d. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik SFC
Konsumsi bahan bakar spesifik merupakan salah satu parameter prestasi yang penting di dalam suatu motor bakar. Parameter ini biasa dipakai sebagai ukuran
ekonomi pemakaian bahan bakar yang terpakai per jam untuk setiap daya kuda yang dihasilkan.
SFC =
�
�
̇ � 10
3
�
�
................................................................................................ 2.6
ṁ
f
=
��� � 8 � 10
−3
�
� 3600
...................................................................... 2.7 Dengan :
SFC = konsumsi bahan bakar spesifik kgkw.h P
B
= daya W ṁ
f
= konsumsi bahan bakar sgf = spesifik grafity
t = waktu jam
e. Efisiensi Thermal
Kerja berguna yang dihasilkan selalu lebih kecil dari pada energi yang dibangkitkan piston karena sejumlah enegi hilang akibat adanya rugi-rugi mekanis
mechanical losses. Dengan alasan ekonomis perlu dicari kerja maksimium yang dapat dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan bakar. Efisiensi ini disebut juga
sebagai efisiensi termal brake thermal efficiency, η
b
. Jika daya keluaran P
B
dalam satuan KW, laju aliran bahan bakar m
f
dalam satuan kgjam, maka:
η
b
=
�
�
�
� . ��
�
3600 ........................................................................................... 2.8
f. Rasio Udara - Bahan Bakar AFR
Energi yang masuk kedalam sebuah mesin �
��
berasal dari pembakaran bahan bakar hidrokarbon. Udara digunakan untuk menyuplai oksigen yang
dibutuhkan untuk mendapatkan reaksi kimia didalam ruang bakar. Agar terjadinya reaksi pembakaran, jumlah oksigen dan bahan bakar harus tepat. Yang dirumuskan
sebagai berikut:
��� =
�
�
�
�
=
ṁ
�
ṁ
�
.......................................................................................... .2.9
�
�
=
�
�
�
�
+ �
�
�.�
�
…………………………………………………………….2.10 Dimana:
�
�
= massa udara di dalam silinder per siklus �
�
= massa bahan bakar di dalam silinder per siklus ṁ
�
= laju aliran udara didalam mesin ṁ
�
= laju aliran bahan bakar di dalam mesin �
�
= tekanan udara masuk silinder �
�
= temperatur udara masuk silinder � = konstanta udara
�
�
= volume langkah displacement �
�
= volume sisa
g. Efisiensi Volumetris
Salah satu proses yang paling penting untuk menentukan berapa besar daya dan performansi yang dihasilkan dari sebuah mesin yaitu dengan mendapatkan
kwantitas udara yang paling maksimal yang digunakan pada setiap siklus yang masuk ke ruang bakar. Semakin banyak udara sama dengan menambah konsumsi bahan
bakar dan akan menghasilkan semakin banyak daya yang bisa dikonversi dari hasil pembakaran. Efisiensi volumetris dapat dicari dengan menggunakan rumus:
�
�
= n . ṁ
�
ϼ
a
. Vd . N
…………………………………………………..2.11
Dimana: �
�
= massa udara di dalam silinder per siklus kg ṁ
�
= laju aliran udara didalam mesin kgs �
�
= volume langkah m
3
n = jumlah putaran per siklus N = putaran mesin rpm
ϼ
a
= densitas udara kgm
3
�
�
= efisiensi volumetris
2.4.3 Parameter Prestasi Mesin Diesel Empat Langkah
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.
Parameter prestasi mesin dapat dilihat dari berbagai hal diantara yang terdapat dalam diagram sebagai berikut :
Gambar 2.9 Diagram Alir Prestasi Mesin
Secara umum daya berbanding lurus dengan luas piston sedang torsi berbanding lurus dengan volume langkah. Parameter tersebut relatif penting
Parameter Prestasi Mesin
Daya
Torsi
Laju Konsumsi
Konsumsi Bahan Bakar
Spesifik
Efisiensi Bahan
Bakar
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.
Gambar 2.10 Pengetesan Prestasi Mesin Tabel 2.4 Perbedaan motor diesel dan motor bensin
Motor diesel Motor bensin
Bahan bakar Solar
Bensin Getaran mesin
Besar Kecil
Metode pemberian bahan bakar
Pompa bahan bakar dan pengabut Karburator Metode pengapian
Pengapian sendiri Loncatan bunga api
listrik Pembentukan
campuran Setelah kompresi
Sebelum kompresi Perbandingan
kompresi 15 – 30 kgcm
2
6 – 12 kgcm
2
Proses pembakaran Siklus diesel
Siklus otto
Sumber: Arismunandar, Wiranto. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Edisi kelima. Penerbit : ITB Bandung,1988
2.4.3.1 Unjuk Kerja Mesin Diesel Empat Langkah
Konsep awal Rudolf Diesel pada mesin ciptaannya adalah dengan mengansumsikan adanya penambahan kalor pada temperatur konstan sehingga mesin
yang dibuatnya dapat berjalan dengan siklus Carnot. Namun, akhirnya disadari bahwa untuk mewujudkan mesin tersebut secara praktikal adalah sangat sulit karena
pemasukan panas yang dapat dilakukan persiklus sangat kecil. Konsep selanjutnya Rudolf Diesel menggunakan penambahan kalor pada saat tekanan konstan. Konsep
siklus tersebut secara teoritis dapat berjalan dan oleh karena itu, siklus toritis ini dinamakan atas namanya yaitu Siklus Diesel.
Gambar 2.11 Diagram p-v siklus diesel Sumber :
https:id.wikipedia.orgwikiMotor_bakar_diesel Proses pada siklus Diesel :
1-2 : Kompresi isentropis reversibel adiabatis Gas ideal udara dengan kalor spesifik konstan dikompresi secara reversibel dan
adiabatis ke temperatur dan tekanan tinggi.
2-3 : Pembakaran isobaris
Temperatur setelah kompresi akan melebihi tempertur penyulutan bahan bakar sehingga bahan bakar tersulut secara spontan pada saat diinjeksikan kedalam ruang
bakar.
3-4 : Ekspansi isentropis revesibel adiabatis Temperatur dan tekanan turun.
4-1 : Pembuangan isokhoris Pembuangan kalor pada volume konstan, diikuti oleh penurunan temperatur dan
tekanan.
2.5 Emisi Gas Buang
Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin pembakaran dalam, mesin pembakaran luar, mesin jet yang dikeluarkan melalui
sistem pembuangan mesin. Untuk mesin diesel emisi gas buang yang dilihat adalah opasitas ketebalan asap.
Uji emisi gas buang dari hasil pengujian ini mengacu pada uji emisi standar nasional indonesia, yaitusebagaiberikut :
Gambar 2.12 Standar Uji Emisi Nasional Indonesia Adapun Standart nilai opasitas berdasarkan
peraturan menteri negara lingkungan hidup nomor 05 tahun 2006 tentang ambang batas emisi gas buang
ditunjukkan pada table berikut ini:
Tabel 2.5 Standard Emisi Gas Buang
Kategori Tahun
Pembuatan Parameter
CO HC
ppm Opacity
HSU Berpenggerak Motor Bakar
cetus api bensin 2007
4,5 1200
- ≥ 2007
1,5 200
- Berpenggerak Motor Bakar
Penyalaan Kompresi Diesel
GVW ≤ 3,5 Ton
2010 -
- 70
≥ 2010 -
- 40
GvVW ≥ 3,5 Ton
2010 -
- 70
≥ 2010 -
- 50
Sumber : Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006
Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang
2.5.1 Sumber
Polutan dibedakan menjadi polutan primer atau sekunder.Polutan primer seperti nitrogen oksida NOx dan hidrokarbon HC langsung dibuangkan ke udara
bebas dan mempertahankan bentuknya seperti pada saat pembuangan. Polutan sekunder seperti ozon O
3
dan peroksiasetil nitrat PAN adalah polutan yang terbentuk di atmosfer melalui reaksi fotokimia, hidrolisis atau oksidasi.
2.5.2 Komposisi Kimia
Polutan dibedakan menjadi organik dan inorganik. Polutan organik mengandung karbon dan hidrogen, juga beberapa elemen seperti oksigen, nitrogen,
sulfur atau fosfor, contohnya : hidrokarbon, keton, alkohol, ester dan lain-lain. Polutan inorganik seperti : karbon monoksida CO, karbonat, nitrogen oksida, ozon
dan lainnya.
2.5.3 Bahan Penyusun
Polutan dibedakan menjadi partikulat atau gas. Partikulat dibagi menjadi padatan dan cairan seperti : debu, asap, abu, kabut dan spray, partikulat dapat
bertahan di atmosfer. Sedangkan polutan berupa gas tidak bertahan di atmosfer dan bercampur dengan udara bebas.
a. Partikulat
Polutan partikulat yang berasal dari kendaraan bermotor umumnya merupakan fasa padat yang terdispersi dalam udara dan membentuk asap. Fasa padatan tersebut
berasal dari pembakaran tak sempurna bahan bakar dengan udara, sehingga terjadi tingkat ketebalan asap yang tinggi. Selain itu partikulat juga mengandung timbal yang
merupakan bahan aditif untuk meningkatkan kinerja pembakaran bahan bakar pada mesin kendaraan.
Apabila butir-butir bahan bakar yang terjadi pada penyemprotan kedalam silinder motor terlalu besar atau apabila butir–butir berkumpul menjadi satu, maka
akan terjadi dekomposisi yang menyebabkan terbentuknya karbon–karbon padat atau angus. Hal ini disebabkan karena pemanasan udara yang bertemperatur tinggi, tetapi
penguapan dan pencampuran bahan bakar dengan udara yang ada di dalam silinder tidak dapat berlangsung sempurna, terutama pada saat–saat dimana terlalu banyak
bahan bakar disemprotkan yaitu pada waktu daya motor akan diperbesar, misalnya untuk akselerasi, maka terjadinya angus itu tidak dapat dihindarkan. Jika angus yang
terjadi itu terlalu banyak, maka gas buang yang keluar dari gas buang motor akan bewarna hitam.
b. Unburned Hidrocarbon UHC
Kategori