PARAMETER UNJUK KERJAMOTOR PEMBAKARAN DALAM

Kelompok 7:Tri Wiradhani(2108030020)Amir Hamzah(2110030004)Novel Yudha P(2110030024)Fahmi Driyan Hazbi(2110030080)Humaam Dzulhilmi(2110030084)

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA20133 PARAMETER UNJUK KERJA

3.1. DAYA

Daya dalam fisika adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang dilakukan per satuan waktu. Daya dilambangkan dengan S. Mengikuti definisi ini daya dapat dirumuskan sebagai: Kemudian daya pada motor bakar yang dimaksud daya berguna adalah daya poros, karena poros tersebut yang menggerakkan beban. Daya tersebut berasal dari daya indikatif yaitu daya yang dihasilkan oleh ekspansi fluida kerja pada silinder. Sebagian dari daya ini digunakan untuk mengatasi kerugian daya akibat gesekan-gesekan, misalnya : gesekan antara torak (cincin torak) dengan dinding silinder, gesekan antara poros dengan bantalannya, dan juga gesekan antara fluida dengan salurannya. Disamping itu untuk mendukung bekerjanya, mesin memerlukkan beberapa aksesori misalnya : pompa minyak pelumas, pompa air pendingin, pompa bahan bakar, generator, blower, pengisian akumulator, lampu-lampu dan lain-lain. Jadi daya poros adalah :

dimana :Ne: daya poros atau daya efektif (Hp)Ni: daya indikatif (Hp)Ng: daya untuk mengatasi gesekan-gesekan (Hp)Na: daya untuk aksesori mesin (Hp)

Daya poros diperoleh dari pengukuran, dihitung dalam watt (Nm/s) atau dalam kW dan didefinisikan sebagai momen torsi dikalikan dengan kecepatan putar poros.

Ne = (kW)

(Hp)

SejarahPerkembangan mesin uap menjadikan alasan untuk membandingkan kemampuan mesin uap dengan kuda, sumber daya tarik yang biasa digunakan ketika itu. Ide ini digunakan oleh James Watt dalam memasarkan mesin uap yang dikembangkannya. Ia setuju untuk mendapatkan royalti sepertiga dari penghematan batu bara sebagai akibat penggantian mesin uap Newcomen yang lama dengan mesin uapnya yang baru. Skema royalti ini tidak bisa digunakan pada konsumen yang tidak menggunakan mesin uap melainkan kuda. Watt ketika itu mennghitung bahwa sebuah kuda mampu memutar alat penggilingan sebanyak 144 kali dalam satu jam atau 2.4 kali dalam stu menit. Radius dari roda yang berputar adalah 12 kaki, sehingga kuda bergerak sejauh 2.4 x 2pi x 12 kaki dalam satu menit. Watt yakin bahwa satu kuda mampu menarik dengan gaya 180 pound, sehingga:

Oleh karena itu gesekan dan untuk aksesori harus diusahakan sekecil mungkin agar diperoleh daya poros yang besar. Kerugian kerugian diatas (gesekan dan aksesoris) juga dibutuhkan pada perhitungkan efisiensi mekanik. Yaitu :

3.2. EFISIENSI THERMALDalamtermodinamika,efisiensi termaladalah ukuran tanpa dimensi yang menunjukkan performa peralatan termal sepertimesin pembakaran dalamdan sebagainya.Panasyang masuk adalahenergiyang didapatkan dari sumber energi. Output yang diinginkan dapat berupa panas ataukerja, atau mungkin keduanya. Jadi, termal efisiensi dapat dirumuskan dengan

Berdasarkanhukum pertama termodinamika, output tidak bisa melebihi input, sehingga

Ketika ditulis dalam persentase, efisiensi termal harus berada di antara 0% dan 100%. Karena inefisiensi seperti gesekan, hilangnya panas, dan faktor lainnya, efisiensi termal mesin tidak pernah mencapai 100%. Seperti contoh, mesin mobil bensin memiliki efisiensi 25%, dan mesin pembangkit listrik tenaga batu bara yang besar memiliki efisiensi maksimum 46%. Mesin diesel terbesar di dunia memiliki efisiensi maksimum 51,7%.Ketika mengubahenergi termalmenjadienergi mekanik(kerja), efisiensi termal darimesin kaloradalah persentase dari energi panas yang ditransformasikan menjadi kerja. Efisiensi termalnya didefinisikan dengan

3.3. KONSUMSI BAHAN BAKAR SPESIFIKParameter unjuk kerja lainnya yang juga sangat penting adalah konsumsi bahan bakar spesifik Sfc yang menyatakan perbandingan antara konsumsi bahan bakar dengan daya yang dihasilkan dan diformulasikan :

22Jadi untuk konsumsi bahan bakar spesifik indikatif :

Dan untuk konsumsi bahan bakar spesifik efektif :

Parameter yang satu ini dapat dipakai sebagai indikator irit tidaknya suatu mesin dalam mengkonsumsi bahan bakar tiap daya kuda yang dihasilkan. Harga Sfc yang rendah menunjukkan bahwa mesin tersebut makin irit dalam pemakaian bahan bakar atau efisiensinya makin tinggi.

3.4. TEKANAN EFEKTIF RATA-RATA DAN TEKANAN MAKSIMUMtekanan efektif rata-rata merupakan tekanan efektif fluida yang mendorong torak agar terekspansi dan menghasilkan daya mekanis. Sedangkan tekanan maksimum adalah tekanan tertinggi yang dicapai selama siklus berjalan. Tekanan maksimum ini terkait dengan kekuatan material bahan mesin.

Jadi untuk tekanan efektif rata-rata indikatif ( indicator mean effective pressure : IMEP):

Dengan menggunakan nilai P i dapat memudahkan perhitungan besar usaha indikator Ni pada tekanan konstan selam tora k pada langkah ekspansi. Pada mesin 4 langkah besar nilai Pi terjadi setiap 2 putaran, sehingga besar nilai Ni indikator dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : Dengan satuan Si ( m3, kPa dan rpm) Pada mesin 2 langkah besar nilai P i dihasilkan pada tiap putaran, maka secara teoritis nilai Ni akan menjadi dua kali lebi h besar jika dibandingkan pada persamaan 4, tetapi pada umumnya besar nilai Pi pada mesin 2 langkah lebih kecil dibandingkan dengan 4 langkah. Nilai Ni disebut sebagai keluaran indikator yang menyatakan keluaran, dise babkan oleh adanya tekanan pada torak. Dan untuk tekanan efektif rata-rata efektif :

Daya yang dapat dimanfaatkan untuk memutar mesin disebut sebagai keluaran efektif (brake mean out put) nilai Ne dapat dirumuskan sebagai berikut : Ne = V 1. N. BMEP. 2 (kW)(6) Besar keluaran efektif dapat diukur dengan menggunakan sebuah Dinamometer. Nilai BMEP adalah merupakan tekanan efektif rata-rata ( brake mean effective pressure ). Besar nilai Ne yang itentukan oleh produk dari volume langkah V1, kecepatan putaran dan BMEP yang berhubungan dengan tekanan gas rata-rata merupakan keluar an suatu pembakaran yang bermanfaat. BMEP adalah besar nilai yang menunj ukkan daya mesin tiap satuan volume silinder pada putaran tertentu dan tidak tergantung dari ukuran motor bakar (Soenarta &Furuhama, 1995) Besar nilai BMEP dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut :

Selain itu ada satu parameter lagi yaitu rasio , rasio ini akan akan turun jika perbandingan kompresinya naik. Hal ini berarti tekanan fluida kerja maksimum untuk harga Prerata tertentu akan naik secara tajam jika perbandingan kompresinya dinaikkan. Oleh karena itu di dalam merancang mesin motor bakar torak terutama mesin disel, harus diusahakan agar tekanan kerja maksimum dapat dibatasi bila perbandingan kompresinya dipertinggi.Pada pembahasan sebelumnya telah didapat bahwa pada motor bakar torak yang sebenarnya, katuip-katup tidak dapat dibuka atau ditutup secepat kilat pada saat torak berada pada posisi titik mati. Dengan menggunakan poros kam, katup dibuka secara bertahap (Gb.8), tanpa menimbulkan kerugian kerja yang terlalu besar, sehingga dapat menghasilkan kerja per siklus maksimum. Hal ini dapat dicapai dengan suatu eksperimen. Tetapi pada dasarnya hal itu ditentukan oelh tekanan hisap, tekanan buang, konstruksi katup dan kecepatan torak rata-rata. Adapun kecepatan torak rata-rata dapat dihitung sebagai berikut :

23dimana : c: kecepatan rata-rata torakn: putaran porosl: panjang langkah torak.3.5. ALAT UKUR 3.5.1. DynamometerApa itu Dyno? Dyno, yang kalimat selengkapnya adalah Dynamometer, adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur tenaga/kekuatan, gaya puntir (torsi), atau tenaga. Contohnya adalah, tenaga yang dihasilkan oleh mesin, yang dapat dihitung dengan mengukur secara simultan torsi dan kecepatan rotasi per menit (RPM - Revolutions Per Minute).Dalam tulisan pertama telah dijelaskan bahwa Horsepower merupakan kemampuan untuk mengusung beban selama periode tertentu dan Torsi merupakan hasil dari gaya pada media yang memiliki sudut (angular momentum) sehingga memiliki sudut relatif yang mempengaruhi besarnya gaya yang dihasilkan dalam suatu masa.Lalu, apa manfaat utama penggunaan Dynamometer ? Manfaat utama dari alat dynamometer (dyno), adalah untuk mendapatkan nilaiTorsi (Torque) dan Horsepower (HP) yang dihasilkan oleh mesin pada RPM(Revolutions Per Minute)tertentu!MengetahuinilaiTorsi dan Horsepower pada RPM tertentusangat penting diketahui di ajang motorsport. Hal ini agar para tuner dan pembalap tahu kondisi mesin yang digunakan, baik sebelum dimodifikasi ataupun peningkatannilaiTorsi dan HP setelah dilakukan modifikasi. Hal ini sangat penting mulai saat penyetingan mesin hingga komponen yang ada dan tersambung dari flywheel hingga ke bagian roda.Torsi (Torque) dan Horsepower (HP) pada RPM tertentu (KSNusa Dyno Dynamics)Dengan pengetesan Dyno, dapat terlihat perbandingan air/fuel (A/F) ratio pada setiap RPM dan posisi pedal gas tertentu serta pada beban (Load) tertentu. Sehingga tuner dapat melakukan setting yang sesuai pada setiap kondisi tersebut. Dengan demikian, titik optimum mesin untuk menghasilkannilaiTorsi dan Horsepower dapat diatur sesuai dengan kebutuhanSelain itu, dengan Dyno test, kita akan mengetahui titik tertingginilaiTorsi dan HP pada setiap gigi. Sehingga, pembalap dapat menentukan titik perpindahan gigi pada RPM tertentu

Manfaat Umum Penggunaan DynamometerPengetesan lewat Dynometer memberikan beberapa manfaat antara lain: Aman, karena pengetesan mesin dari RPM paling rendah hingga RPM tertinggi pada gigi transmisi perbandingan 1:1, dilakukan menggunakan mesindynamometer (dyno), dan bukan dilakukan di jalan umum. Hasil yang pasti, karena pengetesan dilakukan dengan menggunakan parameter testing yang dibuat khusus untuk mencari hasilTorsi dan Horsepower Pada bererapa mesin Dyno, tersedia spesifikasi kendaraan OEM, sehingga operator Dyno tinggal memilih jenis kendaraaan dan tipe mesin Pada bererapa mesin Dyno, tersedia Weather Station, dimana pengetesan menggunakan suhu udara, tekanan udara yang sama dan konsisten, sehinggaalat Dyno mampu memberikan hasil Torsi dan Horsepower yang akurat Dengan menggunakan parameter yang konsisten, maka pengetesan dapat dilakukan berulang kali dengan kondisi yang sama dan konsisten sehingga alat Dyno mampu memberikan hasil lebih akurat Hasil yang konsisten, karena kondisi pengetesan dapat dibuat konsisten dengan melakukan setting suhu udara, tekanan udara dan berbagai parameter lainnya yang dapat mempengaruhiTorsi dan Horsepower. Lalu, apakah artinya Dynamometer ini hanya bermanfaat untuk kalangan penggemar motorsport saja? Tidak juga. Sebab, hasil dari Dyno ini dapat memperlihatkan kondisi mesin sebenarnya, apakah mesin tersebut dalam kondisi pembakaran sempurna, dan berbagai hal lainnya. Dengan adanya report untuk kebutuhan standard, maka pemilik kendaraan dapat melakukan tuning sehingga performa kendaraan dapat kembali sesuai dengan spesifikasi pabrikTipe alat pengukuran DynamometerBerbagai jenis produk saat ini sudah beredar yang mampu mengukur nilaiTorsi dan Horsepower, baik untuk mendapatkan hasil Torsi dan Horsepower HP pada mesin (flywheel) yang lazim disebut Engine HP, maupun untuk mendapatkan hasilTorsi dan Horsepower padaroda, yang lazim disebut On-Wheel HP.1. Engine DynamometerAdalah alat yang digunakan untuk mengukurTorsi dan Horsepowerpada flywheel. Pada Engine Dynamometer, poros untuk masukkan (input) ke mesin Dyno (Dynamometer) ini mengambil titik pada roda flywheel yang terambung ke kruk-as (crankshaft).Mesin dalam keadaan siap dihidupkan terpasang pada Engine Dynamometer (warna biru)

Flywheel / Crankshaft yang pada mesin yang dihubungkan ke Engine Dynamometer

Pada hasil pengukuranTorsi dan Horsepower pada mesin (flywheel), sangat berguna untuk menentukan kondisi dan performa mesin. HasilHorsepower (HP) pada mesin (flywheel) akan selalu lebih besar antara 20-30% dibandingkan hasil yang didapat pada roda (on-wheel). Hal ini disebabkan beberapa faktor, antara lain: Faktor mesin yang terhubung ke transmisi, dimana pelat kopling pada transmisi sudah tidak bekerja mencengkram dengan sempurna, sehingga menyebabkan pelat kopling selip, yang mengakibatkan nilai test dyno menjadi menurun Faktor transmisi, transfer-case, wheel axle dan berbagai perangkat lainnya yang saling bergesekan akan mengurangi nilaiHorsepower Faktor Torque Converter pada kendaraan dengan transmisi automatis, akan mengurani nilaiHorsepower Kombinasi gigi didalam transmissi, kombinasi gigi di dalam transfer-case, serta kombinasi gigi pada final driver axle serta diameter lingkaran ban akan memberikan faktor perkalian yang akan menurunkan nilai Horsepower Sedangkan hasil Torsi pada flywheel akan selalu lebih besar dibandingkan hasil yang didapat pada roda (on-wheel), karena disebabkan beberapa faktor, antara lain: Kombinasi gigi di dalam transmissi, kombinasi gigi di dalam transfer-case, serta kombinasi gigi pada final driver axle serta diameter lingkaran ban akan memberikan faktor perkalian yang akan meningkatkan nilai Torsi Faktor Torque Converter pada kendaraan dengan transmisi otomatis, akan meningkatkan nilai Torsi Pengukuran untuk mendapatkan nilaiTorsi dan Horsepower di roda (on-wheel) lebih digemari para modifikator, tuner dan pembalap, karena ini merupakan hasil yang langsung berhubungan dengan permukaan lintasan balap, dan menyimulasikan keadaan sebenarnya saat mengendarai kendaraan tersebut.2. Chassis DynamometerPada tipe Chassis Dynamometer, mesin kendaraan tersambung ke transmisi, ke transfer-case dan ke axle differential. Sehingga pengetasan ini menggunakan mesin dan seluruh sasis kendaraan dalam keadaan lengkap terpasang.Pada umumnya kategori Chassis Dynamometer dibagi menjadi On-AxleTorsi & Horsepower dan On-WheelTorsi & Horsepower.2a. Axle Dynamometer :Pada alat pengetesan menggunakan Axle Dynamometer, Axle (As) roda kendaraan yang akan dites akan disambungkan ke alat Dyno sebagai input untuk pengetesanTorsi dan Horsepower. Untuk itu, roda kendaraan (kiri/kanan) harus dilepas, sehingga adaptor dari mesin Dynamometer dapat dipasangkan pada as roda kendaraan.

Walaupun alat di sering disebut sebagai On-Wheel Dyno, namun sebenarnya hasil dyno test dari alat ini masuk dalam kategory Axle Dyno Result, dan bukan merupakan On-Wheel Dyno Result (karena Velg dan Ban tidak terpasang).Namun, dalam beberapa alat Axle Dynamometer yang menggunakan software dengan tipe simulasi, operator dyno dapat memasukkan ukuran ban, sehingga hasil dyno yang didapat sudah memperhitungkan faktor ukuran ban. NilaiTorsi dan Horsepower yang didapat bisa menyerupai nilai On-Wheel Dyno Result.DYNAPACK Chassis Dynamometer. On-Axle Dyno Results.2b. On-Wheel Chassis Dynamometer :Pada alat pengetesan menggunakan On-Wheel Dynamometer, roda kendaraan yang akan dites bertumpu pada gelondong "Roller" yang terhubung ke alat Dyno sebagai input untuk pengetesanTorsi dan Horsepower. Dengan pengetesan dari roda, maka alat inidisebut sebagai On-Wheel Dyno. Hasil dyno test dari alat ini masuk dalam kategory On-Wheel Dyno Result (karena Velg dan Ban terpasang).Mustang Powerdyne Chassis Dynamometer3.5.2. TachometerTachometer terutama berguna untuk memantau kinerja mesin mobil atau motor. Secara sederhana, tachometer merupakan instrumen yang digunakan untuk mengukur kecepatan perangkat berputar.Instrumen ini bekerja dengan menghitung banyaknya rotation per minute (RPM) atau putaran per menit. Penggunaan paling umum tachometer adalah untuk menentukan kecepatan dari poros berputar yang digerakkan oleh mesin.Truk-truk besar, mobil, kapal, motor, dll, umum menggunakan instrumen ini.Tachometer analog terdiri dari jarum yang menunjukkan pembacaan disertai indikator apakah putaran mesin masih dalam taraf aman atau sudah mulai membahayakan.Selain tachometer analog, terdapat pula tachometer digital yang sudah mulai menggantikan jenis analog.Pada tachometer digital, hasil pengukuran langsung disajikan dalam bentuk angka sehingga mempermudah pembacaan.Jenis TachometerBerikut adalah beberapa jenis tachometer.1. DC TachometerDC merupakan singkatan dari direct current atau arus searah. Perangkat ini tidak lain merupakan semacam generator yang mampu menghasilkan listrik dari perubahan medan magnet.Output dari perangkat ini berkisar antara 2 sampai 10 volt per 1.000 putaran/menit. Untuk menunjukkan banyaknya putaran, nilai voltmeter kemudian dikalibrasi dalam putaran per menit.2. AC TachometerAC merupakan singkatan dari alternating current atau arus bolak-balik. Sebuah magnet permanen yang berputar dan kumparan stasioner adalah elemen utama pada tachometer AC. Tegangan dan frekuensi yang dihasilkan oleh perangkat ini sebanding dengan kecepatan rotasi.3. Eddy-Current TachometerPada tachometer jenis ini, arus listrik dihasilkan oleh sebuah konduktor yang diletakkan berdekatan dengan medan magnet yang bervariasi, yang dikenal sebagai eddy-current (arus eddy). Tachometer jenis ini banyak digunakan untuk mengukur kecepatan pesawat terbang.4. Electric Tachometer GeneratorInstrumen ini menggunakan kombinasi generator listrik dan indikator.Generator dan indikator bisa berjenis DC ataupun AC.

CONTOH PENGUJIAN ENGGINE MENGGUNAKAN METODECONSTAN SPEED DAN VARIABLE SPEED3.1 Data Teknis PeralatanMotor bakar :Merk/tipe motor : Honda / G200Sistem pendinginan : udaraSistem pengapian: magnetJumlah silinder: 1Jumlah langkah: 4Panjang langkah: 46 mmDiameter langkah: 64 mmDaya motor: 3.6 HP/3600 rpmDiameter orifies: D/d = 20/10 mmGenerator listrik :Tipe: G100Tegangan:10V/10A 3.2 Prosedur Percobaan1. 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.

Gambar 3. 1. Orsat AparaturKeterangan gambar :A. Meansuring buretteB. Pipet penghisap CO2C. Pipet penghisap O2D. Pipet penghisap COE. Leveling bottleF. b, c, d : cockCara 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 konstanMelakukan 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 konstanMelakukan 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:G. Measuring buretteH. Pipet penghisap CO2I. Pipet penghisap O2J. Pipet penghisap COK. Leveling bootleL. b, c, d; cockCara 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 Va. Mengukur volume gas CO2Gas buang yang telah diukur tersebut kemudian memasukkan 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 V1c. Mengukur volume gas COSeperti pada langkah pengukuran gas CO2 dan O2 maka didapatkan pada skala measuring burette V3 dan volume gas CO yang terukur:V CO = V3 - V 2d. Mengukur volume gas N2Volume gas ini adalah merupakan sisa pngukuran dari volume gas CO2, O2, CO. jadi gas N yang terserap adalah: VN2 = VCO2 - VO2 VCO7. Setelah percobaam selesai : Kurangi kecepatan mesin dan matikan mesin. Tutup katup bahan bakar. Bersihkan alat percobaan.

3.3 Skema Instalasi

Gambar 3. 2. Skema InstalasiKeterangan gambar :1. Motor2. Generator listrik3. Alat ukur konsumsi udara4. Analisa orsat5. Pengukur temperature gas buang6. Saluran gas buang7. Konsumsi bahan bakar8. Katup bahan bakar9. Tanki bahan bakar10. Circuit breaker11. Beban lampu

4. ANALISA DATA4.1 Data Hasil Pengujian4.1.1 Variabel Kecepatan Pada Beban KonstanPARAMETERSATUANHASIL PENGUKURAN PENGUJIAN

123

PUTARANRpm104511541210

BEBANWatt454545

TEGANGANVolt260280280

ARUSAmpere0.17307690.1607142860.16071429

KONSUMSI UDARAMm Hg555

KONSUMSI BBCc/det0.15151520.1666666670.15151515

VOL. GAS BUANGMm Hg100100100

VOLUME COmL10910

VOLUME O2mL6310

VOLUME CO2mL28914

VOLUME N2mL566966

TEMP. GAS BUANGC250300250

1.1.2 Variabel Beban Pada Putaran KonstanPARAMETERSATUANHASIL PENGUKURAN PENGUJIAN

123

PUTARANRpm104010401040

BEBANWatt657590

TEGANGANVolt240230220

ARUSAmpere0.27083330.3260869570.40909091

KONSUMSI UDARAMm Hg543

KONSUMSI BBCc/det0.11904760.1428571430.14285714

VOL. GAS BUANGMm Hg100100100

VOLUME COmL448

VOLUME O2mL632

VOLUME CO2mL121120

VOLUME N2mL788270

TEMP. GAS BUANGC250250250

4.2 Perhitungan Data 4.2.1 Daya motorA. JENIS PENGUJIAN VARIABEL SPEED -CONSTAN SPEED LOAD Daya generatorNg = [(v * I) + ( v2 * I2 )0.33] * 1.36 * 10-3 (HP) = [(260 * 0.1730769) + (2602 * 0.17307692 )0.33] * 1.36 * 10-3 (HP) = 0.0780 HP

Daya efektif

Ne =

= = 0.1040 HP Daya mekanis 1. V1= * D2 * L (m3 )

= * 0.0642 * 0.046 (m3)= 0.00014790656 m32. Pm = A + B * Vp

= 400 + 135* = 400 + 135 x 34.83333= 616.315 (Kg/m2)

3. Nm = Pm x V1 x n x i4500 x 2

=

= = 0.0106 HP Daya indikasiNi = Ne + Nm = 0.1040 + 0.0106 = 0.1146 HP4.2.2 Kebutuhan bahan bakar Konsumsi bahan bakar spesifik

SFC = * Fb * (kg/jam)

= * 0.1515152 * 0.785 (kg/jam) = 0.4282 (kg/jam.HP) = 428.2 (gr/jam.HP)

Konsumsi bahan bakar spesifik efektif

ESFC = (kg/jam.HP)

= = 4.1185 (kg/jam.HP) = 4118.5 (gr/jam.HP)

Konsumsi bahan bakar spesifik indikasi

ISFC =

= = 3.7379 (kg/jam.HP) = 373.79 (gr/jam.HP)4.2.3 Kebutuhan bahan bakar Perbandingan bahan bakar aktualKomposisi gas hasil pembakaran CO2= 28 mL O2= 6 mL CO= 10 mL N2= 56 mLBahan bakar yang dipakai bensin (C8H18). Reaksi perubahan aktual :aC8H18+bO2+cN2dCO2+eO2+fCO+gH2+hH2Odimana :

Harga Karbon a = = = 4.75 C

Harga Hidrogeng = = = 42.75 H

Harga Oksigen b =

= = 60.375 O2Maka reaksinya :4.75 C8H18+60.375 O2+56 N228 CO2+6 O2+10 CO+42.75 H2O+56 N2

Analisa orsat:NoItemmL%

1O260.37551.87969925

2N25648.12030075

Total116.375100

48.12030075 %

Berat atomO = 16, N = 14, C = 12, H = 1Berat molekul udara dimana dalam udara mengandung 51.87969925% O2 dan 48.12030075% N2. Jadi berat molekul udara adalah :BMudara = 51.87969925%*(16*2)+ 48.12030075%*(14*2) = 30.07518797 Kg mol udaraBerat molekul bahan bakar C8H18BMbahan bakar = (8*12)+(1*18) = 114 Kg mol bahan bakarJadi :

Perbandingan udara bahan bakar standar:Untuk harga perbandingan campuran standar persamaannya sama dengan paersamaan actual sedangkan kesetimbanagan kimia ruas kana tidak memiliki CO dan O2 sehingga sebelah kanan dianggap sempurna :

aC8H18 + bO2 + cN2 dCO2 + eH2O + fN2Dimana : a = 1 aCx Hy a = 1, x = 8, y = 18, b = a = 1 = 12.5 c = b * 3.76 = 12.5*3.76 = 47 d = e = Jadi reaksi pembakarannya adalah :C8H18 + 12.5 O2 + 47 N2 8 CO2 + 9 H2O + 47 N2Analisa Orsat :NoItemmL%

1O212.521.00840336

2N24778.99159664

Total59.5100

78.99159664 %Berat atom O = 16, N = 14, C = 12, H = 1Berat molekul udara dimana dalam udara mengandung 21.00840336 % O2 dan 78.99159664 % N2. Jadi berat molekul udara adalah :BMudara = 21.00840336 %*(16*2)+ 78.99159664 %*(14*2) = 28.84033613 Kg mol udaraBerat molekul bahan bakar C8H18BMbahan bakar = (8*12)+(1*18) = 114 Kg mol bahan bakar

Jadi :

Faktor kelebihan udara:4.2.4 Reaksi pembakaranNeraca panas : LHV = nilai bahan bakar = 10600 (kkal/jam) Panas hasil pembakaran Qb = SFC * LHV (kkal/jam) = 0.4282 * 10600 (kkal/jam) = 4538.7273 kkal/jam Panas untuk kerja indikasiQi = 632 * Ni (kkal/jam)= 632 * 0.1146 (kkal/jam)= 72.3961 kkal/jam Panas untuk kerja efektifQe = 632 x Ne ( kkal/jam) = 632 x 0.1040 (kkal/jam) = 65.7068 kkal/jam

Kerugian panas pembakaranQt = Qb - Qi = 4538.7273 -72.3961 kkal/jam = 4466.3311 kkal/jam4.2.5. Efisiensi motor Efisiensi mekanis m = *100% = = 0.9076 Efisiensi volumetriccd= 0.6h= 5 mmHgDiameter orifis A1= 20 mm Jadi luas saluran orifis : A1= (3.14/4)*(0.02^2)= 0.000314 m2Diameter orifis A2= 10 mm Jadi luas saluran orifis : A2= (3.14/4)*(0.01^2)= 0.0000785 m2 A0= Volume udara terisap hasil pengukuran A0 = cd= 0.6 = 0.000481803i = 1n = 1045 rpmz = 4 Av = Volume udara sebesar volume langkahAv = VL *i*60*= 0.0001479 *1*60* = 2.3184

v= Koreksi pada kondisi standarKoreksi daya standar Nst = Pst = 76 cmHgP0 = 35 T0 = 27oc + 273 = 300o KTst = 321,9o K= Konsumsi Bahan Bakar Efektif StandarESFC= = = 0.2043 = 204.3

Variable speed Constant loadNOTASISATUANDATA

123

NgHp0.07800.07800.0780

NeHp0.10400.10400.1040

NmHp0.01060.01210.0129

NiHp0.11460.11610.1169

SFCgr/jam428.1818471.0000428.1818

ESFCgr/jam.Hp4118.45974530.30574118.4597

ISFCgr/jam.Hp3737.91964057.45023662.7657

[A/F]stKgudr/KgBB15.1115.1115.11

[A/F]actKgudr/KgBB6.463511.21229.5414

0.42780.74200.6315

Qbkkal/jam4538.72734992.60004538.7273

Qikkal/jam72.396173.364373.8816

Qekkal/jam65.706865.706865.7068

Qtkkal/jam4466.33114919.23574464.8457

m%0.90760.89560.8894

v%0.000207810.000188190.00017948

NstHp2.09632.09632.0963

ESFCstgr/Hp.jam204.2596224.6856204.2596

Variable load Constant speedNOTASISATUANDATA

123

NgHp0.10980.12550.1489

NeHp0.14640.16730.1985

NmHp0.01050.01050.0105

NiHp0.15690.17790.2091

SFCgr/jam336.4286403.7143403.7143

ESFCgr/jam.Hp2298.37232412.62322033.4061

ISFCgr/jam.Hp2144.32002269.96851931.1214

[A/F]stKgudr/KgBB15.1115.1115.11

[A/F]actKgudr/KgBB17.859618.85859.5213

1.18201.24810.6301

Qbkkal/jam3566.14294279.37144279.3714

Qikkal/jam99.1563112.4013132.1240

Qekkal/jam92.5102105.7552125.4779

Qtkkal/jam3466.98654166.97014147.2475

m%0.93300.94090.9497

v%0.000208810.000186770.00016175

NstHp2.09632.09632.0963

ESFCstgr/Hp.jam160.4868192.5842192.5842

4.4 Pembahasan Grafik Dan Parameter PENGUJIAN VARIABEL SPEED -CONSTAN SPEED LOAD

Dari gambar grafik hubungan antara Ne terhadap Rpm, Daya Spesifik (Ne) didapat Daya Spesifik konstan berarti putaran mesin tidak bepengaruh terhadap Daya Spesifik atau tenaga yang menggerakkan poros engkol. Kemudian dari hubungan antara SFC terhadap Rpm, kebutuhan bahan bakar spesifik lebih sedikit berada pada 1210 rpm berarti jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan kerja efektif pada putaran 1210 rpm lebih baik karena pada putaran tinggi hanya mengkonsumsi bahan bahan bakar yang lebih sedikit dibanding putaran menengah.

Dari Grafik hubungan antara CO terhadap Faktor Kelebihan Udara (), volume emisi gas buang karbon monoksida (CO) paling sedikit pada Faktor Kelebihan Udara () 0.742041107 hal ini berarti semakin kurus campuran capuran udara terhadap bahan bakar maka maka volume gas buang CO juga akan mengecil. Kemudian dari hubungan antara CO2 terhadap Faktor Kelebihan Udara () volume emisi gas buang CO2 paling sedikit pada Faktor Kelebihan Udara () 0.742041107 hal ini sama hubungannya dengan CO terhadap Faktor Kelebihan Udara ().

PENGUJIAN VARIABEL LOAD-CONSTAN SPEED

Dari gambar garfik hubungan antara Ne terhadap Rpm, Daya Spesifik (Ne) diperoleh hasil Daya Spesifik tertinggi pada 0.1985 Hp/1040 rpm yaitu pada beban 90 watt. Kemudian dari hubungan antara SFC terhadap Rpm konsumsi bahan bakar spesifik yang cenderung konstan berada pada 1040 rpm pada beban 90 watt yaitu hanya membutuhkan 0.4037 gr/jam berarti jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan kerja efektif pada putaran konstan 1040 rpm, terpengaruh dari jumlah beban yang bekerja karena pada putaran mesin.

Dari Grafik hubungan antara CO terhadap Faktor Kelebihan Udara () volume emisi gas buang CO paling sedikit pada Faktor Kelebihan Udara () 1.248079387 . hal ini berarti semakin kurus campuran capuran udara terhadap bahan bakar maka maka volume gas buang CO juga akan mengecil. Kemudian Dari Grafik hubungan antara CO2 terhadap Faktor Kelebihan Udara () volume emisi gas buang CO2 paling sedikit pada Faktor Kelebihan Udara () 1.248079387 hal ini sama hubungannya dengan CO terhadap Faktor Kelebihan Udara ().