah campuran bahan bakar (premium) dan udara, sehingga tentu saja sifatnya pun berbeda dengan sifat gas ideal. 2. Kebocoran fluida kerja pada katup (valve), baik katup masuk maupun katup buang, juga kebocoran pada piston dan dinding silinder, yang menyebabkan tidak optimalnya proses.3. Baik katup masuk maupun katup buang tidak dibuka dan ditutup tepat pada saat piston berada pada posisi TMA dan atau TMB, karena pertimbangan dinamika mekanisme katup dan kelembaman fluida kerja. Kerugian ini dapat diperkecil bila saat pembukaan dan penutupan katup disesuaikan dengan besarnya beban dan kecepatan torak.4. Pada motor bakar torak yang sebenarnya, saat torak berada di TMA tidak terdapat proses pemasukan kalor seperti pada siklus udara. Kenaikan tekanan dan temperatur fluida kerja disebabkan oleh proses pembakaran campuran udara dan bahan bakar dalam silinder.5. Proses pembakaran memerlukan waktu untuk perambatan nyala apinya, akibatnya proses pembakaran berlangsung pada kondisi volume ruang yang berubah-ubah sesuai gerakan piston. Dengan demikian proses pembakaran harus dimulai beberapa derajat sudut engkol sebelum torak mencapai TMA dan berakhir beberapa derajat sudut engkol sesudah TMA menuju TMB. Jadi proses pembakaran tidak dapat berlangsung pada volume atau tekanan yang konstan.6. Terdapat kerugian akibat perpindahan kalor dari fluida kerja ke fluida pendingin, misalnya oli, terutama saat proses kompresi, ekspansi dan waktu gas buang meninggalkan silinder. Perpindahan kalor tersebut terjadi karena ada perbedaan temperatur antara fluida kerja dan fluida pendingin.7. Adanya kerugian energi akibat adanya gesekan antara fluida kerja dengan dinding silinder dan mesin.8. Terdapat kerugian energi kalor yang dibawa oleh gas buang dari dalam silinder ke atmosfer sekitarnya. Energi tersebut tidak dapat dimanfaatkan untuk kerja mekanik. Siklus aktual motor bensin ditunjukan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Diagram P V siklus aktual motor bensinBerdasarkan kondisi seperti tersebut di atas, maka grafik tekanan (P) vs volume (V) mempunyai bentuk yang sedikit berbeda dengan grafik P-V siklus ideal.

2.3.2 Siklus Udara Volume Konstan (Siklus Otto)Motor bensin adalah jenis motor bakar torak yang bekerja berdasarkan siklus volume konstan, karena saat pemasukan kalor (langkah pembakaran) dan pengeluaran kalor terjadi pada volume konstan. Siklus ini adalah siklus yang ideal. Seperti yang terlihat di diagram P V Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Diagram P V siklus otto (siklus volume konstan)Adapun siklus ini adalah sebagai berikut:1. Langkah 0 1 adalah langkah hisap, yang terjadi pada tekanan (P) konstan.2. Langkah 1 2 adalah langkah kompresi, pada kondisi isentropik.3. Langkah 2 3 adalah dianggap sebagai proses pemasukan kalor pada volume konstan.4. Langkah 3 4 adalah proses ekspansi, yang terjadi secara isentropik.5. Langkah 4 1 adalah langkah pengeluaran kalor pada volume konstan.6. Langkah 1 0 adalah proses tekanan konstan.8

BAB IIIMETODOLOGI PRAKTIKUM

3.1 Waktu dan TempatPraktikum Prestasi Mesin dilaksanakan di Laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat. Praktikum dilakukan sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan oleh asisten dosen pembimbing.

3.2 Peralatan Yang DigunakanPeralatan yang digunakan dalam percobaan pengujian motor bensin adalah generator set, bla lampu dan berbagai peralatan ukur yang disusun dalam panel.1. Generator set yang digunakan memiliki spesifikasi:Merk: Shark Gasoline Generator SetType: Single Phase GasolineSerial Number: SG3000WRated Voltage: 220 VRated Frequency: 50 HzAmperage: 9,1 ARated Output: 2,0 kWMax. Output: 2,2 kWPower Factor: 1,02. Bola lampu yang digunakan sebanyak 10 buah dengan daya masing-masing 160 Watt dan tegangan 220 V.

3. Peralatan ukur yang digunakan: voltmeter, gelas ukur kecil, gelas ukur besar, stopwatch dan tachometer.9

Gambar 3.1. Skema alat yang digunakan dalam pengujian motor bensinKeterangan:1. Lampu5.Handle (saklar pemutus)2. Saklar6.Gelas ukur3. Ampere meter7.Filter bahan bakar4. Volt meter8.Generator

3.3 Prosedur PercobaanAdapun prosedur dari pengujian motor bensin ini adalah:1. Pemeriksaan awala. Periksa bahan bakar di dalam gelas ukur, tambahkan bahan bakar bila diperlukan.b. Periksa alat-alat ukur, yaitu voltmeter dan amperemeter. Laporkan kepada asisiten pembimbing bila terjadi kerusakan.c. Periksa lampu-lampu beban.2. Prosedur pengambilan dataa. Isi gelas ukur besar dengan bensin murni.b. Matikan semua saklar lampu beban.c. Hidupkan generator set.d. Tunggu beberapa saat (kira-kira 5 menit) agar mesin panas.e. Hidupkan stopwatch.f. Catat kuat arus, tegangan dan putaran genset.g. Tunggu hingga bahan bakar di dalam gelas ukur turun sebesar 5 strip (50 CC).h. Matikan stopwatch dan catat penunjukan waktu di stopwatch.i. Ulangi langkah f s/d h sebanyak 3 kali.j. Tutup saklar beban.k. Tunggu beberapa saat hingga putaran stabil.l. Lakukan prosedur seperti pada langkah f s/d h.m. Lakukan prosedur seperti pada langkah j s/d l dengan berturut-turut menutup 2 s/d 10 saklar.n. Ulangi lagi percobaan di atas dengan beban mulai 10 lampu sampai tanpa beban.o. Bila telah selesai, matikan mesin dan kosongkan gelas ukur.p. Catat data hasil percobaan pada lembar data pengujian.

11

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

Percobaan kali ini adalah percobaan untuk menguji unjuk kerja motor bensin dalam bentuk generator set dengan daya output maksimal sebesar 2,2 kilo watt dan daya penggerak 6,5 HP. Pengujian dilakukan untuk mengetahui debit aliran bahan bakar, debit aliran bahan bakar spesifik, daya output, dan efisiensi dari generator set tersebut dengan menggunakan 9 buah lampu sebagai pembebanan. Masing-masing lampu memiliki daya 160 watt dan tegangan 220 volt. Pengujian dilakukan sebanyak 30 kali atau tiga kali setiap pembebanan lampu, dimulai dari tanpa beban (0 lampu) sampai pembebanan 9 lampu.

4.1 Tabel Hasil PengamatanTabel 3.1. Data hasil pengujian motor bensinJumlah beban lampuArus listrik(Ampere)Tegangan(Volt)Waktu(sekon)Putaran(rpm)

00220282,683102

3128

3126

10,5220266,413128

3342

3121

21,5220257,863423

3115

3120

32,5220242,983099

3095

3100

12

43220222,383102

3104

3100

54220282,683095

3093

3094

64,5220214,673063

3066

3205

75,5220180,512690

3042

3040

86220166,033019

3025

3068

97220152,052978

2983

2982

4.2 Perhitungan4.2.1 Rumus Yang Digunakan Dalam Pehitungan1. Daya outputDaya output adalah daya yang dihasilkan oleh generator, dicari dengan persamaan:

Dengan:E= tegangan listrik generator (Volt)I= kuat arus (Ampere)

2. Debit aliran bahan bakar dicari berdasarkan waktu yang diperlukan untuk pemakaian bahan bakar sebanyak 5 strip (50cc) pada gelas ukur, atau:

Atau;

Dengan t adalah waktu yang diperlukan untuk penurunan 25 cc bahan bakar (sekon).3. Daya input adalah daya yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar, dicari dengan persamaan:

Dengan:Qb= debit aliran bensin (m3/s)b= massa jenis bensin (750 kg/m3)Cb= nilai kalor bensin (40.000.000 J/kg)4. Efisiensi dicari dengan persamaan:

5. Konsumsi bahan bakar spesifik dicari dengan persamaan:

Dengan:Qb= debit aliran bahan bakar (cm3/s)

4.2.2 Hasil Pengolahan DataContoh sampel perhitungan untuk beban lampu 1Jumlah beban lampuArus listrik(Ampere)Tegangan(Volt)Waktu(sekon)Putaran(rpm)

10,5220266,413128

3342

3121

1. Daya outputDiketahui:E= 220 VoltI= 0,5 AmpereMaka:

2. Debit aliran bahan bakarDiketahui:t= 266,41 sekonMaka:

3. Daya inputDiketahui:Qb= 1,88 10-7 m3/sb= 750 kg/m3Cb= 40.000.000 J/kgMaka:

4. EfisiensiDiketahui:Pout= 110 WattPin= 5630,41 WattMaka:

5. Konsumsi bahan bakar spesifikDiketahui:Qb= 1,88 10-7 m3/s= 0,188 cm3/sPout= 110 WattMaka:

16

Jumlah beban lampuArus listrik(Ampere)Tegangan(Volt)Waktu(sekon)Pout(Watt)Qb(m3/s)Pin(Watt)(%)SFC(cm3/s)

00220282,6801,7710-75306,350

10,5220266,411101,8810-75630,412,01,7110-3

21,5220257,863301,9410-75817,115,70,5910-3

32,5220242,985502,0610-76173,3488,90,3710-3

43220222,386602,2510-76745,219,80,3410-3

54220282,688802,3310-76987,4612,60,2610-3

64,5220214,679902,7710-78309,7811,90,2810-3

75,5220180,5112103,0110-79034,5113,40,2510-3

86220166,0313203,2910-79865,1713,40,2510-3

97220152,0515403,4910-710482,1814,70,2310-3

Tabel 3.2. Hasil perhitungan motor bensin

17

4.3 Grafik Hubungan Hasil Perhitungan1. Hubungan antara debit aliran bahan bakar dengan daya output dapat dilihat pada grafik 4.1 dibawah ini.

Gambar 4.1. Grafik hubungan antara debit aliran bahan bakar (Qb) dengan dayaoutput (Pout)Keterangan Grafik hubungan antara debit aliran bahan bakar (Qb) dengan daya out put (Pout):a) Untuk pembebanan 0 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 1,7710-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 0 watt.b) Untuk pembebanan 1 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 1,8810-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 110 watt.c) Untuk pembebanan 2 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 1,9410-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 330 watt.d) Untuk pembebanan 3 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 2,0610-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 550 watt.e) Untuk pembebanan 4 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 2,2510-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 660 watt.f) Untuk pembebanan 5 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 2,3310-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 880 watt.g) Untuk pembebanan 6 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 2,7710-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 990 watt.h) Untuk pembebanan 7 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 3,0110-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 1210 watt.i) Untuk pembebanan 8 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 3,2910-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 1320 watt.j) Untuk pembebanan 9 lampu diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 3,4910-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 1540 watt.Dari grafik diperoleh untuk hubungan antara debit aliran bahan bakar (Qb) dengan daya output (Pout) diperoleh pada pembebanan 0 lampu, debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 1,7710-7 m3/s dengan daya output (Pout) 0 watt. Sedangkan pada beban lampu 9 diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 3,4910-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 1540 watt. Terlihat bahwa makin besar nilai Qb maka akan semakin besar pula nilai Pout sampai pada batas yang telah dihitung.

2. Hubungan antara effisiensi (%) dengan daya output (Pout) dapat dilihat pada grafik 4.2 dibawah ini.

Gambar 4.2. Grafik hubungan antara effisiensi (%) dengan daya output (Pout)Keterangan grafik hubungan antara effisiensi (%) dengan daya output (Pout):a) Untuk pembebanan 0 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 0 % dengan daya output (Pout) sebesar 0 watt.b) Untuk pembebanan 1 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 2,0% dengan daya output (Pout) sebesar 110 watt.c) Untuk pembebanan 2 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 5,7% dengan daya output (Pout) sebesar 330 watt.d) Untuk pembebanan 3 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 8,9% dengan daya output (Pout) sebesar 550 watt.e) Untuk pembebanan 4 lampu di[peroleh Effisiensi sebesar 9,8% dengan daya output (Pout) sebesar 660 watt.f) Untuk pembebanan 5 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 12,6% dengan daya output (Pout) sebesar 880 watt.g) Untuk pembebanan 6 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 11,9% dengan daya output (Pout) sebesar 990 watt.h) Untuk pembebanan 7 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 13,4% dengan daya output (Pout) sebesar 1210 watt.i) Untuk pembebanan 8 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 13,4% dengan daya output (Pout) sebesar 1320 watt.j) Untuk pembebanan 9 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 14,7% dengan daya output (Pout) sebesar 1540 watt.Untuk grafik hubungan antara effisiensi (%) dengan daya output (Pout) diperoleh pada pembebanan 0 lampu, Effisiensi sebesar 0% dengan daya output (Pout) sebesar 0 watt. Sedangkan pada pembebanan 9 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 14,7% dengan daya output (Pout) sebesar 1540 watt. Terlihat bahwa besar kecilnya effisiensi tergantung pada besar kecilnya Pin.

3. Hubungan antara bahan bakar spesifik (SFC) dengan daya output (Pout) dapat dilihat pada grafik 4.3 dibawah ini.

Gambar 4.3. Grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dengan dayaoutput (Pout)Keterangan Grafik hubungan antara bahan bakar spesifik (SFC) dengan daya output (Pout):a) Untuk pembebanan 0 lampu diperoleh SFC sebesar cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 0 watt.b) Untuk pembebanan 1 lampu diperoleh SFC sebesar 1,7110-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 110 watt.c) Untuk pembebanan 2 lampu diperoleh SFC sebesar 0,5910-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 330 watt.d) Untuk pembebanan 3 lampu diperoleh SFC sebesar 0,3710-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 550 watt.e) Untuk pembebanan 4 lampu di[peroleh SFC sebesar 0,3410-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 660 watt.f) Untuk pembebanan 5 lampu diperoleh SFC sebesar 0,2610-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 880 watt.g) Untuk pembebanan 6 lampu diperoleh SFC sebesar 0,2810-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 990 watt.h) Untuk pembebanan 7 lampu diperoleh SFC sebesar 0,2510-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 1210 watt.i) Untuk pembebanan 8 lampu diperoleh SFC sebesar 0,2510-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 1320 watt.j) Untuk pembebanan 9 lampu diperoleh SFC sebesar 0,2310-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 1540 watt.Untuk grafik hubungan antara efisiensi motor bensin dengan daya output (Pout) diperoleh pada pembebanan tanpa lampu SFC sebesar tak terhingga cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 0 watt. Sedangkan pada pembebanan 9 lampu diperoleh SFC sebesar 0,2310-3 cm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 1540 watt. Terlihat bahwa pada grafik data yang dihasilkan naik turun.

22

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KesimpulanDari percobaan ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:1. Dari grafik hubungan antara debit aliran bahan bakar (Qb) dengan daya output (Pout) diperoleh pada pembebanan 0 lampu, debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 1,7710-7 m3/s dengan daya output (Pout) 0 watt. Sedangkan pada beban lampu 9 diperoleh debit aliran bahan bakar (Qb) sebesar 3,4910-7 m3/s dengan daya output (Pout) sebesar 1540 watt. Terlihat bahwa makin besar nilai Qb maka akan semakin besar pula nilai Pout sampai pada batas yang telah dihitung.2. Dari grafik hubungan antara debit aliran bahan bakar spesifik (SFC) dengan daya output (Pout) diperoleh pada pembebanan 0 lampu, Effisiensi sebesar 0% dengan daya output (Pout) sebesar 110 watt. Sedangkan pada pembebanan 9 lampu diperoleh Effisiensi sebesar 14,7% dengan daya output (Pout) sebesar 1540 watt. Terlihat bahwa besar kecilnya effisiensi tergantung pada besar kecilnya Pin.3. Dari grafik hubungan antara efisiensi motor bensin dengan daya output (Pout) , diperoleh pada pembebanan 0 lampu SFC sebesar tak terhingga mm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 110 watt. Sedangkan pada pembebanan 9 lampu diperoleh SFC sebesar 0,002 mm3/J dengan daya output (Pout) sebesar 1610 watt .Terlihat bahwa pada grafik data yang dihasilkan naik turun.

23

23

5.2 Saran1. 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.

24

PENGUJIAN UNJUK KERJA MOTOR DIESELBAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan Teknologi, maka kemajuan di bidang industri terutama dalam bidang permesinan, berbagai alat diciptakan untuk mempermudah dan menambah kenyamanan manusia dalam memenuhi kebutuhan. Salah satunya adalah di bidang otomotif, dimana dalam penggunaanya diperlukan pengetahuan tentang mesin tersebut dengan baik supaya selama pengoperasian mesin dapat berjalan secara efektif dan efisien.Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin penggerak yang banyak dipakai dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran menjadi energi mekanik. Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang proses pembakarannya terjadi dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus sebagai fluida kerjanya. Mesin yang bekerja dengan cara seperti tersebut disebut mesin pembakaran dalam. Adapun mesin kalor yang cara memperoleh energi dengan proses pembakaran di luar disebut mesin pembakaran luar. Sebagai contoh mesin uap, dimana energi kalor diperoleh dari pembakaran luar, kemudian dipindahkan ke fluida kerja melalui dinding pemisah.Keuntungan dari mesin pembakaran dalam dibandingkan dengan mesin pembakaran luar adalah kontruksinya lebih sederhana, tidak memerlukan fluida kerja yang banyak dan efesiensi totalnya lebih tinggi. Sedangkan mesin pembakaran luar keuntungannya adalah bahan bakar yang digunaka lebih beragam, mulai dari bahan bakar padat sampai bahan-bakar gas, sehingga mesin pembakaran luar banyak dipakai untuk keluaran daya yang besar dengan bahan bakar murah. Pembangkit tenaga listrik banyak menggunakan mesin uap. Untuk 25

kendaran transport mesin uap tidak banyak dipakai dengan pertimbangan kontruksinya yang besar dan memerlukan fluida kerja yang banyak.

1.2 Rumusan MasalahAdapun Rumusan masalah yang didapatkan berdasarkan latar belakang diatas, yaitu:1. Bagaimana perbandingan nilai torsi dengan fungsi putaran ?2. Bagaimana perbandingan nilai daya dengan fungsi putaran ?3. Bagaimana perbandingan kecepatan aliran udara dengan fungsi putaran ?4. Bagaimana perbandingan Konsumsi udara sebagai fungsi putaran ?5. Bagaimana perbandingan Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran ?6. Bagaimana perbandingan Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran ?

1.3 Tujuan PraktikumTujuan dari percobaan pengujian unjuk kerja motor diesel ini adalah untuk menguji unjuk kerja motor diesel yang dirangkai dalam bentuk engine test bed, yang meliputi:1. Momen puntir sebagai fungsi putaran2. Daya output sebagai fungsi putaran3. Kecepatan aliran udara sebagai fungsi putaran4. Konsumsi udara sebagai fungsi putaran5. Konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran6. Konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran

1.4 Manfaat PraktikumAdapun manfaat praktikum yang didapatkan setelah melakasanakan praktikum, yaitu:1. Untuk mengetahui momen puntir sebagai fungsi putaran2. Untuk mengetahui daya output sebagai fungsi putaran3. Untuk mengetahui kecepatan aliran udara sebagai fungsi putaran4. Untuk mengetahui konsumsi udara sebagai fungsi putaran5. Untuk mengetahui konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran6. Untuk mengetahui konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran.

27

BAB IIDASAR TEORI

2.1 Pengertian Umum Motor DieselSalah satu penggerak mula yang banyak dipakai adalah mesin kalor, yaitu mesin yang menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik atau yang mengubah energi termal menjadi energi mekanik. Energi itu sendiri dapat diperoleh dengan proses pembakaran, proses fisi bahan bakar nuklir atau proses-proses yang lain. Ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini, mesin kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu mesin pembakaran luar dan mesin pembakaran dalam.Pada mesin pembakaran luar proses pembakaran terjadi di luar mesin dimana

energi termal dari gas hasil pembakaran dipindah ke fluida kerja mesin melalui beberapa dinding pemisah. Sedangkan pada mesin pembakaran dalam atau dikenal dengan motor bakar, proses pembakaran terjadi di dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Motor diesel disebut juga motor bakar atau mesin pembakaran dalam karena pengubahan tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanik dilaksanakan di dalam mesin itu sendiri. Di dalam motor diesel terdapat torak yang mempergunakan beberapa silinder yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak bolak-balik (translasi). Di dalam silinder itu terjadi pembakaran antara bahan bakar solar dengan oksigen yang berasal dari udara. Gas yang dihasilkan oleh proses pembakaran mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan poros engkol oleh batang penggerak. Gerak tranlasi yang terjadi pada torak menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi tersebut mengakibatkan gerak bolak-balik torak.28

Konsep pembakaran pada motor diesel adalah melalui proses penyalaan kompresi udara pada tekanan tinggi. Pembakaran ini dapat terjadi karena udara dikompresi pada ruangan dengan perbandingan kompresi jauh lebih besar daripada motor bensin (7-12), yaitu antara (14-22). akibatnya udara akan mempunyai tekanan dan temperatur melebihi suhu dan tekanan penyalaan bahan bakar.Hal ini berbeda untuk percikan pengapian mesin seperti mesin bensin yang menggunakan busi untuk menyalakan campuran bahan bakar udara. Mesin dan siklus termodinamika keduanya dikembangkan oleh Rudolph Diesel pada tahun 1892.

2.2 Siklus Diesel (Tekanan Tetap)Siklus diesel adalah siklus teoritis untuk compression-ignition engine atau mesin diesel. Perbedaan antara siklus diesel dan Otto adalah penambahan panas pada tekanan tetap. Karena alasan ini siklus Diesel kadang disebut siklus tekanan tetap. Dalam diagram P - v, siklus diesel dapat digambarkan seperti berikut:

Gambar 2.1. Siklus diesel diagram P v

Proses dari siklus tersebut yaitu:6 - 1 = Langkah Hisap pada P = c (isobarik) 1 - 2 = Langkah Kompresi, P bertambah, Q = c (isentropik / reversibel adiabatik) 2 - 3 = Pembakaran, pada tekanan tetap (isobarik) 3 - 4 = Langkah Kerja P bertambah, V = c (isentropik / reversibel adiabatik) 4 - 5 = Pengeluaran Kalor sisa pada V = c (isokhorik) 5 - 6 = Langkah Buang pada P = cMotor diesel empat langkah bekerja bila melakukan empat kali gerakan (dua kali putaran engkol) menghasilkan satu kali kerja. Secara skematis prinsip kerja motor diesel empat langkah dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Langkah IsapPada langkah ini piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak ke bawah katup isap terbuka yang menyebabkan ruang didalam silinder menjadi vakum, sehingga udara murni langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara.2. Langkah kompresiPada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup tertutup.Karena udara yang berada di dalam silinder didesak terus oleh piston,menyebabkan terjadi kenaikan tekanan dan temperatur, sehingga udara di dalam silinder menjadi sangat panas. Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA, bahan bakar di semprotkan ke ruang bakar oleh injector yang berbentuk kabut.3. Langkah UsahaPada langkah ini kedua katup masih tertutup, akibat semprotan bahan bakar di ruang bakar akan menyebabkan terjadi ledakan pembakaran yang akan meningkatkan suhu dan tekanan di ruang bakar. Tekanan yang besar tersebut akan mendorong piston ke bawah yang menyebkan terjadi gaya aksial. Gaya aksial ini dirubah dan diteruskan oleh poros engkol menjadi gaya radial (putar).4. Langkah BuangPada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywhell akan menaikkan kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang terbuka sehingga udara sisa pembakaran akan di dorong keluar dari ruang silinder menuju exhaust manifold dan langsung menuju knalpot.

Gambar 2.2. Siklus motor diesel 4 langkah

2.3 Siklus Aktual Motor DieselDalam siklus diesel, kerugian-kerugian lebih rendah daripada yang terjadi pada siklus otto. Kerugian utama adalah karena pembakaran tidak sempurna dan penyebab utama perbedaan antara siklus teoritis dan siklus mesin diesel. Dalam siklus teoritis pembakaran diharapkan selesai pada akhir pembakaran tekanan tetap, tetapi aktualnya after burning berlanjut sampai setengah langkah ekspansi. Perbandingan efisiensi antara siklus aktual dan teoritis adalah sekitar 0,85.

Gambar 2.3. Siklus aktual motor diesel 4 langkah

2.4 Pembakaran Dalam Ruang Bakar Motor DieselDalam mesin Diesel injeksi langsung, bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar tepat di atas piston. Pada umumnya piston memiliki mangkuk (bowl) yang dirancang untuk membatasi udara ke dalam daerah yang sesuai dengan lintasan semprotan bahan bakar. Piston jenis ini bergantung pada momentum semprotan sehingga terjadi campuran bahan bakar dengan udara. Kelemahan dari sistem semacam ini adalah besarnya kemungkinan bahan bakar yang tidak terbakar menempel pada dinding silinder dapat melewati ring piston ke crankcase. Ketika mesin ini dioperasikan pada bahan bakar dengan volatilitas yang rendah, sebagian dari bahan bakar yang lambat menguap dapat menempel pada dinding silinder sehingga berakibat menipiskan minyak pelumas.

Gambar 2.4. Model geometri mesin diesel injeksi langsungProses injeksi bahan bakar pada mesin Diesel terjadi persis sebelum TMA, dengan tekanan yang sangat tinggi mengunakan satu atau lebih injektor. Injektor akan menghasilkan pola semprotan dengan keadaan 100% bahan bakar di intinya dan 100% udara dibagian luarnya. Percampuran semprotan bahan bakar dan udara harus terjadi, dengan udara berputar-putar, sehingga terjadi percampuran optimal dan tercapailah kinerja yang menghasilkan emisi yang sesuai standar.

2.5 Pembakaran Pada Motor Diesel Injeksi LangsungSecara garis besar proses pembakaran pada motor Diesel direct injection (DI) terbagi menjadi empat tahap, yaitu Ignition delay, Premixed or rapid combustion phase, Mixing controlled combustion phase, Late combustion phase.

Gambar 2.5. Tipikal diagram kecepatan heat release pada pembakaran mesin diesel injeksi langsung4. Fase persiapan pembakaran a-b (Ignition delay)Ignition delay adalah waktu yang diperlukan antara bahan bakar mulai disemprotkan dengan saat mulai terjadinya pembakaran. Waktu pembakaran bergantung pada beberapa faktor, antara lain pada tekanan dan temperatur udara pada saat bahan bakar mulai disemprotkan, gerakan udara dan bahan bakar, jenis dan derajat pengabutan bahan bakar, serta perbandingan bahan bakar udara lokal. Jumlah bahan bakar yang disemportkan selam periode persiapan pembakaran tidaklah merupakan faktor yang terlalu menetukan waktu persiapan pembakaran.5. Fase pembakaran cepat b-c (premixed or rapid combustion phase)Pada fase ini udara dan bahan bakar yang telah tercampur (air-fuel mixture) akan terbakar dengan cepat dalam beberapa derajat. Proses pembakaran tersebut terjadi dalam suatu proses pengecilan volume (selama piston masih bergerak menuju ke top dead center). Sampai piston bergerak kembali beberapa derajat sudut engkol sesudah TDC, tekananya masih bertambah besar tetapi laju kenaikan tekanan yang seharusnya terjadi dikonvensasikan oleh bertambah besarnya volume ruang bakar sebagai akibat bergerak piston dari TDC ke BDC (buttom dead center). Pada premixed terjadi kenaikan tekanan dan temperatur secara drastis.6. Fase pembakaran terkendali c-d (mixing controlled combustion phase). Setelah campuran bahan bahan bakar-udara (air-fuel mixture) terbakar pada fase premixed, kecepatan pembakaran ditentukan oleh tersedianya campuran yang siap terbakar. Beberapa proses yang terjadi disini adalah antara lain atomisasi bahan bakar, penguapan, pencampuran dengan udara dan reaksi kimia, sehingga proses pembakaran ditentukan oleh proses pencampuran antara udara dan bahan bakar.7. Fase pembakaran lanjutan d-e (late combustion phase) Pada fase ini terjadi proses penyempurnaan pembakaran dan pembakaran bahan bakar yang belum sempat terbakar. Pelepasan energi akan terus berlangsung dengan kecepatan rendah sampai langkah ekspansi. Ada beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya pembakaran lanjut ini antara lain sebagian kecil bahan bakar belum terbakar dan sebagian energi bahan bakar tersebut menjadi soot dan produk pembakaran campuran kaya, yang energinya masih dapat terlepas.2.6 Karakteristik Bahan Bakar Motor DieselKarakteristik bahan bakar mesin diesel yaitu:1. Volatilitas (Penguapan) Penguapan adalah sifat kecenderungan bahan bakar untuk berubah fasa menjadi uap. Tekanan uap yang tinggi dan titik didih yang rendah menandakan tingginya penguapan. Makin rendah suhu ini berarti makin tinggi penguapannya. 2. Titik Nyala Titik nyala adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar dapat menimbulkan uap yang dapat terbakar ketika disinggungkan dengan percikan atau nyala api. Nilai titik nyala berbanding terbalik dengan penguapan. 3. ViskositasViskositas menunjukkan resistensi fluida terhadap aliran. Semakin tinggi viskositas bahan bakar, semakin sulit bahan bakar itu diinjeksikan. Peningkatan viskositas juga berpengaruh secara langsung terhadap kemampuan bahan bakar tersebut bercampur dengan udara.4. Kadar SulfurKadar sulfur dalam bahan bakar diesel yang berlebihan dapat menyebabkan terjadinya keausan pada bagian-bagian mesin. Hal ini terjadi karena adanya partikel-partikel padat yang terbentuk ketika terjadi pembakaran.5. Kadar AirKandungan air yang terkandung dalam bahan bakar dapat membentuk kristal yang dapat menyumbat aliran bahan bakar. 6. Kadar AbuKadar abu menyatakan banyaknya jumlah logam yang terkandung dalam bahan bakar. Tingginya konsentrasi dapat menyebabkan penyumbatan pada injeksi, penimbunan sisa pembakaran. 7. Kadar Residu KarbonKadar residu karbon menunjukkan kadar fraksi hidrokarbon yang mempunyai titik didih lebih tinggi dari bahan bakar, sehingga karbon tertinggal setelah penguapan dan pembakaran bahan bakar. 8. Titik TuangTitik tuang adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar mulai membeku dan terbentuk kristal-kristal parafin yang dapat menyumbat saluran bahan bakar. 9. Kadar KarbonKadar karbon menunjukkan banyaknya jumlah karbon yang terdapat dalam bahan bakar. 10. Kadar HidrogenKadar hidrogen menunjukkan banyaknya jumlah hidrogen yang terdapat dalam bahan bakar.11. Angka SetanaAngka setana menunjukkan kemampuan bahan bakar untuk menyala sendiri (auto ignition). Semakin cepat suatu bahan bakar mesin diesel terbakar setelah diinjeksikan ke dalam ruang bakar, semakin tinggi angka setana bahan bakr tersebut. Angka setana bahan bakar adalah persen volume dari setana dalam campuran setana dan alfa-metil-naftalen yang mempunyai mutu penyalaan yang sama dengan bahan bakar yang diuji. Bilangan setana 48 berarti bahan bakar setara dengan campuran yang terdiri atas 48% setana dan 52% alfa-metil-naftalen. 12. Nilai KalorNilai kalor menunjukkan energi kalor yang dikandung dalam setiap satuan massa bahan bakar. Semakin tinggi nilai kalor suatu bahan bakar, semakin besar energi yang dikandung bahan bakar tersebut persatuan massa. 13. Massa JenisMassa jenis menunjukkan besarnya perbandingan antara massa dari suatu bahan bakar dengan volumenya.

37

BAB IIIMETODOLOGI PRAKTIKUM

3.1 Waktu dan TempatPraktikum Prestasi Mesin ini dilaksanakan di laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat. Praktikum dilakukan sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan oleh asisten dosen pembimbing.

3.2 Peralatan Yang DigunakanPeralatan yang digunakan dalam percobaan pengujian unjuk kerja motor diesel ini adalah:1. Mesin diesel.2. Instrumen:a. Manometer air, untuk mengukur penurunan tekanan udara yang melewati venturi.b. Venturi, untuk mengukur aliran udara, dengan D1 = 50 mm dan D2 = 29 mm.c. Tachometer, untuk mengukur putaran mesin.d. Ignition switch.e. Handel, untuk mengatur pembukaan throtle.f. Dandel 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.38

3.3 Prosedur Percobaan1. Pemeriksaan awala. Periksa bahan bakar di dalam tangki, tambahkan bahan bakar bila diperlukan.b. Periksa bahan bakar di dalam gelas ukur.c. Periksa fluida ke dalam dinamometer.d. Periksa air radiator.e. Periksa aliran yang berasal dari tangki dengan mengatur kran bahan bakar.2. Cara starta. Lepaskan kopling.b. Putar kunci kontak sambil memperbesar throtle sampai mesin hidup, tunggu beberapa saat (5 menit) agar mesin panas.c. Masukkan kopling hingga dinamometer berputar.d. Atur pembukaan throtle hingga putaran mesin mencapai 800 rpm selama 2 3 menit.e. Naikan putaran mesin hingga 2500 rpm dan tunggu hingga 15 20 menit.3. Pengambilan dataa. Pengukuran dimulai dari putaran 2500 rpm.b. Atur kran bahan bakar agar aliran berasal dari gelas ukur.c. Catat putaran mesin, beban dinamometer, sikap manometer dan waktu penurunan bahan bakar didalam gelas ukur tiap 10 cm. Lakukan pengukuran masing-masing 3 kali.d. Turunkan putaran mesin hingga mencapai 2250 rpm dan tunggu kira-kira 5 menit.e. Lakukan pencatatan seperti langkah c.f. Lanjutkan percobaan ini pada putaran masing-masing 2000, 1750, 1500 dan 1000 rpm.g. Bila telah selesai, matikan mesin.h. Susun data percobaan pada lembar data pengujian.

40

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Tabel Hasil PengamatanTabel 3.1. Data hasil penguian motor dieselNo.Putaran(rpm)Bebandinamometer(Newton)Manometerh(meter)Bahan bakarhg(cm3)Waktu bahan bakar (t)(detik)

1.4070120,0101038,31

2.4750140,0121230,57

3.5070160,0141330,34

4.5750180,0161528,44

5.607018,50,0181723,81

6.6750200,0202022,63

7.7070250,0222321,65

8.775027,50,0242621,42

9.8070280,0252819,57

10.8750280,0273018,3

4.2 Perhitungan4.2.1 Rumus Yang Digunakan Dalam Perhitungan1. Torsi MesinTorsi mesin dihitung berdasarkan persamaan:

Dengan:W= gaya tangensial pada dinamometer ( W = m g )m= beban terbaca pada timbangan (kg)g= percepatan gravitasi (9,8 m/s2)

R= jari-jari dinamometer (0,235 m)41

2. Daya MesinDaya mesin dicari dengan persamaan:

Dengan:T= torsi mesin (Nm)= kecepatan sudut mesin (rad/s)= 2n / 60n= putaran mesin (rpm)3. Kecepatan Aliran Udara Lewat VenturiKecepatan aliran udara lewat venturi dicari dengan persamaan:

Dengan: a = maasa jenis udara (1,1774 kg/m3)u= massa jenis air (995,8 kg/m3)h= selisih ketinggian air pada manometer (m)4. Konsumsi UdaraKonsumsi udara dicari dengan persamaan:

Dengan:Av= luas penampang venturi (6,605210-4 m2)= massa jenis udara (1,1774 kg/m3)5. Konsumsi Bahan BakarKonsumsi bahan bakar dicari dengan persamaan:

Dengan:hg= penurunan bahan bakar di dalam gelas ukur diambil 10 cmAg= luas penampang gelas ukur (8,2958 cm2)t= waktu penurunan bahan bakar di dalam gelas ukur (s)6. Konsumsi Bahan Bakar SpesifikKonsumsi bahan bakar spesifik dicari dengan persamaan:

4.2.2 Hasil Pengolahan DataContoh sampel perhitungan untuk putaran 4070 rpmNo.Putaran(rpm)Bebandinamometer(Newton)Manometerh(meter)Bahan bakarhg(cm3)Waktu bahan bakar (t)(detik)

1.4070120,0101038,31

1. Torsi MesinDengan:W= 12 NewtonR= 0,235 mMaka:

2. Daya MesinDiketahui:T= 2,820 Nmn= 4070 rpmDimana:

Maka:

3. Kecepatan Aliran Udara Lewat VenturiDiketahui: a = 1,1774 kg/m3g= 9,8 m/s2h= 0,010 mu= 995,8 kg/m3Maka:

4. Konsumsi UdaraDiketahui:Av= 6,605210-4 m2= 1,1774 kg/m3v= 0,015 m/sMaka:

5. Konsumsi Bahan BakarDiketahui:hg= 10 cm3= 0,001 cmAg= 8,2958 cm2t= 38,31Maka:

6. Konsumsi Bahan Bakar SpesifikDiketahui:Qf= 2,16510-3 cm3/sP= 1201,30 WattMaka:

45

No.Putaran(rpm)W(N)h(m)hg(cm3)t(detik)T(Nm)(rad/s)P(Watt)v(m/s)mu(Kg/s)Qf(cm3/s)SFC(cm3/J)

1.4070120,0101038,312,820425,991201,300,0151,18410-52,16510-31,80310-6

2.4750140,0121230,573,290497,171635,680,0171,29710-53,25610-31,99110-6

3.5070160,0141330,343,760530,661995,280,0181,40110-53,55510-31,78110-6

4.5750180,0161528,444,230601,832545,760,0191,49810-54,37510-31,71910-6

5.607018,50,0181723,814,348635,332762,080,0201,58810-55,92310-32,11410-6

6.6750200,0202022,634,700706,503320,550,0221,67410-57,33210-32,20810-6

7.7070250,0222321,655,875739,994347,460,0231,75610-58,81310-32,02710-6

8.775027,50,0242621,426,463811,175242,160,0241,83410-510,07010-31,92110-6

9.8070280,0252819,576,580844,665557,860,0241,87210-511,86910-32,13610-6

10.8750280,0273018,306,580915,836026,180,0251,94510-513,60010-32,25710-6

Tabel 3.2. Hasil perhitungan motor diesel52

4.3 Grafik Hubungan Hasil Perhitungan1. Grafik hubungan antara torsi (T) dengan putaran (n)

Gambar 3.1. Grafik hubungan antara torsi (T) dengan putaran (n)

2. Grafik hubungan antara daya (P) dengan putaran (n)

Gambar 3.2. Grafik hubungan antara daya (P) dengan putaran (n)

3. Grafik hubungan antara kecepatan aliran udara (v) dengan putaran (n)

Grafik 3.3. Hubungan Kecepatan Aliran Udara (v) dengan Putaran (n)

4. Grafik hubungan antara konsumsi udara (mu) dengan putaran (n)

Gambar 3.4. Hubungan antara konsumsi udara (mu) dengan putaran (n)

5. Grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar (Qf) dengan putaran (n)

Gambar 3.5. Hubungan antara konsumsi bahan bakar (Qf) dengan putaran (n)

6. Grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dengan putaran (n)

Gambar 3.6. Hubungan antara konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dengan putaran (n)4.4 PembahasanPercobaan 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 4450 rpm sampai 8650 rpm. Hasilnya adalah sebagai berikut:1. Untuk putaran 4070 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 2,820 Nm; daya (P) sebesar 1201,30 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,015 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,18410-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 2,16510-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 1,80310-6 cm3/J.2. Untuk putaran 4750 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 3,290 Nm; daya (P) sebesar 1635,68 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,017 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,29710-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 3,25610-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 1,99110-6 cm3/J.3. Untuk putaran 5070 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 3,760 Nm; daya (P) sebesar 1995,28 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,018 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,40110-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 3,55510-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 1,78110-6 cm3/J.4. Untuk putaran 5750 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 4,230 Nm; daya (P) sebesar 2545,76 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,019 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,49810-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 4,37510-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 1,71910-6 cm3/J.5. Untuk putaran 6070 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 4,348 Nm; daya (P) sebesar 2762,08 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,020 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,58810-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 5,92310-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 2,11410-6 cm3/J.6. Untuk putaran 6750 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 4,700 Nm; daya (P) sebesar 3320,55 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,022 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,67410-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 7,33210-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 2,20810-6 cm3/J.7. Untuk putaran 7070 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 5,875 Nm; daya (P) sebesar 4347,46 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,023 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,75610-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 8,81310-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 2,02710-6 cm3/J.8. Untuk putaran 7750 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 6,463 Nm; daya (P) sebesar 5242,16 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,024 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,83410-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 10,07010-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 1,92110-6 cm3/J.9. Untuk putaran 8070 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 6,580 Nm; daya (P) sebesar 5557,86 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,024 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,87210-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 11,86910-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 2,13610-6 cm3/J.10. Untuk putaran 8750 rpm diperoleh torsi (T) sebesar 6,580 Nm; daya (P) sebesar 6026,18 Watt; kecepatan aliran udara (v) sebesar 0,025 m/s; konsumsi udara (mu) sebesar 1,94510-5 Kg/s; konsumsi bahan bakar (Qf) sebesar 13,60010-3 cm3/s dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) sebesar 2,25710-6 cm3/J.Kemudian 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 terbalik lurus dengan nilai n.Sedangkan untuk grafik hubungan antara daya (P) motor diesel dengan putaran (n) terlihat bahwa makin besar nilai P maka akan semakin besar pula nilai n, artinya nilai P berbanding lurus dengan nilai n.Untuk grafik hubungan antara kecepatan aliran udara (v) motor diesel dengan putaran (n) terlihat bahwa makin besar nilai v maka akan semakin besar pula nilai n, artinya nilai v berbanding lurus dengan nilai n.Untuk grafik hubungan antara konsumsi udara (mu) motor diesel dengan putaran (n) terlihat bahwa makin besar nilai mu maka akan semakin besar pula nilai n, artinya nilai mu berbanding lurus dengan nilai n.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.Dan untuk grafik hubungan antara bahan bakar spesifik (SFC) motor diesel dengan putaran (n) terbentuk grafik yang tidak rata, artinya perbandingan antara nilai SFC dengan n tidak stabil.

55

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KesimpulanDari 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).2. Semakin besar nilai daya (P) maka akan semakin besar pula nilai putaran (n), artinya nilai daya (P) berbanding lurus dengan nilai putaran (n).3. Semakin besar nilai kecepatan aliran udara (v) maka akan semakin besar pula nilai putaran (n), artinya nilai v berbanding lurus dengan nilai n.4. Semakin besar nilai konsumsi udara (mu) maka akan semakin besar pula nilai putaran (n), artinya nilai mu berbanding lurus dengan nilai n.5. Semakin besar nilai konsumsi bahan bakar (Qf) maka akan semakin besar pula nilai putaran (n), artinya nilai Qf berbanding lurus dengan nilai n.6. Perbandingan antara nilai konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dengan nilai putaran (n) tidak stabil.

5.2 SaranSebelum melakukan praktikum sebaiknya praktikan harus menguasai materi praktikum, sebaiknya alat diperiksa terlebih dahulu dan praktikan harus teliti dalam pengambilan data agar dalam perhitungan diperoleh data yang lebih akurat.

56

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W. 1975. Motor Diesel Putaran Tinggi. Bandung: Pradnya Paramita.

Arismunandar, W. 2002. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Bandung: ITB.

J. Trommel Mans. 1991. Mesin Diesel. Jakarta: Penerbit PT Rosda Jayaputra.

Nakoela Soenarta dan Shoichi Furuhama. 1995. Motor Serba Guna. Jakarta: Penerbit PT Pradnya Paramita.

Subagyo Rahmat, S.T., M.T. 2011. Panduan Praktikum Dasar Mesin. Banjarbaru: Prodi Teknik Mesin Unlam.

Sheet1NoTanggalMateri KonsultasiTanda Tangan