BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sebagaimana kita ketahui bersama bahwa motor bakar sangat luas

pegunaannya, baik untuk alat transportasi, alat penggerak dan alat lain

sebagainya. Motor pembakaran disini yang sangat terkenal adalah motor

bensin dan motor diesel.

Motor bakar yang menggunakan bahan bakar bensin disebut dengan

motor bensin dan motor bakar torak yang menggunakan bahan bakar solar

disebut motor diesel. Motor bensin dalam proses pembakaran campuran bahan

bakar dan udara menggunakan busi sebagai alat untuk penyalaan dengan

memercikkan bunga api dan disebut dengan SparkIgnition Engine (SIE),

sedangkan motor diesel dalam proses pembakaran campuran bahan bakar dan

udara menggunakan sistem kompresi udara yang tinggi atau sering disebut

juga Compression Ignition Engine (CIE). Proses pembakaran dari

pencampuran bahan bakar dan udara terjadi di dalam ruang bakar (combustion

chamber) hasil dari proses pembakaran yang sempurna akan menghasilkan

daya efektif yang lebih optimal.

Motor bensin bekerja berdasarkan prinsip kerja dari siklus otto

sedangkan motor diesel bekerja berdasarkan prinsip siklus diesel. Mengingat

betapa pentingnya hal tersebut maka sebagai mahasiswa mesin, kita dituntut

untuk dapat mengetahui, memahami prinsip-prinsip dasar mesin itu baik teori

atau pengujiannya sebagai alat pemantapan teorinya.

1.2 Tujuan Pengujian

Tujuan yang ingin dicapai yaitu:

1. untuk mengetahui prestasi kerja motor bakar

2. untuk mengetahui siklus motor bakar diagram P - V

3. untuk mengetahui hubungan antara parameter-parameter

Daya terhadap putaran

Konsumsi bahan bakar terhadap putaran

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Umum Motor Bakar

Motor bakar merupakan salah satu dari penggerak mula , yaitu mesin

yang menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik. Motor

bakar torak menggunakan beberapa silinder yang didalamya terdapat torak

yang dapat bergerak bolak-balik. Didalam silinder ini terjadi pembakaran

antara bahan bakar dan oksigen dari udara. Gas yang dihasilkan dari proses

pembakaran mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan poros

engkol sehingga dapat melakukan kerja mekanik. Agar putaran poros tetap

berlangsung, maka dibentuklah sederetan proses yang terus berulang yang

mengikuti proses sebelumnya.

Pada motor bakar tidak terdapat proses perpindahan kalor dari gas

pembakaran ke fluida kerja. Karena itu jumlah komponen motor bakar lebih

sedikit dari pada komponen mesin uap. Motor bakar torak sederhana, lebih

kompak dan lebih ringan jika dibandingkan dengan mesin uap. Karena itu pula

penggunaan motor bakar torak dibidang transportasi sangat menguntungkan.

Selain itu temperatur diseluruh bagian mesinnya jauh lebih rendah daripada

temperatur gas pembakaran maksimum sehingga motor bakar bisa lebih

efisien daripada mesin uap.

2.2 Klasifikasi Dan Jenis Motor Bakar

2.2.1 Berdasarkan tempat terjadinya pembakaran

Berdasarkan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar, motor

bakar diklasifikasikan menjadi beberapa macam, dan diilustrasikan oleh

diagram berikut:

2.2.2 Berdasarkan proses kerja

Sebelum membahas klasifikasi motor bakar berdasarkan proses

kerjanya, kami membatasi permasalahan bahwa yang dimaksud motor

bakar disini adalah motor bakar torak yang bekerja dengan

menggunakan siklus daya otto dan diesel saja. Maka, motor bakar

berdasarkan langkah kerjanya dibagi menjadi dua, yaitu motor empat

langkah dan motor dua langkah, baik untuk mesin dengan pembakaran

nyala maupun mesin dengan pembakaran kompresi.

a. Mesin empat langkah

Yang dimaksud dengan mesin empat langkah adalah

empat langkah torak (piston) dan dua putaran poros engkol

(crank shaft) yang diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus.

Keempat langkah tersebut adalah pengisian(Intake), kompresi,

usaha(power), dan pembuangan yang dapat dijabarkan sebagai

berikut:

1. Langkah pemasukan, (o-a) torak bergerak dari titik

mati atas, katup

isap terbuka dan katup buang tertutup. Dengan demikian,

campuran udara dan bahan bakar terinduksi kedalam

silinder. Aliaran udara sebelum masuk pada isap silinder

melewati laluan venturi yang terpasang dikarburator yang

berfungsi untuk mencampur sejumlah bahan bakar dengan

udara pada jalur aliran udara masuk dalam pendekatan

proses tekanan konstan.

2. Langkah tekan (a-b), dimulai dari titik mati bawah pada

saat kedua katup tertutup, torak bergerak ketitik mati atas.

Tekanan dan temperatur campuran naik bersamaan dengan

penurunan volume, proses ini didekati secara isentropik.

Pada langkah ini sistem dikenakan kerja dan proses

berlangsung adiabatik(∆Q=0).

3. Pembakaran (b-c), diberikan saat akhir proses kompresi

(prateknya torak saat mendekati titik mati atas kira-kira

kurang dari 12˚ dari titik mati atas dan berakhir kira-kira

15˚ sesudah titik mati atas tergantung dari pabrik

pembuatnya) dimana piston berada dititik mati atas dalam

proses volume konstan.

4. Langkah usaha (c-d) terjadi setelah pembakaran sehingga

tekanan dan temperatur campuran tertinggi mendorong

torak kebawah, menghasilkan kerja.

5. Pembuangan (d-a), yaitu pada saat torak berada didekat

titik mati bawah, katup buang terbuka sehingga dengan

demikian gas hasil pembakaran tadi keluar melewati katup

buang dalam proses volume konstan dan bersamaan dengan

langkah torak kembali ke titik mati atas.

Pada mesin dengan pembakaran kompresi(diesel), hanya udara

yang diinduksikan dan dikompresikan kedalam silinder. Saat

torak mendekati titik mati atas bahan bakar(solar) diinjeksikan

kedalam silinder melalui semburan (nozzle) sehingga terjadi

pembakaran. Pembakaran berakhir saat memulai langkah usaha

yang berupa langkah ekspansi isentropik.

b. Mesin dua langkah

Mesin otto dua langkah biasanya tidak dilengkapi oleh

katup buang sehingga lubang buang harus dibuang pada

dinding silinder diatas kepala torak saat torak berada di titik

mati bawah yang ditempatkan bersebrangan dengan lubang sisi

masuk.

2.3 Siklus Dan Termodinamika Motor Bakar

Analisis siklus daya termodinamika motor bakar, sebagai pendekatan

siklus dalam perancangan suatu mesin terdiri atas tiga siklus yaitu: (1) siklus

ideal/siklus udara standar, (2) siklus udara, dan (3)siklus udara-bahan bakar.

Analisis siklus ideal, medium kerja diasumsikan sebagai gas sempurna

(dapat berbentuk udara standar dan sebagainya) dengan asumsi kalor spesifik

konstan dengan udara dalam kondisi standar, yakni k = 1.4 ; cv = 0.7165

kj/kgK, dan cp = 1.003 kj/kgK. Juga diasumsikan bahwa selama dalam siklus

kondisi gas sempurna tanpa adanya perubahan, kalor dimasukkan dan

dikeluarkan serentak. Siklus ideal ini merupakan batas atas dari unjuk kerja

siklus atau dapat dikatakan sebagai hal yang ideal tanpa terjadi kerugian

termal.

Siklus udara, merupakan alternatif kedua sebagai pendekatan ideal siklus

dengan asumsi medum kerja adalah udara dengan kalor jenis bervariasi

tergantung dari temperaturnya. Kalor dipasok dan dibuang terjadi secara

spontan tanpa adanya kerugian kalor. Untuk menentukan variabel kalor

spesifik, dapat diperoleh dari table thermodynamic properties of air dari kenan

dank kaye. Kalor dan kerja dapat diperoleh dalam harga-harga energi dalam

dan entalpi. Oleh karena itu siklus ini memiliki variabel kalor jenis, maka

temperatur dan tekana siklus harga dibawah siklus ideal, namun masih jauh

diatas siklus sebenarnya.

Siklus bahan bakar- udara, mrupakan penutup dari pendekatan terhadap

siklus sebenarnya dengan perhitungan matamatis secara umum. Selama proses

kompresi, medium kerja siklus otto terdiri atas udara, bahan bakar dan gas sisa

hasil pembakaran, sedangkan siklus diesel terdiri atas udara dan gas sisa hasil

pembakaran. Sesudah terjadi pembakaran, medium kerja berbentuk gas hasil

pembakaran terdiri atas CO2 , CO, H2O dan N2 dengan banyak variasi kalor

spesifik. Dengan banyaknya kalor spesifik menyebabkan disosiasi dari

beberapa penyalaan molekul bahan bakar akan memerlukan termperatur

tinggi. Reaksi disosiasi endotermik menurunkan temperatur puncak, tekana

puncak dan efisiensi yang semuanya dibawah nilai siklus ideal maupun siklus

udara standar. Untuk memeperoleh nilai-nilai aktual diperlukan percobaan

secara eksperimental yang dapat menentukan harga-harga data termodinamika

dan produk pembakaran yang biasanya ditunjukkan dalam bentuk grafik dan

disebut sebagai hotel chart.

2.3.1 Siklus Daya Otto

Siklus otto yang sebenarnya sangat tergantung pada rasio udara

dan bahan bakar baik dari komposisi udara maupun komposisi bahan

bakarnya sehingga semua komponen variabel perhitungan(cp,k) tidak

konstan. Agar pendekatan siklus ini mudah dipahami, maka yang

dibahas adalah siklus udara standarnya. Efisiensi siklus otto merupakan

fungsi perbandingan kompresi motor dan harga k untuk fluida kerja.

Dengan demikian perbandingan kompersi merupakan variabel yang

sangat penting dalam operasi motor sebenarnya.

Untuk perhitungan siklus udara standar kita asumsikan sebagai

berikut:

Fluida kerja berupa udara dianggap memiliki kalor jenis

konstan

Saat terjadi pembakaran, temperatur naik sesudah kompresi dan

terjadi perpindahan kalor ke fluida kerja.

Tempat berakhir, pembuangan, dan pemasukan proses

pendinginan volume konstan kembali ke udara ekspansi ke

temperatur rendah pada saat awal proses kompresi

Gambar dibawah menunjukkan diagram PV dan TS yang ekivalen

dengan siklus otto ideal yang terdiri atas:

Kompresi isentropik dari keadaan 1 ke keadaan 2.

Proses pemanasan volume konstan dari keadaan 2 ke keadaan 3

dan disebut juga sebagai pemasukan kalor.

Ekspansi isentropik dari keadaan 3 ke keadaan 4, dan

Pendinginan volume konstan dari keadaan 4 ke keadaan 1 yang

merupakan pembuangan kalor.

Efisiensi siklus otto:

Atau:

k-1

Efisiensi ideal siklus otto sebagaimana persamaan diatas

mengundang orang untuk menaikkan perbandingan kompresi. Dalam

mesin sebenarnya, efisiensi yang terjadi berada dibawah kondisi ideal

sebagai akibat dari gesekan, perpindahan kalor ke dinding silinder, kalor

jenis yang bervariasi, pembakaran yang tak sempurna, dan sebagainya.

Oleh karena itu untuk mencapai efisiensi termis yang tinggi tidak bisa

hanya menaikkan perbandingan kompresi dengan harapan bisa mencapai

keadaan yang ideal. Apabila perbandingan kompresi dinaikkan, akan

terjadi ketukan (knocking) yang menjatuhkan nilai efisiensi menjadi

sangat rendah.

Saat campuran udara dibakar dengan percikan api, flame front

sangat menentukan. Ini akan mengusap dan memotong ruang bakar,

menekan campuran yang tak terbakar didepannya dalam berbagai cara

isentropik. Jika fraksi ini tak terbakar yang tersisa tempereturnya terlalu

tinggi dan berada terlalu lama dalam silinder, maka medium kerja baru

yang dimasukkan kedalam silinder selama proses kompresi akan terjadi

pembakaran sendiri (auto ignition) yang hebat. Tekanan yang tidak

seimbang didalam silinder akan membuat usapan gelombang tekanan

balik dan seterusnya dapat mengurangi volume ruang bakar.

Selanjutnya, hal ini menaikkan kerugian kalor dari silinder, berakibat

mereduksi kerja keluaran dan juga efisiensi mesin. Pada kasus yang

ekstrim, detonasi mengakibatkan kerusakan torak secara fisik.

2.3.2 Siklus Daya Diesel

Siklus diesel merupakan sklus dengan pembakaran kompresi yakni

memanfaatkan kompresi udara yang tinggi untuk membakar bahan

bakarnya. Dalam hal ini udara dimampatkan hingga mencapai tekanan

tinggi sehingga temperatur juga tinggi. Saat mendekati titik mati atas,

bahan bakar disemprotkan kedalam silinder ke udara yang telah

mempunyai tekanan dan temperatur tinggi dan terbakar segera saat

disemprotkan. Efek kombinasi antara terbakarnya bahan bakar dan

penambahan volume membuat proses penambahan kalor mendekati

proses isobar. Di satu titik pada awal langkah kerja, yang disebut fuel-

cut off, pemberian bahan bakar dihentikan dan piston meneruskan proses

ekspansi isentropik hingga mencapai titik mati bawah dan diteruskan ke

pembuangan.

Siklus diesel udara standar pada gambar dibawah ini memiliki

langkah kompresi isentropik dari keadaan 1 ke keadaan 2. kalor

diberikan pada tekanan konstan dari keadaan 2 ke keadaan 3, diikuti

ekspansi isentropik ke keadaan 4, pembuangan volume konstan (atau

pendinginan untuk pendekatan siklus tertutup) dari keadaan 4 ke

keadaan 1. Gas kembali ke keadaan awal pada keadaan 1 melalui proses

pendinginan volume konstan dan selama itu kalor dibuang dari siklus.

Efisiensi siklus diesel:

Didefinisikan perbandingan kompresi rc sebagai v1/v2, cut off ratio

adalah (v2/v3) dan perbandingan ekspansi (v3/v4), maka:

dan

k-1

Dalam siklus ini terlihat bahwa efisiensi termal merupakan fungsi

perbandingan kompresi, perbandingan cut off ratio dan k untuk

penggunaan gas sebagai fluida kerja. Jika L menjadi besar, efisiensi

termal menjadi turun, oleh karena kalor dimasukkan terlalu lama

kedalam langkah kerja dengan konsekuensi kerja ekspansi semakin

kecil. Jika L mendekati satu efisiensi mendekati efisiensi siklus otto

diman semua kalor diberikan pada titik mati atas.

2.4 Daya Motor Bakar

1. Daya generator

Ng = v x I + (v2 x I2)0.33 x 1.36 x 10-3 (HP)

2. Daya efektif

a) Ne = (HP)

b) = efisiensi generator = 0.75 Pm Vl

3. Daya mekanis

a) Nm =

b) Pm : tekanan mekanis rata-rata (kg/m2) = A + B +Vp

c) A : 0.04 kg/cm2 = 4 x 102 kg/m2

d) B : 0.0135 kg sec/cm3 = 1.35 x 102 kg sec/m3

e) Vp : L x

f) L : panjang langkah piston (m)

g) n : putaran poros engkol (Rpm)

h) VL: volume langkah piston (m3) = x D2 x L

i) D : diameter silinder (m)

j) i : jumlah silinder

k) Z : power stroke cycle ratio = 2

4. Daya indikasi

a) Ni = Ne + Nm (HP)

2.5 Kebutuhan Bahan Bakar

Konsumsi bahan bakar spesifik

1. SFC = Fb x τb (kg/jam)

2. Fb = volume bahan bakar (m3/jam)

3. τ = berat jenis bahan bakar

4. τ = 0.785 kg/dm3

Konsumsi bahan bakar spesifik efektif

ESFC = (kg/jam.Hp)

Konsumsi bahan bakar spesifik indikasi

ISFC = (kg/jam.HP)

2.6 Kebutuhan Udara Pembakaran

Perbandingan udara – bahan bakar aktual

Persamaan reaksi pembakaran udara – bahan bakar

aCnHn + bO2 + cN2 dCO2 + eO2 + fCO + gH2 +hH2O

dari kesetimbangan reaksi diatas dapat ditentukan komponen-

komponennya melalui analisa orsat:

(A/F)act =

Perbandingan udara – bahan bakar standar:

Untuk perbandingan udara – bahan bakar standar dicari dengan

menggunakan persamaan reaksi:

aCnHn + bO2 + cN2 dCO2 + eH2O + fN2

komponen-komponen kesetimbangan diatas dapat ditentukan berdasarkan

stoikiometri, sehingga perbandingan udara – bahan bakar:

(A/F)st =

Faktor kelebihan udara:

2.7 Reaksi Pembakaran

Dalam proses pembakaran maka tiap macam bahan bakar selalu

membutuhkan sejumlah udara tertentu agar bahan bakar tadi dapat dikeluarkan

secara sempurna. Adapun reaksi kimia dari pembakaran:

C8H12 + 12.5O2 8CO2 + 9H2O

Kelebihan udara muncul pada hasil reaksi dalam jumlah yang sama. Bila

bahan bakar mengandung oksigen, maka prosedurnya juga sama seperti

sebelumnya, bahwa adanya oksigen dalam bahan bakar akan mengurangi

oksigen yang dimasukkan.

Neraca panas:

Panas hasil pembakaran : Qb = SFC x LHV (Kkal/jam)

LHV = nilai bakar bahjan bakar

= 10600 (Kkal/jam)

Panas untuk kerja indikasi : Qi = 632 Ni (Kkal/jam)

Panas untuk kerja efektif : Qe = 632 Ne (Kkal/jam)

Kerugian panas pembakaran : Qt = Qb – Qi (Kkal/jam)

BAB III

PELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1 Data Teknis Peralatan

Motor bakar :

Merk/tipe motor : Honda / G200

Sistem pendinginan : udara

Sistem pengapian : magnet

Jumlah silinder : 1

Jumlah langkah : 4

Panjang langkah : 46 mm

Diameter langkah : 64 mm

Daya motor : 3.6 HP/3600 rpm

Diameter orifies : D/d = 20/10 mm

Generator listrik :

Tipe : G100

Tegangan :10V/10A

3.2 Skema Instalasi

Keterangan gambar :

1. Motor

2. Generator listrik

3. Alat ukur konsumsi udara

4. Analisa orsat

5. Pengukur temperature gas buang

6. Saluran gas buang

7. Konsumsi bahan bakar

8. Katup bahan bakar

9. Tanki bahan bakar

10. Circuit breaker

11. Beban lampu

3.3 Prosedur Percobaan

1. Memastikan apakah perangkat percobaan dalam kondisi siap dipakai.

2. Menghidupkan mesin pada putaran rendah dan melihat semua alat ukur

sampai bekerja normal.

3. Menghubungkan mesin dengan generator, menghidupkan beban lisrik

pada beban terendah.

4. Melakukan ketentuan percobaan sesuai yang diminta oleh pembimbing

seperti:

variabel speed, buka seluruh saklar beban throttle secara bervariasi

dimulai dari beban rendah sehingga didapat variasi putaran poros

sedangkan beban konstan.

Variable load dengan kecepatan putaran konstan, diharapkan putaran

mesin konstan, sedangkan beban berubah-ubah berdasarkan keluaran

generator.

5. Mengambil seluruh data yang diperlukan sesuai dengan lembar data.

6. Untuk menganalisa gas buang digunakan orsat aparatur.

Cara kerja:

Untuk menganalisa gas buang kita harus memasukkan gas buang dengan

cara katup E dibuka agar gas buang dapat masuk keperangkat orsat

aparatur. Selanjutnya leveling bottle diturunkan sehingga permukaan air

didalam measuring burette turun sampai ketinggian tertentu dan ruangan

yang kosong akan terisi gas buang. Setelah itu katup E ditutup kembali

agar gas buang yang masuk measuring burette tidak keluar lagi.

Selanjutnya permukaan air yang terbaca pada skala measuring burette

dicatat, misalnya sebesar V, berarti volume gas buang di analisa.

3.3.1 Variabel speed dan beban konstan

Melakukan seluruh rangkaian prosedur percobaan dari nomor 1

sampai dengan nomer 6, pada kecepatan putaran motor yang bervariasi

dimulai dari putaran yang rendah ke putaran yang tinggi sedangkan

beban lampu dibuat konstan.

3.3.2 Variabel load dan putaran konstan

Melakukan seluruh rangkaian prosedur percobaan dari nomer 1

sampai dengan nomer 6, pada beban lampu yang bervariasi dimulai dari

beban yang rendah ke beban yang tinggi sedangkan putaran motor dibuat

konstan.

Keterangan gambar:

a. Measuring burette

b. Pipet penghisap CO2

c. Pipet penghisap O2

d. Pipet penghisap CO

e. Leveling bootle

f. b, c, d; cock

Cara kerja :

Untuk menganalisa gas buang kita harus memasukkan gas buang dengan

cara katup (cock) E dibuka agar gas buang dapat masuk. Selanjutnya

leveling bottle diturunkan sehingga permukaan air didalam measuring

burette turun sampai ketinggian tertentu dan ruangan yang kosong akan

terisi gas buang, yang masuk measuring burette tidak keluar lagi.

Selanjutnya permikaan air yang terbaca pada skala measuring burette

dicatat, misalnya V berarti volume gas buang dianalisa:

Vgas = 100 cc – V

a. Mengukur volume gas CO2

Gas buang yang telah diukur tersebut kemudian dimasukkan

kedalam pipet B dengan cara membuka katup b, sedangkan katup

yang lain tetap tertutup. Cairan pada pipet b dikocok dengan cara

menaik-turunkan leveling bottle agar terjadi penyerapan gas CO2

dengan baik. Kemudian cairan permukaan di pipet B disamakan

kembali pada posisi sebelum dikocok dan katup b ditutup kembali.

Pada measuring burette akan terbaca skala dengan volume V1,

maka volume gas buang CO2 terserap: V CO2 = V1 – V

b. Mengukur volume gas O2

Selanjutnya memasukkan gas buang kedalam pipet C maka

katup c dibuka. Dengan cara yang sama seperti langkah diatas maka

akan terbaca skala pada measuring burette V2 dan volume gas O2

yang terserap.

V O2 = V2 – V1

c. Mengukur volume gas CO

Seperti pada langkah pengukuran gas CO2 dan O2 maka

didapatkan pada skala measuring burette V3 dan volume gas CO

yang terukur:

V CO = V3 - V 2

d. Mengukur volume gas N2

Volume gas ini adalah merupakan sisa pngukuran dari

volume gas CO2, O2, CO. jadi gas N yang terserap adalah: VN2 =

VCO2 - VO2 – VCO

7. Setelah percobaam selesai :

a. Kurangi kecepatan mesin dan matikan mesin.

b. Tutup katup bahan bakar.

c. Bersihkan alat percobaan.

SKEMA INSTALASI

Keterangan gambar:

1. Motor 7. Konsumsi bahan bakar

2. Generator listrik 8. Katup bahan bakar

3. Alat ukur konsumsi udara 9. Tanki bahan bakar

4. Analisa orsat 10. Circuit braker

5. Temperatur gas buang 11. Beban lampu

6. Saluran gas buang

BAB VI

ANALISA DATA

4.1. Data Hasil Pengujian

a. Jenis Pengujian Variable Speed – Constan Load

Parameter SatuanHasil Pengujian

1 2 3

Putaran Rpm 1548 1785 1874

Beban Watt 100 100 100

Tegangan Volt 250 260 280

Arus Ampere 0.25 0.26 0.28

Konsumsi Udara Mm Hg 4 5 5

Konsumsi BB cc/det 0.143 0.143 0.167

Vol. Gas Buang ml 11.5 17.5 21

Vol. CO ml 100 100 100

Vol. O2 ml 9.5 8 5.5

Vol. CO2 ml 21 2.6 20.7

Vol. N2 ml 57 72 32.8

Temp.Gas Buang C 250 250 275

b. Jenis Pengujian Variable Load – Constan Speed

Parameter SatuanHasil Pengujian

1 2 3

Putaran Rpm 1313 1313 1313

Beban Watt 90 125 155

Tegangan Volt 230 220 200

Arus Ampere 0.23 0.22 0.2

Konsumsi Udara Mm Hg 4 5 5

Konsumsi BB cc/det 0.143 0.143 0.152

Vol. Gas Buang ml 100 100 100

Vol. CO Ml 20 15.5 16.5

Vol. O2 Ml 2.8 1.5 2.5

Vol. CO2 Ml 21.2 8.3 21.5

Vol. N2 Ml 36 74.7 59.5

Temp. Gas Buang C 275 300 300

4.2. Hasil Perhitungan Data

a. Jenis Perhitungan Variable Speed – Constan Load

Notasi SatuanHasil Pengujian

1 2 3

Ng HP62.520836

367.6219434 78.4241984

Ne HP 83.361115 90.1625912 104.565598

Nm HP0.0733113

60.09029193 0.09706341

Ni HP83.434426

490.2528831 104.662661

Vp m/sec 2.3736 2.737 2.87346667

VL m30.0001479

10.00014791 0.00014791

Pm kg/m2 720.436 769.495 787.918

SFC kg/jam403.71428

6403.714286 471

ESFC kg/jam.HP4.8429568

84.47762515 4.50434951

ISFC kg/jam.HP4.8387015

24.47314559 4.50017221

Fb cc/sec0.1428571

40.14285714 0.16666667

Qb Kkal/jam 4279371.4 4279371.43 4992600

3

Qi Kkal/jam52730.557

557039.8221 66146.802

Qe Kkal/jam52684.224

756982.7576 66085.4579

Qt Kkal/jam4226640.8

74222331.61 4926453.2

Nm HP0.9991213

30.99899957 0.99907261

Hv m3/jam8.9309776

58.65937894 8.24812775

Ao m3/jam61.344926

468.5857128 68.5857128

Av m3/jam6.8687806

57.92039629 8.3153068

Nst HP 0.9639735

8

0.96397358 0.96397358

ESFC kg/HP.jam 418.80223 418.80223 488.602601

Contoh Perhitungan Data

Daya motor bakar

Daya generator

Ng = [(v x I) + ( v2 x I2 )0.33] x 1.36 x 10-3 (HP)

= [(250 x 0.25) + (2502 x 0.252 )0.33] x 1.36 x 10-3 (HP)

= 62.5208363 HP

Daya efektif

Ne =

Ngηg

( HP )

=

62 .52083630. 75

( HP )

= 83.361115 HP

Daya mekanis

1. V1=

π4 x D2 x L (m3 )

=

3. 144 x 0.0642 x 0.046 (m3)

= 0.00014791 m3

2. Pm = A + B x Vp

= 400 + 135 x 2.3736

= 720.436 (Kg/m2)

3. Nm = Pm x VL x n x i

4500 x z

= 720.436 x0.00014791 x1548 x1

9000

= 0.01832784 HP

Daya indikasi

Ni = Ne + Nm

= 83.361115 + 0.01832784

= 83.3794429 Hp

Konsumsi Bahan Bakar

Konsumsi bahan bakar spesifik

SFC =3600 x Fb x ρ (kg/jam)

= 3600 x 0.14285714 x 0.785 (kg/jam)

= 403.714286 (kg/jam)

Konsumsi bahan bakar spesifik efektif

ESFC =

SFCNe (kg/jam.HP)

=

403 . 714286 83 . 361115

= 4.84295688 (kg/jam.HP)

Konsumsi bahan bakar spesifik indikasi

ISFC =

SFCNi

=

403 . 714286 83 . 3794429

= 4.84189234 (kg/jam.HP)

Analisa Gas Buang

Perbandingan udara - bahan bakar actual

Persamaan reaksi pembakaran udara – bahan bakar

aCnHn + bO2 + cN2 dCO2 + eO2 + fCO + gH2 +hH2O

dari kesetimbangan reaksi diatas dapat ditentukan komponen-

komponennya melalui analisa orsat

Perbandingan udara – bahan bakar standar:

Untuk perbandingan udara – bahan bakar standar dicari dengan

menggunakan persamaan reaksi:

aCnHn + bO2 + cN2 dCO2 + eH2O + fN2

komponen-komponen kesetimbangan diatas dapat ditentukan

berdasarkan stoikiometri, sehingga perbandingan udara – bahan bakar:

(A/F)st =

(b+c )bahanbakar(axBM )bahanbakar

Faktor kelebihan udara:

α=( A /F )act( A / F )st

Neraca Panas :

LHV = nilai bahab bakar

= 10600 (kkal/jam)

Panas hasil pembakaran

Qb = SFC x LHV (kkal/jam)

= 403.714286 x 10600 (kkal/jam)

= 4279371.43 kkal/jam

Panas untuk kerja indikasi

Qi = 632 x Ni (kkal/jam)

= 632 x 83.3794429 (kkal/jam)

= 4226675.62 kkal/jam

Panas untuk kerja efektif

Qe = 632 x Ne ( kkal/jam)

= 632 x 83.361115 (kkal/jam)

= 52684.2247kkal/jam

Kerugian panas pembakaran

Qt = Qb - Qi

= 4279371.43 -52695.8079kkal/jam

= 4226675.62 kkal/jam

b. Jenis Perhitungan Variable Load – Constan Speed

Notasi SatuanHasil Pengujian

1 2 3

Ng HP52.918664

648.417601 40.0155202

Ne HP70.558219

564.5568013 53.354027

Nm HP0.0144958

50.01449585 0.01449585

Ni HP70.572715

464.5712972 53.3685228

Vp m/sec2.0132666

72.01326667 2.01326667

VL m30.0001479

10.00014791 0.00014791

Pm kg/m2 671.791 671.791 671.791

SFC kg/jam398.02816

9398.028169 428.181818

ESFC kg/jam.HP5.6411311

46.16554973 8.02529523

ISFC kg/jam.HP5.6399724

36.1641656 8.02311541

Fb cc/sec0.1408450

70.14084507 0.15151515

Qb Kkal/jam4219098.5

94219098.59 4538727.27

Qi Kkal/jam44601.956

140809.0598 33728.9064

Qe Kkal/jam44592.794

740799.8984 33719.7451

Qt Kkal/jam 4174496.6 4178289.53 4504998.37

4

Nm HP 0.9997946 0.99977551 0.99972838

Hv m3/jam 10.529439 11.7722707 11.7722707

Ao m3/jam61.344926

468.5857128 68.5857128

Av m3/jam 5.8260394 5.8260394 5.8260394

Nst HP0.9639735

80.96397358 0.96397358

ESFC kg/HP.jam412.90360

7 412.903607 444.184183

4.3 Grafik

a. Grafik dari Variabel Load

1548 1785 18740

20

40

60

80

100

120

Daya terhadap Putaran (Variabel Load)

Ne vs nNg vs nNm vs n

n (Rpm)

Daya

(HP)

1548 1785 18740

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Konsumsi Bahan Bakar Terhadap Putaran

Fb vs n

n (Rpm)

Fb (c

c/se

c)

1548 1785 18740.9989

0.99895

0.999

0.99905

0.9991

0.99915

Efisiensi terhadap putaran

ηm vs n

n (Rpm)

ηm (H

P)

100 100 1000

20

40

60

80

100

120

83.3611150102493

90.162591187057

104.565597930438

62.5208362576869

67.6219433902928

78.4241984478289

0.0733113607965901

0.0902919309871787

0.0970634060113146

Daya Terhadap beban

Ne vs WNg vs WNm vs W

daya

(H

P)

W (Watt)

100 100 1000

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Konsumsi Bahan Bakar Terhadap Beban

fb vs W

W (watt)

Fb (c

c/se

c)

100 100 1000.9989

0.99895

0.999

0.99905

0.9991

0.99915Efisiensi terhadap beban

ηm vs nηm (H

P)

W (watt)

b. Grafik dari Variabel Speed

1313 1313 13130

10

20

30

40

50

60

70

80

Daya terhadap Putaran (Variabel Speed)

Ne vs nNg vs nNm vs n

n (Rpm)

Daya

(HP)

1313 1313 13130

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

Konsumsi Bahan Bakar Terhadap Putaran

Fb vs n

n (Rpm)

Fb (c

c/se

c)

1313 1313 13130.99969

0.99970.999710.999720.999730.999740.999750.999760.999770.999780.99979

0.9998

Efisiensi terhadap putaran

ηm vs n

n (Rpm)

ηm (H

P)

90 125 1550

10

20

30

40

50

60

70

80

52.918664641468 48.41760097990

3 40.0155202424974

70.5582195219574 64.55680130653

7153.35402698999

63

0.0144958549388538

0.0144958549388538

0.0144958549388538

Daya Terhadap Beban

Ne vs Wng vs WNm vs W

daya

(H

P)

W (Watt)

90 125 1550

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

Konsumsi Bahan Bakar Terhadap Beban

Fb vs W

W (watt)

Fb (c

c/se

c)

90 125 1550.99969

0.99970.999710.999720.999730.999740.999750.999760.999770.999780.99979

0.9998Efisiensi terhadap beban

ηm vs nηm (H

P)

W (watt)W (watt)

BAB V

KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan data serta pembahasan parameter dari setiap grafik,

maka dapat ditarik kesimpulan antara lain :

Pada percobaan variabel kecepatan dan beban konstan, menunjukkan

bahwa konsumsi bahan bakar dan putaran motor berbanding lurus,

pengatamatan tersebut berdasarkan nilai konsumsi bahan bakar

spesifik, dengan didapat nilai minimum konsumsi bahan bakar 0,3533

Kg/jam.Hp pada putaran 2700 rpm, sedangkan untuk nilai konsumsi

bahan bakar maksimum 0,5652 Kg/jam.Hp terjadi pada putaran 3300

rpm.

Hubungan daya terhadap putaran menunjukkan bahwa semakin tinggi

nilai putaran motor maka daya motor yang dihasilkan semakin

meningkat pula, pengamatan tersebut berdasarkan hasil pada putaran

2700 rpm menghasilkan daya sebesar 0,0892 Hp, sedangkan untuk

putaran 3300 rpm menghasilkan daya 0,3169 Hp.

Pada percobaan variabel beban dan putaran konstan, menunjukkan

bahwa konsumsi bahan bakar meningkat sesuai dengan variasi beban,

pengamatan tersebut didapatkan pada variabel beban sebesar 120 Watt

menghasilkan SFC 0,4710 Kg/jam.Hp, sedangkan pada beban 416

Watt menghasilkan SFC 0,5846 Kg/jam.HP.

Mengetahui jalannya tekanan gas di dalam setiap langkah torak yang

merupakan ukuran volume gas dengan menggunakan diagram P –V.

Kita dapat mngetahui bahwa daya, putaran, efisiensi, gas buang, serta

variasi beban sangat mempengaruhi kinerja motor bakar yang

dihasilkan.