3 BAB II DASAR TEORI
2.1
Motor Bensin Motor bensin dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut dilengkapi
dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga api listrik yang membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor ini cenderung disebut spark ignition engine. Pembakaran bahan bakar dengan udara ini menghasilkan daya. Di dalam siklus otto (siklus ideal) pembakaran tersebut dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume konstanta (Wiranto Arismunandar, 2002).
2.1.1 Prinsip Dasar Motor Bensin Motor bensin merupakan suatu motor yang menghasilkan tenaga dari proses pembakaran bahan bakar di dalam ruang bakar. Karena pembakaran ini berlangsung di dalam ruang bakar maka motor ini dikatagorikan pesawat kalor dengan pembakaran dalam (Iternal Combustion Engine). Motor bensin dilengkapi dengan busi dan karburator. Karburator dalam motor bensin merupakan suatu tempat pencampuran bahan bakar dan udara agar tejadi campuran berbentuk gas supaya dapat terbakar oleh percikan bunga api busi dalam ruang bakar. Setelah pencampuran udara dan bahan bakar berbetuk gas kemudian campuran tersebut dari karburator dihisap ke dalam ruang bakar melalui katup masuk. Kemudian di dalam ruang bakar loncatan bunga api listrik dari busi menjelang akhir langkah kompresi membakar campuran tersebut sehingga terjadilah pembakaran yang kemudian menghasilkan daya motor. Tapi saat ini sudah ada motor bensin yang menggunakan injektor sebagai pengganti karburator. Pada motor bensin seperti ini, bahan bakar disemprotkan langsung ke dalam ruang bakar, tanpa melalui pencampuran bahan bakar dan udara pada karburator. Jadi dengan sistem injektor pemakaian bahan bakar menjadi lebih efisien dan pembakaran lebih sempurna. Karena pada sistem ini bahan bakar dikabutkan langsung ke ruang bakar, jadi kemungkinan bahan bakar terbuang lebih sedikit. Motor bensin dibedakan menjadi dua jenis yaitu motor bensin 4 langkah dan motor bensin 2 langkah. Motor bensin 2 langkah adalah motor bensin yang
4 memerlukan 2 kali langkah torak atau 1 kali putaran poros engkol untuk menghasilkan 1 kali pembakaran dan 1 kali langkah kerja. Sedangkan motor bensin 4 langkah adalah motor bensin yang memerlukan 4 kali langkah torak atau 2 kali putaran poros engkol untuk menghasilkan 1 pembakaran dan 1 langkah kerja. Siklus kerja 4 langkah ini dipertemukan pertama kali oleh seorang ilmuan Jerman bernama Nicholas August Otto pada tahun 1876.
2.1.2 Siklus Otto Pada siklus otto atau siklus volume konstan proses pembakaran terjadi pada volume konstan, sedangkan siklus otto tersebut ada yang berlangsung dengan 4 (empat) langkah atau 2 (dua) langkah. Untuk mesin 4 (empat) langkah siklus kerja terjadi dengan 4 (empat) langkah piston atau 2 (dua) poros engkol. Adapun langkah dalam siklus otto yaitu gerakan piston dari titik puncak (TMA=titik mati atas) ke posisi bawah (TMB=titik mati bawah) dalam silinder.
Gambar 2. 1. Diagram P-V dan T-S siklus otto (Cengel & Boles, 1994 : 458)
Proses siklus otto sebagai berikut :
Proses 1-2 : proses kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston bergerak menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume clearance sehingga tekanan dan temperatur udara naik.
Proses 2-3 : pemasukan kalor konstan, piston sesaat pada (TMA=titik mati atas) bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan dan temperatur meningkat hingga nilai maksimum dalam siklus.
Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston turun menuju (TMB=titik mati bawah), energi dilepaskan disekeliling berupa internal energi.
5
Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada (TMB=titik mati bawah) dengan mentransfer kalor ke sekeliling dan kembali mlangkah pada titik awal.
2.2. Prinsip Kerja Motor Bensin 4 Langkah Prinsip kerja motor bensin 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu) kali proses pembakaran terjadi pada setiap 4 (empat) langkah gerakan piston atau 2 (dua) kali putaran poros engkol. Dengan anggapan bahwa katup masuk dan katup buang terbuka tepat pada waktu piston berada pada TMA dan TMB, maka siklus motor 4 (empat) langkah dapat diterangkan sebagai berikut : a).
Langkah Hisap Piston bergerak dari TMA ke TMB. Pada ruangan di atas piston terjadi
pembesaran volume yang menyebabkan tekanan menjadi kurang. Tekanan kurang tersebut mengakibatkan terjadinya hisapan terhadap campuran udara bahan bakar dari karburator. Keadaan katup masuk terbuka dan katup buang tertutup. b).
Langkah Kompresi Piston bergerak dari TMB ke TMA mengadakan kompresi terhadap campuran
udara bahan bakar yang baru masuk pada langkah pengisian. Tekanan dan temperatur menjadi naik sedemikian rupa sehingga campuran bahan bakar udara berada dalam keadaan yang mudah sekali untuk terbakar. Sebelum langkah kompresi berakhir maka busi mengadakan pembakaran kedua katup tertutup. c).
Langkah Usaha Akibat adanya pembakaran maka pada ruang bakar terjadi panas dan pemuaian
yang tiba-tiba. Pemuaian tersebut mendorong piston untuk bergerak dari TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga seluruh tenaga panas mendorong piston untuk bergerak. d).
Langkah Buang Pada langkah buang ini katup masuk tertutup sedangkan katup buang terbuka.
Piston bergerak dari TMB menuju TMA mendesak gas sisi pembakaran keluar melalui katup buang dan saluran buang (exhaust manifold) menuju atmosfer.
6
Gambar 2. 2. Prinsip kerja motor 4 (empat) langkah (Wiranto Arismunandar, 2002 )
2.3. Proses Pembakaran Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi persenyawaan bahan bakar oksigen (O2) sebagai oksidan dengan temperaturnya lebih besar dari titik nyala. Mekanisme pembakarannya sangat dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran dimana atom-atom dari komponen yang dapat bereaksi dengan oksigen yang dapat membentuk produk yang berupa gas. Untuk memperoleh daya maksimum dari suatu operasi hendaknya komposisi gas pembakaran dari silinder (komposisi gas hasil pembakaran) dibuat seideal mungkin, sehingga tekanan gas hasil pembakaran bisa maksimal menekan torak dan mengurangi terjadinya detonasi. Komposisi bahan bakar dan udara dalam silinder akan menentukan kualitas pembakaran dan akan berpengaruh terhadap performance mesin dan emisi gas buang. Sebagaimana telah kita ketahui sebagai bahan bakar motor bensin terutama yang mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen yang dikenal dengan 3 (tiga) teori mengenai pembakaran hidrogen tersebut. a.
Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon bergabung dengan oksigen.
b.
Karbon terbakar lebih dahulu daripada hidrogen.
c.
Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan membentuk senyawa (hidrolisasi) yang kemudian dipecah secara terbakar. Dalam pembakaran hidrokarbon yang biasa tidak akan terjadi gejala apabila
memungkinkan untuk proses hidrolisasi. Hal ini hanya akan terjadi bila
7 pencampuran pendahuluan antara bahan bakar dengan udara mempunyai waktu yang cukup sehingga memungkinkan masuknya oksigen ke dalam molekul hidrokarbon. Bila oksigen dan hidrokarbon tidak bercampur dengan baik maka terjadi proses cracking dimana pada nyala akan timbul asap. Pembakaran semacam ini disebut pembakaran tidak sempurna. Ada 2 (dua) kemungkinan yang terjadi pada pembakaran mesin berbensin, yaitu: a.
Pembakaran normal (sempurna), dimana bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Mekanisme pembakaran normal dalam motor bensin dimulai pada saat terjadinya loncatan api busi. Selanjutnya api membakar gas yang berada disekelilingnya dan menjalar ke seluruh bagian sampai semua partikel gas terbakar habis.
b.
Pembakaran tidak sempurna (tidak normal), dimana sebagian bahan bakar tidak ikut terbakar atau tidak terbakar bersama-sama pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Pada pembakaran tidak sempurna terjadi 2 (dua) peristiwa, yaitu knocking (ketukan) dan pre-ignition.
2.4. Detonasi Pada Motor Bensin Dalam keadaan tertentu maka pembakaran dalam silinder motor dapat terjadi kenaikan yang sangat cepat dan kuat sehingga diluar terdengar suara ”knocking”. Kejadian inilah yang biasa disebut denga detonasi akibat gelombang detonasi yang ada dalam silinder, hingga didalamnya naik lebih cepat hingga 40 kg/cm tiap 0,001 detik. Detonasi ini dapat terjadi pada semua jenis motor bakar. Sifatnya sangat merugikan, karena: 1. Mengurangi rendemen motor, sebab lebih banyak panas yang diserahkan pada dinding silinder dari pada yang diubah menjadi usaha. 2. Mengakibatkan retak pada torak, batang dan komponen yang lain. 3. Mengakibatkan pembakaran yang terlampau pagi.
Pada motor bensin terdapat 2 (dua) macam detonasi : 1. Detonasi karena campuran bahan bakar sudah menyala sebelum busi mengeluarkan bunga api. Hal ini disebabkan karena kotoran-kotoran yang
8 tertimbun dan menyala terus menerus. Jadi untuk menghilangkan detonasi, motor bensin perlu dibersihkan secara rutin, perbaikan pada sisitem pendingin. 2. Detonasi yang timbul karena kecepatan pembakaran bahan bakar disekitar busi, termampat olehnya sehingga terbakar dengan sendirinya meskipun pembakaran didahului oleh nyala api busi, tetapi untuk pembakaran yang sempurna dibutuhkan gerakan nyala api yang teratur dimulai dari busi.
2.5. Bahan Bakar Bahan bakar (fuel) adalah segala sesuatu yang dapat di bakar misalnya kertas, kain, batu bara, minyak tanah, dan bensin. Untuk melalukan pembakaran diperlukan 3 (tiga) unsur, yaitu (Wiranto Arismunandar, 2002): 1. Bahan bakar 2. Udara 3. Suhu untuk memulai pembakaran Panas atau kalor yang timbul karena pembakaran bahan bakar tersebut disebut hasil pembakaran atau nilai kalor (heating value). Ada 3 (tiga) jenis bahan bakar, yaitu: 1. Bahan bakar padat 2. Bahan bakar cair 3. Bahan bakar gas Kriteria utama yang harus dipenuhi bahan bakar yang akan digunakan dalam motor bakar adalah sebagai berikut: 1. Proses pembakaran bahan bakar dalam silinder harus secepat mungkin dan panas yang dihasilkan harus tinggi. 2. Bahan bakar yang digunakan harus tidak meninggalkan endapan atau deposit setelah pembakaran karena akan menyebabkan kerusakan pada dinding silinder. 3. Gas sisa pembakaran harus tidak berbahaya pada saat dilepas ke atmosfer.
9 2.5.1. Bahan Bakar Bensin (Premium) Premium berasal dari bensin yang merupakan salah satu fraksi dari penyulingan minyak bumi yang diberi zat tambahan atau aditif, yaitu Tetra Ethyl Lead (TEL). Premuim mempunyai rumus empiris Ethyl Benzena (C8H18). Penggunaan premium pada umumnya adalah untuk bahan bakar kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti mobil, sepeda motor, dll. Bahan bakar ini juga sering disebut motor gasoline atau petrol dengan angka oktan adalah 88, dan mempunyai titik didih 300C-2000C. Adapun rumus kimia untuk pembakaran pada bensin premium adalah sebagai berikut: 2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O...........................................................(2.1) Pembakaran di atas diasumsikan semua bensin terbakar dengan sempurna. Komposisi bahan bakar bensin, yaitu: 1. Bensin (gasoline) C8H18 2. Berat jenis bensin 0,65-0,75 3. Pada suhu 400 bensin menguap 30-65% 4. Pada suhu 1000 bensin menguap 80-90% (Sumber: Encyclopedia Of Chemical Technologi, Third Edition, 1981: 399)
2.5.2. LNG (Liquefied Natural Gas) LNG (Liquefied Natural Gas) adalah gas alam yang dicairkan dengan cara didinginkan sampai mencapai suhu -160°C dengan tekanan atmosferik, maka akan dihasilkan gas dalam bentuk cair. Proses semacam ini disebut dengan pencairan gas bumi (Natural Gas Liquefaction). Gas alam cair memiliki volume 1/600 kali dari keadaan sebelum dicairkan. Komposisi LNG pada umumnya terdiri dari 85-90% mol metana ditambah etana dan sebagian kecil propane, butane, dan nitrogen. Komposisi yang LNG yang sebenarnya tergantung dari sumber gas dan teknologi pemrosesannya. Nilai oktan LNG lebih tinggi dibandingkan gasoline. Dengan tingginya nilai oktan tersebut maka pada rasio kompresi yang lebih tinggi tidak akan terjadi knocking pada motor. Keunggulan LNG ditinjau dari proses pembakarannya di dalam ruang bakar adalah karena LNG memiliki perbandingan atom karbon terhadap atom hidrogen yang rendah, sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna.
10 Mengingat LNG sudah berada pada fase gas, maka dengan mudah dapat bercampur dengan udara dalam ruang bakar, sehingga oksigen dapat dengan mudah bergabung dengan karbon dan memberikan reaksi pembentukan CO2 bukan CO. Disamping itu karena jumlah atom karbon molekul LNG lebih sedikit dibandingkan BBM, maka CO yang terbentuk dari proses pembakaran juga lebih sedikit. Adapun proses pembakaran dari LNG adalah sebagai berikut: CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O......................................................(2.2) LNG merupakan bentuk energi yang mudah untuk ditransportasikan. LNG dapat dihasilkan dengan berbagai cara diantaranya yaitu : • Ekstraksi menggunakan NRU/LNG cold box • Penambahan unit purifikasi dan liquefaction pada sistem cryogenic NGL plant. • Penambahan unit power liquefier. • Stasiun penurun tekanan (pressure letdown) pada jalur pipa transmisi gas. • Menggunakan Nitrogen cair sebagai unit pendinginan.
Tabel 2.1 Komposisi dan Spesifikasi LNG (sumber Jurnal Reza sukaharja, FT UI, 2009)
Komposisi Methane (C )
Low (%) 80
High (%) 99
Ethane (C )
<1
17
Propane (C )
0.1
5
Butane (C )
0.1
2
Pentane+ (C +)
―
<1
Nitrogen (N )
0
1
1
2
3
4
5
2
Nilai Kalori Berat Jenis 1 MTPA LNG
1000 – 1160 BTU/SCF 0,45 – 0,47 g/cc ≈ 135 – 140 MMSCFD gas alam
LNG memilki kandungan energi per volume lebih besar dibandingkan dengan jenis bahan bakar lain yang bersumber dari gas hidrokarbon, berikut beberapa bahan bakar dari minyak bumi. Tabel 2.2 berikut memeperlihatkan densitas energi persatuan volume dari beberapa bentuk energi;
11
Tabel 2.2 Kandungan Kalor Dari Beberapa Jenis Bahan Bakar (sumber Jurnal Reza sukaharja, FT UI, 2009)
Bahan bakar Methane Gaseus Methane @ 248 bar, CNG Liquid Methane @ – 1620C, LNG LPG Gasoline Diesel
MJ/lt 0.035 8.7 21.6 24.4 32.7 37.7
MJ/kg 50.0 50.0 50.0 48 42.5 42.5
2.5.3. Angka Oktan Angka Oktan adalah suatu bilangan yang menunjukkan sifat anti ketukan (denotasi). Dengan kata lain, makin tinggi angka oktan maka semakin berkurang kemungkinan untuk terjadinya denotasi (knocking). Dengan berkurangnya intensitas untuk berdenotasi, maka campuran bahan bakar dan udara yang dikompresikan oleh torak menjadi lebih baik sehingga tenaga motor akan lebih besar dan pemakaian bahan bakar menjadi lebih hemat. Cara menentukan angka oktan bahan bakar ialah dengan mengadakan suatu perbandingan bahan bakar tertentu dengan bahan bakar standar. Yaitu dengan menggunakan mesin CFR (Coordination Fuel Research). Mesin CFR merupakan sebuah mesin silinder tunggal dengan perbandingan kompresi yang dapat diukur dari sekitar 4:1 sampai dengan 14:1. Terdapat dua metode dasar yang umum digunakan yaitu research method mengunakan mesin motor CFR F-1, yang hasilnya disebut dengan Research Octane Number (RON) dan motor method yang menggunakan mesin motor CFR F-2 dimana hasilnya disebut dengan Motor Octane Number (MON). Research method menghasilkan gejala ketukan lebih rendah dibandingkan motor research. Untuk menentukan nilai oktan, ditetapkan dua jenis senyawa sebagai pembanding yaitu “isooktana” dan n-haptana. Kedua senyawa ini adalah dua diantara macam banyak senyawa yang terdapat dalam bensin. Isooktana menghasilkan ketukan paling sedikit, diberi nilai oktan 100, sedangakan n-heptana menghasilkan ketukan paling banyak, diberi nilai oktan 0 (nol). Suatu campuran yang terdiri 80 %isooktana dan 20% n-heptana mempunyai nilai oktan sebesar (80/100 x 100) + (20/100 x 0) = 80.
12 Besar angka oktan bahan bakar tergantung pada presentase iso-oktana (C7H18) dan normal heptana (C7H16) yang terkandung didalamnya. Sebagai pembanding, bahan bakar yang sangat mudah berdenotasi adalah normal heptana (C7H16) sedang yang sukar berdenotasi adalah iso-oktana (C7H18). Bensin yang cenderung kearah sifat normal heptana disebut bensin dengan nilai oktan rendah (angka oktan rendah) karena mudah berdenotasi, sebaliknya bahan bakar yang lebih cenderung kearah sifat iso-oktana dikatakan bensin dengan nilai oktan tinggi atau lebih sukar berdenotasi. Misalnya suatu bensin mempunyai angka oktan 90 akan lebih sukar berdenotasi daripada bensin beroktan 70. Jadi kecenderungan bensin untuk berdenotasi dinilai dari angka oktannya. Iso-oktana murni diberi indeks 100, sedangkan normal heptana murni diberi indeks 0. Dengan demikian jika suatu bensin memiliki angka oktan 90 berarti bensin tersebut cenderung berdenotasi sama dengan campuran yang terdiri atas 90% volume isooktana dan 10% volume normal heptana. Nilai oktan yang harus dimiliki oleh bahan bakar ditampilkan dalam tabel 2.1. berikut :
Tabel 2.3. Nilai Oktan Gasolin Indonesia
No
Jenis
Angka Oktan Minimum
1
Premium 88
88 RON
2
Pertamax
94 RON
3
Pertamax Plus
95 RON
4
Bensol
98 RON
2.6. Proses Pembakaran Pada Motor Bensin Pembakaran adalah merupakan suatu proses secara kimiawi yang berlangsung dengan cepat antara oksigen (02) dengan unsur yang mudah terbakar dari bahan bakar pada suhu dan tekanan tertentu. Unsur-unsur yang penting di dalam bahan bakar yaitu, karbon, hidrogen dan sulfur. Pada umumnya udara terdiri dari dua komponen utama yaitu oksigen dan nitrogen.
13 Tabel 2.4 Komposisi Oksigen dan Nitrogen pada volume udara kering.
Unsur
Persentasi Volume(%)
Persentasi Berat(%)
Oksigen (02)
20,99
23,15
Nitrogen (N2)
78,03
76,85
Lain-lain
0,98
0
Di dalam suatu pembakaran, energi kimia diubah menjadi energi panas dimana pada setiap terjadi pembakaran akan selalu menghasilkan gas buang yang meliputi komponen-komponen gas buang antara lain: CO2, NOx, H2O, SOx, dan CO. Proses pembakaran menghasilkan perubahan energi bahan bakar menjadi tenaga gerak, perubahan energi bersumber dari hasil pembakaran bahan bakar. Dalam pembakaran bahan bakar premium yang sempurna secara teoritis, reaksi pembakaran adalah sebagai berikut:
C8H18 + 12,5O2
8CO2 + 9H2O + E……………………..…(2.3)
Tetapi dalam prakteknya, udara mengandung ± 21 % O2 dan ± 79% N2. Serta pembakaran yang 100 % sempurna hanya didapat dalam laboratorium. Sehingga dalam prakteknya, pembakaran akan berlangsung :
C8H18 + 12,5(O2 + 79/21N2)
8 CO2 + 9 H2O + 12,5 (79/21N2) + E ............(2.4)
Jadi untuk pembakaran 1 mol bahan bakar memerlukan udara pembakaran (12,5) mol udara, serta menghasilkan 8 mol CO2, 9 mol H2O, 12,5 (79/21) mol N2 dan Energi.
Dalam pembakaran bahan bakar LNG yang sempurna secara teoritis, reaksi pembakaran adalah sebagai berikut : CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O..................................................................................(2.5)
14 Tetapi dalam prakteknya, udara mengandung ± 21 % O2 dan ± 79% N2. Serta pembakaran yang 100 % sempurna hanya didapat dalam laboratorium. Sehingga dalam prakteknya, pembakaran akan berlangsung : CH4 + 2 (O2 + 79/21 N2)
CO2 + 2 H2O + 2 (79/21N2) + E……………. (2.6)
Jadi untuk pembakaran 1 mol bahan bakar memerlukan udara pembakaran (2) mol udara, serta menghasilkan 1 mol CO2, 2 mol H2O, 2 (79/21) mol N2 dan Energi. Pembakaran bahan bakar pada motor bensin dimulai dengan pemasukan campuran udara dan bahan bakar dari karburator menuju ruang bakar lewat katup masuk yang kemudian dinyalakan oleh percikan nyala api dari busi pada tekanan tertentu. Percikan nyala api busi tersebut kemudian membakar campuran yang telah siap untuk terbakar dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sehingga terjadilah suatu pembakaran yang kemudian bisa mendorong torak dari Titik Mati Atas ke Titik Mati Bawah untuk menggerakkan poros engkol dan terjadilah putaran atau usaha pada motor. Proses pembakaran yang terjadi didalam ruang bakar merupakan serangkaian kimia yang melibatkan campuran bahan bakar berupa HC dengan oksigen. Proses pembakaran menghasilkan empat macam gas buang berupa CO2, CO, NOX dan HC. Keempat macam gas buang ini terbentuk pada proses pembakaran sempurna dan tidak sempurna. Pada proses pembakaran sempurna, hasil pembakaran yang terbentuk adalah CO2 dan H2O. Proses pembakaran sempurna dapat dinyatakan dalam reaksi berikut: CXHY + n (O2 + 3,76 N2) → a CO2 + b H2O + 3,76 n N2 ..................................(2.7)
Sedangkan proses pembakaran tidak sempurna menghasilkan gas buang berupa CO, NOX, HC dan partikulat pengotor lainnya. Proses pembakaran tidak sempurna dapat dituliskan dalam reaksi sebagai berikut:
P CXHY + q (O2 + 3.76 N2) → a CO2 + b H2O + c CO + d HC + e NOX + 3,76 n N2 + partikulat pengotor lainya .............................................................................(2.8) .
15 2.7. Parameter Prestasi Mesin. Pada umumnya performance atau prestasi mesin bisa diketahui membaca dan menganalisis parameter yang ditulis dalam sebuah laporan atau media lain. Biasanya kita akan mengetahui daya, torsi, dan bahan bakar spesifik dari mesin tersebut. Parameter itulah yang menjadi pedoman praktis prestasi sebuah mesin. Secara umum daya berbanding lurus dengan luas piston sedang torsi berbanding lurus dengan volume langkah. Parameter tersebut relatif penting digunakan pada mesin yang berkemampuan kerja dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat pembebanan. Daya maksimum didefinisikan sebagai kemampuan maksimum yang bisa dihasilkan oleh suatu mesin. Adapun torsi poros pada kecepatan tertentu mengindikasikan kemampuan untuk memperoleh aliran udara (dan juga bahan bakar) yang tinggi kedalam mesin pada kecepatan tersebut. Sementara suatu mesin dioperasikan pada waktu yang cukup lama, maka konsumsi bahan bakar suatu efisiensi mesinnya menjadi suatu hal yang dirasa sangat penting. (Heywood, 1988 : 823).
2.8. Unjuk Kerja Motor Bakar Pada motor bakar torak, daya yang berguna adalah daya poros, karena daya poros itulah yang mengerakkan beban. Daya poros itu sendiri dibangkitkan oleh daya indikator yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakkan torak. Daya poros yang berputar ditimbulkan oleh bahan bakar yang dibakar dalam silinder yang selanjutnya torak akan menggerakkan semua mekanisme pada motor bakar. Unjuk kerja motor bakar tergantung dari daya poros yang dapat ditimbulkan.
2.9. Torsi Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja, jadi torsi adalah suatu energi. Besaran torsi adalah besaran turunan yang biasa digunakan untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada porosnya. Adapun perumusan dari torsi adalah: T = F x r (N.m)..............................................................................................(2.9) Dimana : T = Torsi benda berputar (N.m)
16 F = adalah gaya sentrifugal dari benda yang berputar (N) r= adalah jarak benda ke pusat rotasi (m)
Karena adanya torsi inilah yang menyebabkan benda berputar terhadap porosnya, dan benda akan berhenti apabila ada usaha melawan torsi dengan besar sama dengan arah yang berlawanan. Pada motor bakar untuk mengetahui daya poros harus diketahui dulu torsinya. Pengukuran torsi pada poros motor bakar menggunakan alat yang dinamakan Dinamometer. Dinamometer biasanya digunakan untuk
mengukur torsi sebuah mesin. Adapun mesin yang akan diukur torsinya
tersebut diletakkan pada sebuah testbed dan poros keluaran mesin dihubungkan dengan rotor dinamometer.
2.10. Daya Mesin (Power) Daya mesin yang dihitung dengan satuan Kw (Kilo watts) atau Horse Power (HP) mempunyai hubungan erat dengan torsi. Daya dirumuskan sebagai berikut : P = T x n .....................................................................................................(2.10) Rumus diatas adalah rumus dasarnya, pada engine maka rumusnya menjadi : ntuk mengukur Power (KW) adalah : P
2 .n.T ( kW ) .........................................................................................(2.11) 60000
Dimana : n = putaran mesin (rpm) T = torsi (Nm) 60000 dapat diartikan 1 menit = 60 detik, dan untuk mendapatkan kw = 1000 watt.
2.11 Konverter Kit Peralatan kit konversi terdiri dari tabung BBG tekanan tinggi (sekitar 200 bar), regulator gas, mixer, pipa, dan pressure gauge. Berikut adalah skema dari converter kit untuk BBG.
17 Keterangan gambar : 1. Tabung LNG 2. Regulator penurun tekanan 3. Manometer 4. Kran gas 5. Kran pembagi 6. Pencampur ( mixer) 7. Mesin satu silinder 4 langkah
Gambar 2.3. Perangkat konveter LNG
Bahan bakar LNG yang berada dalam tabung bertekanan tinggi (1) dikeluarkan dengan menurunkan tekanannya menggunakan regulator gas tekanan tinggi (2). Gas yang sudah diturunkan tekanannya dialirkan melalui selang gas ke kran gas (3) gas akan mengalir ke kran pembagi (4) untuk kemudian dialirkan ke main jet dan pilot jet di dalam pencampur (mixer) (5). Udara yang masuk karena kevakuman dalam ruang bakar akan bercampur dengan gas LNG dan kemudian masuk ke dalam ruang bakar mesin satu silinder empat langkah (6).
