ANALISA PERFORMANSI PADA MOBIL TOYOTA FORTUNER MESIN DIESEL TIPE 2KD-FTV VN TURBO INTERCOOLER

Jurnal

e-Dinamis, Volume.10, No.2 September

2014

ISSN 2338-1035

ANALISA PERFORMANSI PADA MOBIL TOYOTA FORTUNER MESIN DIESEL TIPE 2KD-FTV VN TURBO INTERCOOLER Andi Setiawan Ginting, Mulfi Hazwi Departemen Teknik Mesin, Falkutas Teknik, Universitas Sumatera Utara [email protected] ABSTARAK Direct Four Stroke Turbo Commonrail Injection yang dikenal dengan D4D merupakan kemajuan teknologi pada industri otomotif khususnya dalam hal penyempurnaan performansi mesin. D4D adalah teknologi pengaturan laju tekanan bahan bakar dari sisi kuantitas dan waktu penyemprotan bahan bakar secara elektronik.Kelebihan yang dimiliki oleh mesin D4D adalah dengan penggunaan sistem commonrail dimana bahan bakar solar akan dihisap oleh pompa bahan bakar melalui saringan bahan bakar agar dapat menghasilkan kualitas bahan bakar solar dengan tingkat emisi gas buang yang sangat rendah. Disamping itu dengan adanya teknologi ini akselerasi dan performa yang dihasilkan sangat optimal beserta tingkat getaran dan suara mesin yang lebih halus. Tujuannya untuk mengetahui performansi dan kinerja mesin diesel yang berteknologi commonrail VN Turbo Intercooler pada seri Toyota Fortuner tipe 2KD FTVVn Turbo Intercooler. Metodologi yang digunakan adalah ruang bakar atau mesin pada Toyota Fortuner tipe 2KD-FTV VN Turbo Intercooler. Motor Diesel memiliki efisiensi termal dan performansi yang lebih baik serta dapat menghasilkan energi yang relatif besar. Efisiensi termal yang merupakan indikasi sesungguhnya dari konversi input termodinamika menjadi kerja mekanis mencapai 84,4 %. Hal ini membuktikan bahwa mobil ini telah mempunyai efisiensi yang sudah bagus. Disamping itu untuk putaran 2800 rpm didapat daya sebesar 100,5218 kW. Hasil analisa secara keseluruhan membuktikan bahwa mobil ini memiliki performa yang baik. Kata kunci: teknologi, kuantitas, akselerasi, emisi, optimal.

1. PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Toyota fortuner dengan masingmasing pilihan mesin ternyata memiliki kelebihan dan ciri khas masing-masing. Pada seri mesin bensin toyota kijang innova tipe 1TR-FE, mesinya menggunakan teknologi variable valve timing Intellingent atau yang lebih dikenal dengan singkatan VVT-i yang berfungsi mengatur pola bukaan katup sehingga dapat memaksimalkan tenaga mesin pada saat tenaga besar dan sebaliknya dengan pemakaian bahan bakar yang sesuai kondisi. Pada seri mesin diesel Toyota Fortuner tipe 2KDFTV VNT (Variable Nozzle Turbocharger) intercooler menggunakan mesin D-4D yang ternyata juga memiliki keunggulan lebih baik dibandingkan mesin bensin.2KD FTV VN Turbo Intercoller adalah mesin Toyota diesel 4 silinder, dimana pengertian angka 2 adalah menunjukkan generasi keberapa dari keluarga mesin tersebut. Mesin seri KD

adalah 4 silinder dengan fitur bercamshaf ganda namum dihubungkan oleh 1 timing belt, kode F menunjukkan mesin tersebut twincam, juga dilengkapi turbucharger, kode T menunjukkan mesin tersebut bertipe “forced induction” yang berfungsi untuk meningkatkan tenaga mesin dan efisiensi dengan turbocharger dan menggunakan sistem pasokan bahan bakar tipe Common rail,dan V menunjukkan sistem pasokan bahan bakar tipe Common rail [1]. 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Dasar Jika meninjau jenis-jenis mesin, pada umumnya adalah suatu pesawat yang dapat merubah bentuk energi tertentu menjadi kerja mekanik. Misalnya, mesin listrik yang mana adalah sebuah mesin yang kerja mekaniknya diperoleh dari sumber listrik. Sedangkan mesin gas atau mesin bensin yang kerja mekaniknya 91

Jurnal


diperoleh dari sumber pembakaran gas atau bensin. Selain dari pada itu, apabila ditinjau dari cara memperoleh sumber energi termal, jenis mesin kalor dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu: Mesin pembakaran luar (exsternal combustion engine). Mesin pembakaran luar adalah mesin dimana proses pembakaran terjadi diluar mesin, energi termal dari hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin melalui beberapa dinding pemisah. Contohnya adalah mesin uap. Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine). Mesin pembakaran dalam adalah mesin dimana proses pembakaran berlangsung di dalam mesin itusendiri, sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam ini umumnya dikenal dengan sebutan motor bakar. Contoh dari mesin kalor pembakaran dalam ini adalah motor bakar torak dan turbin gas [2]. 2.2. Prinsip Kerja Motor Bakar Diesel Ketika gas dikompresikan, suhunya meningkat seperti dinyatakan oleh Hukum Charles; mesin diesel menggunakan sifat ini untuk menyalakn bahan bakar. Udara disedot kedalam silinder mesin diesel dan dikompresikan oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari resiko kompresi dari mesin menggunakan busi. Pada saat piston memukul bagian atas, bahan bakar diesel dipompa keruang pembakaran dalam tekanan tinggi, melalui nozzle atomisting. Dicampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat. Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran di atas mengembang,mendorong piston kebawah dengan tenaga yang kuat dan menghasilkan tenaga dalam arah vertikal [2].

2014

ISSN 2338-1035

Gambar 2.1. Langkah Kerja Motor Diesel 2.3 Siklus Ideal Diesel

Gambar 2.2 Diagram P-V dan T-S Proses-proses yang terjadi pada siklus tersebut adalah: a. Proses 6-1. Tekanan konstan udara hisap pada Po.Katup hisap terbuka dan katup keluar tertutup:

W6−1 = P0 (v1 − v6 ) [2]Keterangan: P0 = tekanan pada titik 0 (kPa) = volume pada titik 1 (m3) V1 V6 = volume pada titik 6 (m3) W6−1 = kerja pada titik 6-1 (kJ) b. Proses 1-2. Langkah kompresi isentropik Semua katup tertutup: T2=T1(V1 / V2)k-1 = T1(V1 / V2)k-1 =T1 (rc)k-1 P2= P1(V1 / V2)k = P1(V1 / V2)k = P1(rc)k V2 = VTDC = mmRT2 / P2 Q1-2 = 0 [2] W1-2 = mmR(T2 – T1) / 1- k Keterangan: P1 = tekanan pada titik 1 (kPa)

P2 T1 T2 V1 V2 W1−2

= tekanan pada titik 2 (kPa) = temperatur pada titik 1 (K) = temperatur pada titik 2 (K) = volume pada titik 1 (m3) = volume pada titik 2 (m3) = kerja pada siklus 1-2 (kJ)

92

Jurnal


R = konstanta gas (kJ/kg.K) c. Proses 2-3. Tekanan Konstan Panas Masuk (Pembakaran) semua katup tertutup: Q2-3 = Qin = mf QHVηc = mmCp(T3 – T2) = (ma + mf)Cp(T3 – T2) QHVηc = (AF + 1)Cp (T3 – T2) Q2-3 = Qin = Cp(T3 - T2) = (h3 – h2) W2-3 = Q2-3 – (u3 – u2) = P2(V3 – V2) Cut of Ratio : [2] ß = V3 – V2 = T3 / T2 Keterangan: P3 = tekanan pada titik 3 (kPa)

P2 T3 T2 QHV Qin ηc mm

Cp

= tekanan pada titik 2 (kPa) = temperatur pada titik 2 (K) = heating value (kJ/kg) = kalor yang masuk (kJ) = efisiensi pembakaran

=massa campuran gas di dalam silinder (kg) = panas jenis gas pada tekanan konstan (kJ/kg.K) W2−3 = kerja pada titik 2-3 (kJ) d. Proses 3-4: Langkah Isentropik atau langkah ekspansi isentropik: Semua katup tertutup: Q3-4 = 0 T4 = T3(V3 / V4)k-1= T3(V3 / V4)k T4 = T3 = (V3 / V4)k = (V3 / V4)k W3-4 = (P4V4 – P3V4) / (1 – k ) = R(T4 – T3) / (1 – k) = (u3 – u4) = Cv (T3- T4) Keterangan: P4 = tekanan pada titik 4 (kPa) = tekanan pada titik 3 (kPa)

T3

= temperatur pada titik 3 (K)

T4 V3 V4 mm

= temperatur pada titik 4 (K) = volume pada titik 3 (m3) = volume pada titik 4 (m3)

= massa campuran gas dalam silinder (kg) R = konstanta gas (kJ/kg.K) W3−4 = kerja pada titik 3-4 (kJ)

ISSN 2338-1035

e. Proses 4-5: Rejeksi panas volume konstan (keluaran berhembus kebawah)Katup keluar terbuka dan katup hisap tertutup. V5 = V4 = V1 = vBDC W4-5 = 0 Q4-5 = Qout = mmCv(T5 – T4) = = mmCv(T1 - T4) Q4-5 = Qout = Cv = (T5 – T4) = (u5 – u4) = [2] Cv(T1 – T4) Keterangan: T4 = temperatur pada titik 4 (K)

T5


mm


P3

2014

di

= massa campuran gas di dalam silinder (kg) cv = panas jenis gas pada volume konstan (kJ/kg.K) W4−5 = kerja pada titik 4-5 (kJ) f. Proses 5-6: Tekanan Konstan langkah buang di Po.Katup buang terbuka. W5-6 = P0 (V6 – V5) = P0(V6 – V1) [2] Keterangan: P0 = tekanan pada titik 0 (kPa)

v5

= volume pada titik 5 (m3)

v6 W5−6

= volume pada titik 6 (m3)

= kerja pada titik 5-6 (kJ) Effisiensi Thermal Siklus Diesel (Eff. Th): (ηt )DIESEL = [Wnet] / [Qin] = 1 – ([Qout] / [Qin]) 2.4 Tekanan efektif rata-rata (mep) Selama siklus berlangsung, temperatur dan tekanannya selalu berubah-ubah. Oleh karena itu sebaiknya dicari harga tekanan tertentu (konstan) yang apabila mendorong torak sepanjang langkahnya dapat menghasilkan kerja persiklus yang sama dengan siklus yang dianalisis. Tekanan tersebut dinamai tekanan efektif rata-rata (mep), yang diformulasikan sebagai: [2] Mep= dimana: mep = tekanan efektif rata-rata (kPa)

93

Jurnal


Vd = volume langkah torak (m3) Wnett= kerja netto (kJ) 2.5 Daya Indikator ( Ẃi ) Merupakan daya yang dihasilkan dalam silinder motor sehingga merupakan basis perhitungan atau penentuan efisiensi pembakaran atau besarnya laju panas akibat pembakaran di dalam silinder. [2] Wi= dimana: Ẃi = daya indikasi (kW) N = putaran mesin (putaran/detik) n = jumlah putaran dalam satu siklus, untuk empat tak n = 2 (putaran/siklus) Wnett = kerja netto (kJ) 2.6 Torsi dan Daya Daya yang dihasilkan suatu mesin pada poros keluarannya disebut sebagai daya poros (atau bisa dikenal dengan brake power) yang dihitung berdasarkan rumusan: Wb = 2π x N x τ [2] Dimana: = daya poros (kW) Wb N = putaran mesin (putaran/ detik) τ = torsi (Nm) π = 3,14 2.7 Konsumsi bahan bakar (Sfc) Konsumsi bahan bakar (Sfc) didefenisikan ssebagai jumlah bahan bakar yang dikonsumsikan persatuan unit daya yang dihasilkan perjam operasi. Secara tidak langsung komsumsi bahan bakar spesifik merupakan indikasi efesiansi mesin dalam menghasilkan daya dari pembakaran bahan bakar. Sfc = m‫ּי‬f / Wb [2] dimana :

m‫ּי‬f = dimana: sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (gr/kwh) m‫ּי‬f = laju aliran rata-rata bahan bakar (kg/detik) mf = massa bahan bakar (kg)

2014

ISSN 2338-1035

ma = massa udara (kg) Wb = daya poros (kW) N = putaran mesin (putaran/detik) 2.8Efisiensi mekanis Besarnya kerugian daya diperhitungkan dalam efisiensi mekanis yang dirumuskan sebagai berikut: [2] ηm = Ẃ b / Ẃ i dimana: ηm = efisiensi mekanis = daya poros (kW) Wb = daya indikasi (kW) Wi 2.9Efisiensi volumetrik Efisiensi ini didefinisikan sebagai perbandingan antara massa udara yang masuk karena dihisap torak pada langkah hisap dan massa udara pada tekanan dan temperatur atmosfer yang dapat dihisap masuk kedalam volume satuan yang sama. [2] ηv = ma / ( ρa x Vd) dimana: ηv = efisiensi volumetrik

ρa

= massa jenis udara (kg/m3) ma = massa udara (kg) Vd = volume langkah torak (m3) 2.10Efisiensi Thermal Brake Efisiensi Thermal Brake (brake thermal eficiency) merupakan perbandingan antara daya keluaran aktual terhadap laju aliran panas ratarata yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Efisiensi thermal brake dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

ηb =

PB .3600 mf .CV

[2]

dimana:

ηb CV m‫ּי‬f

= Efisiensi termal brake = nilai kalor bawah bahan bakar (kj/kg) = laju aliran rata-rata bahan bakar (kg/detik)

3. METODOLOGI 3.1.Metode Pengumpulan Data 94

Jurnal


Data yang diperoleh dalam pengujian ini meliputi : a. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing-masing pengujian b. Data sekunder, data mengenai karakteristik bahan bakar solar dari pertamina. 3.2.Pengamatan dan tahap pengujian Pada penelitian yang akan diamati adalah : 1. Parameter torsi (T) dan parameter daya (PB) 4. 2. Parameter konsumsi bahan bakar spesifik (sfc) 3. Rasio perbandingan udara bahan bakar (AFR) 4. Effisiensi mekanis (ηm) 5. Effisiensi volumetris (ηv) 6. Effisiensi thermal brake (ηb) 3.3.Prosedur Analisa Performansi Mesin Diesel Tipe 2KD FTV-VN Turbo Intercooler Analisa yang dilakukan dengan menggunakan mesin Diesel Tipe 2KDFTV VN Turbo Intercooler dengan sistem bahan bakar commonrail. 3.4. Alat – Alat untuk proses analisa unjuk kerja mesin 1.Four gas analyser: Berguna untuk mengukur kontribusi gas buang yang keluar dari mobil berbahan bakar solar. 2. Tachometer: Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran pada poros engkel / piringan motor atau mesin lainnya. Tachometer dikendalikan oleh putaran kabel dari sebuah unit pengendali yang dimasukkan kedalam mesin (biasanya pada poros engkol) juga adabiasanya pada sistem mesin diesel sederhana yang menggunakan basis sistem elektris ataupun tanpa sistem elektrik. 3. Universal Dynamometer Module

2014

ISSN 2338-1035

Sesuai dengan namanya dynamometer ini menyerap daya yang di ukur kemudian disebarkan kesekelilingnya dalam bentuk panas karena dynamometer ini secara khusus bermanfaat untuk pengukuran tenaga atau daya. Cara menggunakan alat dynamometer ini ialah dengan cara memasang dynamometer di poros transmisi, maka dynamometer ini akan membaca daya dan torsi pada mesin tersebut. Dengan spesifikasi alat ukurnya :GuntHamburg dengan Tipe HM 365, Nominal Power 2,2 Kw dan maksimal 200 Kw.

4,Multimeter Multimeter berfungsi untuk mengukur tegangan (Voltmeter), arus (Amperemeter), dan resistansi (ohmmeter). Dalam multimeter pemilihan besaran yang ingin diukur dengan mengatur range selector sesuai dengan keinginan, pada proses analisa multimeter digunakan untuk melihat hubungan setiap kabel busi, dan arus listrik yang mengalir ke rotor pada distributor serta kelistrikan lainya. 5. Intelligent tester II: Intelligent tester II berfungsi Untuk mendeteksi adanya kerusakan pada sistim kontrol electronic ( EFI, ABS, ECT, ITC, Imobilizer, EBD, Airbag, ) Berfungsi sebagai osiloskop Berfungsi sebagai multitester Untuk menghapus memori kesalahan pada sistim kontrol ( ECU ) Untuk membaca kondisi kerja mesin 6. Toolbox Untuk menyimpan kunci pas, kunci inggris, tang, kunci ring, obeng, kunci L, obeng, dan sebagainya. 4. ANALISA DATA PEMBAHASAN

DAN

4.1. Analisa Termodinamika Proses 6-1 : Langkah hisap, tekanan konstan, katup hisap terbuka dan katup keluar tertutup. Udara dianggap sebagai gas ideal. Udara dihisap masuk ke silinder dengan

95

Jurnal


tekanan 100 kPa pada temperatur 27oC atau 300 K, maka : P0 = 100 kPa T1 = 320 K rc = 18,5 D = 92 mm S = 93,8 mm R = 0,287 kJ/kg-K Cv = 0,718 kJ/kg-K Cp = 1,005 kJ/kg.K Volume langkah: Merupakan volume dari langkah torak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas ( TMA). Kapasitas 4 silinder adalah 2494 cc, maka volume langkah untuk satu silinder adalah:

Vd =

2494 4

Vd = 623,5 cc = 6,235 x 10-4 m3 Volume sisa: Merupakan volume minimum silinder pada saat torak berada di titik mati atas (TMA). Dengan rasio kompresi sebesar 18,5:1 dan volume langkah sebesar 6,235 x 10-4 m3,maka besarnya volume sisa adalah: Vc = 3,562 x 10-5m3 Volume pada titik 1: Merupakan hasil penjumlahan volume langkah (Vd) dengan volume sisa (Vc).

V1 = Vd + Vc V1 = 6,235 x 10-4 m3 + 3,562 x 10-5m3 = 6,5912 x 10-4 m3 massa udara : dengan tekanan 100 kpa silinder 6,5912 x 10 -4 pada temperatur 320 K, maka massa udara adalah : mm =

= 7,1768x10-4kg Massa udara pembakaran (ma) dan massa bahan bakar (mf): Untuk menentukan massa bahan bakar yang diinjeksikan pada satu siklus ( ) dapat diperoleh dari persamaan Air Fuel Ratio (AF) dibawah ini. AF =

Berdasarkan data bahan bakar isooctane pada tabel A-2 Properties Of

2014

ISSN 2338-1035

Fuels pada lampiran I, Air Fuel Ratio (AF) = 15,0. Dimana ma + mf = mm = 7,655 x 10-4 kg. Maka, massa bahan bakar yang diinjeksikan (mf) setiap satu siklus adalah: mf = 4,785x10-5kg Maka, massa udara (ma) yang masuk dalam silinder adalah: ma= mm – mf = 7,1768x10-4kg – 4,785x10-5kg = 6,6984x10-4 kg Densitas udara ( ρa ): = 100 kpa P0 = 320 K T0 Kerapatan udara masuk ruang bakar : = 1,088 kg/m3 Sesuai dengan persamaan 2.1. maka kerja yang terjadi pada titik 6-1 adalah dihitung berdasarkan persamaan berikut ini: W6−1 = P0 (V1 − V6 ) ....... dimana Po = P1 = 0,08235kj Proses 1-2 : Langkah kompresi isentropik, semua katup tertutup. Torak bergerak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA).

P2 = P1 (rc ) k = 5943,4747 kPa Temperatur pada titik 2 : Udara yang dimampatkan oleh torak yang bergerak ke titik mati atas (TMA) juga mengakibatkan suhu dalam silinder naik menjadi T2. Nilai dari T2 dapat kita kita hitung sesuai dengan persamaan 2.2. di bawah ini:

T2 = T1 (rc ) k −1 = 1060,1873 K Volume pada titik 2:

V2 =

mm RT2 P2

= 3,674 x 10-5 m3 Kerja persiklus 1-2: Kerja yang diserap selama langkah kompresi isentropik untuk satu silinder dalam satu siklus dapat kita hitung sesuai dengan persamaan 2.6. sebagai berikut: = (-0,3759) kJ

96

Jurnal


Proses 2-3: Penambahan kalor pada tekanan konstan. Kalor masuk: QHV merupakan nilai kalor panas dari bahan bakar. Berdasarkan Tabel A-2 pada Lampiran 1, nilai kalor panas dari cetane adalah 43.980 kJ/kg dan diasumsikan terjadi pembakaran sempurna ( η c = 1 ). Maka, kalor masuk pada kondisi tekanan konstan dapat kita hitung sesuai dengan persamaan 2.7. adalah sebagai berikut:

Qin = m f QHV η c = 2,1044 kj Volume pada titik 3: Volume pada titik 3 dapat kita peroleh dengan menggunakan rumus berikut ini (hal. 101 Lit.1): = 1,3808x10-4 m3 Temperatur pada titik 3: Sesuai dengan persamaan matematika 2.7. dimana Qin = mm C p (T3 − T2 ) maka nilai T3 dapat kita hitung sebagai berikut:

T3 =

Qin + m m C p T2 mm C p

=3235,7428K Tekanan pada titik 3: Sesuai dengan Gambar 2.2. (Diagram p-v) jelas terlihat bahwa tidak ada perubahan tekanan mulai titik 2 hingga titik 3 (ekivalen), walaupun terjadi peningkatan temperatur. Maka P2 = P3 = Pmaks = 5943,4747 kPa. Sesuai dengan persamaan 2.10. maka kerja yang terjadi pada titik 2-3 dapat kita hitung sebagai berikut:

W2−3 = P2 (v3 − v2 ) = 0,8023 KJ Proses 3-4: Langkah isentropik Volume pada titik 4: Berdasarkan diagram p-v siklus diesel pada Bab II sebelumnya terlihat −4 jelas bahwa: V4 = V1 = 6,5912× 10 m3 Temperatur pada titik 4 Setelah torak mencapai titik mati bawah (TMB) sejumlah kalor dikeluarkan dari dalam silinder sehingga temperatur fluida kerja akan

2014

ISSN 2338-1035

turun menjadi T4. Nilai dari T4 dapat kita hitung dengan persamaan 2.14 berikut ini:

V T4 = T3  3  V4

  

k −1

= 1779,7374K Tekanan pada titik 4: Tekanan pada titik 4 di dalam silinder akan mengalami penurunan setelah titik 3. Nilai dari P4 dapat kita hitung sesuai dengan persamaan 2.15 di bawah ini:

V P4 = P3  3  V4

  

k

= 666,3052 kpa Kerja persiklus 3-4: Untuk kerja yang dihasilkan selama langkah ekspansi (W3−4 ) dapat ditentukan berdasarkan persamaan 2.16 berikut ini:

W3− 4 =

mm × R × (T4 − T3 ) 1− k

= 0,8960 KJ Proses 4-5: Titik 5 merupakan proses langkah buang atau disebut juga proses exhaust blowdown dimana katup keluar terbuka dan katup hisap tertutup. Sesuai dengan persamaan 2.17 maka volume pada titik 5 (V5) sama dengan volume pada titik 4 ($% = V4 = V1 = VBDC = 6,5912 × 10 −4 m 3 ). Sedangkan temperatur pada titik 5 (T5) sama dengan temperatur pada titik 1 (T1), ini dibuktikan dari persamaan 2.19 berikut ini. &'(%=&) = *+ (,% − ,' ) = (-0,7470)kj Maka, ,% = ,. = 330 0 Sesuai dengan persamaan 2.18. maka kerja (W4−5 ) = 0 Proses 5-6: Titik 6 merupakan proses langkah buang pada tekanan konstan (12 = 1. ). Untuk kerja yang dihasilkan pada proses 5- 6 (3%(2) dapat dihitung berdasarkan persamaan 2.21 berikut ini:

97


W5−6 = P0 × (v6 − v5 ) =P 0 ×(v6 − v1 ) = V6 = V1 Sesuai dengan gambar 2.2. diagram p-v, maka nilai Po – P1 = 100 kPa. V2 V5

W5−6 = P1 × (v6 − v1 ) = (-0,5544)Kj W nett (Kerja satu siklus): Kerja yang dihasilkan dalam satu siklus kerja dapat dihitung berdasarkan persamaan dibawah ini:

2014

ISSN 2338-1035

Grafik Putaran Vs Daya Indikator

70 60

R² = 0.999

50

Wnett Qin

= 0,6793 = 67,93% 4.2 Tekanan Efektif Rata-rata

mep =

Wnett vd

1,42931kJ 6,235 × 10− 4 m3 = 22923,81kPa mep =

4.3. Daya indikator Wi =

Wnett × N n

= 29,77 kW Untuk 4 silinder = 4 x 29,77 kW = 119,08 kW

35.73

30

29.77

Daya Indikator Mesin (kW)

23.81

20

17.86

10 3.57

0 0

2000

4000

6000

Putaran (rpm)

Gambar 4.1 Grafik Daya Indikator Mesin Keterangan:

Seiring dengan bertambahnya putaran mesin,otomatis akan meningkatkan daya indikator. Hal ini secara terus menerus akan meningkat seiring degan putaran mesin bertambah. 4.4 Torsi dan Daya

Wb=

=

45

,

26 4 5 4766

x 343Nm = 100521,8 Nm / det = 100,5218 kW 26

120

Grafik Daya mesin Vs Putaran Mesin 100.52 1 93.341 86.161 78.981 71.801 64.621 57.441 49.528

R² = 0.999

100 80 Daya Mesin (kW)

η th =

47.63 41.68

40

Wnett =(W6−1) +(W1−2) +(W2−3) +(W3−4) +(W4−5) +(W5−6) = +1,42931kj Sehingga, kerja yang dihasilkan dalam satu siklus kerja dari Toyota Fortuner Tipe 2KD-FTV VN Turbo adalah 1,1982 kJ. Untuk effisiensi termal dari satu siklus kerja dari motor diesel 2KD-FTV dapat dihitung berdasarkan persamaan 2.22 dibawah ini:

59.55 53.59

Daya Indikator

Jurnal

60 40 20 0

0

1000

2000

3000

Putaran mesin (rpm)

Gambar 4.3 Grafik Daya Mesin 98

Jurnal


Keterangan: Putaran mesin yang meningkat akan membuat daya mesin semakin bertambah.

2014

ηv =

ISSN 2338-1035

ma ρ aV d

4.5Konsumsi bahan bakar spesifik

6,6984 × 10 −4 kg 1,088kg / m 3 × 6,235 × 10 − 4 m 3 = 0,8018

Sfc = m´f / ẁb

= 80,18%

= 5,4822 × 10−4 kg / kW − det

4.8 Efisiensi Thermal Brake

= 197,359gram / kW − jam

=

ηb =

Grafik Putaran mesin Vs Sfc 250 R² = 0.999

197.359 185.94 174.528 163.08 151.668 139.176 128.808 117.396

Sfc (gram/kW-jam)

100

49,528 x3600 4,785 x55588,35 = 0,6522 =

200

150

PB .3600 mf .CV

50

0 0

1000

2000

3000

Putaran (rpm)

Gambar 4.6 Grafik Konsumsi bahan bakar spesifik Keterangan: Putaran mesin yang bertambah otomatis akan meningkatkan konsumsi bahan bakar. 4.6 Efisiensi mekanis

ηm =

Wb Wi

100,5218kW 119,08kW = 0,844 =

= 84,4%

= 65,22%

5.KESIMPULAN Beberapa kesimpulan yang dapat ditarik dari analisa ini adalah: 1. Daya yang dihasilkan pada poros output mesin yang sering disebut sebagai daya rem (brake power) adalah 100,521 kW 2. Daya indikator sebagai daya yang dihasilkan dalam silinder motor sehingga merupakan basis perhitungan atau penentuan efisiensi pembakaran atau besarnya laju panas akibat pembakaran di dalam silinder adalah 119,08 kW 3. Efisiensi termal yang merupakan indikasi sesungguhnya dari konversi input termodinamika menjadi kerja mekanis adalah 65,22 %. 4. Efisiensi mekanis yang merupakan perbandingan antara (Wb) dengan daya indikator pada mobil Toyota Fortuner mesin diesel type 2KD-FTV VN Turbo ini adalah 84,4 %. 5. Efisiensi volumetrik pada mobil Toyota Fortuner mesin diesel type 2KD-FTV VN Turbo ini adalah 80,18 %.

4.7 Efisiensi Volumetrik

99

Jurnal


2014

ISSN 2338-1035

DAFTAR PUSTAKA 1. Kuwana, Wowo Sunaryo, Modul Motor Diesel 1 (Mekanisme Motor Diesel ) Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Keahlian Kemampuan Otomotif FPTK Universitas Pendidikan Indonesia. 2. Arismunandar, Wiranto. Motor Diesel Putaran Tinggi. Bandung. Penerbit ITB Bandung, 1975. 3. Darsono, Dody. Simulasi CFD Pada Mesin Diesel Injeksi Langsung Dengan Bahan Bakar Biodiesel dan Solar. Tugas Sarjana Mahasiswa Fakultas Teknik Universitas Indonesia, 2010.

100

ANALISA PERFORMANSI PADA MOBIL TOYOTA FORTUNER MESIN DIESEL TIPE 2KD-FTV VN TURBO INTERCOOLER

Recommend Documents