KAJIAN UNJUK KERJA MOTOR BAKAR MENGGUNAKAN PROGRAM VISUAL BASIC

KAJIAN UNJUK KERJA MOTOR BAKAR MENGGUNAKAN PROGRAM VISUAL BASIC

SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ALFARETH NIM. 090421059

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

Universitas Sumatera Utara









ABSTRAK Kajian unjuk kerja motor bakar merupakan hal yang sangat penting dalam perencanaan motor bakar, karena dengan perhitungan kajian unjuk kerja motor bakar dapat diketahui berapa besar daya, pemakaian bahan bakar spesifik, efisiensi thermal brake dan yang lainnya dalam merancang motor bakar, serta kita dapat melihat perbandingan kajian unjuk kerja motor bakar menggunakan bahan bakar yang berbeda. Karena itu dibutuhkan adanya sebuah program simulasi yang dapat menghitung dimensi dan kajian unjuk kerja dari motor bakar. Dengan Microsoft Visual Basic 6.0 dapat dibuat sebuah simulasi perhitungan desain dan kajian unjuk kerja motor bakar yang mudah untuk digunakan. Program perhitungan kajian unjuk kerja dan dimensi motor bakar dapat dibuat dengan memahami rumus yang terdapat pada motor bakar dan memasukkannya ke dalam jendela kode pada visual basic. Dari hasil simulasi dan perhitungan teoritis didapat bahwa perhitungan dengan simulasi lebih akurat dari perhitungan secara teoritis. Kata kunci : Motor Bakar, Kajian unjuk kerja motor bakar, Microsoft Visual Basic 6.0


ABSTRAK Kajian unjuk kerja motor bakar merupakan hal yang sangat penting dalam perencanaan motor bakar, karena dengan perhitungan kajian unjuk kerja motor bakar dapat diketahui berapa besar daya, pemakaian bahan bakar spesifik, efisiensi thermal brake dan yang lainnya dalam merancang motor bakar, serta kita dapat melihat perbandingan kajian unjuk kerja motor bakar menggunakan bahan bakar yang berbeda. Karena itu dibutuhkan adanya sebuah program simulasi yang dapat menghitung dimensi dan kajian unjuk kerja dari motor bakar. Dengan Microsoft Visual Basic 6.0 dapat dibuat sebuah simulasi perhitungan desain dan kajian unjuk kerja motor bakar yang mudah untuk digunakan. Program perhitungan kajian unjuk kerja dan dimensi motor bakar dapat dibuat dengan memahami rumus yang terdapat pada motor bakar dan memasukkannya ke dalam jendela kode pada visual basic. Dari hasil simulasi dan perhitungan teoritis didapat bahwa perhitungan dengan simulasi lebih akurat dari perhitungan secara teoritis. Kata kunci : Motor Bakar, Kajian unjuk kerja motor bakar, Microsoft Visual Basic 6.0


KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala kasih dan rahmat-NYA dalam kehidupan penulis yang senantiasa memberikan waktu dan tenaga sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan menyelesaikan pendidikan pada Departemen Teknik Mesin. Adapun judul Skripsi ini adalah “Kajian Unjuk Kerja Motor Bakar Menggunakan Program Visual Basic” Dalam penyelesaian Tugas Sarjana ini, penulis banyak mengalami masalah, hambatan namun berkat bantuan Dosen Pembimbing dan bantuan dari berbagai pihak yang berupa dukungan,semangat,dan informasi maka Tugas Sarjana ini dapat diselesaikan. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua Orangtua penulis Ayahanda L. Situmorang dan Ibunda H. br. Saragih. Terima kasih atas doa dan dukungan yang tiada henti-hentinya baik moril maupun materil hingga skripsi ini dapat diselesaikan. 2. Bapak Tulus B. Sitorus,ST,MT. sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang telah banyak memberikan waktu dan bimbingan, hingga skripsi ini dapat diselesaikan. 3. Bapak Ir.Mulfii Hazwi,M.Sc, dan Bapak Ir.A. Halim Nasution,M.Sc sebagai dosen penguji. 4. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri, dan Bapak Ir.Syaril Gultom.MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 5. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Depatermen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.


6. Kakak saya Elberty Agustina Situmorang, adik saya Richardo Pardamean Situmorang dan Tryana Mayroselina Situmorang,

terima kasih atas

dukungan doa dan semangat hingga skripsi ini dapat diselesaikan. 7. Buat semua keluarga yang tidak dapat penuliskan tuliskan satu persatu.Terimakasih atas doa dan motivasinya. 8. Seluruh rekan rekan mahasiswa Teknik Mesin terkhusus Stambuk 2009 ekstensi, yang tidak dapat disebut satu persatu. 9. Dan semua pihak yang turut membantu dalam menyelasaikan Tugas Sarjana ini yang namanya tidak dapat penulis tuliskan satu persatu. Penulis menyadari masih adanya kekurangan dalam Skripsi ini. Oleh karena itu, sangat diharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan Skripsi ini.

Medan, Februari 2014 Penulis

Alfareth NIM. 090421059


DAFTAR ISI ABSTRAK.........................................................................................................................i KATA PENGANTAR.....................................................................................................ii DAFTAR ISI...................................................................................................................iv DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................ix DAFTAR NOTASI.........................................................................................................xi

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang................................................................................................1 1.2. Tujuan ............................................................................................................1 1.3. Batasan Masalah ............................................................................................2 1.4. Manfaat...........................................................................................................2 1.5. Sistematika Penulisan.....................................................................................2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pendahuluan....................................................................................................5 2.2. Motor Bensin..................................................................................................6 2.2.1. Cara Kerja Motor Bensin 4 Langkah...............................................7 2.2.2. Cara Kerja Motor Bensin 2 Langkah...............................................9 2.2.3. Cara kerja mesin dua langkah .......................................................10 2.3. Motor Diesel.................................................................................................13 2.3.1 Cara Kerja Motor Diesel 4 Langkah...............................................13 2.3.2. Cara Kerja Motor Diesel 2 Langkah.............................................16 2.3.3. Sistem Bahan Bakar ......................................................................17 2.4. Parameter Performansi/Unjuk Kerja Motor Bakar.......................................17 2.4.1. Diameter Piston ............................................................................19 2.4.2. Panjang Connecting Rod .............................................................19 2.4.3. Crank Radius / Crank Offset.........................................................19 2.4.4. Ratio of connecting rod length to crank offset .............................19 2.4.5. Ratio of bore to stroke (B/S)..........................................................20


2.4.6. Jarak antara the crank axis & pin piston .......................................20 2.4.7. Jarak permukaan piston dari TDC ................................................20 2.4.8. Kecepatan Piston Rata-rata ...........................................................21 2.4.9. Kec. Piston pada Akhir Pembakaran ............................................21 2.4.10. Volume Displacement 1 Cylinder ............................................21 2.4.11. Volume Displacement N Cylinder ..........................................22 2.4.12. Volume Clearance (Sisa) ............................................................22 2.4.13. Volume Silinder pada Tiap Sudut Engkol ..................................23 2.4.14. Massa Jenis Udara Lingkungan ..................................................23 2.4.15. Massa jenis Udara masuk ke Silinder .........................................24 2.4.16. Brake Power ...............................................................................24 2.4.17. Indicated Power ..........................................................................24 2.4.18. Friction Power Lost ....................................................................25 2.4.19. First Brake Work ........................................................................25 2.4.20. Brake Mean Effective Pressure ..................................................25 2.4.21. Indicated Mean Effective Pressure .............................................26 2.4.22. Friction Mean Effective Pressure ...............................................26 2.4.23. Piston Face Area .........................................................................26 2.4.24. Mass of air in cylinder per cycle ................................................27 2.4.25. Mass of fuel in cylinder per cycle ..............................................27 2.4.26. Rate of fuel flow in the engine ...................................................27 2.4.27. Rate of air flow in the engine .....................................................28 2.4.28. Brake specific work per unit mass...............................................28 2.4.29. Brake System Power ...................................................................28 2.4.30. Brake Output Per Displacement .................................................29 2.4.31. Engine Specific Volume .............................................................29 2.4.32. Efisiensi Thermal Brake .............................................................29 2.4.33. Efisiensi Thermal Indikator ........................................................30 2.4.34. Efisiensi Volumetris ...................................................................30 2.4.35. Efisiensi Konversi Bahan Bakar .................................................31 2.4.36. Brake Specific fuel consumption ................................................31


2.4.37. Indicated Specific fuel consumption ..........................................31 2.4.38. Power Weight Ratio ....................................................................32 2.4.39. Road Load Power .......................................................................32 2.4.40. Speed of Sound at Inlet Conditions ............................................33 2.4.41. Intake Valve Area .......................................................................33 2.4.42. Diameter of Each Valve .............................................................33 2.4.43. Upper Limit to Valve Lift ...........................................................34 2.5. Visual Basic..................................................................................................34 2.5.1 Keistimewaan Microsoft Visual Basic ..........................................34 2.5.2 Komponen pada Layar Visual Basic..............................................35 2.5.2.1. Menu Bar (Menu Utama)...............................................36 2.5.2.2. Toolbar (Standard)..........................................................36 2.5.2.3. Toolbox...........................................................................38 2.5.2.4. Form................................................................................39 2.5.2.5. Jendela Kode...................................................................40 2.5.2.6. Project Explorer..............................................................40 2.5.2.7. Jendela Properties...........................................................41 2.5.2.8. Jendela Posisi Form........................................................41 2.5.2.9. Module............................................................................42

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat........................................................................................43 3.2 Prosedur Analisa……………………………………………...............……43 3.2.1Keterangan Diagram Alir………....................…………………....44 3.2.1.1Mulai………..………….………...................…………...44 3.2.1.2 Studi Literatur………….………. …………….....……..44 3.2.1.3 Pencarian dan Pengumpulan Data…………...........…...45 3.2.1.4 Proses Perhitungan…………………....……………….45 3.2.1.5 Kesimpulan dan Saran.……….....................…...……...45 3.2.1.6 Selesai………………………...……………......………45


BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Awal (Input).........................................................................................46 4.2. Data Output...................................................................................................50 4.2.1 Diameter Piston .............................................................................50 4.2.2 Panjang Connecting Rod ...............................................................50 4.2.3 Crank Radius / Crank Offset .........................................................50 4.2.4 Ratio of connecting rod length to crank offset ..............................51 4.2.5 Ratio of bore to stroke ...................................................................51 4.2.6 Jarak antara the crank axis & pin piston ........................................51 4.2.7 Jarak permukaan piston dari TDC .................................................51 4.2.8 Kecepatan Piston Rata-rata ............................................................52 4.2.9 Kec. Piston pada Akhir Pembakaran .............................................52 4.2.10 Volume Displacement 1 Cylinder .............................................52 4.2.11 Volume Displacement N Cylinder ...........................................53 4.2.12 Volume Clearance (Sisa) .............................................................53 4.2.13 Volume Silinder pada Tiap Sudut Engkol ...................................53 4.2.14 Massa Jenis Udara Lingkungan ...................................................53 4.2.15 Massa jenis Udara masuk ke Silinder ..........................................54 4.2.16 Brake Power ................................................................................54 4.2.17 Indicated Power ...........................................................................54 4.2.18 Friction Power Lost .....................................................................55 4.2.19 First Brake Work .........................................................................55 4.2.20 Brake Mean Effective Pressure ...................................................55 4.2.21 Indicated Mean Effective Pressure ..............................................55 4.2.22 Friction Mean Effective Pressure ................................................56 4.2.23 Piston Face Area ..........................................................................56 4.2.24 Mass of air in cylinder per cycle .................................................56 4.2.25 Mass of fuel in cylinder per cycle ...............................................56 4.2.26 Rate of fuel flow in the engine ....................................................57 4.2.27 Rate of air flow in the engine ......................................................57 4.2.28 Brake specific work per unit mass ...............................................57


4.2.29 Brake System Power....................................................................58 4.2.30 Brake Output Per Displacement ..................................................58 4.2.31 Engine Specific Volume ..............................................................58 4.2.32 Efisiensi Thermal Brake ..............................................................59 4.2.33 Efisiensi Thermal Indikator .........................................................59 4.2.34 Efisiensi Volumetris ....................................................................59 4.2.35 Efisiensi Konversi Bahan Bakar ..................................................60 4.2.36 Brake Specific fuel consumption .................................................60 4.2.37 Indicated Specific fuel consumption ...........................................60 4.2.38 Power Weight Ratio .....................................................................61 4.2.39 Road Load Power ........................................................................61 4.2.40 Speed of Sound at Inlet Conditions .............................................61 4.2.41 Intake Valve Area ........................................................................62 4.2.42 Diameter of Each Valve ..............................................................62 4.2.43 Upper Limit to Valve Lift ............................................................63

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan....................................................................................................64 5.2 Saran..............................................................................................................64

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram P-V dan T-S Siklus Otto...............................................................7 Gambar 2.2. Cara kerja motor bensin 4 langkah...............................................................9 Gambar 2.3. Langkah pemasukan dan kompresi kedua..................................................11 Gambar 2.4. Langkah usaha dan kompresi pertama........................................................11 Gambar 2.5. Langkah pembuangan dan kompresi pertama............................................12 Gambar 2.6. Langkah pembuangan dan langkah pembilasan.........................................12 Gambar 2.7 Diagram P-V dan diagram T-S mesin diesel...............................................13 Gambar 2.8 Siklus kerja motor diesel 4 langkah.............................................................15 Gambar 2.9. Prinsip Kerja Motor Diesel 2 Langkah.......................................................16 Gambar 2.10. Piston dan silinder ....................................................................................18 Gambar 2.11. Tampilan Layar pada Keadaan Standar....................................................35 Gambar 2.12. Menu Bar..................................................................................................36 Gambar 2.13. Toolbar(standard).....................................................................................36 Gambar 2.14. ToolBox....................................................................................................38 Gambar 2.15. Form Windows.........................................................................................39 Gambar 2.16. Windows Code..........................................................................................40 Gambar 2.17. Project Explorer .......................................................................................40 Gambar 2.18. Jendela Properties ....................................................................................41 Gambar 2.19. Jendela Posisi Form .................................................................................41 Gambar 2.20. Module .....................................................................................................42 Gambar 3.1 flow chart ....................................................................................................44 Gambar 4.1 Tampilan Utama Pada Visual Basic ...........................................................46 Gambar 4.2 Tampilan Perumusan Pada Visual Basic ....................................................47 Gambar 4.3 Tampilan Keterangan Pada Program Visual Basic......................................47 Gambar 4.4 Tampilan Gambar Pada Program Visual Basic..........................................48


DAFTAR NOTASI

SIMBOL

KETERANGAN

SATUAN

B

Diameter Silinder

mm

S

Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC

mm

Nc

Jumlah Silinder

rc

Rasio Kompresi

N

Putaran Mesin

rpm

τ

Torsi

N.m

QHV

Nilai Kalor Bahan Bakar

kJ/kg

Stroke

Langkah / Tak

rev/cycle

Mv

Mass of Vehicle

kg

Sv

Vehicle speed

km/h

Av

Frontal area of vehicle

m2

θ

Sudut Engkol

⁰

C

Konstanta Untuk Menentukan Panjang Connecting Rod

(1.65-1.75)x S for most car

y

Clearance piston & dinding silinder

mm

Pi

Tekanan udara masuk ke silinder

kPa

Ti

Temperatur udara masuk ke silinder

⁰C

Po

Tekanan Udara Lingkungan

kPa

To

Temperatur Udara Lingkungan

⁰C

R

Konstanta Udara

kJ/kg.K

m

Efisiensi Mekanis

AFR

Air Fuel Ratio

c

Efisiensi Pembakaran

k

Ratio of heat specific (Cp / Cv)

CR

Coefficient of rolling resistance

(0.012 < CR < 0.015)3

CD

Drag coefficient

(for cars : 0.3 < CD £ 0.5)3


Dp

Diameter Piston

m

r

Panjang Connecting Rod

m

a

Crank Radius / Crank Offset

m

R

Ratio of connecting rod length to crank offset

B/S

Ratio of bore to stroke

s

Jarak antara the crank axis & pin piston

m

x

Jarak permukaan piston dari TDC

m

Ūp

Kecepatan Piston Rata-rata

m/sec

Up

Kec. Piston pada Akhir Pembakaran

m/sec

Vd

Volume Displacement 1 Cylinder

m3

Vd-total

Volume Displacement N Cylinder

m3

Vc

Volume Clearance (Sisa)

m3

V

Volume Silinder pada Tiap Sudut Engkol

m3

a

Massa Jenis Udara Lingkungan

kg/m3

i

Massa jenis Udara masuk ke Silinder

kg/m3

Ẇb

Brake Power

Nm/sec

Ẇi

Indicated Power

Nm/sec

Ẇf

Friction Power Lost

Nm/sec

Wb

First Brake Work

kJ

Bmep

Brake Mean Effective Pressure

N/m2

Imep

Indicated Mean Effective Pressure

N/m2

Fmep

Friction Mean Effective Pressure

N/m2

Ap

Piston Face Area

m2

ma

Mass of air in cylinder per cycle

kg/cyl-cycle

mf

Mass of fuel in cylinder per cycle

kg/cyl-cycle

ṁf

Rate of fuel flow in the engine

kg/sec

ṁa

Rate of air flow in the engine

kg/sec

b

Brake specific work per unit mass

kJ/kg

BSP

Brake System Power

kW/m2

BOPD

Brake Output Per Displacement

kW/L

BSV

Engine Specific Volume

L/kW


(t)b

Efisiensi Thermal Brake

%

(t)i

Efisiensi Thermal Indikator

%

v

Efisiensi Volumetris

%

f

Efisiensi Konversi Bahan Bakar

%

bsfc

Brake Specific fuel consumption

kg/kW-sec

isfc

Indicated Specific fuel consumption

kg/kW-sec

PWR

Power Weight Ratio

kW/kg

Pr

Road Load Power

kW

ci

Speed of Sound at Inlet Conditions

m/sec

Ai I

ntake Valve Area

m2

dv

Diameter of Each Valve

m

lmax

Upper Limit to Valve Lift

m


KAJIAN UNJUK KERJA MOTOR BAKAR MENGGUNAKAN PROGRAM VISUAL BASIC

Recommend Documents