62
0,00045239 kg, densitas udara 1,2121 kgm
3
, dan besarnya volume langkah 0,00037375
m
3,
maka efisiensi volumetrik dapat dihitung, sebagai berikut : n
v
=
n
v
=
= 0,9987 = 99,87
4.2 . Mesi n Non VVT- I
4.2.1. Analisa thermodinamika Proses 0-1 :
Langkah isap, tekanan konstan, katup buang tertutup sedangkan katup masuk terbuka. Udara dianggap sebagai gas ideal. Udara
dihisap masuk ke silinder dengan tekanan 1,03 atm atau 104,3647 kPa pada
temperatur 27
o
C atau 300 K, maka :
P
O
= P
1
= 104,3647 kPa T
1
= 300 K = 10
B = 7,2 cm S = 7,97 cm
Universitas Sumatera Utara
63
R 0,287 Kjkg.K
C
v
= 0,718 kJkg.K
Volume langkah : Merupakan volume dari langkah torak dari titik mati bawah TMB
ke titik mati atas TMA. Kapasitas 4 silinder adalah 1498
CC
, maka volume langkah untuk satu silinder :
V
d
= V
d
= 324,5 = 0,0003245 m
3
Volume sisa : Didefenisikan sebagai volume minimum silinder pada saat torak
berada di titik mati atas TMA. Dengan rasio kompresi sebesar 9,5 dan volume langkah sebesar 0,00037375
m
3
maka besarnya volume sisa : =
10
=
V
c
= 0,000036056 m
3
Universitas Sumatera Utara
64
Volume pada titik 1 : Merupakan hasil penjumlahan volume langkah
V
d
dengan volume sisa
V
c
V
1
= V
d
+ V
c
= 0,0003245 + 0,000036055 = 0,00036056 m
3
Massa campuran bahan bakar dan udara : Dengan tekanan 1,03 atm atau 104,3647
kPa dan volume silinder 0,00036056
m
3
pada temperatur 300 K, massa campuran bahan bakar udara
adalah : m
m
=
=
= 0,00043704 kg
Massa udara pembakaran m
c
dan massa bahan bakar m
f
: Sejumlah udara dihisap masuk ke dalam silinder dengan
perbandingan 14,7 : 1 terhadap bahan bakar pada tekanan konstan. Udara mengisi ruangan silinder yang bertambah besar seiring bergeraknya torak
Universitas Sumatera Utara
65
dari titik mati atas TMA ke titik mati bawah TMB. Untuk 1 kg bahan
bakar diperlukan 14,7 kg udara dengan massa campuran m
m
sebesar 0,00043704 kg
serta diasumsikan sisa gas hasil pembakaran 4
[lit 7]
dari siklus sebelumnya, maka besarnya massa udara dan massa bahan bakar
adalah : m
a
= 00043704 kg = 0,00039284 kg
m
f
= 0,96 0,00043704 kg = 0,000026724 kg
Tekanan dan temperatur udara sekitar mesin dapat digunakan untuk mencari densitas udara dengan persamaan sebagai berikut :
=
=
= 1,21213357 kgm
3
Proses 1-2 : Langkah kompresi isentropik,
semua katup tertutup. Torak bergerak dari titik mati bawah TMB ke titik mati atas TMA
Tekanan pada titik 2 : Campuran bahan bakar dan udara yang berada didalam silinder
ditekan dan dimampatkan oleh torak yang bergerak ke titik mati atas. Akibatnya, tekanan dalam silinder naik menjadi
P
2 .
Universitas Sumatera Utara
66
P
2
= P
1
= 104,3647 = 2621,52274 kPa
Temperatur pada titik 2 : Campuran bahan bakar dan udara yang dimampatkan oleh torak yang
bergerak ke titik mati atas TMA juga mengakibatkan suhu dalam silinder naik menjadi
T
2
T
2
= T
1
= 300 = 753,565929 K
Volume pada titik 2 : V
2
=
= 0,000036056 m
3
V
2
= V
c
Universitas Sumatera Utara
67
Kerja persiklus 1-2 Kerja yang diserap selama langkah kompresi isentropik untuk satu
silinder dalam satu siklus adalah sebagai berikut : W
1-2
=
W
1-2
=
= - 0,14222797 kj
Proses 2-3 : Penambahan kalor pada volume konstan
Kalor masuk Bahan bakar yang digunakan adalah BENSIN dengan nilai kalori
bahan bakar 44400 kjkg
[20]
dan diasumsikan terjadi pembakaran sempurna, n
c
= 1 Q
in
= m
f
Q
HV
n
c
= 0,000026723 44400 = 1,18652589 kJ
Temperatur pada titik 3 : Dengan menggunakan persamaan
Q
in
= m
m
C
v
T
3
– T
2
, maka T
3
dapat diketahui :
Universitas Sumatera Utara
68
T
3
=
=
T
3
= 4534,76991 K T
3
= T
maks
Volume pada titik 3 : Dari diagram P-v siklus Otto ideal Gambar 2.5 dapat dilihat bahwa
V
3
sama dengan V
2
V
3
= V
2
= 0,000036055 m
3
Tekanan pada titik 3 : Seiring dengan bertambahnya temperatur selama siklus tertutup
volume konstan, maka bertambah pula tekanan didalam silinder. P
3
= P
2
= 2621,52274
= 15775,6634 kPa Tekanan tersebut merupakan tekanan maksimum siklus.
Universitas Sumatera Utara
69
P
3
= P
maksimum
Proses 3-4 : Langkah Ekspansi isentropik
Temperatur pada titik 4 : Setelah torak mencapai titik mati bawah TMB sejumlah kalor
dikeluarkan dari dalam silinder sehingga temperatur fluida kerja akan turun menjadi
T
4 .
T
4
= T
3
= 4534,76991 = 1805,32442 K
Tekanan pada titik 4 : Begitu juga dengan tekanan didalam silinder, mengalami penurunan
menjadi P
4 .
P
4
= P
3
= 15775,6634 = 628,040471 kPa
Universitas Sumatera Utara
70
Volume pada titik 4 Dari diagram P-v siklus Otto Gambar 2.5 dilihat bahwa
V
4
sama dengan
V
1.
V
4
= V
1
= 0,00036056 m
3
Kerja 3- 4 : Tekanan tinggi yang disertai pembakaran didalam silinder, membuat
piston terdorong kembali ke titik mati bawah TMB. Gerakan piston tersebut menghasilkan kerja sebesar
W
3-4
. W
3-4
=
=
–
= 0,85589207 kJ
Proses 4 – 1 : Proses pembuangan kalor pada volume konstan
Kalor yang dibuang : Pada saat torak mencapai titik mati bawah TMB kalor dibuang
sebesar Q
4-1..
Q
4-1
= Q
out
= m
m
c
v
T
1
– T
4
= 0,00043704 0,718 300 – 1805,32442
Universitas Sumatera Utara
71
= 0,47236447 kJ
Kerja satu siklus : Kerja yang dihasilkan dari satu siklus termodinamika adalah sebagai
berikut : W
nett
= W
1-2
W
3-4
= -0,14222797 085589207
= 0,7136641 kJ
4.2.2. Parameter performance mesin
