Cara Kerja Mesin Diesel 4 Langkah 1u673f

1. Cara kerja mesin diesel 4 langkah

Prinsip dan Cara Kerja Mesin Diesel 4 tak Cara Kerja Mesin Diesel 4 Langkah. Seperti halnya pada motor bensin maka ada motor diesel 4 langkah dan 2 langkah, dalam aplikasinya pada sektor otomotif/kendaraan kebanyakan dipakai motor diesel 4 langkah. Pada mesin diesel 4 langkah, katup masuk dan buang digunakan untuk mengontrol proses pemasukan dan pembuangan gas dengan membuka dan menutup saluran masuk dan buang. Perbedaan nya, jika pada motor bensin, udara dan bahan bakar masuk bersama sama melalui inteke manifold dan katup hisap, sementara di mesin diesel, hanya udara (gas) saja yang masuk ke ruang bakar melalui saluran masuk dan katup hisap. Perbedaan yang kedua, jika pada mesin bensin pembakaran diperoleh dari nyala bunga api pada busi, pada mesin diesel tidak demikian, melainkan dengan panas yang dihasilkan pada saat langkah kompresi udara, kemudian baru injector nozzle menyemprotkan bahan bakar yang sudah diatomisasikan (dikabutkan) sehingga mudah terjadi pembakaran. Lebih jelasnya, perhatikan berikut ini : Mesin Diesel Pada mesin diesel, bahan bakar diinjeksikan oleh injector nozzle ke dalam silinder yang di dalamnya telah tersedia udara panas yang diakibatkan oleh langkah kompresi. Hal tersebut mengakibatkan bahan bakar terbakar dan terjadilah pembakaran yang menghasilkan langkah usaha. Udara yang masuk ke dalam silinder tidak diatur seperti halnya pada mesin bensin. Masuknya udara hanya berdasarkan isapan dari piston. Jadi, pada mesin diesel, out-put mesin diatur atau ditentukan oleh banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan. Untuk menentukan besarnya out-put mesin diesel tergantung dari dua hal, yaitu (1) Besarnya tekanan kompresi dan (2) Jumlah dan saat penginjeksian bahan bakar yang tepat. Mesin Bensin Out put mesin bensin dikontrol oleh katup throtle pada karburator dengan cara mengatur banyaknya campuran udara dan bensin yang masuk ke dalam silinder. Untuk menentukan besarnya out-put mesin bensin tergantung dari tiga hal, sebagai berikut; a) Perbandingan udara dan bahan bakar yang masuk ke dalam silinder. b) Besarnya pengapian dan ketepatan waktu pengapian. c) Besarnya kompresi . Berikut ini prinsip kerja dari mesin diesel 4 langkah Yang perlu diperhatikan adalah, ada beberapa macam ruang bakar yang ada pada motor diesel, diantaranya ada mesin diesel yang menggunakan ruang bakar utama ditambah ruang bakar tambahan, tetapi ada juga mesin diesel yang mengguanak ruang bakar utama saja atau disebut ruang bakar langsung (direct injection). Nah, dibawah ini merupakan cara kerja mesin diesel yang menggunakan ruang bakar langsung (direct injection). Untuk yang menggunakan ruang

bakar tambahan mungkin akan saya share lain kali. Langsung saja berikut ini cara kerja mesin diesel 4 langkah : 2. 1. Langkah Hisap Selama langkah pertama, yakni langkah hisap, piston bergerak ke bawah (dari TMA ke TMB) sihingga membuat kevakuman di dalam silinder, kevakuman ini membuat udara terhisap dan masuk ke dalam silinder. Pada saat ini katup hisap membuka dan katup buang menutup.

Langkah hisap Mesin Diesel 3. 2. Langkah Kompresi Pada langkah kedua disebut juga dengan langkah kompresi, udara yang sudah masuk ke dalam silinder akan ditekan oleh piston yang bergerak ke atas (TMA). Perbandingan kompresi pada motor diesel berkisar diantara 14 : 1 sampai 24 : 1. Akibat proses kompresi ini udara menjadi panas dan temperaturnya bisa mencapai sekitar 900 °C. Pada lankah ini kedua katup dalam posisi menutup semua.

Langkah Compresi Mesin Diesel 4. 3. Lankah Pembakaran Pada akhir langkah kompresi, injector nozzle menyemprotkan bahan bakar dengan tekanan tinggi dalam bentuk kabut ke dalam ruang bakar dan selanjutnya bersama sama dengan udara terbakar oleh panas yang dihasilkan pada langkah kompresi tadi. Diikuti oleh pembakaran tertunda, pada awal langkah usaha akhirnya pembentukan atom bahan bakar akan terbakar sebagai hasil pembakaran langsung dan membakar hampir seluruh bahan bakar. Mengakibatkan panas silinder meningkat dan tekanan silinder yang bertambah besar. Tenaga yang dihasilkan oleh pembakaran diteruskan ke piston. Piston terdorong ke bawah (TMA) dan tenaga pembakaran dirubah menjadi tenaga mekanik. Pada saat ini kedua katu juga dalam posisi tertutup.

Langkah Usaha Mesin Diesel 5. 4. Langkah Buang Dalam langkah ini piston akan bergerak naik ke TMA dan mendorong sisa gas buang keluar melalui katup buang yang sudah terbuka, pada akhir langkah buang udara segar masuk dan ikut mendorong sisa gas bekas keluar dan proses kerja selanjutnya akan mulai. Pada langkah ini katup buang terbuka dan katup masuk tertutup.

Cara Kerja Mesin Diesel - Bagian I

Sekilas tentang mesin Diesel

I. Prinsip Kerja Mesin Diesel Mesin diesel ( juga dikenal sebagai mesin kompresi / Compression) adalah sebuah mesin pembakaran internal yang menggunakan panas kompresi untuk memulai pengapian dan membakar bahan bakar yang telah disuntikkan ke dalam ruang pembakaran. Ini berbeda dengan mesin busi seperti mesin bensin atau mesin gas, yang menggunakan busi untuk menyalakan campuran udarabahan bakar. Pada motor diesel tidak diperlukan sistem pengapian seperti halnya pada motor bensin, namun dalam motor diesel diperlukan sistem injeksi bahan bakar yang berupa pompa injeksi (injection pump) dan pengabut (injector) serta perlengkapan bantu lain. Bahan bakar yang disemprotkan harus mempunyai sifat dapat terbakar sendiri (self ignition). Penampang mesin diesel secara sederhana dapat dilihat pada Gambar. Mesin diesel memiliki efisiensi termal tertinggi dari jenis-jenis

mesin lainnya karena rasio kompresi yang sangat tinggi. Sebagai contoh; mesin diesel kecepatan rendah ( seperti yang digunakan dalam kapal dan aplikasi lain di mana berat mesin secara keseluruhan relatif tidak penting ) dapat memiliki efisiensi termal yang melebihi 50%. Pada mesin diesel awalnya hanya udara yang dipadatkan dengan rasio 15:01-22:01 yang dimasukkan kedalam ruang pembakaran. Tekanan yang dihasilkan biasanya berkisar 40 -bar (4.0 MPa ; 580 psi ) - bandingkan dengan 8 sampai 14 bar ( 0,80-1,4 MPa , 120-200 psi ) pada mesin bensin. Kompresi tinggi ini memanaskan udara sampai 550° C ( 1.022 ° F). Pada bagian atas kompressor, bahan bakar diinjeksikan langsung ke udara yang dipadatkan tersebut. Hal ini mungkin menyebabkan (toroidal) kekosongan/ kehampaan di bagian atas piston (tergantung pada desain mesin). Injeksi bahan bakar harus disemprotkan secara merata, panas udara di dalam kabin kemudian akan membuat tetesan bahan bakar ini berubah menjadi uap dan membakarnya pada saat telah menjadi uap. Pengapian tidak akan terjadi langsung karena proses penguapan tersebut. Setelah terjadi pembakara, Suhu akan meningkat drastis

diatas piston dan mendorong piston kebawah untuk memasok tenaga ke Crakshaft. karakteristik mesin diesel adalah suara letupan yang terjadi ketika uap bahan bakar terbakar dan menyebabkan peningkatan mendadak tekanan di atas piston . Setelah terjadi pembakaran, Suhu akan meningkat drastis diatas piston dan pemuaian akan mendorong piston kebawah untuk memasok tenaga ke Crakshaft. Tingkat kompresi yang tinggi memungkinkan pembakaran berlangsung tanpa sistem pengapian terpisah , rasio kompresi yang tinggi juga sangat meningkatkan efisiensi mesin . Peningkatan rasio kompresi dalam mesin busi mana bahan bakar dan udara dicampur sebelum masuk ke silinder dibatasi oleh kebutuhan untuk mencegah rusaknya ruang pencampuran. Apabila hanya udara yang dikompresikan ke dalam mesin diesel tanpa campuran bahan bakar, maka ledakan prematur tidak akan menjadi masalah dan rasio kompresi bisa menjadi jauh lebih tinggi . Mesin diesel diproduksi dalam versi dua - stroke(tak atau silinder) dan empat-stroke.

I.

II. Proses pembakaran mesin diesel

Proses pembakaran dibagi menjadi 4 periode: 1. Periode 1: Waktu pembakaran tertunda (ignition delay) (A-B) Periode ini disebut fase persiapan pembakaran, karena partikel-partikel bahan bakar yang diinjeksikan bercampur dengan udara di dalam silinder agar mudah terbakar. 2. Periode 2: Perambatan api (B-C) Pada periode 2 ini campuran bahan bakar dan udara tersebut akan terbakar di beberapa tempat. Nyala api akan merambat dengan kecepatan tinggi sehingga seolah-olah campuran terbakar sekaligus, sehingga menyebabkan tekanan dalam silinder naik. Periode ini sering disebut periode ini sering disebut pembakaran letup. 3. Periode 3: Pembakaran langsung (C-D) Akibat nyala api dalam silinder, maka bahan bakar yang diinjeksikan langsung terbakar. Pembakaran langsung ini dapat dikontrol dari

jumlah bahan bakar yang diinjeksikan, sehingga periode ini sering disebut periode pembakaran dikontrol. 4. Periode 4: Pembakaran lanjut (D-E) Injeksi berakhir di titik D, tetapi bahan bakar belum terbakar semua. Jadi walaupun injeksi telah berakhir, pembakaran masih tetap berlangsung. Bila pembakaran lanjut terlalu lama, temperatur gas buang akan tinggi menyebabkan efisiensi panas turun.

Secara singkat prinsip kerja motor diesel 4 tak adalah sebagai berikut: a.

Langkah isap, yaitu waktu torak bergerak dari TMA ke TMB. Udara diisap melalui katup isap sedangkan katup buang tertutup. b. Langkah kompresi, yaitu ketika torak bergerak dari TMB ke TMA dengan memampatkan udara yang diisap, karena kedua katup isap dan katup buang tertutup, sehingga tekanan dan suhu udara dalam silinder tersebut akan naik. c. Langkah usaha, ketika katup isap dan katup buang masih tertutup, partikel bahan bakar yang disemprotkan oleh pengabut bercampur dengan udara bertekanan

dan suhu tinggi, sehingga terjadilah pembakaran. Pada langkah ini torak mulai bergerak dari TMA ke TMB karena pembakaran berlangsung bertahap, d. Langkah buang, ketika torak bergerak terus dari TMA ke TMB dengan katup isap tertutup dan katup buang terbuka, sehingga gas bekas pembakaran terdorong keluar.

III.

Keuntungan dan Kerugian mesin diesel Kelebihan Motor Diesel dibandingkan dengan motor Bensin: a) Pemakaian bahan bakar lebih hemat, karena efisiensi panas lebih baik. b) Daya tahan lebih lama dan gangguan lebih sedikit, karena tidak menggunakan sistem pengapian. c) Operasi lebih mudah dan cocok untuk kendaraan besar, karena variasi momen yang terjadi pada perubahan tingkat kecepatan lebih kecil. Di samping itu motor diesel memiliki kerugian, yaitu: a.

Suara dan getaran yang timbul lebih besar (hampir 2 kali) daripada

motor bensin. Hal ini disebabkan tekanan yang sangat tinggi (hampir 60 kg/cm2) pada saat pembakaran. b. Bobot per satuan daya dan biaya produksi lebih besar, karena bahan dan konstruksi lebih rumit untuk rasio kompresi yang tinggi. c. Pembuatan pompa injeksi lebih teliti sehingga perawatan lebih sulit. d. Memerlukan kapasitas baterai dan motor starter yang besar agar dapat memutar poros engkol dengan kompresi yang tinggi.

Motor Diesel 2 Langkah

Motor merupakan salah satu penemuan yang merubah peradaban manusia. Dengan ditemukannya motor, maka manusia dapat melakukan perjalananan yang lebih jauh dengan waktu yang lebih singkat. Kendaraan yang ada sekarang sudah menggunakan mesin motor yang lebih baik dan lebih kompleks dari sebelumnya sehingga efisiensi bahan bakar dapat maksimal. Berdasarkan langkah kerja dalam proses pembakaran, motor dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu motor 4-tak dan motor 2-tak. Perbedaan kedua tipe ini dapat dilihat dari konstruksi mesinnya, motor 4 tak mempunyai katup-katup yang berfungsi mengatur masuknya bahan baker ke dalam mesin dan mengatur pembuangan gas sisa pembakaran. Pada motor 2 tak, terdapat saluran pemasukan, pembuangan, dan pembilasan bahan baker yang diatur oleh piston dalam blok silinder. Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam, lebih spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi). Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara.

Mesin Diesel 2 Tak

Orang mengetahui bahwasanya engine diesel itu proses kerjanya menggunakan proses 4 langkah. Tetapi dalam kenyataannya mesin diesel juga ada yang proses kerjanya menggunakan sistem 2 langkah. Pada mesin diesel 2 langkah ini bisanya dipergunakan blower yang khusus menyediakan udara bilas. Blower itu terdiri dari pasangan sayap yang saling bersinggungan rapat sesamanya dan dapat berputar dalam rumahnya. Salah satu dari sayap digerakkan oleh motor itu sendiri atau sumber dari luar.Udara yang terdapat diantara sayap – sayap dibawa dan dipindahkan ke ruang penerima (Kotak Udara ) yang terdapat pada pinggang silinder. Blower itu berputar pada putaran beberapa kali lebih tinggi daripada putaran motor. Udara bilas itu berkumpul pada kotak udara yang terdapat pada pinggang silinder dimana terdapat saluran – saluran bilas. Pemasukan udara bilas dilakukan melaui deretan lubang masuk yang terdapat pada sebagian besar dari pinggang silinder. Lubang – lubang tersebut dibuka dan ditutup oleh torak.Pada tutup silinder terdapat dua katup buang. Gas buang dikeluarkan melalui kedua katup tersebut dan muatan bilas masuk melalui lubang masuk yang ada pada pinggang silinder tadi. Katup itu terbuka pada saat yang sama dengan yang terjadi pada motor dua langkah dengan pembilasan engkol.

Prinsip kerja motor ini hampir sama dengan motor 2 langkah yang telah kita uraikan tadi.Tetapi katup buang mulai dibuka beberapa saat sebelum lubang masuk dibuka.Yaitu sebelum torak mencapai TMB. Saluran buang itu tetap terbuka selama lubang masuk terbuka.Penutupan katup buang

terjadi setelah lubang masuk tertutup beberapa derajat engkol.Jadi pembuangan masih berlangsung beberapa saat setelah lubang masuk tertutup.Pembilasan dengan cara ini memberikan hasil yang lebih baik dari pada cara sebelumnya. Dari uraian motor dua langkah dengan pembilasan ruang engkol maupun dengan pembilasan blower,kita dapat menyimpulkan bahwa motor dua langkah mempunyai ciri – ciri sebagai berikut:

1.Untuk setiap dua kali langkah torak ada satu kali langkah usaha. 2.Pada dinding silinder terdapat lubang –lubang.

3.Pembilasan terjadi pada waktu torak berada disekitar TMB.

Kedudukan engkol pada sat lubang masuk dan lubang buang terbuka dan tertutup ditunjukkan pada gambar di bawah ini.Katup buang terbuka terlebih dahulu dari lubang buang,tetapi tertutup lebih terlambat. Untuk motor dengan pembilasan ruang engkol,lubang isap terbuka beberapa saat sebelum torak mencapai TMA.kemudian tertutup beberapa saat setelah torak turun ke TMB.

Diagram pengaturan pembukaan dan penutupan lubang - lubang pada motor dua langkah.

Siklus Mesin Diesel 2-takt

Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine). Penggunaan motor diesel bertujuan untuk mendapatkan tenaga mekanik dari energi panas

yang ditimbulkan oleh energi kimiawi bahan bakar, energi kimiawi tersebut diperoleh dari proses pembakaran antara bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar. Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih tergantung pada tujuan perancangan, dan dalam satu silinder dapat terdiri dari satu atau dua torak. Tekanan gas hasil pembakaran akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol. Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi. Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim airless injection (solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan motor diesel yang menggunakan sistim air injection yang dianalisa dengan siklus diesel sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus otto.

a. Langkah Pembilasan dan Kompresi Pada awal langkah ini udara masuk silinder melalui lubang masuk pembilasan (port scavenging) yang terdapat di bagian bawah silinder. Lubang ini akan terbuka saat torak bergerak ke bagian bawah mendekati TMB dan akan tertutup saat torak bergerak ke atas meninggalkan TMB. Pada saat lubang pembilasan tertutup oleh torak yang bergerak ke atas menuju TMA dan katup buang juga tertutup maka dimulailah proses kompresi. Gerakan torak ke atas akan menyebabkan tekanan udara dalam silinder meningkat sehingga temperatur udaranya juga naik. Dan beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA bahan bakar mulai disemprotkan (dikabutkan) dengan injektor kedalam silinder, karena temperatur udara sangat tinggi sehingga bahan bakar yang dikabutkan tersebut akan terbakar. Proses pembakaran ini akan menyebabkan kenaikan tekanan dan temperatur gas secara drastis, kondisi maksimal akan terjadi beberapa saat setelah torak mulai bergerak ke bawah. Gas bertekanan tinggi ini akan mendorong torak bergerak ke bawah dan melalui batang torak akan memutar poros engkol.

b. Langkah Ekspansi dan Buang

Langkah ekspansi dan buang dimulai setelah terjadinya tekanan maksimum di dalam silinder akibat terbakarnya campuran bahan bakar dengan udara. Dan setelah terjadi tekanan maksimum dalam silinder piston akan terdorong menuju TMB dan katup buang mulai terbuka dan gas hasil pembakaran akan terdorong keluar akibat tekanan dalam silinder lebih besar dari pada tekanan udara luar dan juga akibat terdesak oleh udara segar yang dimasukkan dengan paksa melalui lubang pembilasan dengan blower pembilas (turbocharger).Pada saat katup buang sudah tertutup proses pemasukkan udara masih berlangsung untuk beberapa saat dengan bantuan kompresor pembilas sampai lubang pembilasan tertutup total oleh torak, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan kapasitas dan menaikkan tekanan udara pembilas dalam silinder. Demikian kedua proses ini berlangsung terus menerus dan bergantian antara langkah pembilasan dan kompresi dengan langkah ekspansi dan buang oleh karena itu disebut operasi dua langkah.

Diagram P-V siklus diesel dua langkah

Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin pembakaran bahan bakar terjadi karena adanya loncatan api listrik yang ditimbulkan oleh dua elektroda busi, sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar hingga mencapai temperatur nyala akibat kompresi torak. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut compression ignition engine sedangkan motor bensin disebut spark ignition engine.

Langkah kerja motor diesel 2 tak

Setelah kita mengetahui langkah kerja motor diesel 4 tak kali ini kita akan menguraikan tentang langkah kerja motor bakar diesel 2 tak.

Langkah kerjanya adalah : 1. Langkah kompresi dan hisap

Pada saat langkah hisap, udara bersih masuk kedalam ruang silinder ddngam bantuan pompa hisap. Yang terjadi pada langkai ini adalah : piston bergerak dari TMB (titik mati bawah) ke TMB (titik mati atas). -saluran masuk membuka sehingga udara bersih masuk ke dalam dengan bantuan pompa udara. -sesaat setelah saluran hisap menutup dan saluran buang mdnutup mala mulai dilakukan langkah kompresi hingga tekanan udara mencapai 700-900 C. 2. Langkah usaha dan buang pada langkah ini yang terjadi adalah : sebelum piston mencapai TMA (titik mati atas), injector akan mengabttkan baham bakar ke ruang bakar dan ini sebagai pembakaran awal, karena bahan bakar bercampur dengan udara bersih dan bertekanan tinggi maka akan terjadi proses pembakaran sempurna, akibatnya akan mendorong piston dan piston pun bergerak darh TMA ke TMB, sesaat piston belum mencapai TMB (titik mati bawah) katup buang sudah mulai membuka. Dan bila saluran hisap membuka maka udara bersih akan membantu mendorong gas sisa hasil pembakaran keluar. KESIMPULAN Siklus dua langkah umumnya memiliki efisiensi volumetrik yang lebih besar bila dibandingkan dengan motor diesel dengan siklus empat langkah, oleh karena dewasa ini mesin diesel dengan kapasitas besar, rata-rata mengunakan siklus dua langkah. SARAN Lebih baik digunakan motor diesel 2 langkah untuk mobil yang memerlukan kapasitas yang besar karena memiliki efisiensi volumetric yang lebih besar.

2. yang di maksud dengan neraca kalor mesin diesel I. TEORI DASAR

A. Tinjauan Umum Mesin Diesel

Salah satu jenis penggerak mula yang banyak dipakai adalah mesin kalor, yaitu yang menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik, atau yang mengubah energi termal menjadi energi mekanik. Ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini mesin kalor di bagi menjadi dua golongan, yaitu mesin pembakaran luar (Eksternal Combustion Engine) dan mesin pembakaran dalam (Internal Combustion Engine).

Pada mesin pembakaran luar (eksternal combustion engine) proses pembakaran terjadi di luar mesin, dimana energi termal dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui beberapa

dinding

pemisah.

Gambar 1. Bagan Klasifikasi Mesin. Sumber: Arismunandar dan Tsuda (1997) Pada mesin pembakaran dalam (Internal Combustion Engine) pada umumnya lebih dikenal dengan nama motor bakar torak, daya yang di hasilkan diperoleh dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder. Motor bakar torak mempergunakan silinder yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak balik). Di dalam silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara.

Gas pembakaran yang di hasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakan torak yang oleh batang penghubung (batang penggerak ) dihubungkan dengan poros engkol. Gerak translasi pada torak tadi menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebalikanya gerak rotasi pada poros engkol menimbulkan gerak translasi pada torak. pembakaran itu sendiri hanya dapat berlangsung sempurna jika tersedia oksigen (yang terkandung dalam udara) dan bahan bakar dalam kuantitas yang sesuai. Mesin diesel merupakan salah satu jenis motor bahan bakar torak yang tergolong dalam mesin pembakaran dalam (Internal Combustion Engine ) proses pembakaran dalam pada mesin diesel mulai dari langkah pengisian udara, kemudian dikompresi sehingga tekanan dan temperatur udara meningkat sampai melebihi temperatur nyala bahan bakar yang diinjeksi. Menjelang akhir langkah kompresi, bahan bakar kemudian diinjeksikan ke dalam silinder dan selanjutnya bercampur dengan udara bertemperatur tinggi, dan akhirnya terbakar (Arismunandar dan Tsuda, 1997)

B. Siklus Ideal Mesin Diesel (Tekanan Konstan)

Gambar. 2. Diagram (P Vs V) dan (T Vs S) pada siklus volume konstant Sumber: Arismunandar dan Tsuda, (1997)

Keterangan :

1. Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik yang konstan.

2. Langkah isap (0-1) merupakan tekanan-konstan, torak bergerak dari TMA ke TMB.

3. Langkah kompresi (1-2) ialah proses isentropic torak bergerak dari TMB ke TMA.

4. Proses pembakaran tekanan konstan (2-3) dianggap sebagai proses pemasukan kalor [ada tekanan-konstan, torak mulai bergerak dari TMA ke TMB.

5. Langkah kerja (3-4) ialah proses isentropic, torak bergerak dari TMA ke TMB.

6. Proses pembuangan (4-1) dianggap proses pengeluaran kalor pada volume konstan.

7. Langkah buang (1-0) ialah proses tekanan konstan, torak bergerak dari TMB ke TMA.

8. Siklus dianggap tertutup, artinya siklus ini berlangsung dengan fluida kerja yang sama atau gas yang berada di dalam silinder pada waktu langkah buang, tetapi pada waktu langkah isap berikutnya akan masuk sejumlah fluida kerja yang sama.

Proses pemasukan kalor pada tekanan konstan sangat sukar dilaksanakan oleh karena itu dalam perhitungan perancangan siklus motor Diesel yang modern biasanya digunakan siklus udara tekanan terbatas sebagai pendekatan.

C. Siklus udara tekanan terbatas (siklus gabungan)

Apabila pemasukan kalor pada suatu siklus dilaksanakan baik pada volume konstan maupun pada tekanan-konstan, siklus tersebut dinamai siklus tekanan-terbatas atau siklus gabungan.

Gambar 2. melukiskan diagram P vs v siklus ini. Pada gambar itu terlihat proses pemasukan kalor berlangsung selama proses (2-3a) sampai (3a-3).

Gambar. 3. Diagram (P Vs V) dan (T Vs S) pada siklus gabungan Sumber: Arismunandar dan Tsuda, (1997)

Dalam siklus di atas langkah isap (0-1) dimisalkan memiliki tekanan sama dengan langkah buang (1-0). Kedua langkah tersebut diatas sebenarnya memiliki tekanan yang berbeda.

D. Siklus Aktual

Dalam kenyataannya tiada satu siklus pun yang merupakan siklus tekanan-konstan, atau siklus tekanan terbatas. Tetapi boleh dikatakan antara efisiensi siklus udara dan siklus sebenarnya terdapat hubungan tertentu, yaitu pada efisiensi indikatornya :

η Diesel = 0,75 – 0,85 ηtekanan-konstan

= 0,65 – 0,80 ηvolume-konstan

dimana, η Diesel = 0,40 – 0,55

Gambar. 4. Diagram (P Vs V) pada siklus aktual Sumber: Arismunandar dan Tsuda, (1997)

Penyimpangan dari siklus udara (ideal) itu terjadi karena dalam keadaan yang sebenarnya terjadi kerugian yang antara lain disebabkan oleh hal berikut :

1. Kebocoran fluida kerja karena penyekatan oleh cincin torak dan katup tak dapat sempurna.

2. Katup tidak dibuka tepat di TMA dan TMB karena pertimbangan dinamika mekanisme katup dan kelembaban fluida kerja. Kerugian tersebut dapat diperkecil bila saat pembukaan dan penutupan katup disesuaikan dengan besarnya beban dan kecepatan torak.

3. Fluida kerja bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik yang konstan selama proses siklus berlangsung.

4. Pada motor bakar torak yang sebenarnya, pada waktu torak berada di TMA, tidak terdapat pemasukan kalor seperti siklus udara. Kenaikan tekanan dan temperature fluida kerja disebabkan oleh proses pembakaran antara bahan bakar dan udara di dalam silinder.

5. Proses pembakaran memerlukan waktu jadi, tidak berlangsung sekaligus. Akibatnya proses pembakaran berlangsung pada volume dan ruang bakar yang berubah-ubah karena gerakan torak. Dengan demikian, proses pembakaran harus sudah dimulai beberapa derajat sudut engkol sebelum torak mencapai TMA dan berakhir beberapa derajat sudut engkol sesudah torak bergerak kembali dari TMA menuju TMB. Jadi proses pembakaran tidak dapat berlangsung pada volume atau pada tekanan yang konstan. Disamping itu pada kenyataannya tidak pernah terjadi pembakaran tidak sempurna. Karena itu daya dan

efisiensinya sangatlah bergantung pada perbandingan campuran bahan bakar-udara, kesempurnaan bahan bakar-udara itu bercampur, dan saat penyalaan.

6. Terdapat kerugian kalor yang disebabkan oleh perpindahan kalor dari fluida kerja ke fluida pendingin, terutama pada langkah kompresi, ekspansi dan pada waktu gas buang meninggalkan silinder. Perpindahan kalor tersebut terjadi karena terdapat perbedaan temperature antara fluida kerja dan fluida pendingin. Fluida pendingin diperlukan untuk mendinginkan bagian mesin yang menjadi panas, untuk mencegah bagian tersebut dari kerusakan.

7. Terdapat kerugian energi kalor yang dibawa oleh gas buang dari dalam silinder ke atmosfir sekitarnya. Energi tersebut tak dapat dimanfaatkan untuk melakukan kerja mekanik.

8. Terdapat kerugian energi karena gesekan antara fluida kerja dengan dinding sekitarnya.

Berdasarkan semua hal diatas, bentuk diagram P vs v dari siklus yang sebenarnya tidak sama dengan bentuk diagram siklus ideal. Siklus sebenarnya tidak pernah merupakan siklus volume konstan, siklus tekanan konstan atau siklus tekanan terbatas (gambar 2). Menunjukkan bentuk diagram P vs v dari sebuah motor bakar torak 2-langkah dan 4-langkah yang sebenarnya.

Karena semua penyimpangan tadi menimbulkan kerugian energi, hendaknya diusahakan agar siklus yang sebenarnya itu mendekati siklus udara ideal. Siklus yang ideal pada saat ini biasa dipakai dalam perhitungan perancangan atau penaksiran.

E. Periode Pembakaran Mesin Diesel

Gambar. 5. Diagram ( VsP ) pada siklus aktual Sumber: Arismunandar dan Tsuda, (1997)

Proses pembakaran pada motor Diesel tidak terjadi sekaligus, tetapi memerlukan waktu dan terjadi dalam beberapa tahap. Disamping itu penyemprotan bahan bakar juga tidak dapat dilaksanakan sekaligus tetapi berlangsung antara 15 - 20 sudut engkol sebelum Titik Mati Atas (TMA).

F. Siklus Mesin Diesel Empat Langkah

Adapun proses kerja siklus motor bakar empat langkah dapat diuraikan sebagai berikut:

1. Langkah Hisap (suction/intake stroke).

Pada langkah ini piston bergerak dari titik mati atas menuju titik mati bawah. Katup hisap terbuka sehingga akibat kevakuman yang terjadi dari ekspansi volume pada ruang bakar maka udara dari luar dapat masuk ke dalam ruang bakar melalui katup hisap yang terbuka.

2. Langkah Kompresi (compression stroke).

Setelah piston mencapai titik mati bawah maka arah piston akan berbalik menuju kembali ketitik atas, hanya saja pada langkah ini tidak ada katup yang membuka. Sebagai akibat dari mengecilnya volume ruang bakar maka udara yang ada di dalam ruang bakar menjadi terkompresi. Dengan kompresi rasio yang berkisar antara 8 : 1 sampai 12 : 1 maka pengkompresian udara pada ruang bakar akan menghasilkan panas kompresi (heat compression) yang tinggi. Beberapa derajat sebelum piston mencapai titk mati atas, busi akan memercikkan api listrik yang akan menyulut bahan bakar yang sudah masuk kedalam ruang bakar sehingga terjadi ledakan didalam ruang bakar

3. Langkah Tenaga (power stroke).

Proses pembakaran campuran diesel dan udara terus berlangsung sampai piston mencapai titik mati atas dan selanjutnya kembali berubah arah kembali menuju titik mati bawah. Beberapa derajat (±100) setelah melewati titik mati atas maka pembakaran yang terjadi telah sempurna sehingga dihasilkan ledakan yang tekanan ekspansinya memaksa piston untuk terus bergerak menuju titik mati bawah.

4. Langkah Pembuangan (exhaust stroke).

Setelah energi ledakan panas langkah power telah berubah bentuk menjadi energi mekanis maka sisa proses pembakaran yang ada harus dibuang. Proses ini terjadi ketika piston bergerak

dari titik mati bawah menuju mati atas dengan kondisi katup buang membuka. Gas sisa hasil pembakaran didorong keluar oleh piston melalui katup buang. Selanjutnya melalui muffler gas tersebut akan dilepas ke atmosfir

G. Proses Pembakaran.

Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi persenyawaan bahan bakar dengan oksigen dengan diikuti oleh sinar dan panas. Mekanisme pembakaran sangat dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran di mana atom-atom dari komponen yang dapat bereaksi dengan oksigen dan membentuk produk yang berupa gas. Sebagaimana yang telah kita ketahui sebagai bahan bakar motor diesel terutama mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen. Ini dikenal dengan 3 teori mengenai terbakarnya hidrokarbon tersebut.

1. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon bergabung dengan oksigen.

2. Karbon terbakar lebih dahulu daripada Hidrogen.

3. Senyawa Hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan membentuk senyawa (hydroxilasi) yang kemudian dipecah secara terbakar (thermis).

Bila Oksigen dan Hidrokarbon ini tidak bercampur dengan sempurna dimana akan terjadi proses cracking di mana pada nyala akan timbul asap. Ada dua kemungkinan yang dapat terjadi pada pembakaran motor diesel yaitu :

1. Pembakaran Sempurna.

Pembakaran Sempurna adalah suatu kondisi dimana bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat yang dikehendaki (pada saat piston mencapai TMA).

Mekanisme pembakaran sempurna pada motor diesel dimulai pada saat terjadi loncatan api pada busi. Selanjutnya api membakar gas bakar yang berada di sekelilingnya dan terus menjalar ke seluruh bagian sampai semua partikel gas bakar terbakar habis. Pada saat gas bakar dikompresikan, tekanan dan suhunya naik, sehingga terjadi reaksi kimia di mana molekul-molekul hidrokarbon terurai dan bergabung dengan oksigen dan udara. Bentuk ruang bakar yang dapat menimbulkan turbulensi pada gas tadi akan membuat gas bakar tersebut dapat tercampur dalam keadaan homogen.

2. Pembakaran Tidak Sempurna.

Pembakaran Tidak Sempurna adalah suatu kondisi dimana sebagian bahan bakar tidak ikut terbakar habis pada saat yang dikehendaki (pada saat piston berada pada TMA)

H. Bahan Bakar.

Bahan bakar utama yang banyak dipakai pada motor pembakaran dalam adalah minyak mineral. Diesel (Gasolin), minyak solar, minyak tanah, bahan bakar pesawat (avtur) sampai aspal berasal dari minyak bumi. Bahan bakar yang diperoleh dari dalam bumi dalam keadaan mentah. Melalui proses penyulingan, dari bahan bakar mentah hingga dihasilkannya bahan bakar minyak (BBM).

Minyak bumi yang baru diambul biasanya disebut sebagai minyak mentah (crude oil), warnanya hitam, coklat, hijau, sampai kekuningan. Mineral ini utamanya tersusun atas molekul hidrogen dan karbon. Oleh karena itu, disebut sebagai hidrokarbon. Umumnya komposisi dari minyak bumi ini

terdiri atas 80% - 90% karbon, 10% - 14% hidrogen. 0.01% - 5% sulfur, 0.02% - 1.11% nitrogen, dan 0.1% - 7% oksigen.

Karakteristik bahan bakar minyak yang akan dipakai pada penggunaan tertentu untuk mesin atau peralatan lainnya perli diketahui terlebih dahulu, dengan maksud agar hasil pembakaran dapat tercapai secara optimal. Secara umum karakteristik bahan bakar minyak yang perlu diketahui adalah sebagai berikut.

1. Berat Jenis (Specific gravity)

Berat jenis adalah suatu angka yang menyatakan perbandingan berat dari bahan bakar minyak pada temperatur tertentu terhadap air pada volumeda temperatur yang sama, penggunaan Specific Gravity adalah untuk mengukur berat atau massa minyak bila volumenya telah diketahui. Specific Gravityumumnya dinyatakan dengan satuan API Gravity (American Petroleum Institute Gravity).

2. Viskositas (Viscosity).

Viskositas adalah suatu angka yang menyatakan besarnya perlawanan/hambatan dari suatu baha cair untuk mengalir atau ukuran besarnya tahanan geser dari bahan cair. Cara mengukur besarnya viskositas adalah tergantung pada alat viscometer yang digunakan serta temperatur minyak pada saat pengukuran. Nilai viskositas sangat berkaitan dengan suplay kinsumsi bahan bakar kedalam ruang bakar.

3. Nilai Kalor

Nilai kalor adalah suatu angka yang menyatakan jumlah panas atau kalori yang dihasilkan pada proses pembakaransejumlah tertentu bahan bakar dengan udara. Makin tinggi berat jenis suatu bahan bakar minyak, makin rendah nilai kalornya serta makin tinggi bilangan oktan yang dimiliki bahan bakar tersebut. Nilai kalor diperlukan karena dapat digunakan untuk menghitung jumlah konsumsi bahan bakar yang dibutuhkan untuk sutu mesin dalam sutu periode.

4. Kandungan Belerang (Sulphur Content).

Belerang terdapat dalam semua bahan bakar minyak dalam jumlah yang sangat sedikit. Walaupun demikian, karena sifatnya yang korosif, maka pembatasan kandungan belerang sangat penting dalam spesifikasi bahan bakar minyak.

5. Titik Tuang (Pour Point).

Titik tuang adalah suatu angka yang menyatakan temperatur terendah dari bahan bakar minyak sehingga bahan bakar minyak tersebut masih dapat mengalir karena gaya gravitasi. Titik tuang ini diperlukan sehubungan dengan adanya persyaratan praktis dari prosedur penimbunan dan pemakaian dari bahan bakar minyak.

6. Titik Nyala (Flash Point).

Titik nyala adalah suatu angka yang menyatakan temperatur terendah dari bahan bakar minyak dimana akan timbul penyalaan api sesaat, apabila pada permukaan tersebut didekatkan pada nyala api.

7. Titik Didih (End Point).

Titik didih minyak bumi berbeda-beda sesuai dengan derajat API . Jika derajat API rendah, maka titik didihnya tinggi demikian pula sebaliknya.halini. Disebabkan karena minyak bumi berderajat API rendah berarti banyak mengandung fraksi berat. Dengan demikian titik didihnyatinggi. Sedangkan jika derajat API tinggi maka berat jensinya kecil atau banya mengandung fraksi ringan seperti diesel, titik didihnya juga akan rendah.

8. Kandungan Karbon (Carbon Content).

Kemungkinan endapan arang yang terbentuk paada proses pembakaran dapat dilihat dengan pemerikasaan karbon. Pada motor diesel hal tersebut akan menyebabkan terbentuknya kerak arang pada ruang bakar yang akan menyebabkan pembakaran tidak sempurna.

9. Angka Oktan.

Angka oktan merupakan angka yang menyatakan kemampuan bahan bakar minyak dalam menahan tekanan kompresi dalam silinder untuk mencegah diesel terbakar sebelum waktunya, mencegah terjadinya detonasi didalam ruang bakar mesin diesel. Angka oktan diperlukan sehubungan dengan kemajuan teknologi permesinan yang memiliki kecenderungan menaikkan rasio kompresi untuk menghasilkan daya output yang lebih besar. Hal ini yang menyebabkan besarnya tekanan dalam ruang bakar sehingga membutuhkan bahan bakar yang memiliki angka oktan yang tinggi, yang dapat menahan tekanan dalam silinder dan mencegah bahan bakar terbakar sebelum waktunya.

Semakin tinggi angka oktan dari sutu bahan bakar maka bahan bakar akan semakin tahan terhadap tekanan dan temperatur tinggi, sehingga dapat menahan tekanan kompresi yang tinggi sehingga dapat terbakar pada waktunya.

Angka oktan dari suatu bahan bakar mewakili berapa persen volume Iso-Oktana dan Heptana Normal yang mempunyai kecenderungan berdetonasi sama dengan bahan bakar tesebut.

Menurut Arismunandar (1973), heptana normal adalah bahan bakar hidrokarbon (rantai lurus) yang mudah berdetonasi dalam motor diesel, oleh karena itu dinyatakan sebagai bahan bakar dengan bilangan oktana sama dengan nol. Iso-oktana atau 2,2,4-trimethylpentane adalah satu jenis bahan bakar hidrokarbon yang tidak mudah berdetonasi, dalam hal ini dinyatakan sebagai bahan bakar dengan bilangan oktan sama dengan 100.

Gambar 6. Rantai karbon bahan bakar n-heptana dan iso-oktana Sumber : Arismunandar (1973)

Bilangan oktana dari suatu bahan bakar adalah 88 () apabila bahan bakar tersebut mempunyai kecenderungan berdetonasi sama dengan suatu campuran yang terdiri dari 88 % volume Iso-Oktana dan 12 % volume Normal-Heptana.

I. Ionisasi

Ionizer yang digunakan merupakan magnet portabel yang ukurannya dirancang untuk diletakkan di pipa bahan bakar antara tangki bahan baker karburator/injeksi.

Penggunaan magnet ditujukan untuk membantu proses ionisasi di dalam bahan bakar. Ionisasi ini diperlukan agar bahan bakar dapat dengan mudah mengikat oksigen selama proses pembakaran. Jika proses ionisasi ini terjadi dengan baik maka konsumsi bahan bakar akan berkurang karena sedikitnya produk unburned hydrocarbon hasil proses pembakaran bahan bakar. Ukuran struktur molekul bahan bakar akan berubah menjadi ikatan yang lebih kecil setelah bahan bakar terpengaruh magnetisasi. Ukuran molekul yang lebih kecil ini secara langsung akan berakibat pada semakin mudahnya proses pembakaran dalam ruang bakar. Dengan kata lain proses magnetisasi pada bahan bakar akan membuat pembakaran lebih sempurna. Visualisasi proses dapat digambarkan dalam Gambar di bawah ini.

Gambar 7. Pengaruh magnet pada bahan bakar.

Sumber: (Xpower_ionizer.com)

Bahan bakar masuk ke dalam ruang magnet dari arah kiri (lihat gambar 4). Kekuatan magnetisasi didalam magnet portable menyebabkan terpecahnya ikatan karbon dalam bahan baker menjadi bagian-bagian kecil ikatan, sementara itu Far Infrared Ray memperkuat ikatan-ikatan kecil tadi dan memposisikan ikatan tersebut secara beraturan. Ikatan kecil dan beraturan inilah yang

menyebabkan mudahnya oksigen bereaksi dengan bahan bakar pada proses pembakaran (www.magnetizer.com).

J. Dasar Perhitungan

Parameter-parameter yang akan dijadikan sebagai perhitungan dalam pengujian ini adalah :

1. Daya Efektif (BHP)

Untuk menghitung daya efektif digunakan torsimeter dan tachometer untuk mengukur momen torsi dan putaran mesin. Dari hubungan keduanya, dapat diperoleh daya efektif yang dirumuskan sebagai parameter yang menunjukkan kinerja mesin dalam membangkitkan daya pada berbagai kondisi operasi yang diberikan :

BHP =

(kW) (1)

BHP = 1,0472. 10-4. T . n (kW)

Dimana :

BHP = Daya efektif, (kW)

N = Putaran poros, (rpm)

T = Momen torsi, (N . m)

103 = Faktor konversi dari watt ke kilowatt 60 = Faktor konversi dari menit ke detik 2. Konsumsi Bahan Bakar (FC)

Konsumsi bahan bakar dihitung dengan cara menghitung waktu yang diperlukan untuk menghabiskan bahan bakar dalam volume tertentu yang ditentukan pada gelas ukur.

Persamaannya adalah :

(2) Dimana :

Vbb = Volume bahan bakar = 50 (cm3) bb = berat jenis bahan bakar (g/cm3)

= Sgbb*air (dimana air diambil pada temperatur 250 C Tekanan 1 Atm = 0,99612 g/cm3)

3600 = Konversi waktu dari detik ke jam

1000 = Konversi dari gr ke kg

t = Waktu pemakaian bahan bakar

3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)

Kosumsi bahan bakar spesifik dinyatakan sebagai jumlah bahan bakar yang dibutuhkan mesin dalam waktu tertentu untuk menghasilkan 1 kilowatt daya efektif. SFC adalah ukuran nilai ekonomis suatu mesin dalam penggunaan bahan bakar.

SFC = FC / BHP (kg/kW hr) (3)

Di mana : FC = konsumsi bahan bakar (kg/hr)

BHP = daya efektif (kW)

4. Tekanan Efektif Rata-rata (MEP)

Tekanan efektif rata-rata menyatakan tekanan rata-rata yang bekerja untuk menggerakkan torak dalam menghasilkan daya efektif per satuan luas.

(kN/ m²) (4)

dimana :

= 2 ; Konstanta untuk motor 4 langkah

= Volume langkah =1,486 Ltr = 1,486 (dm³)

5. Konsumsi Udara Aktual (Ma)

Konsumsi udara aktual adalah jumlah udara yang terisap oleh mesin selama langkah pemasukan untuk bercampur dengan bahan bakar.

Persamannya adalah :

MA = qud . ρud (kg/hr) (5)

di mana : ρud = massa jenis udara (kg/m3)

qud = debit udara (m3/hr)

Untuk mencari massa jenis udara digunakan persamaan :

Sifat-Sifat Udara a. Tekanan Parsial Uap Air, ƒ (mmH2O) (hal. 9)

(mmH2O) f’ = ( Tabel A 2 sifat sifat udara jenuh pada Tb ) b. Perbandingan Kelembaban,

(kg/kguk)

(kg/kguk) c. Volume Spesifik Udara Pada Kondisi Masuk,

(m³/kg)

(m³/kg).

d. Massa Jenis Udara Pada Kondisi Masuk,

(kg/m³) Debit udara pada mesin ini dirumuskan sebagai :

qud = 10,42. 10-3. du2 .

(m3/hr)

di mana : du = diameter orifice udara (mm)

(kg/m³)

hud = tinggi manometer udara (mm)

Sehingga persamannya dapat dituliskan sebagai :

MA = 10,42.10-3. du2.

. ρud (kg/hr)

6. Konsumsi Udara Teoritis (Mth)

Konsumsi udara teoritis adalah jumlah udara teoritis yang dibutuhkan oleh mesin pada langkah isap

Mth =

(kg/hr) (6)

7. Perbandingan udara bahan bakar aktual ( AFRact)

Perbandingan udara bahan bakar dinyatakan sebagai perbandingan antara jumlah komposisi udara yang terisap sesungguhnya dengan jumlah bahan bakar yang terpakai, yang dapat berpengaruh terhadap laju pembakaran serta banyaknya energi yang dihasilkan.

Persamaannya adalah:

AFRact= MA/FC (7)

8. Faktor kelebihan udara (α)

Faktor kelebihan udara menunjukkan besarnya faktor pencampuran udara dan bahan bakar yang merupakan perbandingan udara bahan bakar aktual dengan perbandingan udara bahan bakar stoikiometri.

Persamaannya adalah:

α = AFRact/ AFRstoi (8)

9. Efesiensi volumetris (ηvol)

Efesiensi volumetris adalah perbandingan antara jumlah udara yang terisap dengan jumlah yang diharapkan dapat mengisi silinder pada proses pengisapan

Persamaannya adalah :

ηvol =

* 100 % (9)

10. Efesiensi thermis (ηth)

Efesiensi termis mekanis adalah kemampuan mesin untuk meneruskan energi termalnya menjadi energi mekanis. Sehingga efesiensi termis mekanis merupakan perbandingan energi kalor yang diubah menjadi daya efektif dengan jumlah energi kalor bahan bakar yang disuplai ke dalam ruang bakar.

Persamaannya adalah :

ηth =

(10)

dimana : Qtot = kalor sebenarnya bahan bakar (kW)

11. Neraca Kalor

Neraca kalor adalah neraca yang menunjukkan perbandingan energi kalor yang dihasilkan dan yang digunakan. Energi kalor yang terjadi dari hasil pembakaran antara udara dan bahan bakar tidak semuanya dapat menghasilkan daya berguna, namun sebagian dari energi kalor itu hilang akibat kerugian kalor.

Kesetimbangan energi kalor yang terjadi pada proses pambakaran meliputi:

a. Energi kalor hasil pembakaran (Qtot) :

Qtot =

(kW) (11)

Di mana : LHVbb = nilai kalor bawah bahan bakar

LHV = 42769 kJ/kg

b. Energi kalor yang menghasilkan daya efektif (Qde) :

Qde = BHP = 1,0472 . 10-4. T. n (kW)

Persentase Qde :

%Qde =

(%) (12)

c. Energi kalor yang hilang pada sistem pendingin (Qap) :

Qap = map . ap. (Tb6-Tb5) (kW) (13)

Di mana : map = laju aliran massa air pendingin (kg/s)

ap = panas jenis spesifik air pendingin (kJ/kgºC)

Pada Tb =

(ºC)

Tb6 = temperatur air pendingin keluar mesin (ºC)

Tb5 = temperatur air pendingin masuk mesin (ºC)

Untuk menghitung laju aliran air pendingin :

map = qap . ρap (kg/s)

di mana : qap = debit aliran air pendingin (m3/s)

ρap = massa jenis air pendingin (kg/m3) pada Tb =

(ºC)

Sedangkan untuk menghitung debit aliran air pendingin dengan diameter pipa (D) = 38,8 mm dan diameter orifice (d) = 22,1 mm, khususnya untuk mesin ini adalah :

qap = 0,002874. d2.

jadi :

(m3/hr)

map = 0,002874 . d2.

. ρap (kg/hr)

map = 0,002874 . d2.

. ρap .

(kg/s)

Sehingga persamaan menjadi energi kalor yang hilang pada air pendingin adalah :

Qap = 0,002874 . d2.

. ρap .

ap (Tb6-Tb5) (kW)

Di mana hap = tinggi manometer air pendingin

Persentase Qap :

% Qap =

(%)

d. Energi yang hilang akibat gas buang (Qgb) :

Qgb = mgb . gb.

(kW) (14)

Di mana : mgb = laju aliran massa air pendingin yang masuk ke kalorimeter (kg/s)

= qgb . ρgb (kg/s)

qgb = 0,5 m3/hr = 1,388. 10-4 m3/s

mgb = 1,388.10-4. ρgb (kg/s)

ρgb = massa jenis air pada kalorimeter gas buang (kg/m3) pada Tb =

(ºC)

gb = panas jenis air pada kalorimeter gas buang (kJ/kgºC) pada Tb =

(ºC)

Ta4 = temperatur air pendingin keluar kalorimeter (ºC)

Ta2 = temperatur air pendingin masuk kalorimeter (ºC)

Tb7= temperatur gas buang mesin (ºC)

Tb1= temperatur udara ruangan sekeliling mesin (ºC)

Ta1 = temperatur gas buang masuk ke kalorimeter (ºC)

Ta3= temperatur gas buang keluar ke kalorimeter (ºC)

Jadi :

Qgb = 1,388. 10-4. ρgb . gb.

Persentase Qgb :

% Qgb =

(%)

(kW)

e. Energi kalor yang hilang akibat kerugian lain (Qkl) :

Energi kalor yang hilang akibat kerugian lain antara lain akibat gesekan, konveksi, konduksi, serta untuk menggerakkan alat-alat bantu.

Persamaannya adalah :

Qkl = Qtot – (BHP + Qap + Qgb) (kW) (15)

Persentase Qkl :

% Qkl =

(%).

3. Pengertian turbocharger Prinsip Kerja TURBO CHARGER pada kendaraan

Prinsip Kerja TURBO CHARGER pada kendaraan

DEFINISI TURBO:

Turbo atau istilah kerennya TURBO CHARGER, merupakan sebuah kompresor gas yg digunakan untuk Induksi Paksa (Forced Induction) dari mesin pembakaran dalam (Internal Combustion Engine)

Turbocharger merupakan sebuah bentuk dari supercharger yg meningkatakan kepadatan udara yg memasuki mesin untuk menghasilkan tenaga lebih. sebuah Turbocharger mempunyai turbin yg ditenagai oleh kompresor dan dikendalikan oleh gas pembuangan mesin itu sendiri dari pada pengendalian secara mekanis. hal ini membuat turbocharger mampu mencapai tingkat efisiensi yg lebih tinggi daripada kompresor kompresor Forced Induction tipe lain.

Pada awal mula perakitan, Turbocharger direferensikan sebagai "Turbo supercharger". sebuah super charger yg menggunakan compressor udara untuk diinduksikan/didorong secara paksa kedalam mesin. secara logika, menambahkan turbin untuk untuk memutar supercharger akan mengubah istilahnya menjadi "Turbo supercharger". namun, istilah tersebut kemudian , disingkat menjadi "Turbo Charger". hal ini, membuat kebingungan karena terkadang istilah "turbo supercharger" masih sering digunakan untuk menunjukkan mesin yg menggunakan crankshaft-drive supercharger dan exhaust-driven turbocharger bersama-sama atau sering pula disebut "twin charging".

Prinsip Kerja Turbocharger: Sebuah Turbocharger ada sebuah kipas pompa radial yg kecil yg dikendalikan oleh energi gas buang dari sebuah mesin. sebuah Turbocharger terdiri dari sebuah turbin dan compressor terpasang pada sebuah batangan (shared shaft). Turbin tersebut mengubah panas dan tekanan gas buang menjadi daya putar, yg kemudian digunakan untuk menggerakkan compressor. compressor menggerakkan aliran udara dan memompakannya kedalam intake manifold pada tekanan yg semakin meningkat. Hal tersebut menghasilkan kadar udara yg besar memasuki silinder dari setiap langkah hisap (intake stroke). tujuan dari turbocharger kurang lebih sama dengan supercharger, untuk memperbaiki efisiensi volumetrik mesin dengan memecahkan salah satu batasan kardinalnya. tekanan udara pada atmosfir tidak lebih dari 1 atm (14,7psi), sehingga ada batas mutlak antara tekanan dalam katup masuk dan jumlah aliran udara yg memasuki ruang pembakaran. Turbocharger meningkatkan tekantan pada titik

dimana udara memasuki silinder, kadar udara (oksigen) yg besar dipaksakan masuk ketika tekanan pada inlet manifold meningkat. tambahan aliran udara membuat mesin mampu mengendalikan tekanan ruang bakar dan perbandingan bahan bakar dan udara yg seimbang saat mesin berada pada RPM tinggi. hal ini meningkatkan tenaga dan torsi yg dikeluarkan oleh mesin. untuk menghindari detonasi dan kerusakan fisik, tekanan dalam silinder tidak boleh terlalu tinggi. untuk mencegah hal tersebut terjadi, tekanan masuk harus dikontrol oleh ventilasi yg membuang kelebihan gas. fungsi kontrol tersebut dilakukan oleh wastegate, yg mengarahkan beberapa gas buang tidak ikut mengalir ke turbin.

Cara Kerja Turbocharger: Sebuah turbocharger secara dasar adalah sebuah pompa udara. gas buang panas yg meninggalkan mesin setelah pembakaran diarahkan langsung ke roda turbin disamping turbocharger utnuk membuat turbin tersebut berputar hingga kecepatan 230.000RPM Roda Turbin itu terhubung oleh sebuah batang ke roda kompresor. semakin turbin berputar cepat, kompresor pun ikut berputar dengan cepat. putaran kompresor tersebut mendorong aliran udara dan mengkompres udara tersebut sebelum dipompakan ke dalam ruang pembakaran mesin. Banyak sistem turbo yg menambahkan pendingin (Intercooler) antara kompresor dan silinder, karenan

udara yg terkompres dan berputar sedemikian cepatnya dapat mencapai suhu tinggi yg ekstrim Prinsip dasar dibalik penggunaan turbochargin cukup sederhana, namun sebuah turbocharger adalah sebuah komponen mesin yg sangat kompleks. tidak hanya komponen-komponen dalam turbocharger itu sendiri yg harus terkoordinasi secara tepat, tapi jg turbocharger dan mesin harus benar-benar cocok. jika tidak, maka dapat menghasilkan mesin yg tidak efisien dan bahkan kerusakan.

Ada 4 tahap kerja yaitu :

1. HISAP (Charge Exchange Stroke)

pada mesin Diesel atau bensin injeksi, piston bergerak kebawah dan udara ditarik melalui katup masuk. dalam mesin bensin karburator, udara dicampurkan dengan bensin. 2. KOMPRESI (Power Stroke)

Ketika Piston bergerak keatas, udara atau campuran bensin dan udara di kompress 3. Ekspansi (Power Stroke) dalam mesin bensin karburator atau injeksi, campuran bahan bakar dan udara disulut oleh busi, pada mesin Diesel, bahan bakar di injeksikan pada tekanan tinggi dan campuran udara dengan bahan bakar tersebut akan terbakar secara spontan. kemudian, ledakan tersebut mendorong piston bergerak kebawah. 4. Pembuangan (Charge Exchange Stroke) Gas Buang dikeluarkan melalui katup pembuangan ketika piston bergerak keatas. Pada mesin dengan Turbocharger, Udara di kompress sebelum disuplai kembali ke dalam silinder selama langkah hisap. karena proses tersebut berada pada tekanan yg lebih tinggi, kadar udara yg lebih besar masuk kedalam ruang bakar sehingga bahan bakar terbakar lebih efisien. hal ini meningkatkan Power Output,

memberikan torsi yg lebih besar pada top speed dibandingkan pada mesin biasa dengan volume mesin yg sama, dan mengurangi kadar emisi gas buang. beberapa mesin Diesel bisa di set up untuk menerima udara lebih namun dengan takaran solar yg sama, yg tidak hanya meningkatkan tenaga tapi juga menghasilkan gas buang yg lebih bersih. Macam - Macam Turbo: PARALLEL

beberapa mesin, seperti mesin jenis V, menggunakan dua turbo kecil yg identik. masing-masing dipasangkan pada aliran gas buang yg terpisah dari mesin. 2 turbo yg lebih kecil menghasilkan dorongan (boost) yg sama atau lebih (secara agregat) daripada sebuah turbo besar tunggal. karena ukurannya yg kecil, turbo jenis ini mampu mencapai RPM optimalnya dan menghasilkan dorongan yg optimal secara lebih cepat. turbo jenis ini sering dirujuk dengan nama lain Parallel Twin-Turbo system. Daftar Kendaraan dengan Twin Turbo : Maserati Bi-turbo, Nisan GT-R, Mitsubishi 3000GT VR-4, Nissan 300ZX, BMW twin Turbo 3.0 inline 6 cylinder cars(E90, E81, E60). SEQUENTIAL

Beberapa pembuat mobil mengatasi Turbo lag (Jeda yg terasa saat Turbo Aktif) dengan menggunakan 2 turbo kecil. penyusunan yg tipikal untuk turbo jenis ini adalah, memiliki 1 turbo yg aktif pada seluruh putaran RPM dan satu turbo yg aktif ketika RPM Tinggi. sebelum RPM tinggi tercapai, inlet gas buang

dan udara dari Turbo kedua ditutup. Sequential twin-Turbo biasanya jauh lebih kompleks dari pada parallel twin-turbo. Banyak Mesin-Mesin Diesel Modern menggunakan Teknologi ini untuk menghilangkan efek "Turbo Lag" dan juga mengurangi konsumsi Bahan Bakar serta Emisi Karbon. Kelebihan dari penerapan Turbo: 1. Lebih Responsif dalam penerapan standar, adalah hal yg realistis untuk melipatgandakan tenaga dari suatu mesin melalui turbocharger. turbocharger juga berperan mencegah hilangnya tenaga pada daerah dataran tinggi, dan memberikan keuntungan yg signifikan pada truk-truk dan mesin Off-Road yg telah berTurbocharger 2. Lebih Ekonomis Turbocharger mendaur ulang energi yg dihasilkan oleh mesin kendaraan, mengubah energi bahan bakar terkonsumsi menjadi tenaga yg lebih besar dengan menciptakan friksi dan terbuangnya panas yg lebih kecil. sebagai dampaknya, mesin denga turbocharger menjadikan penggunaan bahan bakar yg lebih hemat daripada keadaan standarnya. 3. Lebih HIJAU Karena turbocharger mengirimkan lebih banyak udara ke mesin, pembakaran bahan bakar berlangsung lebih mudah, dan lebih bersih. Mesin Mesin Diesel modern dengan turbocharger menghasilkan Emisi NOx dan CO2 yg lebih rendah 50% daripada mesin-mesin konvensional. 4 Lebih Menyenangkan Turbocharger memberikan torsi yg lebih besar, sehingga performa kendaraan menjadi lebih ganas dan memberikan kenikmatan mengendara yg sesungguhnya Gaspollllll ga pake rem.....

4. Metode untuk menstart mesin diesel

Sistem Starting Mesin Diesel (II) Monday, 28 October 2013 | Post By : Berdasarkan kecepatan proses kinerja pada mesin diesel generator set, dapat digolongkan tingkatan pada diesel tersebut, diantaranya:   

Diesel kecepatan rendah, yaitu < 400 rpm Diesel kecepatan menengah, yaitu antara 400-1000 rpm Diesel kecepatan tinggi, yaitu >1000 rpm

Sedangkan berdasarkan proses saat menghidupkan atau menjalankan mesin diesel, dibagi menjadi tiga macam starting, yaitu:

Sistem Start Manual Sistem menghidupkan mesin diesel dengan daya mesin yang relatif kecil, yaitu < 30 PK. Cara menghidupkan mesin diesel pada sistem ini adalah menggunakan penggerak engkol start pada poros engkol atau pada poros hubung yang akan digerakkan oleh tenaga manusia. Jadi sistem start ini akan sangat bergantung pada faktor manusia sebagi operatornya. Sistem Start Elektrik Sistem ini dipakai untuk menghidupkan mesin diesel yang memiliki daya sedang, yaitu 500 PK. Sistem mesin ini menggunakan motor DC dengan suplai baterai atau accumulator 12 atau 24 volt untuk men-start diesel. Saat start, motor DC mendapat suplai dari baterai atau accu tersebut dan menghasilkan torsi yang digunakan untuk menggerakkan diesel hingga mencapai putaran tertentu. Baterai atau accu yang dipakai harus dapat dipakai untuk men-start sebanyak 6 kali tanpa diisi kembali. Hal ini dikarenakan arus start yang dibutuhkan motor DC cukup besar, maka dinamo akan berfungsi sebagai arus DC. Sedangkan pengisian ulang baterai atau accu akan digunakan alat bantu berupa battery charger dan pengaman tegangan. Saat diesel tidak bekerja maka battery charger mendapat suplai dari sumber listrik PLN. Sedangkan pada saat diesel bekerja maka suplai battery charger didapat dari generator. Pengaman tegangan berfungsi untuk memonitor tegangan baterai atau accu. Jika tegangan dari baterai atau accu sudah mencapai 12/24 volt yang merupakan tegangan standarnya, maka hubungan antara battery charger dengan baterai atau accu akan diputus oleh pengaman tegangan. Sistem Start Kompresi Sistem start ini digunakan untuk diesel yang memiliki daya besar, yaitu > 500 PK. Sistem ini memakai motor dengan udara bertekanan tinggi untuk start dari mesin diesel. Cara kerjanya, yaitu dengan menyimpan udara ke dalam suatu botol udara. Kemudian udara tersebut dikompresi sehingga menjadi udara panas. Sedangkan bahan bakar solar dimasukkan ke dalam fuel injection pump, serta disemprotkan lewat nozzle dengan tekanan tinggi. Akibatnya akan terjadi pengkabutan dan pembakaran di ruang bakar. Pada saat tekanan di dalam tabung turun sampai batas minimum yang ditentukan, maka kompresor akan secara otomatis menaikkan takanan udara di dalam tabung hingga tekanan dalam tabung mencukupi dan siap dipakai untuk melakukan starting mesin diesel.

Sabtu, 15 Oktober 2011 ENGINE STARTING / SISTEM UDARA START MAIN ENGIN

BAB I UDARA START MESIN INDUK (Main Engine of Starting System)

Untuk mesin induk diatas kapal, baik diesel 4-tak maupun 2-tak digunakan udara untuk start engine, udara ini diproduksi dari air compressor dan ditampung di bejana udara (air reservoir). Tekanan kerja untuk udara start ini dimulai dari tekanan 25 - 30 bar. Menurut SOLAS, bahwa untuk mesin digerakkan langsung tanpa reduction gear (gear box) harus dapat distart 12 kali tanpa mengisi lagi, sedangkan untuk mesin -mesin dengan gear box dapat distart 6 kali. 1. Bagian - bagian utama dari penataan udara start dan fungsinya masing-masing :

a. Bejana udara (air reservoir) berfungsi sebagai tabung pengumpul udara. b. Main starting valve berfungsi sebagai katup penyalur untuk pembagi ke masing masing cylinder head dan penyalur udara untuk start. c. Distributor valve berfungsi sebagai pembagi pada katup udara start (air starting valve) yang bekerja menggunakan plunger. d. Air starting valve berfungsi sebagai katup supply udara di cylinder head untuk menggerakkan piston kebawah pada saat langkah expansi (baik diesel 4 tak maupun 2 tak) 2. Prinsip kerjanya Untuk start engine baik pada saat kapal berangkat ataupun saat olah gerak, dilaksanakan sebagai berikut :

a. Udara dari bejana udara minimal 17 kg/cm2 (17 bar) karena bila tekanan udara dibawahnya, maka udara tersebut tidak mampu menekan piston kebawah. b. Katup tekan di bejana udara dibuka penuh, maka udara akan keluar ke main starting valve. Setelah udara tersebut direduksi tekanannya hingga ± 10 bar. c. Bila handle start ditekan kebawah, maka udara keluar dari system sebagian masuk dulu ke distributor valve dan sebagian lagi ke cylinder head air starting valve. Udara start ini diatur oleh distributor valve dengan tekanan 10 bar mana yang bekerja pada proses expansi (hanya ada 1 silinder yang bekerja) melalui plunyer yang dihubungkan dengan firing ordernya (misalnya motor diesel 4 tak adalah -.1-5-3-6-2-4). d. Distributor valve mengatur plunyer yang bekerja dan udara ini langsung menggerakkan piston melalui air starting valve di cylinder head. Udara supply ini diperoleh dari bejana udara. Jadi udara tersebut melaksanakan kerja parallel, disamping mengatur ke distributor valve sekaligus untuk udara start mendorong piston kebawah pada tekanan minimal 7 bar sesuai tekanan dalam botol angin. Kesimpulan

a. Untuk membuka air starting valve menggunakan udara reduksi yang mengatur distributor valve. b. Setelah air starting valve terbuka, maka udara start dengan tekanan sesuai pada tekanan kerja dibotol angina masuk silinder motor melalui air starting valve yang terbuka untuk mendorong piston kebawah (TMB), sehingga mesin dapat dijalankan. (ON). ENGINE STARTING

5.