Bab I TUJUAN PENGUJIAN Tujuan pengujian dari motor otto adalah mengetahui karakteristik daripada motor otto yang diuji, dan kemudian hasilnya digambarkan dalam bentuk “grafik – karakteristik”. Beberapa grafik karakteristik yang dapat dipergunakan untuk menilai performance atau prestasi suatu motor otto antara lain : 1.
Karakteristik motor otto pada berbagai kecepatan putaran. Grafiknya : IHP; BHP, effisiensi; hmep; braketorque terhadap kecepatan putaran
2.
Karakteristik motor otto pada putaran konstan, untuk berbagai pembebanan. Grafiknya : BFC, BSFC, heat-balance terhadap BHP atau BMEP.
3.
Komposisi gas asp : (O2 ; CO2 ; CO ) untuk suatu kecepatan putaran pada berbagai beban.
1
Bab II INSTALASI DAN SPESIFIKASI UNIT PENGUJIAN II.1. Skema Instalasi ENGINE TEST BED 75 Kw ( 100 HP ) TE. 18/D Gambar
F
B
C
A
D
E
Keterangan : A. Motor otto
TE
18
B. Hydroulic Dynamometer
DPX
1 2
C. Fuel Consumption Gauge
TE
13
D. Air Consumtion
TE
40
E. Air Consumtion
TE
95
F. Tachometer ( Digital )
TTC
105
Sebelum pengujian dimulai, lakukanlah hal-hal sebagai berikut : a.
Catatlah kondisi udara dalam ruangan laboratorium
b.
Aturlah dynamometer pada kedudukan “nol” ( static balance )
c.
Aturlah manometer pada air flow meter pada kedudkan “nol”
II.2. Spesifikasi Alat Percobaan dan Pengukuran Equipment
: Hydraulic Dynamometer Test Bed 75 kW ( 100 HP )
Serial
: TE. 18/3968
Date
: 27.5.76
Supplied to
: Gilbert Gilkes & Gordon ( Indonesia )
Engine : Type
: BLMC 1622 cc
Engine No.
: 16V/860E/2549
Bore
: 76,2 mm
Stroke
: 88,9 mm
Swept volume
: 1522 cc
Compression
: 7.2 to 1
Rasio maximum speed
: 5000 rev/min
Indicator tappings : In No
: 4 cylinder
Diameter of exhaust pipe
: 38 mm ( 1 ½ )
Length of exhaust pipe
: 1 metre
Dynamometer : Heenan & Froude Capacity
: 75 kW
Type
: DPX 1
Maximum speed
: 9000 rev/min
Serial No.
: ZBX 33611/5
3
Power equation
:
Centre height
: 0,5 m
Fuel Gauge : Number
:1
Capacity
: 50-100-200 cc
Water Flowmeter : Rotameter 2000 Capacity
: 5 to 50 L/min
Serial No.
: RA 123164
Airbox : Drum size
: 0.61 m diameter × 0.91 m long.
Oriffice size
: 56.03
Cooficient of discharge
: 0.6
Additional Instrument : Oil pressure Gauge
: Rotameter 0 to 700 kN/m2
Oil Temperature Gauge
: Rotameter 50 to 200ºC
Tachometer
: Cendela Instruments TTC 105
Revolution Counter
: Serial No. 004
Cooling Water Thermometer : Exhaust Thermometer
: -10 to 110ºC
Exhaust Test Cock
: not supplied
Variabel Jet Carborettor
: Y to S
Morse Test Apparatus
:
Indicator Mounting Bracket : Not supplied Indicator
:
Literature : Foundation Plinth
: 20038
Heenan & Froude Instruction Book No. : 506/4 Heenan & Froude Publication 6032/3 4
BAB III Pengolahan Data III.1
Data Pengujian Motor Otto pada Berbagai Putaran
1) Tabel Percobaan 1 no
RPM
1 2 3 4 5 6
1300 1500 1700 1900 2100 2300
volume (cc) 25 25 25 25 25 25
waktu (s) 55.8 53.3 48.6 45.4 41.7 40.7
T in T out (celcius) (celcius) 44 48 51 55 54 69 58 63 63 68 67 72
Q(l/menit)
∆l(mmH2O) Pa(atm) Ta(celcius)
34 35 35.5 35.5 36.5 36.5
5 10 12 12 12 12
1 1 1 1 1 1
34 34 34 34 36 36
III.1.1 Mencari harga BHP, BFC, BMEP, Va, ma, ηth, dan ηvol Contoh Perhitungan: Pada RPM 1700 •
h 0 = ∆L sin α = ∆L
•
BHP =
•
BFC =
•
BSFC =
•
BMEP =
=1x
=
= 0.2669 watt
= =
= 4.57mmH2O = 0.457 cmH2O
= 1.851 L/s = 6.9351 (L/kW-h) =
= 12.3784 kN/m2
; dimana Vs = 1.522 liter dan K2 untuk 4-stroke = 2 •
ma = 0.00001232.D2
= 0.00001232 (56.03) 2
= 0.015 kg/s •
Va = 0.003536 D2
= 0.003536 (56.03) 2
5
Torque (Nm) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
= 13.064 J/s •
ηth =
= 0.019
=
,
dimana; ρf = 0.75 kg/l ; Hl = 3.5775 x 107 J/kg
•
ηvol =
=
= 0.6058
Tabel Hasil Perhitungan no 1 2 3 4 5 6
RPM 1300 1500 1700 1900 2100 2300
T 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
BHP 0.2041 0.2355 0.2669 0.2983 0.3297 0.3611
BFC 1.613 1.688 1.851 1.982 2.158 2.211
BSFC 7.902 7.1677 6.9351 6.6455 6.5453 6.1222
BMEP 12.3784 12.3784 12.3784 12.3784 12.3784 12.3784
Ma 0.00968 0.01369 0.015 0.015 0.01497 0.01497
Va 8.42339 12.786 13.064 13.064 15.477 15.477
η Th 0.01891 0.01871 0.019 0.02 0.02 0.02
η Vol 0.510869 0.672 0.6058 0.54211 0.58 0.53
III.1.2 Mencari Harga FHP, IHP, η mech, IMEP, dan FMEP Dengan Metode Least Square : BHP sebagai aksis BFC sebagai ordinat
6
Contoh Perhitungan :
=
= 1.17408 kN/m2
•
FHP =
•
IHP = BHP + FHP = 0.2669 +1.17408 = 1.44098 kN/m2
•
η mech =
•
IMEP =
=
•
FMEP =
= 360.817
= 0.18522 = 66.8306
Tabel Hasil Perhitungan NO 1 2 3 4 5 6
RPM 1300 1500 1700 1900 2100 2300
T 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
BHP 0.2041 0.2355 0.2669 0.2983 0.3297 0.3611
FHP 1.17408 1.17408 1.17408 1.17408 1.17408 1.17408
IHP 1.37818 1.40958 1.44098 1.47238 1.50378 1.53518
η mech
0.14809 0.16707 0.18522 0.20259 0.21294 0.23521
IMEP 83.585 74.09 66.82 61.09 56.45 52.62
FMEP 564.42 443.47 360.81 301.58 257.52 223.732
η th
η vol
0.01891 0.01871 0.019 0.02 0.02 0.02
0.510869 0.672 0.6058 0.54211 0.58 0.53
7
III.1.3 Mencari harga Heat Losses H1, H3, dan Q1 Contoh Perhitungan : •
H1 =
=
= 13795.73 watt
• •
H3 = ma.Cp.Ta = 0.015 x 1004.7 x 307.15 = 4628.9 watt Q1 = 4187.Q.(Tout – Tin) = 4187 x 0.59 x (342.15-327.15) = 37054.95 J/s
Tabel Hasil Perhitungan No. 1 2 3 4 5 6
ma
Ta (K) 308 308.8 305 307 310 311
0.003062 0.003058 0.004351 0.004337 0.006104 0.009635
T in (K) 320 322 307 313 317 326
T out (K) 325 328.5 316 319.5 325 330
Q (L/s) 0.6 0.625 0.65 0.65 0.7 0.716667
H1 (watt) 12421.88 16769.53 20326.7 20961.91 27949.22 47912.95
H3 (watt) 947.4196 948.6492 1333.312 1337.677 1900.981 3010.559
Q1 (J/s) 12561 17009.69 24493.95 17690.08 23447.2 12002.73
III.1.4 Grafik Grafik BHP vs N
BHP Vs N 0.4 0.35 0.3 BHP
•
0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
N
8
•
Grafik FHP,IHP vs N
FHP,IHP
FHP,IHP Vs N 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6
Series1 Series2
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
Grafik BFC,BSFC vs N
BFC,BSFC VS N
BFC,BSFC
•
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1000
Series1 Series2
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
N
9
•
Grafik Eff.Mech vs N
η mech
η mech Vs N 0.26 0.24 0.22 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08
Series1
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
•
Grafik Eff thermal , Eff Volume vs N
ηTh,ηVol Vs N 0.8 0.7 ηTh,ηVol
0.6 0.5 0.4 0.3
Series1
0.2
Series2
0.1 0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
•
Grafik BMEP vs N 10
BMEP Vs N 14 12 BMEP
10 8 6 Series1
4 2 0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
•
Grafik FMEP vs N
FMEP Vs N 600 500 FMEP
400 300 200
Series1
100 0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
•
Grafik IMEP vs N 11
IMEP
IMEP Vs N 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40
Series1
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
Grafik H1, H3,Q1 vs N
H1,H3,Q1 Vs N 40000 35000 30000 H1,H3,Q1
•
25000 20000
Series1
15000
Series2
10000
Series3
5000 0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
12
III.2 Data Pengujian Motor Otto pada Putaran Konstan Untuk Berbagai Pembebanan. Tabel Percobaan N (rpm) 2000 2000 2000 2000 2000 2000
No 1 2 3 4 5 6
t(s)
Tin (K)
44.5 44.2 43.9 44.3 44.7 44.2
318.15 321.15 319.15 318.15 338.15 334.15
Tout (K) 323.15 328.15 327.15 325.15 343.15 340.15
Q (L/s) 0.00975 0.009778 0.009806 0.009806 0.009806 0.009778
ho (cmH2O) 0.0266665 0.022857 0.022857 0.0266665 0.0190475 0.022857
Pa (kPa) 101.325 101.325 101.325 101.325 101.325 101.325
Ta (K)
T (Nm)
309.15 306.15 309.15 309.15 307.15 309.15
2.4 2.5 2.6 2.8 3 5
III.2.1 Mencari harga BHP, BFC, BSFC, BMEP, Va, ma, ηth, dan ηvol Contoh Perhitungan: • h 0 = ∆L sin α = ∆L • BHP =
=
• BFC = • BSFC =
= 0.7 x
= 0.267 mmH2O = 0.0267 cmH2O
= 0.5024 watt
=
= 2.0225 L/s ; dimana Vs = 1.522 liter
=
= 4.0256 (L/kW-h)
• BMEP =
=
= 19.8055 kN/m2
; K2 untuk 4-stroke= 2 • ma = 0.00001232.D2
= 0.00001232 (56.03) 2
= 0.00362 kg/s • Va = 0.003536 D2
= 0.003536 (56.03) 2
= 3.16837 J/s • ηth =
=
= 0.03333
,
dimana; ρf = 0.75 kg/l ; Hl = 3.5775 x 107 J/kg 13
• ηvol =
=
= 0.1248
Tabel Hasil Perhitungan
No 1 2 3 4 5
N (rpm) 2000 2000 2000 2000 2000
6
2000
T (Nm) 2.4 2.5 2.6 2.8 3 5
BHP 0.5024 0.523333 0.544267 0.586133 0.628
BFC BSFC 2.0225 4.0256 2.0362 3.8908 2.0501 3.7667 2.0316 3.4661 2.0134 3.2061
1.046667
2.0362
1.9454
BMEP 19.80552 20.63075 21.45598 23.10644 24.7569 41.2615
ma
Va
η th 0.033329 0.034484 0.03562 0.03871 0.041849
0.0036 0.0034 0.0033 0.0036 0.0031
3.1664 2.9172 2.9315 3.1664 2.6674
0.0033
2.9315 0.068968
η vol
0.124825 0.115003 0.115565 0.124825 0.105154 0.115565
III.2.2 Mencari Mencari Harga FHP, IHP, η mech, IMEP, dan FMEP Dengan Metode Least Square : y2
xy
0.252406 0.273878 0.296226 0.343552 0.394384 1.095511
4.090393 4.146107 4.202967 4.12741 4.053871 4.146107
1.01609 1.065611 1.115809 1.19079 1.26443 2.131222
2.655957
24.76685
7.783951
No
BHP (x)
BFC (y)
x
1 2 3 4 5 6
0.5024 0.523333 0.544267 0.586133 0.628 1.046667
2.022472 2.036199 2.050114 2.031603 2.013423 2.036199
3.8308
12.19001
Jumlah
2
Contoh Perhitungan : •
b=
•
a=
=
= 0.000213
=
= 2.845597
14
•
FHP =
= 7.48 x 10-5
=
•
IHP = BHP + FHP = 0.5024 + 7.48 x 10-5 = 0.5025
•
η mech =
•
IMEP =
•
FMEP =
=
= 0.999800 =
=
= 19.80946 = 19.813422
Tabel Hasil Perhitungan No.
N (rpm)
T (Nm)
BHP
1
2000
2.4
0.502
2
2000
2.5
0.523
3
2000
2.6
0.544
4
2000
2.8
0.586
5
2000
3
0.628
6
2000
5
1.047
FHP
7.48525E05 7.48525E05 7.48525E05 7.48525E05 7.48525E05 7.48525E05
IHP
η mech
IMEP
FMEP
η th
η vol
0.502
1.000
19.808
19.811
0.033
0.125
0.523
1.000
20.634
20.637
0.034
0.115
0.544
1.000
21.459
21.462
0.036
0.116
0.586
1.000
23.109
23.112
0.039
0.125
0.628
1.000
24.760
24.763
0.042
0.105
1.047
1.000
41.264
41.267
0.069
0.116
III.2.3 Mencari harga Heat Losses H1, H3, dan Q1 Contoh Perhitungan :
•
H1 =
=
= 15073.9 watt
• •
H3 = ma.Cp.Ta = 0.00362 x 1004.7 x 309.15 = 1124.383 watt Q1 = 4187.Q.(Tout – Tin) = 4187 x 0.658333 x (329.5-322) = 20673.31 J/s
15
Tabel Hasil Perhitungan
No.
1 2 3 4 5 6
ma
Ta (K)
T in (K)
T out (K)
Q (L/s)
H1 (watt)
H3 (watt)
Q1 (J/s)
0.00362 0.00362 0.00362 0.00362 0.00362 0.00362
309.15
320
339
0.666667
15073.736
1124.3829
53035.36
306.15
319.5
325.5
0.65
15176.046
1113.4718
16329.3
309.15 309.15
322
329.5
0.658333
326
333.5
0.65
15279.755 15141.789
1124.3829 1124.3829
20673.3 20411.63
307.15
327.5
335.5
0.633333
15006.292
1117.1089
21214.12
309.15
320
335
0.65
15176.046
1124.3829
40823.25
III.2.4 Grafik •
Grafik BFC, BSFC vs BHP
4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0
BFC vs BHP BSFC cs BHP
16
•
Grafik Eff.Mech, Eff.Thermal, Eff.Volume vs BHP
1.400 1.200 1.000 0.800 0.600
Eff. Mech vs BHP
0.400
Eff. Volume vs BHP
0.200
Eff. Thermal vs BHP
0.000
•
Grafik BMEP,FMEP,IMEP vs BHP
BMEP vs BHP 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
BMEP vs BHP
17
FMEP vs BHP 50.000 40.000 30.000 20.000 10.000 0.000
FMEP vs BHP
IMEP vs BHP 50.000 40.000 30.000 20.000 10.000 0.000
IMEP vs BHP
Grafik H1, H3, Q1 vs BHP 60000 50000 40000 30000 20000 10000
H1 vs BHP H3 vs BHP Q1 vs BHP
0
18
BAB IV Analisa dan Kesimpulan IV.1 Analisa Percobaan Percobaan ini bertujuan untuk dapat mengetahui karakteristik motor Otto jika diberikan berbagai kondisi. Kondisi yang pertama yaitu motor Otto dijalankan dengan memvariasikan putaran denagn torsi tetap, sedangkan kondisi kedua motor Otoo dijalankan dengan putaran konstan dengan variasi terletak pada torsi. Setelah melakukan percobaan, kami mencoba melihat hubungan antara daya yang dihasilkan, BHP, IHP, Heat losses yang terjadi pada dua kondisi tersebut. Dalam melakukan setiap percobaan, kekurangan yang terjadi sangatlah wajar, begitu pula pada percobaan kali ini. Kekurangan tersebut yaitu pada pembaca flow rate air pada radiator yang kurang presisi, hal ini menyebabkan tidak sesuainya hasil percobaan dengan nilai teoritis. Selain itu, alat pemutar torsi pada mesin Otto cukup susah untuk diatur yang mengakibatkan besar torsi sulit dibac sehingga akan sangat mempengaruhi perhitungan pada hasil percobaan. IV.2 Analisa Grafik Untuk Putaran yang berubah-ubah dan Torsi yang Konstan Grafik BHP vs N
BHP Vs N 0.4 0.35 0.3 BHP
•
0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
N
19
Nilai daya output (BHP) yang dihasilkan cenderung berbanding lurus dengan kenaikan putaran (rpm). Hal ini disebabkan karena pengaruh putaran motor mempengaruhi supply daya yang dihasilkan persatuan waktunya.
Hal ini sesuai dengan persamaan =
BHP =
•
Grafik FHP,IHP vs N
FHP,IHP
FHP,IHP Vs N 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6
FHP vs N IHP vs N
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
Grafik FHP vs N Nilai FHP akan senantiasa konstan karena tidakdipengaruhi oleh perubahan putaran (rpm). Sesuai dengan persamaan: FHP =
;
Dimana nilai b dan a adalah nilai dari pendekatan least square yang berisikan nilai BHP dan BFC yang dianggap konstan selama penambahan perputaran.
20
Grafik IHP vs N Nilai IHP merupakan besarnya nilai BHP yang berubah setiap penambahan perputaran dikurang dengan nilai FHP yang konstan sepanjang perputaran. Sehingga nilai IHP sedikit mirip dengan grafik BHP yang cenderung naik dengan pertambahan putaran (rpm).
•
Grafik BFC, BSFC vs N
BFC,BSFC
BFC,BSFC VS N 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
BFC vs N BSFC vs N
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
Grafik BFC vs N Pada grafik BFC ( Brake Fuel Consumption ) Vs N terlihat bahwa nilai dari BFC akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Hal ini disebabkan karena nilai BFC berbanding terbalik dengan waktu yang dibutuhkan mesin dalam memakai bahan bakarnya yang setiap ditambah banyak putaran akan semain kecil nilainya. Grafik BSFC vs N Grafik BSFC vs N memiliki karakteristik seperti terlihat pada gambar mengingat bahwa semakin tinggi nilai dari N ( RPM ), maka kompresi engine akan semakin besar dan sebagai akibatnya maka konsumsi bahan bakar akan juga semakin besar nilainya.
21
•
Grafik Eff.Mech vs N
η mech
η mech Vs N 0.26 0.24 0.22 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08
Series1
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
Pada grafik di atas, kiita dapat melihat terdapat kenaikan nilai efisiensi mekanika pada setiap bertambahnya putaran motor (rpm). Dapat kita lihat pula betuk grafik ini menyerupai grafik BHP dengan IHP. Karena nilai effisiensi mekanikal didapat dari nilai BHP dibagi IHP Grafik Eff thermal , Eff Volume vs N
ηTh,ηVol Vs N ηTh,ηVol
•
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
ηTh vs N ηVol vs N
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
22
Grafik Effisiensi Thermal vs N Pada grafik
th
Vs N terlihat bahwa nilai dari
th
penambahan putaran. Hal ini disebabkan karena nilai dari
terlihat cenderung konstan sepanjang th
berbanding terbalik dengan nilai
dari BSFC yang nilainya cederung konstan sepanjang penambahan putaran, yang secara tidak langsung menunjukkan bahwa ratio dari heat sebanding atau equivalent dengan nilai dari brake. Grafik Effisiensi Volume vs N Pada grafik
vol
Vs N terlihat bahwa nilai dari
vol
cenderung mengalami kenaikan. Hal ini
disebabkan karena nilai effisiensi volume dipengaruhi oleh besarnya volumetric rate of flow (Va) yang cenderung bertambah disetiap penambahan putarannya. Sedangkan besarnya perubahan penambahan putaran tidak sebesar Va perbandingannya. Pada Lower Piston Speed dimana nilai dari
vol
terlihat constant atau nilai dari air capacity naik dengan rapidly. Sedangkan pada high
piston speed nilai dari
vol
akan mencapai titik puncak kemudian akan turun, karena nilai dari
air capacitynya tidak terlalu besar. Grafik BMEP vs N
BMEP Vs N 14 12 10 BMEP
•
8 6 Series1
4 2 0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
23
Pada grafik antara BMEP ( Brake Mean Effective Pressure )Vs N terlihat bahwa nilai dari BMEP akan senantiasa konstan, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Hal ini disebabkan nilai dari BMEP sebanding dengan nilai dari BHP dan berbanding terbalik dengan nilai dari N ( RPM ). •
Grafik FMEP vs N
FMEP Vs N 600 500 FMEP
400 300 200
Series1
100 0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
Pada grafik antara FMEP ( Fuel Mean Effective Pressure ) Vs N terlihat bahwa nilai dari FMEP akan cenderung turun, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Hal ini disebabkan nilai dari FMEP sendiri berbanding terbalik dengan nilai dari
mek
dan berbanding lurus dengan
nilai IMEP. •
Grafik IMEP vs N
24
Pada grafik antara IMEP ( insentive mean effective pressure ) Vs N terlihat bahwa nilai dari IMEP akan cenderung turun, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Hal ini menunjukkan bahwa tekanan rata-rata pada piston dalam satuan waktu jika terjadi penambahan putaran akan cenderung turun.
•
Grafik H1, H3,Q1 vs N
H1,H3,Q1
H1,H3,Q1 Vs N 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
H1 vs N H3 vs N Q1 vs N
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
Grafik H1 vs N Pada grafik antara H1 ( Heat of Combustion of Fuel ) Vs N terlihat bahwa nilai dari H1 akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Hal ini disebabkan karena pada saat engine berada pada nilai RPM tinggi maka kalor yang dihasilkan akan semakin besar karena putaran yang begitu cepat dan proses terjadinya pembakran yang begitu cepat yang dibutuhkan akan semakin besar. Grafik H3 vs N Pada grafik antara H3 Vs N terlihat bahwa nilai dari H3 ( enthalpy of inlet air ) mengalami kenaikan seiring dengan naiknya nilai N ( RPM ). Namun, kenaikan tersebut terlihat tidak terlalu signifikan ( tidak terlalu drastis kenaikannya). Hal ini secara tidak langsung terjadi mengingat nilai dari mass rate of flow air at engine inlet tidak terlalu besar kenaikannya.
25
Grafik Q1 vs N Pada grafik antara Q1 Vs N terlihat bahwa nilai dari Q1 ( Heat to Cooling Water ) naik seiring dengan naiknya nilai N ( RPM ), kenaikan tersebut disebabkan suhu antara inlet dan outlet yang senatiasa mengalami kenaikan di saat nilai RPM atau putaran engine ditinggikan. Suhu antara inlet maupun outlet yang dimaksud disini adalah Cooling Water Inlet mupun Outlet. Serta nilai flow rate air pendingin yang selalu meningkat di setiap penambahan putaran. Untuk Putaran yang Konstan dan Torsi yang berubah-ubah
•
Grafik BFC,BSFC vs BHP
4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0
BFC vs BHP BSFC cs BHP
Grafik BFC vs BHP Pada grafik BFC Vs BHP terlihat bahwa nilai dari BFC ( Brake Fuel Consumption ) terlihat konstan, hal ini disebabkan karena pada nilai RPM yang sama ternyata konsumsi bahan bakar yang dibutuhkan tetap sama, walaupun terdapat kenaikan, namun jumlah kenaikan tersebut sangatlah kecil, sehingga dapatlah kita katakan bahwa nilai dari BFC adalah konstan terhadap BHP. Grafik BSFC vs BHP Terlihat pada grafik, nilai BSFC cenderung turun. Seperti yang telah diketahui, nilai VSFC dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu BFC dan BHP. BFC konstan namun nilai BHP akan 26
bertambah karena adanya penambahan torsi pada setiap putaran yang dibuat konstan. Karena nilai BSFC yang berbanding terbalik dengan BHP. BSFC =
;
Dimana nilai BFC yang konstan pada putaran konstan. •
Eff.Mech, Eff Thermal, Eff Vol vs BHP
1.400 1.200 1.000 0.800 0.600
Eff. Mech vs BHP
0.400
Eff. Volume vs BHP
0.200
Eff. Thermal vs BHP
0.000
Grafik Eff Mechanical vs BHP Pada grafik
mek
Vs BHP terlihat bahwa nilai dari
mek
mengalami kenaikan namun
tidak terlalu signifikan. Sebagaimana diketahui bahwa Mechanical Efficiency pada dasarnya merupakan fungsi dari Load atau beban. Dia akan naik seiring dengan adanya penambahan Load atau beban (dalam hal ini torsi). Dimana torsi berhubungan langsung dengan nilai BHP. Hal ini menunjukkan bahwa nilai
mek
akan mengalami kenaikan seiring dengan naiknya BHP.
Grafik Eff.Thermal vs BHP Grafik
th
Vs BHP menunjukkan bahwa nilai dari
th
akan naik, seiring dengan naiknya
nilai dari BHP, karena nilainya berbanding lurus, namun kenaikan tersebut tidak terlalu signifikan. Hal ini disebabkan karena nilai dari Efficiency Thermal sangat bergantung pada besarnya compression ratio yang diberikan. Sampai pada titik kompresi tertentu, baru nilai dari 27
mechanical efficiency akan turun. Sementara kondisi yang terjadi adalah compression ratio memiliki nilai yang tetap, kalaupun ada kenaikan sifatnya sangat kecil sekali. Mengingat RPM di jaga pada kondisi konstan.
Grafik Eff.Volume vs BHP Grafik
vol
Vs BHP terlihat bahwa nilai dari
vol
berada pada kondisi konstan., kalaupun
ada perubahan sifatnya sangat-sangat kecil. seperti terlihat pada grafik. Pada dasarnya
vol
sendiri bergantung pada besarnya nilai dari volumetric flow rate (Va) yang juga konstan. Sementara pada kondisi tetap (nilai RPM engine sama ), maka dapatlah dikatakan sebenarnya nilai dari
vol
adalah sama. Kenaikan dari nilai BHP tidak berpengaruh banyak, karena air
capacity yang digunakan juga signifikan kenaikannya.
•
Grafik BMEP,FMEP,IMEP vs BHP
BMEP vs BHP 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
BMEP vs BHP
Nilai BMEP cenderung untuk naik seiring bertambahnya BHP. Hal ini dikarenakan nilai BMEP berbanding lurus dengan BHP, dengan konstannya nilai putaran (rpm).
28
FMEP vs BHP 45.000 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000
FMEP vs BHP
Pada grafik FMEP ( Fuel Mean Effective Pressure ) vs BHP terlihat bahwa nilai dari FMEP akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari BHP. Hal ini disebabkan nilai dari FMEP sendiri berbanding terbalik dengan nilai dari
mek.
Dari persamaan :
FMEP : Nilai IMEP sendiri cenderung naik, sehingga garik FMEP juga akan naik.
IMEP vs BHP 45.000 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000
IMEP vs BHP
29
Pada grafik IMEP ( insentive mean effective pressure ) Vs BHP terlihat bahwa nilai dari IMEP akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari BHP. IMEP sendiri sangat bergantung nilainya dari IHP. Karena nilai IHP sendiri didapat dari nilai BHP. Sehingga apabila IHP mengalami kenaikan maka IMEP pun akan juga mengalami kenaikan. •
Grafik H1, H3, Q1 vs BHP
60000 50000 40000 30000 H1 vs BHP
20000
H3 vs BHP
10000
Q1 vs BHP
0
Grafik H1 vs BHP Pada grafik H1 ( Heat of Combustion of Fuel ) Vs BHP terlihat bahwa nilai dari H1 cenderung konstan seiring dengan naiknya BHP. Hal ini sebenarnya terjadi mengingat nilai dari H1 juga sangat bergantung dari nilai BFC, sementara nilai dari BFC yang didapatkan bersiklus cenderung konstan. Hal tersebutlah yang mengakibatkan nilai dari H1 juga akan terlihat konstan dan tidak mengalami perubahan. Grafik H3 vs BHP Pada grafik H3 Vs BHP terlihat bahwa nilai dari H3 ( enthalpy of inlet air ) tidak mengalami kenaikan seiring dengan naiknya nilai BHP .
Hal ini secara tidak langsung
menunjukkkan bahwa kenaikan nilai dari break horse power tidak mempengaruhi kenaikan dari H3. Hal ini disebabkan flow air at engine inlet tidak mengalami perubahan, mengingat kondisi pembebanan yang sama dimana nilai dari N ( RPM ) dijaga konstan. 30
Grafik Q1 vs BHP Pada grafik Q1 Vs BHP terlihat mengalami kenaikan, konstan, dan enurunan. Pada grafik terlihat bahwa perubahan hanya terjadi pada saat awal dan akhir saja, hal ini disebabkan karena masih terdapat perbedaan yang cukup signifikan antara Cooling Water Inlet maupun Outlet, namun setelah nilai dari BHP diperbesar kondisinya nilai dari Q1 cenderung mengalami nilai yang cukup konstan (cenderung). IV.3 Analisa Kesalahan BHP,FHP,IHP Vs N
Grafik Referensi BHP vs N
BHP Vs N 0.4 0.35
BHP
0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
N
Grafik BHP vs N pada Praktikum 31
Grafik BHP vs N pada praktikum dan pada referensi yang kami dapatkan tidak meiliki perbedaan yang mendasar. Dapat dilihat bahwa grafik referensi menunjukkan kenaikan BHP pada setiap penambahan putaran (rpm).
Hal ini menunjukkan bahwa pada percobaan
(praktikum) ini terjadi penyesuaian antara nilai-nilai teoritis dan aktual. Grafik FHP vs N Grafik dari FHP yang kamiperoleh pada praktikum berbentuk garis lurus (memiliki nilai konstan). Menurut analisa kami seharusnya grafik dari FHP harus senantiasa naik seiring dengan naiknya engine speed ( Putaran Engine ). Kemudian pada saat kenaikan FHP pada kondisi sama dengan yang ditunjukkan grafik dari IHP, perbedaan antara keduanya harus menunjukkan kurva maksimum. Perbedaan tersebut akan menunjukkan kurva dari BHP. Nilai maksimum BHP sendiri baru akan didapat saat nilai dari piston speed
pada nilai maksimum.
Menurut kami, beberapa kesalahan yang terjadi tersebut disebabkan oleh : 1. Terjadinya kesalahan pengamatan dalam melakukan proses pembacaan pengukuran. 2. Kekurangan pada presisi alat yang digunakan dalam praktikum tersebut. Grafik IHP vs N Grafik IHP menunjukkan kenaikan pada setip putarannya. Hal ini disebabkan sifat dari IHP yang hampir mirip dengan besarnya BHP. Oleh karena itu, menurut kami grafik aktual yang ditunjukkan telah sesuai dengan grafik referensi. Grafik BFC,BSFC vs N
BFC,BSFC
BFC,BSFC VS N 10 8 6 4 2 0
BFC vs N BSFC vs N
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
32
Grafik BFC vs N Besarnya Fuel Consumption yang dibutuhkan sangat tergantung dari kondisi putaran yang diberikan. Semakin besar kondisi putaran yang diberikan, maka nilai dari BFC nya pun akan semakin besar. Oleh karena itu, grafik BFC vs N yang kami peroleh telah sesuai dengan kondisi yang sebenarnya. Grafik BSFC vs N Nilai dari BSFC sendiri pada low piston speed nilainya menjadi besar, karena biasanya terjadi akibat injection equipment atau secara langsung disebabkan oleh kompresi awal engine.
ηmech , ηth, ηvol Vs N
Grafik Eff.Mech vs N
η mech Vs N 0.26 0.24
η mech
0.22 0.2 0.18 0.16 Series1
0.14 0.12 0.1 0.08 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
33
Grafik Eff thermal , Eff Volume vs N
ηTh,ηVol Vs N 0.8 0.7 ηTh,ηVol
0.6 0.5 0.4 0.3
ηTh vs N
0.2
ηVol vs N
0.1 0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
Pada grafik kami, nilai dari
vs N, grafik nya cenderung mengalami kenaikan. Berdasarkan analisa seharusnya mengalami penurunan seiring dengan naiknya nilai dari engine
speed> hal tersebut disebabkan pada saat engine speed dinaikkan, kemungkinan terjadinya pumping losses, dan secara tidak langsung losses yang terjadi dapat diprediksi berdasarkan besarnya nilai dari IHP ( Indicated Horse Power ).
Menurut kami, beberapa kesalahan yang terjadi tersebut disebabkan oleh : 1. Terjadinya kesalahan pengamatan dalam melakukan proses pembacaan pengukuran. 2. Kekurangan pada presisi alat yang digunakan dalam praktikum tersebut. Sedangkan untuk nilai referensi yang lain, secara umum sudah menjelaskan kondisi engine secara real.
34
BMEP, FMEP, IMEP Vs N
BMEP Vs N
FMEP Vs N FMEP
10 5 0
600 500 400 300 200 100 0
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
N
N
IMEP Vs N IMEP
BMEP
15
90 80 70 60 50 40 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
Pada kurva hubungan antara BMEP ( Brake Mean Effective Pressure )Vs N berdasarkan pada referensi yang didapatkan,terlihat bahwa terdapat perbedaan grafik yang dihasilkan. nilai dari BMEP seharusnya akan senantiasa turun, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Namun kondisi yang terjadi justru sebaliknya. Hal yang menyebabkan terjadinya kesalah tersebut diantaranya adalah : 1. Kesalahan dalam melakukan pengukuran 2. Kesalahan dalam melakukan perhitungan yang akan secara langsung mempengaruhi hasil percobaan Sedangkan untuk kurva FMEP vs N dan IMEP vs N telah menampilkan grafik yang sesuai dengan kondisi yang sebenarnya.
35
Grafik H1, H,3 Q1 vs N
H1,H3,Q1 Vs N 40000 35000 H1,H3,Q1
30000 25000 20000
H1 vs N
15000
H3 vs N
10000
Q1 vs N
5000 0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 N
Grafik H1 vs N Grafik H1 vs N pada hasil percobaan cenderung mengalami kenaikan, dimana telah sesuai dengan referensi yang kami peroleh. Nilai H1 meman cenderung untuk naik, karena nilainya dipengaruhi oleh BFC yang selalu naik oleh tiap penambahan putaran. Karena BFC dipengaruhi oleh factor pembagi waktu yang diperlukan untuk mengkonsumsi bahan bakar disetiap putaran. Grafik H3 vs N Pada grafik ackual kita dapat lihat bahwa nilai H3 selalu naik ditiap penambahan kecepatan. Grafik ini sesuai dengan referensi, karena nilai H3 dipengaruhi oleh nilai ma dan T a yang bertambah jika dinaikkan kecepatan putarnya. Oleh karena itu, grafik actual sudah mewakili dari grafik referensi nya. Grafik Q1 vs N Grafik Q1 vs N yang terlihat turun pada hasil percobaan tidak sesuai dengan referensi yang ada. Sesuai dengan referensi, seharusnya nilai Q1 cenderung naik, karena nilainya dipengaruhi oleh besarnya flow rate radiator yang nilainya selalu bertambah jika putaran ditambah.
Kesalahan ini mungkin terjadi karena pembacaan indikator Q tidak tepat dan alat 36
percobaan yang belum dibersihkan bagian selang maupun katup sehingga membuat distribusi air radiator tidak sesuai. Terbukti pada saat motor Otto ini dijalankan pada putaran sangat tinggi, motor ini menjadi sangat panas, sehingga operasinya harus dihentikan.
BFC, BSFC vs BHP
4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0
BFC vs BHP BSFC cs BHP
Grafik BFC vs BHP yang konstan tidak sesuai dengan referensi yang kami peroleh. Berdasarkan referensi, grafik BFC vs BHP akan cenderung naik, Hal ini lebih berhubungan pada nilai torsi yang diwakili BHP karena putarankonstan, jika torsi makin tinggi, maka konsumsi bahan bakar akan semakin besar karena banyak daya yang dibutuhkan untuk mencapai torsi tersebut. Kesalahan yang terjadi mungkin disebabkan karena kesalahan dalam pengamatan pengukuran dan kesalahan dalam perhitungan yang akan sangat mempengaruhi hasil akhir percobaan.
ηmech, lηth, ηvol vs N 37
1.400 1.200 1.000 0.800 0.600
Eff. Mech vs BHP
0.400
Eff. Volume vs BHP
0.200
Eff. Thermal vs BHP
0.000
Pada grafik antara
mek
Vs BHP terlihat bahwa nilai dari
mek
mengalami kenaikan
namun tidak terlalu signifikan.. Jika kita bandingkan dengan nilai referensi, maka grafik ini cukup sesuai, karena sebagaimana diketahui bahwa Mechanical Efficiency pada dasarnya merupakan fungsi dari Load atau beban. Fungsi tersebut akan naik seiring dengan adanya penambahan beban yang dalam hal ini torsi. Torsi berhubungan langsung dengan nilai BHP. Hal ini menunjukkan bahwa nilai
Pada grafik antara
mek
th
akan mengalami kenaikan seiring dengan naiknya BHP.
Vs BHP terlihat bahwa nilai dari
th
akan naik, seiring dengan
naiknya nilai dari BHP, karena nilainya berbanding lurus. Namun sama seperti grafik.
mek
Vs
BHP, kenaikan yang terjadi sangatlah kecil dan tidak terlalu signifikan. Hal ini disebabkan karena nilai dari Efficiency Thermal sangat bergantung pada besarnya compression ratio yang diberikan. Sampai pada titik kompresi tertentu, baru nilai dari mechanical efficiency akan turun. Sementara kondisi yang terjadi adalah compression ratio memiliki nilai yang tetap, kalaupun ada kenaikan sifatnya sangat kecil sekali. Mengingat RPM di jaga pada kondisi konstan. Grafik ini cukup sesuai dengan referensi yang kami peroleh. Grafik antara
vol
Vs BHP terlihat bahwa nilai dari
vol
berada pada kondisi konstan.,
kalaupun ada perubahan sifatnya sangat-sangat kecil, dan hal ini sesuai dengan referensi yang 38
ada. Pada dasarnya
vol
sendiri bergantung pada besarnya nilai dari volumetric flow rate (Va)
yang juga konstan. Sementara pada kondisi tetap (nilai RPM engine sama ), maka dapatlah dikatakan sebenarnya nilai dari
vol
adalah sama. Kenaikan dari nilai BHP tidak berpengaruh
banyak, karena air capacity yang digunakan juga signifikan kenaikannya. Grafik BMEP,FMEP,IMEP vs BHP
BMEP vs BHP 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
FMEP vs BHP 45.000 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000
39
IMEP vs BHP 45.000 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000
Pada grafik BMEP vs BHP, nilai BMEP cenderung untuk naik dengan bertambahnya BHP. Hal ini disebabkan nilai BMEP berbanding lurus dengan nili BHP. Pada grafik FMEP ( Fuel Mean Effective Pressure ) vs BHP terlihat bahwa nilai dari FMEP akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari BHP. Hal ini disebabkan nilai dari FMEP sendiri berbanding lurus dengan nilai IMEP. Dan nilai dari IMEP cenderung pula naik. Sesuai dengan rumus: FMEP : Pada grafik antara IMEP ( insentive mean effective pressure ) Vs BHP terlihat bahwa nilai dari IMEP akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari BHP. IMEP sendiri sangat bergantung nilainya dari IHP. Karena nilai IHP sendiri didapat dari nilai BHP. Sehingga apabila IHP mengalami kenaikan maka IMEP pun akan juga mengalami kenaikan. Ketiga grafik diatas sesuai dengan referensi yang kami peroleh, dimana BMEP vs BHP, FMEP ( Fuel Mean Effective Pressure ) vs BHP, dan IMEP ( insentive mean effective pressure ) Vs BHP akan selalu naik.
40
H1, H3, Q1 vs BHP 60000 50000 40000 30000 20000 10000
H1 vs BHP H3 vs BHP Q1 vs BHP
0
Pada grafik H1 ( Heat of Combustion of Fuel ) Vs BHP terlihat bahwa nilai dari H1 cenderung konstan seiring dengan naiknya BHP. Hal ini sebenarnya terjadi mengingat nilai dari H1 juga sangat bergantung dari nilai BFC, sementara nilai dari BFC yang didapatkan bersiklus cenderung konstan. Hal tersebutlah yang mengakibatkan nilai dari H1 juga akan terlihat konstan dan tidak mengalami perubahan. Apabila dibandingkan dengan referensi, maka grafik ini belum ememnuhi nilai-nilai teoritis yang ada, sebab berdasarkan referensi grafik tersebut cenderuung akan naik.Beberapa kesalahan yang menyebabkan hal tersebut menurut kami yaitu kesalahan pengamatan dalam pengambilan data dan juga kesalahan dalam perhitungan yang dilakukan. Pada grafik H3 Vs BHP terlihat bahwa nilai dari H3 ( enthalpy of inlet air ) tidak mengalami kenaikan seiring dengan naiknya nilai BHP .
Hal ini secara tidak langsung
menunjukkkan bahwa kenaikan nilai dari break horse power tidak mempengaruhi kenaikan dari H3. Hal ini disebabkan flow air at engine inlet tidak mengalami perubahan, mengingat kondisi pembebanan yang sama dimana nilai dari N ( RPM ) dijaga konstan. Sehingga menurut kami nilai aktual ini cocok dengan nilai referensinya. Pada grafik Q1 Vs BHP terlihat mengalami kenaikan, konstan, dan enurunan. Pada grafik terlihat bahwa perubahan hanya terjadi pada saat awal dan akhir saja, hal ini disebabkan karena masih terdapat perbedaan yang cukup signifikan antara Cooling Water Inlet maupun Outlet, namun setelah nilai dari BHP diperbesar kondisinya nilai dari Q1 cenderung mengalami nilai 41
yang cukup konstan (cenderung). Sehingga jika kita bandingkan dengan nilai referensi, tidaklah sesuai, karena nilai ini tetap cenderung naik seharusnya. Kesalahan ini mungkin terjadi karena kesalahan pada pembacaan inikator nilai Q, yang membuat tidak sesuainya nilai aktual dengan teoritis.
IV.4 Kesimpulan Kesimpulan yang diperoleh setelah melakukan percobaan Motor Otto ini adalah: a. Untuk Putaran yang berubah-ubah dan Torsi yang konstan 1. Daya output yang dihasilkan berbanding lurus dengan banyaknya putaran yang dilakukan. Sehingga persamaan BHP :
; terbukti
2. Nilai IHP naik seiring bertambahnya putaran, hal ini dikarenakan IHP berbanding lurus dengan BHP 3. Nilai dari FHP ( Friction Horse Power ), sangat bergantung dari kondisi putaran engine N ( RPM ). 4. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan terlihat bahwa Brake Fuel consumption sangat berhubungan dengan faktor N ( RPM ). Semakin besar nilai dari N ternyata semakin membutuhkan bahan bakar ( Fuel Consumption ) yang semakin besar pula. 5. Dari hasil percobaan, dapat melihat bahwa nilai BMEP konstan walaupun terdapat perbedaan putaran. Dapat kita simpulkan bahwa tekanan rata-rata untuk setiap putarannya akan tetap sama. 6. Nilai dari
vol
sangat bergantung pada Air Capacity yang masuk ke dalam engine. Yang
nilai ini akan bertambah seiring dengan adanya penambahan putaran. 7. Mechanical Efficiency ternyata merupakan fungsi dari Load atau beban yang diberikan. Dari grafik akan menujukkan bahwa ia akan menurun seiring dengan bertambahnya beban yang diberikan. 8. Nilai dari Efficiency Thermal sangat bergantung pada besarnya compression ratio yang diberikan pada suatu engine tertentu, pada kondisi tertentu nilai dari Efficiency Thermal akan 42
naik, namun apabila telah mencapai titik critical point maka ia akan menurun. Hal tersebut menunjukkan bahwa kenaikan dari Compression ratio tidak berguna secara terus menerus untuk menaikkan nilai dari Efficiency Thermal. b. Untuk Putaran yang konstan dan Torsi yang berubah-ubah 9. Nilai BFC akan selalu naik meskipun putaran tersebut konstan. Hal ini disebabkan karena torsi yang diberikan berbeda maka nilai BFC akan naik karena waktu konsumsi bahan bakar yang menjadi faktor pembagi BFC terus menurun jika diberi torsi lebih meskipun putaran tetap. 10. Berbeda dengan BFC, nilai BSFC akan cenderung turun. Hal ini karena BSFC dan BFC berbanding terbalik. 11. Nilai dari
vol
sangat bergantung pada Air Capacity yang masuk ke dalam engine. Yang
nilai ini akan bertambah seiring dengan adanya penambahan torsi walaupun putaran tetap. 12. Mechanical Efficiency ternyata merupakan fungsi dari Load atau beban yang diberikan. Dari grafik akan menujukkan bahwa ia akan menaik seiring dengan bertambahnya torsi yang diberikan. Hal ini kita simpulkan bahwa nilai Eff. Mekanikal akan naik jika diberi kondisi seperti ini. 13. Nilai dari Efficiency Thermal sangat bergantung pada besarnya compression ratio yang diberikan pada suatu engine tertentu, pada kondisi tertentu nilai dari Efficiency Thermal akan naik, namun apabila telah mencapai titik critical point maka ia akan menurun. Hal tersebut menunjukkan bahwa kenaikan dari Compression ratio tidak berguna secara terus menerus untuk menaikkan nilai dari Efficiency Thermal. 14. Nilai BMEP,FMEP, dan IMEP akan cenderung naik pada kondisi ini karena nilai-nilai ini berhubungan dengan nilai torsi, yaitu variabel BHP dan IHP yang akan terus bertambah jika torsi ditambah meskipun putaran tetap. 15. Nilai H1 dan H3 akan cenderung konstan pada kondisi ini. Pada H1, hal ini menunjukkan bahwa Heat combuston fuel tidak dipengaruhi oleh perubahan torsi. Sedangkan untuk H3, hal ini dikarenakan nilai tersebut tidak dipengaruhi oleh penambahan torsi. Berbeda dengan H1 dan H3, nilai Q1 akan naik jika diberikan penambhan torsi.
Daftar Pustaka 43
•
Rogowski A. R. 1979, Elements of Internal Combustion Engines, New Delhi: McGraw – Hill Book Company
•
Maleev, V. L. 1979, Internal Combustion Engine Volume 2nd Edition, Japan: McGraw – Hill Book Company
•
Incropera, Frank P. 2002, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Singapore: John Wiley & Sons Pte. Ltd
•
Quelle: BMW Presse-Information vom 23.06.04 Sumber: Press Release dari BMW 23.06.04
Tugas Tambahan Artikel Mesin Otto
44
Tenaga Tergantung Blok Mesin & Piston Perkembangan teknologi otomotif tidak hanya berkaitan dengan penambahan sistem elektronik, tetapi juga pada perbaikan material komponen kendaraan. Kalau dahulu bahan baku komponen adalah besi tuang, kini mayoritas pabrikan menggunakan aluminium sebagai material piston dan blok mesin. Material ini kalau dicampur dengan logam tertentu akan berubah menjadi bahan baku yang keras dan kuat. Selain itu, kelebihan lainnya adalah bobotnya cukup ringan, cepat melepas panas dan cetakannya lebih halus. Meski memiliki banyak kelebihan, penggunaan aluminium menyebabkan piston tidak bisa di-oversize atau korter. Umumnya oversize dilakukan karena blok mesinnya sudah terkikis atau aus yeng menyebabkan kinerja mesin menurun karena kompresinya berkurang. Biasanya untuk mengembalikan mesin kendaraan jadi optimal, dilakukan dengan cara memperbesar ukuran piston dan ringnya agar pas kembali. Pabrikan kini memang tidak menyediakan komponen piston berukuran oversized untuk mesin aluminium. Pasalnya, pabrikan sudah menggunakan teknologi pembuatan mesin one-piece casting, yaitu blok dan komponennya dicetak dalam satu kesatuan. Itu sebabnya dalam katalog spare-part , beberapa pabrikan mobil tidak menginformasikan piston dan ring oversized. Yang tersedia adalah blok mesin baru lengkap dengan komponennya yang memiliki angka oversized nol. Piston atau disebut juga torak adalah bagian dari komponen mesin yang bergerak naik turun di dalam silinder untuk melakukan langkah isap, kompresi, pembakaran, dan buang. Fungsi utama piston untuk menerima tekanan pembakaran dan meneruskan tekanan tersebut melalui batang torak (connecting rod) ke poros engkol. Piston bekerja tanpa henti selama mesin hidup. Komponen ini menerima temperatur dan tekanan tinggi sehingga mutlak harus memiliki daya tahan tinggi. Oleh karena itu, pabrikan kini lebih memilih aluminium. Logam ini diyakini mampu meradiasikan panas yang lebih efisien dibandingkan material lainnya. Karena bagian komponen mesin berada pada temperatur tinggi, tentu ada bagian-bagian yang memang tidak dibuat presisi. Para desainer sengaja menciptakan celah. Celah ini secara 45
otomatis akan berkurang (menjadi presisi) ketika komponen-komponen itu terkena suhu panas. Ini yang kemudian mengurangi terjadinya kebocoran kompresi. Celah piston bagian atas lebih besar dibandingkan bagian bawah. Ukuran celah piston ini bervariasi tergantung dari jenis mesinnya. Umumnya antara 0,02 hingga 0,12 mm. Memakai ukuran celah yang tepat sangat penting. Alasannya, bila terlalu kecil akan menyebabkan tidak ada celah antara piston dan silinder ketika kondisi panas. Kondisi ini akan menyebabkan piston bisa menekan silinder dan merusak mesin. Sebaliknya, kalau celahnya terlalu berlebihan, tekanan kompresi dan tekanan gas hasil pembakaran akan menjadi rendah. Akibatnya mesin kendaraan pun tidak bertenaga dan mengeluarkan asap. Bentuk piston memiliki diameter bagian atas yang lebih kecil dibandingkan diameter bagian bawahnya. Pada saat mesin panas karena pembakaran, bagian atas tadi mengembang pada angka toleransi besarnya silinder. Komponen piston terdiri dari beberapa bagian penting, yaitu kepala, ring kompresi, ring oli, piston pin boss, skirt, piston pin hole dan drain holes. Pegas piston (piston ring) dipasang dalam alur ring (ring grove) pada komponen piston. Diameter luar ring piston ini sedikit lebih besar dibandingkan dengan piston. Ketika terpasang pada piston, ring ini akan bersifat elastis mengembang sehingga menutup rapat pada dinding silinder. Pegas piston umumnya dibuat dari bahan yang tahan lama, seperti baja tuang dan aluminium yang tidak akan merusak dinding silinder. Jumlahnya bergantung pada jenis mesin, namun biasanya 3 hingga 4 ring untuk setiap pistonnya. Ada tiga peranan penting dari komponen ring piston, pertama, mencegah kebocoran campuran udara, bensin dan gas pembakaran yang melalui celah antara piston dengan dinding silinder silinder selama langkah kompresi dan isap. Kedua, mencegah oli yang melumasi piston dan silinder masuk ke ruang bakar. Ketiga, memindahkan panas dari piston ke dinding silinder untuk membantu mendinginkan piston. Pegas piston terdiri dari dua komponen, yaitu pegas kompresi (compression ring) dan pegas pengontrol oli (oil control ring). Pegas kompresi yang memiliki fungsi untuk mencegah 46
kebocoran campuran udara dan bensin terdiri dari dua pegas. Pegas yang dipasang paling atas disebut top compresson ring, sedangkan yang terletak di bawahnya adalah second compression ring. Untuk membedakan antara kedua pegas tersebut, pabrikan memberikan kode 1 dan 2. Tanda 1 untuk top ring dan 2 pada ring kedua. Kedua pegas ini harus dipasang dengan permukaan tanda tersebut di bagian atas. Khusus pegas pengontrol oli diperlukan untuk membentuk lapisan oli (oil film) antara piston dan dinding silinder. Fungsi lainnya adalah untuk mengikis kelebihan oli dan mencegah masuknya oli ke dalam ruang bakar. Ada dua jenis pegas pengontrol oli yang biasa dipakai, tipe integral dan tipe three piece. Tipe integral dilengkapi dengan beberapa lubang untuk mengembalikan oli. Lubang ini menembus lubang pada alur pegas piston. Kelebihan oli yang dikikis oleh pegas ini masuk ke dalam lubang dan kembali ke piston. Sedangkan jenis three piece memakai komponen side rail yang fungsinya untuk mengikis kelebihan oli dan expander untuk mendorong side rail. Pegas piston akan mengembang bila dipanaskan. Dengan alasan ini pegas piston dipotong pada satu tempat dan celahnya diposisikan sebelah kiri ketika dipasang di dalam silinder. Celah ini disebut celah ujung pegas (ring end gap) yang besarnya bergantung pada jenis mesin. Biasanya ukuran yang dipakai adalah 0,2 - 0,5 mm pada temperatur ruangan. Celah ujung pegas yang berlebihan akan menurunkan tekanan kompresi. Sebaliknya celah yang kecil dapat menyebabkan kerusakan blok mesin. Alasannya, akibat dari pemuaian ujung pegas akan saling berhubungan, pegas menjadi melengkung dan merusak dinding silinder. Untuk meneruskan tekanan pembakaran yang terjadi pada piston ke batang piston dipergunakan pena torak. Pena torak memiliki lubang di dalamnya untuk mengurangi berat yang berlebihan. Kedua ujungnya ditahan oleh bushing pena torak (piston pin boss). Batang torak (connecting rod) merupakan peranti yang menghubungkan piston ke poros engkol. Tenaga yang dihasilkan piston dialirkan ke poros engkol. Bagian yang berhubungan dengan pena torak disebut small end. Sedangkan yang berkaitan dengan poros engkol disebut big end. Batang torak ini harus dipasangkan sesuai dengan tanda karena kalau salah pemasangan akan menutupi lubang oli. Setiap batang torak memiliki tanda tersendiri.
47
