Kajian Unjuk Kerja Motor Bakar Menggunakan Program Visual Basic

(1)

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

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

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.

(11)

ABSTRAK

(12)

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.

(13)

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

(14)

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

(15)

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

(16)

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

(17)

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

(18)

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

(19)

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

(20)

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

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

(21)

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

(22)

(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

AiI ntake Valve Area m2

dv Diameter of Each Valve m

(23)

ABSTRAK

(24)

ABSTRAK

(25)

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar belakang

Unjuk motor bakar dapat diketahui melalui beberapa parameter yakni efisiensi, geometricalproperties dan parameter unjuk kerja yang lainnya. Efisiensi mesin ditandai dengan efisiensi termal, thermal brake efficiency, efisiensi mekanik, efisiensi volumetrik dan efisiensi relatif. Parameter mesin lainnya yang terkait dengan unjuk kerja yakni tekanan efektif, kecepatan rata-rata piston, daya output spesifik, konsumsi bahan bakar spesifik, intake valve mach index, kecepatan (rpm), torsi, rasio udara/bahan bakar dan nilai kalori bahan bakar.Dalam menganalisa unjuk kerja (performa) motor bakar, dapat digunakan 2 metode yang berbeda yakni eksperimen dan simulasi. Eksperimen dilakukan dengan cara langsung menjalankan mesin yang kemudian nantinya akan diukur parameter-parameter yang dibutuhkan. Berbeda dengan eksperimen, simulasi merupakan salah satu cara memperoleh data dengan membuat sebuah model komputer untuk mesin yang dikehendaki.

Untuk membuat model ini dapat menggunakan software tertentu seperti VISUAL BASIC. Software ini merupakan alat simulasi mesin yang digunakan oleh pelajar dan dosen. Dengan menggunakan software ini, maka dapat dilakukan simulasi terhadap motor bakar yang nantinya akan didapatkan hasil simulasi berupa grafik maupun angka yang menunjukkan parameter-parameter performa dari motor bakar yang bersangkutan. Kelebihan penggunaan software untuk simulasi adalah lebih murah, tidak memerlukan banyak material dan lebih menghemat waktu.

1.2Tujuan

Di dalam penulisan skripsi kajian unjuk kerja motor bakar menggunakan program visual basic ini, penulis mempunyai beberapa tujuanyakni sebagai berikut:

1. Mengetahui unjuk kerja dari motor bakar secara lebih mendetail. 2. Mempermudah perhitungan unjuk kerja motor bakar.

3. Untuk memenuhi salah satu syarat penyelesaian jenjang pendidikan SI (Strata Satu ) di Universitas Sumatera Utara.

(26)

1.3Batasan Masalah

Mengigat begitu luasnya cakupan motor bakar, maka masalah yang akan dibahas dalam Skripsi ini adalah unjuk kerja motor bakar pada kendaraan yang biasa dipakai sehari-hari. Untuk menegaskan dan lebih memfokuskan permasalahan dalam skripsi ini, maka dibatasi permasalahan-permasalahan yang dibahas hanya sebagai berikut:

1. Software yang digunakan untuk simulasi adalah visual basic.

2. Perhitungan yang ditampilkan adalah dari buku referensi yang baku. 3. Data dari berbagai katalog mesin-mesin kendaraan yang biasa kita jumpai. 4. Tidak menghitung masalah thermodinamika pada motor bakar.

5. Objek yang dihitung pada bagian output meliputi Dimensi dan karakteristik motor bakar.

1.4Manfaat

Diharapkan hasil dari skripsi ini akan memberikan manfaat untuk pengembangan motor bakar dan ilmu pengetahuansebagai berikut :

1. Memberikan pengetahuan suatu simulasi performansi yang lebih jelas tentang motor bakar dengan visual basic.

2. Memberikan kemudahan kepada pelajar ,pengajar untuk mengetahui peformansi motor bakar.

1.5 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan skripsi ini akan diuraikan secara singkat sebagai gambaran isi pada masing masing bab, yaitu:

1. Bab I Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang dari judul skripsi disertai dengan hal-hal yang penulis ingin ungkapkan dan dapatkan. Kemudian dilanjutkan dengan tujuan yaitu apa yang penulis ingin capai atau yang menjadi target untuk dipublikasikan. Kemudian dilanjutkan dengan batasan masalah yaitu sejauh mana penulis mengerjakan skripsi ini dan hal-hal apa saja yang menjadi topik utama dalam skripsi ini. Begitu juga manfaat,bahwa karya tulis berupa skripsi yang baik haruslah bermanfaat bagi masyarakat dan

(27)

mempunyai nilai yang positif. Kemudian sitematika penulisan,tentang bagaimana penulisan dan penyelesaian skripsi.

2. Bab II Tinjauan pustaka

Pada bab ini akan dibahas tetntang teori-teori yang berhubungan dengan judul skripsi. Teori-teori yang di sajikan berupa pengertian kemudian dilanjutkan dengan rumus-rumus yang akan dihitung nantinya. Teori-teori tersebut diambil dari berbagai sumber seperti buku bacaan, browsur-browsur, data dari tempat survai (survei lapangan) dan internet. Bahan-bahan tersebut akan digabungkan menjadi sebuah tulisan yang menjadi dasar teori dari judul skripsi yang memperkuat skripsi tersebut dengan data-data yang ada.

3. Bab III Metodologi Penelitian

Sebuah skripsi yang baik haruslah menggunakan teknik dan cara ataupun metode yang baik di dalam melakukan penelitian sebagai data pendukung dalam penyusunan skripsi. Karna skripsi ini adalah simulasi, maka harus dilakukan percobaan-percobaan.

4. Bab IV Analisa data dan pembahasan

Pada bab ini akan diuraikan tentang proses perhitungan dari data-data yang sudah didapatkan. Perhitungan yang dilakukan berlandaskan teori pada bab II dimana rumus-rumus tersebut akan digunakan untuk mendapatkan data-data hasil yang diinginkan. Proses perhitungan dan pembahasan akan disajikan secara teratur dan terangkai dengan baik.

5. Bab V Kesimpulan dan Saran

Bab ini adalah bab yangg terakhir yang berisikan intisari ataupun kesimpulan yang didapatkan dalam proses penyusunan skripsi dan hasil yang didapatkan. Bab ini akan menguraikan secara singkat hal-hal yang sangat penting tentang hasil yang diperoleh. Setelah itu, dilanjutkan dengan saran yang penulis anggap penting untuk kemajuan yang lebih baik.

(28)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pendahuluan

Jika meninjau jenis-jenis mesin, pada umumnya adalah suatu pesawat yang dapat merubah bentuk energi tertentu menjadi kerja mekanik. Misalnya, mesin listrik merupakan sebuah mesin yang kerja mekaniknya diperoleh dari sumber listrik, sedangkan mesin gas atau mesin bensin adalah mesin yang kerja mekaniknya diperoleh dari sumber pembakaran gas atau bensin.

Selain dari pada itu, ada cara lain peninjauan mesin misalnya mesin bensin yang dikategorikan sebagai mesin kalor. Yang dimaksud dengan mesin kalor disini adalah mesin yang menggunakan sumber energi termal untuk menghasilkan kerja mekanik, atau mesin yang dapat merubah energi termal menjadi kerja mekanik.

Selanjutnya, jika ditinjau dari cara memperoleh sumber energi termal, jenis mesin kalor dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu :

1. Mesin pembakaran luar (external combustion engine). Mesin pembakaran luar adalah mesin dimana proses pembakaran dan proses pengkompresian terjadi di ruangan yang berbeda. Contohnya adalah mesin uap.

2. Mesin pembakaran dalam (internal combustion engine). Mesin pembakaran dalam adalah mesin dimana proses pembakaran dan proses pengkompresian terjadi di ruangan yang sama, sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam ini umumnya dikenal dengan sebutan motor bakar. Contoh dari mesin kalor pembakaran dalam ini adalah motor bakar torak dan turbin gas.

Jenis motor bakar torak itu sendiri berdasarkan proses penyalaan bahan bakarnya terdiri dari dua bagian utama, yaitu :

1. Mesin bensin atau motor bensin dikenal dengan mesin “Otto” atau mesin “Beau Des Rochas”. Pada motor bensin, penyalaan bahan bakar dilakukan oleh percikan bunga api listrik dari antara ke dua elektroda busi. Oleh sebab itu,motor bensin dikenal juga dengan sebutan Spark Ignition Engine (SIE).

(29)

2. Motor “Diesel”. Di dalam motor diesel, penyalaan bahan bakar terjadi dengan sendirinya karena bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder yang berisi udara yang bertekanan dan bersuhu tinggi. Motor diesel ini disebut juga dengan sebutan Compression Ignition Engine (CIE),sistem penyalaan inilah yang menjadi perbedaan pokok antara motor bensin dengan motor diesel.

Sedangkan berdasarkan siklus langkah kerjanya, motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu:

1. Motor dua langkah. Pengertian dari motor dua langkah adalah motor yang pada dua langkah piston (satu putaran engkol) sempurna akan menghasilkan satu tenaga kerja (satu langkah kerja).

2. Motor empat langkah. Pengertian dari motor empat langkah adalah motor yang pada setiap empat langkah piston (dua putaran sudut engkol) sempurna menghasilkan satu tenaga kerja (satu langkah kerja).

2.2 Motor Bensin

Motor bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran, dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin. Pada umumnya motor bensin dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi berfungsi sebagai penghasil loncatan api yang akan menyalakan campuran udara dengan bahan bakar, karena hal ini maka motor bensin disebut juga sebagai Spark Ignition Engine. Sedangkan karburator merupakan tempat pencampuran udara dan bahan bakar.

Pada motor bensin, campuran udara dan bahan bakar yang dihisap ke dalam silinder dimampatkan dengan torak kemudian dibakar untuk memperoleh tenaga panas. Gas-gas hasil pembakaran dari bahan bakar akan meningkatkan suhu dan tekanan di dalam silinder, sehingga torak yang berada di dalam silinder akan bergerak turun-naik (bertranslasi) akibat menerima tekanan yang tinggi.

(30)

2.2.1 Cara Kerja Motor Bensin 4 Langkah

Motor bensin dapat dibedakan atas 2 jenis yaitu motor bensin 2-langkah dan motor bensin 4-langkah. Pada motor bensin 2-langkah, siklus terjadi dalam dua gerakan torak atau dalam satu putaran poros engkol. Sedangkan motor bensin 4-langkah, pada satu siklus tejadi dalam 4-langkah. Langkah langkah yang terjadi pada motor bensin dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini :

Gambar 2.1. Diagram P-V dan T-S Siklus Otto

Keterangan Gambar :

P = Tekanan (atm)

V = Volume Spesifik (m3/kg) T = Temperatur (K)

S = Entropi (kJ/kg.K)

q

in = Kalor yang masuk (kJ)

q

out = Kalor yang dibuang (kJ)

Keterangan siklus : 1-2 Kompresi Isentropik

2-3 Pemasukan Kalor pada Volume Konstan 3-4 Ekspansi Isentropik

(31)

Langkah-langkah yang terjadi pada motor bensin 4 langkah adalah :

1. Langkah isap

Pada langkah isap (0–1), campuran udara yang telah bercampur pada karburator diisap ke dalam silinder (ruang bakar). Torak bergerak turun dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) yang akan menyebabkan kehampaan (vacum) di dalam silinder, maka dengan demikian campuran udara dan bahan bakar (bensin) akan diisap ke dalam silinder. Selama langkah torak ini, katup isap akan terbuka dan katup buang akan menutup.

2. Langkah Kompresi

Pada langkah kompresi (1–2), campuran udara dan bahan bakar yang berada di dalam silinder dimampatkan oleh torak,dimana torak akan bergerak dari TMB ke TMA dan kedua katup isap dan buang akan tertutup, sedangkan busi akan memercikan bunga api dan bahan bakar mulai terbakar akibatnya terjadi proses pemasukan panas pada langkah (2-3).

3. Langkah Ekspansi

Pada langkah ekspansi (3–4), campuran udara dan bahan bakar yang diisap telah terbakar.Selama pembakaran, sejumlah energi dibebaskan, sehingga suhu dan tekanan dalam silinder naik dengan cepat. Setelah mencapai TMA, piston akan didorong oleh bahan bakar bertekanan tinggi menuju TMB. Tenaga mekanis ini diteruskan ke poros engkol.Saat sebelum mencapai TMB, katup buang terbuka, bahan bakar hasil pembakaran mengalir keluar dan tekanan dalam silinder turun dengan cepat.

4. Langkah Pembuangan

Pada langkah pembuangan (4–1-0), torak terdorong ke bawah menuju TMB dan naik kembali ke TMA untuk mendorong ke luar gas-gas yang telah terbakar di dalam silinder. Selama langkah ini, katup buang membuka sedangkan katup isap menutup.

(32)

Pada motor bensin 4-langkah, poros engkol berputar sebanyak dua putaran penuh dalam satu siklus dan telah menghasilkan satu tenaga. Cara kerja motor bensin 4 langkah ini dapat dilihat pada gambar 2.2 berikut:

Gambar 2.2. Cara kerja motor bensin 4 langkah

2.2.2 Cara Kerja Motor Bensin 2 Langkah

Motor bensin 2 langkah adalah motor bensin dimana untuk melakukan suatu kerja diperlukan 2 langkah gerakan piston dan 1 kali putaran poros engkol. Siklus kerja motor bensin 2 langkah:

1. Langkah Hisap dan Kompresi

Sewaktu piston bergerak keatas menuju TMA ruang engkol akan membesar dan menjadikan ruang tersebut hampa (vakum). Lubang pemasukan terbuka. Dengan perbedaan tekanan ini, maka udara luar dapat mengalir dan bercampur dengan bahan bakar di karburator yang selanjutnya masuk ke ruang engkol (disebut langkah isap atau pengisian ruang engkol). Disisi lain lubang pemasukan dan lubang buang tertutup oleh piston, sehingga terjadi proses langkah kompresi disini. Dengan gerakan piston yang terus ke atas mendesak gas baru yang sudah masuk sebelumnya, membuat suhu dan tekanan gas meningkat. Beberapa derajat

(33)

sebelum piston mencapai TMA busi akan melentikkan bunga api dan mulai membakar campuran gas tadi (langkah ini disebut langkah kompresi).

2. Langkah Usaha dan Buang

Ketika piston mencapai TMA campuran gas segar yang dikompresikan dinyalakan oleh busi. Gas yang terbakar mengakibatkan ledakan yang menghasilkan tenaga sehingga mendorong piston memutar poros engkol melalui connecting rod sewaktu piston bergerak kebawah menuju TMB (langkah usaha). Beberapa derajat setelah piston bergerak ke TMB lubang buang terbuka oleh kepala piston, gas-gas bekas keluar melalui saluran buang (langkah buang). Beberapa derajat selanjutnya setelah saluran buang dibuka, maka saluran bilas (saluran transfer) mulai terbuka oleh tepi piston.

Ketika piston membuka lubang transfer segera langkah pembuangan telah dimulai. Gas baru yang berada di bawah piston terdesak, campuran yang dikompresikan tersebut mengalir melalui saluran bilas menuju puncak ruang bakar sambil membantu mendorong gas bekas keluar (proses ini disebut pembilasan).

2.2.3. Cara kerja mesin dua langkah

1. Langkah Pemasukan dan Kompresi Kedua

Sewaktu piston bergerak keatas didalam crankcase terjadi kevacuman dan sewaktu piston mulai membuka lubang pemasukan,campuran bahan bakar dan udara dari karburator terhisap masuk kedalam crankcase. Disisi lain lubang transfer dan exhaust port tertutup oleh piston, lalu campuran bahan bakar dan udara mengalami kompresi didalam ruang bakar.

(34)

Gambar 2.3. Langkah pemasukan dan kompresi kedua

2. Usaha (Langkah Usaha) dan Kompresi Pertama

Ketika piston mencapai TMA campuran bahan bakar yang dikompresikan dinyalakan oleh busi. Gas yang terbakar mendorong piston memutar poros engkol melalui connecting rod. Sewaktu piston bergerak kebawah, piston menutup lubang pemasukan dan sewaktu piston bergerak kebawah, lalu piston mengkompresi campuran didalam crankcase.

(35)

3. Langkah Pembuangan dan Kompresi Pertama

Sewaktu piston bergerak kebawah, lalu piston membuka lubang buang untuk mengalirkan sisa gas keluar dari silinder. Disisi lain, campuran didalam crankcase dikompresi (setengah gerakan piston kebawah).

Gambar 2.5.Langkah pembuangan dan kompresi pertama 4. Langkah Pembuangan dan Langkah Pembilasan

Ketika piston membuka lubang transfer segera langkah pembuangan telah dimulai, campuran yang dikompresikan didalam crankcase mengalir melalui lubang transfer didinding silinder dan mengalir kedalam ruang pembakaran. Campuran bahan bakar ini mendorong gas sisa pembakaran keluar dari silinder dan pada waktu yang bersamaan ruang pembakaran diisi dengan campuran bahan bakar.

(36)

2.3. Motor Diesel

Motor Diesel disebut juga motor pembakaran dengan tekanan kompressi karena motor mengisap udara dan mengkompresikan dengan tingkat yang lebih tinggi. Berdasarkan efisiensi secara keseluruhan, motor diesel muncul sebagai mesin pembakaran yang paling efisien dan bertenaga besar, pada jenis motor diesel putaran rendah dapat mencapai effesiensi sampai 50 persen atau lebih. Pada motor diesel 4 langkah, katup masuk dan buang digunakan untuk mengontrol proses pemasukan dan pembuangan gas dengan membuka dan menutup saluran masuk dan buang. Pemakaian bahan bakar lebih hemat, diikuti dengan tingkat polutan gas buang yang relatif rendah, semuanya itu dihasilkan oleh motor diesel secara signifikan.

2.3.1 Cara Kerja Motor Diesel 4 Langkah

Cara kerja mesin Diesel 4 langkah, pada prinsipnya hampir sama dengan mesin Otto, dimana piston bergerak secara translasi dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB) dan sebaliknya berulang-ulang sebanyak 4 kali dalam satu siklus. Urutan Siklusnya sebagai berikut:

Gambar 2.7 Diagram P-V dan diagram T-S mesin diesel Keterangan Gambar :

P = Tekanan (atm)

V = Volume Spesifik (m3/kg) T = Temperatur (K)

(37)

q

in = Kalor yang masuk (kJ)

q

out = Kalor yang dibuang (kJ)

Keterangan siklus : 1-2 Kompresi Isentropik

2-3 Pemasukan Kalor pada Tekanan Konstan 3-4 Ekspansi Isentropik

4-1 Pembuangan hasil pembakaran

1. Langkah Hisap (Intake)

Pada langkah ini, piston akan bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Selanjutnya, katup hisap akan terbuka sebelum mencapai TMA dan katup buang akan tertutup. Akibatnya, akan terjadi kevakuman di dalam silinder yang menyebabkan udara murni masuk ke dalam silinder.

2. Langkah Kompresi (Compression)

Pada langkah ini piston bergerak sebaliknya, yaitu dari TMB ke TMA. Katup hisap tertutup sementara katup buang akan terbuka. Udara kemudian akan dikompresikan sampai pada tekanan dan suhunya menjadi 30kg/cm2 dan suhu 500 derajat celsius. Perbandingan kompresi pada motor diesel berkisar diantara 14 : 1 sampai 24 : 1 . Akibat proses kompressi ini udara menjadi panas dan temperaturnya bisa mencapai sekitar 900 °C . Pada akhir langkah kompresi injektor/nozel menyemprotkan bahan bakar ke dalam udara panas yang bertekanan sampai diatas 2000 bar. Solar dibakar oleh panas udara yang telah dikompresikan di dalam silinder. Untuk memenuhi kebutuhan pembakaran tersebut, maka temperatur udara yang dikompresikan di dalam ruang bakar harus mencapai 500 derajat celsius atau lebih. Perbedaan kompresi ini menghasilkan efisiensi panas yang lebih besar, sehingga penggunaan bahan bakar diesel lebih ekonomis dari pada bensin. Pengeluaran untuk bahan bakar pun bisa lebih hemat.

(38)

3. Langkah Ekspansi (Power)

Pada langkah ketiga , katup hisap tertutup, katup buang juga tertutup dan injector menyemprotkan bahan bakar. Sehingga, terjadi pembakaran yang menyebabkan piston bergerak dari TMA ke TMB.

4. Langkah Buang (Exhaust)

Dan pada langkah keempat (langkah buang), hampir sama dengan langkah hisap, yaitu piston bergerak dari TMB ke TMA. Namun, katup hisap akan tertutup dan katup buang akan terbuka. Sedangkan piston akan bergerak mendorong gas sisa pembakaran keluar.

(39)

2.3.2. Cara Kerja Motor Diesel 2 Langkah

Prinsip kerja dari motor diesel 2 tak secara sederhana dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Langkah pemasukan - kompresi

Udara bersih di dalam silinder dikompresikan oleh torak, sebagai akibat dari kenaikan tekanan maka suhu udara mencapai 700-900º C. Bahan bakar disemprotkan atau diinjeksikan ke dalam udara panas dan terbakar dengan cara yang sama seperti dalam motor diesel 4 tak.

2. Langkah usaha - buang

Torak bergerak menuju TMB oleh tekanan yang tinggi karena akibat pembakaran. Dalam menunjang proses pembilasan, motor dilengkapi dengan sebuah kompresor yang menekan udara bersih ke dalam ruang bilas, torak menuju TMB, membuka lubang udara bilas sehingga udara mengalir ke dalam silinder. Udara bilas menekan gas bekas melalui katup buang yang terbuka dan keluar melalui saluran pembuangan.

(40)

2.3.3. Sistem Bahan Bakar

Ada tiga sistem yang banyak dipakai dalam penyaluran bahan bakar dari tangki bahan bakar sampai masuk kedalam silinder pada motor diesel, antara lain:

1. Sistem pompa pribadi

Setiap silinder memiliki satu pompa tekanan tinggi. Pompa tekanan tinggi adalah pompa plunyer yang dilengkapi dengan pengatur kapasitas semprotan, sedangkan daya untuk menggerakkan pompa di ambil dari daya mesin itu sendiri.

2. Sistem distribusi

Sistem distribusi juga menggunakan sebuah pompa tekanan tinggi hanya saja pompa mengalirkan bahan bakar bertekanan tinggi ke dalam distributor. Distributor membagi bahan bakar ke setiap penyemprot sesuai dengan urutan yg telah di tentukan.

3. Sistem akumulator

Sitem akumulator juga menggunakan sebuah pompa bertekanan tinggi untuk melayani semua penyemprot yang ada pada setiap silinder, tapi tidak dilengkapi dengan alat pengatur kapasitas semprotan bahan bakar. Pada sistem ini pompa mengalirkan bahan bakar masuk ke dalam sebuah akumulator yang dilengkapi oleh katup pengatur tekanan sehingga tekanan bahan bakar dalam akumulator dapat konstan.

2.4. Parameter Performansi/Unjuk Kerja Motor Bakar

Parameter mesin diukur untuk menentukan karakterisitik pengoperasian pada motor bakar. Parameter dan Performansi mesin dapat dilihat dari rumus rumus dibawah ini. (Pulkrabek,2004 dan Heywood,1998)

(41)

Gambar 2.10. Piston dan silinder Keterangan :

B : Bore S : Stroke

R : connecting rod length a : Crank offset

s : Piston position : Crank angle

: Clearance volume : Displacement volume TDC : Top Dead Centre BDC : Bottom Dead Centre

(42)

2.4.1. Diameter Piston

Diameter Piston (Dp) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : Dp = B – ( 2 . Δy )

Dimana :

B = Diameter Silinder

Δy = Clearance piston & dinding silinder

2.4.2. Panjang Connecting Rod

Panjang Connecting Rod (r) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : r = 1.75 x S

Dimana :

S = Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC

2.4.3. Crank Radius / Crank Offset

Crank Radius / Crank Offset (a) dapat diperoleh dengan persamaan berikut a =

Diimana :

S = Langkah Piston dari BDC ke TDC

2.4.4. Ratio of connecting rod length to crank offset

Ratio of connecting rod length to crank offset (R) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

(43)

Dimana :

r = Panjang Connecting Rod a = Crank Radius / Crank Offset

2.4.5. Ratio of bore to stroke

Ratio of bore to stroke (B/S) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : B/S =

Dimana :

B = Diameter Silinder

S = Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC

2.4.6. Jarak antara the crank axis & pin piston

Jarak antara the crank axis & pin piston (s) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

s =

Dimana :

a = Crank Radius / Crank Offset = Sudut Engkol

r = Panjang Connecting Rod

2.4.7. Jarak permukaan piston dari TDC

Jarak permukaan piston dari TDC (x) dapat diperoleh dengan persamaan berikut: x = r + a + s

(44)

r = Panjang Connecting Rod a = Crank Radius / Crank Offset

s = Jarak antara the crank axis & pin piston

2.4.8. Kecepatan Piston Rata-rata

Kecepatan Piston Rata-rata (Ūp) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

Ūp = 2 S N

Dimana :

S = Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC

N = Putaran Mesin

2.4.9. Kec. Piston pada Akhir Pembakaran

Kec. Piston pada Akhir Pembakaran (Up) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

Up = Ūp.

Dimana :

Ūp = Kecepatan Piston Rata-rata

π = 3,14

= Sudut Engkol

R = Ratio of connecting rod length to crank offset

2.4.10. Volume Displacement 1 Cylinder

Volume Displacement 1 Cylinder (Vd) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

(45)

Dimana :

π = 3,14

B = Diameter Silinder

S = Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC

2.4.11. Volume Displacement N Cylinder

Volume Displacement N Cylinder (Vd-total) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

Vd-total =

Dimana :

= Jumlah Silinder

π = 3,14

B = Diameter Silinder

S = Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC

2.4.12. Volume Clearance

Volume Clearance (Sisa) (Vc) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : Vc =

Dimana :

= Volume Displacement 1 Cylinder = Rasio Kompresi

(46)

2.4.13. Volume Silinder pada Tiap Sudut Engkol

Volume Silinder pada Tiap Sudut Engkol (V) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

V = Vc +

Dimana :

= Volume Clearance (Sisa) = Rasio Kompresi

r = Panjang Connecting Rod

a = Crank Radius / Crank Offset = Sudut Engkol

R = Ratio of connecting rod length to crank offset

2.4.14. Massa Jenis Udara Lingkungan

Massa Jenis Udara Lingkungan (ρa) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

ρa =

Dimana :

= Tekanan Udara Lingkungan

R = Konstanta Udara

(47)

2.4.15. Massa jenis Udara masuk ke Silinder

Massa jenis Udara masuk ke Silinder (ρi) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

ρi =

Dimana :

= Tekanan udara masuk ke silinder

R = Konstanta Udara

= Temperatur udara masuk ke silinder

2.4.16. Brake Power

Brake Power ( ) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : = 2 π N τ

Dimana :

π = 3,14

N = Putaran Mesin

τ = Torsi

2.4.17. Indicated Power

Indicated Power ( ) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : =

Dimana :

= Brake Power Ƞm = Efisiensi Mekanis

(48)

2.4.18. Friction Power Lost

Friction Power Lost ( ) dapat diperoleh dengan persamaan berikut =

Dimana :

= Indicated Power = Brake Power

2.4.19. First Brake Work

First Brake Work (Wb) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : Wb = (bmep).

Dimana :

(bmep) = Brake Mean Effective Pressure = Volume Displacement N Cylinder

2.4.20. Brake Mean Effective Pressure

Brake Mean Effective Pressure (bmep) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

bmep =

Dimana :

π = 3,14

τ = Torsi

(49)

2.4.21. Indicated Mean Effective Pressure

Indicated Mean Effective Pressure (imep) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

imep =

Dimana :

(bmep) = Brake Mean Effective Pressure Ƞm = Efisiensi Mekanis

2.4.22. Friction Mean Effective Pressure

Friction Mean Effective Pressure (fmep) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

fmep = imep – bmep

Dimana :

(imep) = Indicated Mean Effective Pressure (bmep) = Brake Mean Effective Pressure

2.4.23. Piston Face Area

Piston Face Area (Ap) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

Ap =

Dimana :

π = 3,14

(50)

2.4.24. Mass of air in cylinder per cycle

Mass of air in cylinder per cycle (ma) dapat diperoleh dengan persamaan berikut:

ma =

Dimana :

= Tekanan udara masuk ke silinder = Volume Displacement N Cylinder = Volume Clearance (Sisa)

R = Konstanta Udara

= Temperatur udara masuk ke silinder

2.4.25. Mass of fuel in cylinder per cycle

Mass of fuel in cylinder per cycle (mf) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

mf =

Dimana :

ma = Mass of air in cylinder per cycle

AFR = Air Fuel Ratio

2.4.26. Rate of fuel flow in the engine

Rate of fuel flow in the engine ( f) dapat diperoleh dengan persamaan berikut:

(51)

Dimana :

mf = Mass of fuel in cylinder per cycle

Nc = Jumlah Silinder

N = Putaran Mesin

2.4.27. Rate of air flow in the engine

Rate of air flow in the engine ( ) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : a = AFR.

Dimana :

AFR = Air Fuel Ratio

f = Rate of fuel flow in the engine

2.4.28. Brake specific work per unit mass

Brake specific work per unit mass (ωb) dapat diperoleh dengan persamaan

berikut :

ωb =

Dimana :

Wb = First Brake Work

ma = Mass of air in cylinder per cycle

2.4.29. Brake System Power (BSP)

Brake System Power (BSP) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

(52)

Dimana :

b = Brake Power

Ap = Piston Face Area

2.4.30. Brake Output Per Displacement

Brake Output Per Displacement (BOPD) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

BOPD =

Dimana :

b = Brake Power

= Volume Displacement N Cylinder

2.4.31. Engine Specific Volume

Engine Specific Volume (BSV) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

BSV =

Dimana :

= Volume Displacement N Cylinder

b = Brake Power

2.4.32. Efisiensi Thermal Brake

Efisiensi Thermal Brake t)b) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : ( t)b =

(53)

Dimana :

Wb = First Brake Work

f = Mass of fuel in cylinder per cycle

QHV = Nilai Kalor Bahan Bakar

c = Efisiensi Pembakaran

2.4.33. Efisiensi Thermal Indikator

Efisiensi Thermal Indikator (( t)i) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : ( t)i =

Dimana :

(( t)b) = Efisiensi Thermal Indikator

m = Efisiensi Mekanis

2.4.34. Efisiensi Volumetris

Efisiensi Volumetris ( v) dapat diperoleh dengan persamaan berikut: v =

Dimana :

ma = Mass of air in cylinder per cycle = Massa Jenis Udara Lingkungan

(54)

2.4.35. Efisiensi Konversi Bahan Bakar

Efisiensi Konversi Bahan Bakar ( f) dapat diperoleh dengan persamaan berikut: f =

Dimana :

b = Brake Power

f = Rate of fuel flow in the engine

QHV = Nilai Kalor Bahan Bakar

2.4.36. Brake Specific fuel consumption

Brake Specific fuel consumption (bsfc) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

bsfc =

Dimana :

f = Rate of fuel flow in the engine

b = Brake Power

2.4.37. Indicated Specific fuel consumption

Indicated Specific fuel consumption (isfc) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

Isfc =

Dimana :

(55)

i = Indicated Power

2.4.38. Power Weight Ratio

Power Weight Ratio (PWR) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : PWR =

Dimana :

b = Brake Power

Mv = Mass of Vehicle

2.4.39. Road Load Power

Road Load Power (Pr) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : Pr(kW) = [2.73

Dimana :

CR = Coefficient of rolling resistance

Mv = Mass of Vehicle

CD = Drag coefficient

Av = Frontal area of vehicle

(56)

2.4.40. Speed of Sound at Inlet Conditions

Speed of Sound at Inlet Conditions (ci) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

Ci =

Dimana :

K : Ratio of heat specific (Cp / Cv)

R = Konstanta Udara

Ti = Temperatur udara masuk ke silinder Ti

2.4.41. Intake Valve Area

Intake Valve Area (Ai) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

Ai =

Dimana :

B = Diameter Silinder

Ūp = Kecepatan Piston Rata-rata

Ci = Speed of Sound at Inlet Conditions

2.4.42. Diameter of Each Valve

Diameter of Each Valve (dv) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

dv =

Dimana :

Ai = Intake Valve Area

(57)

2.4.43. Upper Limit to Valve Lift

Upper Limit to Valve Lift (lmax) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

Imax =

Dimana :

dv = Diameter of Each Valve

2.5. Visual Basic

Microsoft Visual Basic merupakan salah satu bentuk sarana pengembangan aplikasi berbasis windows. “Visual’ yang cenderung mengarah kepada metode pembentukan GUI (Graphical User Interface), dengan kemudahan penempatan dan pembentukan objek pada layar. Microsoft Visual Basic termasuk bahasa pemrograman berorientasi objek, cara mudah untuk mempelajari bahasa pemrograman berorientasi objek adalah mengerti beberapa pengertian yang sering dipakai dalam OOP seperti properti, even, form, dan method.Dalam membuat even dari suatu objek, pemakai dapat memilih nama evenpada kotak properti dan klik dua kali atau pemakai dapat klik dua kali pada obyek yang akan diberi even dan pilih jenis evennya.Hal yang penting lagi adalah untuk memakai operator, jangan lupa hirarki masing-masing operator, sebagai congtoh A+B*2, perhitungan dimulai dari B*2 dahulu kemudian ditambahkan dengan A.

2.5.1. Keistimewaan Microsoft Visual Basic

Microsoft Visual Basic memiliki banyak keistimewaan dalam penggunaannya yaitu :

· Memiliki perangkat yang otomatis.

·Dapat membangun Database dengan mudah dan kemampuan dengan menghadirkan banyak fasilitas baru untuk aplikasi Database.

·Perlengkapan untuk merancang aplikasi web tersedia sangat banyak 2.5.2. Komponen pada Layar Visual Basic

(58)

Pada keadaan standar ketika menjalankan Visual Basic, pada layar akan muncul seperti terlihat pada gambar .

Gambar 2.11. Tampilan Layar pada Keadaan Standar Keterangan :

1 : Menu Utama 2 :ToolBar 3 :ToolBox 4 :Form

5 :Jendela Kode 6 :Project Explorer 7 :Jendela Properties 8 :Jendela Posisi Form

2.5.2.1. Menu Bar (Menu Utama) 1

3 4

(59)

Gambar 2.12. Menu Bar

Menu bar atau menu utama adalah menu yang terdapat pada bagian atas

Microsoft Visual Basic. Menu ini tidak dapat disembunyikan seperti halnya menu yang lain. Menu ini merupakan menu yang terlengkap dari pada menu-menu yang ada pada toolbar.

2.5.2.2. Toolbar (Standard)

Gambar 2.13. Toolbar(standard)

Toolbar merupakan tombol-tombol yang membantu dalam mempercepat akses perintah yang memungkinkan untuk tersembunyi.

Keterangan masing-masing toolbar standard yaitu :

· Add Standard EXE Project yaitu untuk membuat sebuah project baru jenis standar.

· Add Form yaitu untuk menambahkan sebuah form ke dalam project yang sedang terbuka.

· Menu Editor yaitu untuk menampilkan menu editor yang berfungsi sebagai pembuat menu.

· Open Project yaitu untuk membuka sebuah project yang pernah dibuat. · Save Project yaitu untuk menyimpan project yang sedang terbuka

(60)

· Cut yaitu untuk memotong objek terpilih, lalu memasukkan objek tersebut ke container windows.

· Copy yaitu untuk membuat salinan objek terpilih lalu disimpan di container windows.

· Paste yaitu untuk membuat salinan dari container windows lalu ditempatkan di lokasi terpilih.

· Find yaitu untuk menemukan objek tertentu.

· Undo yaitu untuk menggagalkan pelaksanaan perintah-perintah terurut dari belakang yang pernah dilakukan.

· Redo yaitu kebalikan dari proses undo.

· Start yaitu untuk menjalankan program yang sedang aktif.

· Break yaitu untuk menghentikan sementara program yang sedang berjalan.

· End yaitu untuk menghentikan program yang sedang berjalan · Project explorer yaitu untuk mengaktifkan Windows Project Explorer

yang menampung project berikut bagian-bagiannya. · Properties Windows yaitu untuk mengaktifkan properties windows.

· Form Layout Windows yaitu untuk mengaktifkan Form Layout windows.

· Object Browser yaitu untuk mengaktifkan Object Browser yang mampu

mengorganisir object yang dipakai dalam project. · Toolbox yaitu untuk mengaktifkan Toolbox

(61)

2.5.2.3. Toolbox

Gambar 2.14. ToolBox

Tool Box adalah tempat untuk mengambil kontrol-kontrol yang akan dipasangkan pada form. VB 6.0 dalam keadaan standar akan menyediakan kontrol-kontrol sebagai berikut :

· Pointer yaitu sebagai penunjuk kontrol .

· Picture Box untuk menampilkan gambar statis maupun aktif dari luar. · Label untuk menampilkan text yang tidak bisa diubah oleh user. · Frame untuk mengelompokkan beberapa kontrol.

· Command Button untuk membuat tombol pelaksanaan perintah.

· CheckBox untuk menampilkan pilihan benar atau salah dan memungkinkan untuk beberapa pilihan sekaligus.

· ListBox untuk menampilkan daftar item pemakai, user dapat memilih salah satu dari beberapa item yang ditampilkan.

(62)

· Hscrollbar memungkinkan pemakai memilih suatu tampilan dari rangkaian objek horizontal.

· VscrollBar memungkinkan pemakai memilih suatu tampilan dari rangkaian objek Vertikal.

· Shape memungkinkan progam untuk menampilkan bentuk lingkaran, persegi empat pada form.

· Line memungkinkan program menampilkan garis lurus pada form.

· Option Button check Button yang hanya dapat memiliki satu pilihan benar dari berbagai pilihan dalam satu group.

· Timer untuk penghitung waktu dalam internal yang ditentukan. Pada program yang sedang aktif Timer tidak akan ditampilkan.

· Image untuk menampilkan gambar pada form.

· Data untuk menyediakan sarana akses data dalam suatu database. · OLE untuk menghasilkan proses link dan embeded objek antar aplikasi.

2.5.2.4. Form

Form window adalah bahan tempat membuat tampilan atau tempat untuk menempatkan kontrol-kontrol yang diperlukan dalam membuat program. Pada form sudah tersedia tombol Minimize, Maximize/Restore dan Close di pojok kanan atas.

(63)

2.5.2.5. Jendela Kode

Pada Windows Code ini kita dapat menuliskan kode program. Pada windows ini terdapat fasilitas editing yang cukup lengkap. Jika kita klik ganda pada form atau kontrol maka secara otomatis Windows Code ini akan langsung aktif dan membawa kursor ke tempat penulisan program yang terkait dengan objek tersebut. Tempat penulisan berada diantara kata Private Sub dan kata End

Sub.

Gambar 2.16. Windows Code

2.5.2.6. Project Explorer

Project explorer berfungsi sebagai sarana pengaksesan bagian-bagian pembentuk project. Pada windows ini terdapat 3 tombol pengaktif yaitu View Code, View Object dan Toggle Folder. Juga terdapat diagram untuk menampilkan susunan folder. View Code berfungsi untuk menampilkan Jendela Kode pada form terpilih. View Object berfungsi untuk menampilkan form terpilih.

Sedangkan Toggle Folder berfungsi untuk menampilkan atau tidak menampilkanfolder pada Project Explorer.

(64)

2.5.2.7. Jendela Properties

Pada jendela properties terdapat fasilitas untuk menyiapkan segala properti dari objek yang diperlukan dalam perancangan user interface maupun pemrograman. Pada windows ini terdapat semua properti yang dimiliki oleh objek terpilih (cara memilih objek adalah dengan klik objek pada diagram pada Project Explorer atau klik langsung pada objeknya). Pada jendela properties terdapat dua cara menampilkanproperti sesuai nama tab, yaitu Alphabet (Diurutkan berdasarkan nama abjad) dan Categories (Diurutkan berdasarkan fungsinya).

Gambar 2.18. Jendela Properties

2.5.2.8. Jendela Posisi Form

Pada jendela posisi form terdapat fasilitas untuk mengatur posisi form pada layar monitor. Pengaturan letak ini dilakukan dengan melakukan menekan tombol kiri mouse pada saat kursor berada pada miniatur form pada form Layout, lalu menggeser miniatur form hingga miniatur form terletak pada posisi yang diinginkan.

(65)

2.5.2.9. Module

Digunakan untuk membuat variabel yang dapat digunakan secara umum untuk seluruh form yang digunakan.

(66)

BAB III

METODOLOGI PELAKSANAAN

3.1 Waktu dan Tempat

Waktu yang digunakan untuk penyelesaian skripsi ini diperkirakan selesai dalam waktu 6 (tiga) bulan,dan Penyelesaian skripsi ini dilakukan di Laboratorium motor bakar Fakultas Teknik jurusan Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

3.2 Prosedur Pelaksanaan

Dalam pengerjaan skripsi ini, penulis membuat diagram alir untuk dapat mempermudah pengerjaan secara sistematis. Berikut pada Gambar dapat dilihat diagram alir yang digunakan dalam analisa performansi ini.

(67)

Gambar 3.1 Diagram Alir

3.2.1 Keterangan Diagram Alir 3.2.1.1 Mulai

Pada tahap ini proses pengerjaan akan mulai dilaksanakan, dan bahan-bahan yang dibutuhkan untuk pengerjaan skripsi akan dikumpulkan untuk dikerjakan.

3.2.1.2 Studi Literatur

Studi literatur dilakukan dengan pengumpulan referensi-referensi mengenai materi yang berhubungan dengan motor bakar . Literatur-literatur tersebut didapatkan dari:

(68)

1. Buku referensi 2. Internet

3. Artikel dan paper-paper 4. Brosur

3.2.1.3Pencarian danPengumpulan Data

Pada tahap ini dilakukan pencarian dan pengumpulan data dari beberapa spesifikasi mesin motor yang akan digunakan sebagai data awal dalam melakukan proses .

3.2.1.4 Proses Perhitungan

Pada tahap ini dilakukan perhitungan dengan sedemikian rupa dengan menggunakan data awal kedalam formula atau rumus kemudian diolah dan dihitung sehingga akan mendapatkan hasil yang kita inginkan.

3.2.1.5 Kesimpulan Dan Saran

Tahap ini merupakan pengambilan kesimpulan dari proses perhitungan dan hasil yang telah dilakukan. Kesimpulan berisi jawaban dari hasil perhitungan dan analisa dari tujuan analisa . Pada akhir bagian ini juga terdapat saran penulis tentang analisa hasil percobaan simulasi, sehingga tulisan ini dapat lebih bermanfaat bagi setiap kalangan.

3.4.1.6 Selesai

Tahap pengerjaan skripsi selesai dilaksanakan dengan hasil-hasil yang didapatkan sesuai dengan perencanaan dan tujuan pengerjaan skripsi dan kiranya hasil skripsi ini bermanfaat bagi siapapun yang membacanya.

(69)

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Awal (Input)

Didalam melakukan analisa data dan pembahasan, maka hal yang paling penting untuk dipersiapkan adalah data-data awal (input) yang akan diolah untuk mendapatkan output yang dibutuhkan. Data awalnya antara lain:

(70)

Gambar 4.2 Tampilan Perumusan Pada Visual Basic

(71)

Gambar 4.4 Tampilan Gambar Pada Program Visual Basic

Input merupakan tempat memasukkan data. Input berfungsi untuk memasukkan data yang akan diproses di dalam program.Data yang dimasukkan sebagai acuan ke dalam input adalah spesifikasi sepeda motor revo. Data yang didapat antara lain:

Spesifikasi Honda Absolute Revo Terbaru

Spesifikasi Motor Honda Absolute Revo

Panjang 1.919 mm

Lebar 709 mm

Tinggi 1.080 mm

Berat Kosong 98 kg

Jarak Sumbu Roda 1.227 mm

Jarak Terendah 135 mm

Tipe Rangka Tulang Punggung

Tipe suspensi depan Teleskopik

Tipe Suspensi belakang Lengan ayun dengan sokbreker ganda

Ban Depan 70/90 – 17 M/C 38P

(72)

Rem Depan Cakream Hidrolik with piston tunggal

Rem Belakang Tromol

Kapasitas Bahan Bakar 3,7 LIter

Tipe Mesin : 4 langkah, SOHC, pendinginan udara

Aki MF 12 V – 3 Ah

Busi ND U20EPR9S, NGK CPR6EA-9S

Sistem Pengapian DC-CDI, Battery Diameter x Langkah 50 x 55,6 mm

Volume Langkah 109,1 cc

Perbandingan kompresi 9,0 :1

Daya Maksimum 8,46 PS/7.500 rpm

Torsi Maksimum 0,86 kgf.m/5.500 rpm

Kapasitas Minyak pelumas mesin 0,8 lt pada pergantian periodik

Kopling Otomatis Ganda, otomatis, sentrifugal, tipe basah

Gigi Tranmisi 4 Kecepatan

Starter Pedal dan Elektrik

Diameter Silinder (B) : 50 (mm)

Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC ( S ) : 55,6 (mm)

Jumlah Silinder (Nc) : 1

Rasio Kompresi (rc ) : 9

Putaran Mesin (N) : 7500 (rpm)

Torsi () : 7,92 (Nm)

Nilai Kalor Bahan Bakar (QHV) :44400 (Kj/kg)

Langkah / Tak (stroke) : 2 (rev/cycle)

Mass of Vehicle (Mv) : 107 (kg)

Vehicle speed(Sv) : 60 (km/h)

Frontal area of vehicle (Av) : 0,25 ( )

Sudut Engkol () :

Konstanta Untuk Menentukan Panjang Connecting Rod (C) : 1,75

Clearance piston & dinding silinder (y) : 0,004 (mm) Tekanan udara masuk ke silinder (Pi) : 85 (Kpa)

Temperatur udara masuk ke silinder (Ti) : 60 ( )

(73)

Temperatur Udara Lingkungan (To) : 25 ( )

Konstanta Udara (R) : 0,287 (Kj/kg.k) Efisiensi Mekanis (m) : 0,85

Air Fuel Ratio (AFR) : 15 Efisiensi Pembakaran (c) :0,96

Ratio of heat specific (Cp / Cv) (k) : 1,4

Coefficient of rolling resistance (CR) : 2,46038 x

Drag coefficient (CD) : 0,064

4.2. Data Output

Data yang dimasukkan ke dalam input kemudian di proses agar menghasilkan data keluaran berupa output.

4.2.1 Diameter Piston Dp = B – ( 2 . Δy )

Dp = ( 50 / 1000 ) – ( 2 . ( 0,004 / 1000 ) ) Dp = 0,049992 ( m )

4.2.2 Panjang Connecting Rod r = 1,75 x S

r = 1,75 . S

r = 1,75 . ( 55,6 / 1000 ) r = 0,0973 ( m )

4.2.3 Crank Radius / Crank Offset a = ( S / 2 )

(74)

a = (55,6 / 1000 ) / 2 a = 0,0278 ( m )

4.2.4 Ratio of connecting rod length to crank offset R

=

R = ( 0,0973 / 0,0278 ) R = 3,5

4.2.5 Ratio of bore to stroke B/S =

B/S = ( 50 / 1000 ) / ( 55,6 / 1000 ) B/S = 0,89928

4.2.6 Jarak antara the crank axis & pin piston S =

S = 0,0278 cos(20) + S = 0,02612088 +

S = 0,02612088 + 0,096834 S = 0,1229552 ( m )

4.2.7 Jarak permukaan piston dari TDC x = r + a + s

(75)

x = 0,0021448 ( m )

4.2.8 Kecepatan Piston Rata-rata

Ūp = 2 S N

Ūp = 2 x ( 55,6 / 1000 ) x ( 7500 / 60 )

Ūp = 13,9 ( m/s )

4.2.9 Kec. Piston pada Akhir Pembakaran Up = Ūp.

Up = 13,9 { (3,14/2) sin ( [ 1 + cos ( / Up = 13,9 { (1,57) (0,3420)[1+ (0,9396926) /

Up = 13,9 { (0,53694) [ 1 + ( 0,9396926) / (3,48324) ]} Up =13,9 { (0,53694) [ 1 + 0,269774 ]}

Up = 13,9 { (0,53694) (1,269774)} Up = 13,9 (0,6776711)

Up = 9,419629 m/s

4.2.10 Volume Displacement 1 Cylinder Vd =

Vd =

(76)

4.2.11 Volume Displacement N Cylinder Vd-total =

Vd-total = Nc x Vd

Vd-total = 1 x 0,000109115 Vd-total = 0,000109115 ( )

4.2.12 Volume Clearance (Sisa) Vc =

Vc =

Vc = 0,000013639375 ( )

4.2.13 Volume Silinder pada Tiap Sudut Engkol V = Vc + ( π / 4 ) ( r + a – s )

V = 0,000013639375 + ( 3,14 ( 0,0973 + 0,0278 – 0,12295 ) V = 0,000013639375 + ( 0,0019625 ) ( 0,0021448 )

V = 0,000017848545 ) V = 1,7848545 x )

4.2.14 Massa Jenis Udara Lingkungan

ρa =

(77)

ρa =

ρa = 1,1809274 (

4.2.15 Massa jenis Udara masuk ke Silinder

ρi =

ρi = 0,8893911 (

4.2.16 Brake Power b = 2 π N τ

b = 2 . 3,14 ( ) . 7,92 b = 6,28 . 125 . 7,92

b = 6217,2 ( ) 4.2.17 Indicated Power

i =

(78)

4.2.18 Friction Power Lost f =

f = 7314,35294 – 6217,2 f = 1097,15294 ( )

4.2.19 Brake Mean Effective Pressure bmep =

bmep =

bmep = 911654,6762 ( )

4.2.20 First Brake Work Wb = (bmep).

Wb = 9111654,6762 x 0,000109115 Wb = 99,4752 Nm

Wb = 0,0994752 KJ

4.2.21 Indicated Mean Effective Pressure

imep =

(79)

4.2.22 Friction Mean Effective Pressure fmep = imep – bmep

fmep = 1072534,91317 – 911654,6762 fmep = 160880,23697 ( )

4.2.23 Piston Face Area

Ap =

Ap = (3,14 /4 ) x Ap = 0,785 . 0,0025 Ap = 0,0019625

4.2.24 Mass of air in cylinder per cycle ma =

ma =

ma = 0,00010917665 (

4.2.25 Mass of fuel in cylinder per cycle mf =

(80)

mf =

mf = 0,000007278443

mf = 7,278443 x (

4.2.26 Rate of fuel flow in the engine

f =

f = 0,0004549026875 (kg/sec)

4.2.27 Rate of air flow in the engine a = AFR.

a = 15 x 0,0004549026875 a = 0,0068235403125 (kg/sec)

4.2.28 Brake specific work per unit mass

ωb =

(81)

4.2.29 Brake System Power BSP =

BSP =

BSP = 3168000 ( W/ ) BSP = 3168 (KW/ )

4.2.30 Brake Output Per Displacement

BOPD =

BOPD = 56978417,2661870 (W/ ) BOPD = 56978,4172661870 (KW/ ) BOPD = 56,9784172661870 (KW/ ) BOPD = 56,9784172661870 (KW/ )

4.2.31 Engine Specific Volume BSV =

(82)

BSV =

BSV = 0,017550505 (L/KW)

4.2.32 Efisiensi Thermal Brake ( t)b =

( t)b =

( )b = 0,320643 %

4.2.33 Efisiensi Thermal Indikator ( )i =

( )i =

( )i = 0,377227379 %

4.2.34 Efisiensi Volumetris v =

v =

(83)

4.2.35 Efisiensi Konversi Bahan Bakar

f =

f = 0,307817541 %

4.2.36 Brake Specific fuel consumption bsfc =

bsfc =

bsfc = 7,3168417 x (kg/KW-sec)

4.2.37 Indicated Specific fuel consumption Isfc =

(84)

Isfc =

Isfc = 6,2193155188 (kg/kW-sec)

4.2.38 Power Weight Ratio PWR =

PWR =

PWR = 0,0581046 (kW/kg)

4.2.39 Road Load Power Pr(kW) = [2.73

Pr(kW)= 60 x

Pr(kW)= 0,435887220 (kW)

4.2.40 Speed of Sound at Inlet Conditions Ci =

Ci =

(85)

Ci = 365,786003 (m/sec)

4.2.41 Intake Valve Area

Ai =

Ai = 1,2350117180 x ( )

4.2.42 Diameter of Each Valve dv =

dv =

(86)

4.2.43 Upper Limit to Valve Lift

Imax =

(87)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Beberapa kesimpulan yang dapat ditarik dari analisa ini adalah:

1. Perhitungan manual dengan perhitungan menggunakan simulasi memiliki hasil yang sama atau sangat mendekati.

2. Adanya sedikit perbedaan desimal antara hasil perhitungan secara manual dengan hasil simulasi disebabkan karena perhitungan manual memiliki keterbatasan. Artinya Hasil perhitungan melalui simulasi lebih akurat.

3. Simulasi dengan menggunakan Visual Basic dapat digunakan untuk melakukan perhitungan desain dan performansi motor bakar dengan mengetahui spesifikasi dari mesin yang akan diuji.

NO KETERANGAN Simbol Perhitungan

Manual

Perhitungan

Simulasi Satuan

1 Diameter Piston Dp 0,049992 0,049992 m 2 Panjang Connecting Rod r 0,0973 0,0973 m 3 Jari‐jari Engkol (Crank Radius / Crank Offset) a 0,0278 0,0278 m 4 Ratio of connecting rod length to crank offset R 3,5 3,5 5 Ratio of bore to stroke B/S 0,89928 0,89928057

5539568 6 Jarak antara the crank axis & pin piston s 0,1229552 0,12295990

7562782 m 7 Jarak permukaan piston dari TDC x 0,0021448 2,14009243_721816E_‐₀₃ m 8 Kecepatan Piston Rata‐rata Ūp 13,9 13,9 m/sec 9 Kec. Piston pada Akhir Pembakaran Up 9,419629

9,47299103

706914 m/sec 10 Volume Displacement 1 Cylinder Vd 0,000109115 0,00010911

5 m 3 11 Volume Displacement N Cylinder Vd‐total 0,000109115

0,00010911 5 m

3 12 Volume Clearance (Sisa) Vc 0,000013639

375

0,00001363 9375 m

3 13 Volume Silinder pada Tiap Sudut Engkol V 1,7848545 x 1,78393064

080406E‐05 m 3

(88)

14 Massa Jenis Udara Lingkungan a 1,1809274 1,18092743

727054 kg/m 3 15 Massa jenis Udara masuk ke Silinder i 0,8893911 0,88939113

3293572 kg/m 3 16 Brake Power Ẇb 6217,2 6217,2 Nm/sec 17 Indicated Power Ẇi 7314,35294

7314,35294

117647 Nm/sec 18 Friction Power Lost Ẇf 1097,15294

1097,15294

117647 Nm/sec 19 First Brake Work Wb 911654,6762 0,0994752 kJ 20 Brake Mean Effective Pressure bmep 0,0994752 911654,676

258993 N/m 2 21 Indicated Mean Effective Pressure imep 1072534,913

1072534,91

324587 N/m 2 22 Friction Mean Effective Pressure fmep 160880,2369

160880,236

986881 N/m 2 23 Piston Face Area Ap 0,0019625 0,0019625 m2 24 Mass of air in cylinder per cycle ma 0,000109176

1,09176652 697994E‐04

kg/cyl‐ cycle 25 Mass of fuel in cylinder per cycle mf 7,278443 x

7,27844351 319961E‐06

kg/cyl‐ cycle 26 Rate of fuel flow in the engine ṁf 0,000454902

6875

4,54902719

574976E‐04 kg/sec 27 Rate of air flow in the engine ṁa 0,006823540

3125

6,82354079

362464E‐03 kg/sec 28 Brake specific work per unit mass b 911,1398820 911,139859

500636 kJ/kg 29 Brake System Power BSP 3168 3168 kW/m2 30 Brake Output Per Displacement BOPD 56,97841726

61870

56,9784172

661871 kW/L 31 Engine Specific Volume BSV 0,017550505 1,75505050

505051E‐02 L/Kw 32 Efisiensi Thermal Brake t)b 0,320643

32,0643250 105798 33 Efisiensi Thermal Indikator t)i 0,377227379

37,7227353 065645 34 Efisiensi Volumetris _v 0,847270522

84,7270537 864594 35 Efisiensi Konversi Bahan Bakar f 0,307817541 30,7807617

97456 36 Brake Specific fuel consumption bsfc 7,3168417 x 7,31707768

33678E‐05

kg/kW‐ sec 37 Indicated Specific fuel consumption isfc 6,219315518

6,21961607 294197E‐05

kg/kW‐ sec 38 Power Weight Ratio PWR 0,0581046 5,81046728

971963E‐02 kW/kg 39 Road Load Power Pr 0,435887220

0,04358872

(89)

40 Speed of Sound at Inlet Conditions ci 365,786003

365,786003

01269 m/sec 41 Intake Valve Area Ai

1,235011718

0 x

1,23501171 799711E‐04 m

2 42 Diameter of Each Valve dv 0,00886922

8,86922582

593364E‐03 m 43 Upper Limit to Valve Lift lmax 0,0022173

2,21730645

648341E‐03 m Perbandingan Perhitungan Manual dengan Perhitungan Simulasi

5.2. Saran

Beberapa saran yang dapat saya berikan setelah menyusun skripsi ini adalah: 1. Pada setiap kali melakukan percobaan hendaknya melakukan pengamatan secara

serius dan teliti agar hasil simulasi dan perhitungan manual tidak beda jauh. 2. Data-data yang didapatkan hendaknya dikumpulkan dan disusun dengan baik

serta disimpan untuk menjadi arsip sebagai data pendukung utama dalam skripsi ini.

(90)

DAFTAR PUSTAKA

1. Arends. BPM. And Berenschot. H, Motor Bensin, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1980.

2. Arismunandar, Wiranto. Dan Koichi, Tsuda, Motor Diesel Putaran Tinggi, Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta, 1976.

3. Basyirun. Winarno. Dan Karnowo, Mesin Konversi Energi, Universitas Negeri Semarang, Semarang, 2008

4. Heywood, Jhon B., Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw Hill,Inc., New York, 1998

5. Jama, Jalius. Teknik Sepeda Motor, Penerbit Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, 2008.

6. Moran, Michael.J.and Shapiro, N.Howard, Termodinamika Teknik I Edisi 4, Penerbit Erlangga, Jakarta, 2003.

7. Octovhiana, Krisna.D ,Cepat Mahir Visual Basic 6.0, Kuliah Berseri IlmuKomputer.Com , Jakarta, 2003.

8. Pudjanarsa, Astu. Dan Nursuhud, Djati, Mesin Konversi Energi, Penerbit Andi,Yogyakarta, 2006.

9. Pulkrabek, Williard, Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine, Upper Suddel River, New Jersey,2004.

(91)

LAMPIRAN

Spesifikasi Mobil All New Honda Jazz

MESIN JAZZ All New Jazz S All New Jazz RS

MT AT MT AT

Tipe 1,5 L SOHC, 4 silinder segaris, 16

katup i-VTEC + DBW + Torque Boest Resonator

Sistem suplai bahan bakar PGM-FI

Diameter x langkah (mm) 73 X 89,4

Isi silinder (cc) 1,497

Perbandingan kompresi 10,4 : 1

Daya maksimum KW(ps) / rpm 88(120) / 6.600 Momen puntir maksimum Kg-m/Nm) /

rpm

14,8 (145) / 4.800 DIMENSI / UKURAN JAZZ

Panjang x lebar x tinggi (mm) 3.900 X 1.695 X 1.525

3.920 X 1.695 X 1.525

Jarak sumbu roda (mm) 2.500

Jarak pijak depan/belakang (mm) 1.490 X 1.475 1.475 / 1.460

Radius putar (meter) 4,7 4,9

Kapasitas tangki (liter) 42

Data Input

Diameter Silinder (B) : 73 (mm)

Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC ( S ) : 89,4 (mm)

Jumlah Silinder (Nc) : 4

Rasio Kompresi (rc) : 10,4

Putaran Mesin (N) : 6600 (rpm)

Torsi () : 127,85(Nm)

Nilai Kalor Bahan Bakar (QHV) :44400 (Kj/kg)

Langkah / Tak (stroke) : 2 (rev/cycle)

Mass of Vehicle (Mv) :1500 (kg)

(92)

Frontal area of vehicle (Av) : 1,4 ( )

Sudut Engkol () :

Konstanta Untuk Menentukan Panjang Connecting Rod (C) : 1,75 Clearance piston & dinding silinder ( y) : 0,004 (mm) Tekanan udara masuk ke silinder (Pi) : 85 (Kpa)

Temperatur udara masuk ke silinder (Ti) : 60 ( )

Tekanan Udara Lingkungan (Po) : 101 (Kpa)

Temperatur Udara Lingkungan (To) : 25 ( )

Konstanta Udara (R) : 0,287 (Kj/kg.k)

Efisiensi Mekanis (m) : 0,85

Air Fuel Ratio (AFR) : 15

Efisiensi Pembakaran (c) :0,96

Ratio of heat specific (Cp / Cv) (k) : 1,4

Coefficient of rolling resistance (CR) : 2,46038 x

Drag coefficient (CD) : 0,064

Data Output Diameter Piston

Dp = B – ( 2 . Δy )

Dp = ( 73 / 1000 ) – ( 2 . ( 0,004 / 1000 ) ) Dp = 0,072992 ( m )

Panjang Connecting Rod r = 1,75 x S

r = 1,75 . S

r = 1,75 . ( 89,4 / 1000 ) r = 0,15645 ( m )

(93)

Crank Radius / Crank Offset a = ( S / 2 )

a = (0,0894 ) / 2 a = 0,0447 ( m )

Ratio of connecting rod length to crank offset R =

R = ( 0,15645/ 0,0447 ) R = 3,5

Ratio of bore to stroke B/S =

B/S = ( 0,073 ) / ( 0,0894) B/S = 0,816554

Jarak antara the crank axis & pin piston S =

S = 0,0447 cos(20) + S = 0,04200012 +

S = 0,04200012 + 0,15570122831 S = 0,1977013 ( m )

Jarak permukaan piston dari TDC x = r + a + s

x = 0,1564+ 0,0447 – 0,1977013 x = 0,0034486 ( m )

(94)

Kecepatan Piston Rata-rata

Ūp = 2 S N

Ūp = 2 x ( 0,0894) x ( 6600/ 60 )

Ūp = 19,668 ( m/s )

Kec. Piston pada Akhir Pembakaran Up = Ūp.

Up = 19,668 { (1,57) ( [ 1 + ( /

Up = 19,668 (0,53694)[1+(0,269774)] Up = 19,668 (0,53694) (1,269774) Up =19,668 . 0,6776711

Up = 13,33032 m/s

Volume Displacement 1 Cylinder Vd =

Vd =

Vd = 0,00037398 ( )

Volume Displacement N Cylinder Vd-total =

Vd-total = Nc x Vd

Vd-total = 4 x 0,00037398 Vd-total 0,00149593 ( ) Volume Clearance (Sisa)

Vc =

(95)

Vc = 0,000039785 ( )

Volume Silinder pada Tiap Sudut Engkol V = Vc + ( π / 4 ) ( r + a – s )

V = 0,000039785 + ( 3,14 (0,0034486) V = 0,000039785 + ( 0,0000144264)

V = 0,000054211514 ) V = 5,4211514 x ) Massa Jenis Udara Lingkungan

ρa =

ρa = 1,1809274 (

Massa jenis Udara masuk ke Silinder

ρi =

(96)

Brake Power

Ẇb = 2 _π N τ

Ẇb = 2 . 3,14 ( ) . 127,85

Ẇb = 88318,78 ( )

Indicated Power Ẇi =

Ẇi =

Ẇi = 103904,44705 ( )

Friction Power Lost Ẇf =

Ẇf = 103904,44705 – 88318,78

Ẇf = 15585,667 ( )

Brake Mean Effective Pressure bmep =

bmep =

bmep = 4293801,8075 ( ) First Brake Work

Wb = (bmep).

Wb = 4293801,8075 x 0,00037398 Wb = 1605,796 Nm

(97)

Indicated Mean Effective Pressure

imep =

imep = 5051531,538 ( ) Friction Mean Effective Pressure

fmep = imep – bmep

fmep = 5051531,538 –

fmep = 757729,7307 ( ) Piston Face Area

Ap =

Ap = (3,14 /4 ) x Ap = 0,785 . 0,005329 Ap = 0,004183265

Mass of air in cylinder per cycle ma =

ma =

(98)

Mass of fuel in cylinder per cycle mf =

mf =

mf = 0,00002453326

mf = 2,453326 x (

Rate of fuel flow in the engine

ṁf = .0,5

ṁf = 0,00539731 (kg/sec) Rate of air flow in the engine

ṁa = AFR.

ṁa = 15 x 0,00539731 ṁa = 0,0809597 (kg/sec) Brake specific work per unit mass

ωb =

(99)

Brake System Power BSP =

BSP =

BSP = 21112403,82811 ( W/ ) BSP = 21112,403 (KW/ ) Brake Output Per Displacement

BOPD =

BOPD = 236,1566 (KW/ ) Engine Specific Volume

BSV =

(100)

Efisiensi Thermal Brake (ƞt)b =

t)b =

( )b = 0,3838983 % Efisiensi Thermal Indikator

(ƞt)i = 0,4516451 % Efisiensi Volumetris

Ƞv = Ƞv =

Ƞv = 0,833229 %

Efisiensi Konversi Bahan Bakar Ƞf =

(1)

Mass of fuel in cylinder per cycle mf =

mf =

mf = 0,00002453326

mf = 2,453326 x ( Rate of fuel flow in the engine

ṁf = .0,5

ṁf = 0,00539731 (kg/sec) Rate of air flow in the engine

ṁa = AFR.

ṁa = 15 x 0,00539731

ṁa = 0,0809597 (kg/sec) Brake specific work per unit mass

ωb =

(2)

Brake System Power BSP =

BSP =

BSP = 21112403,82811 ( W/ ) BSP = 21112,403 (KW/ ) Brake Output Per Displacement

BOPD =

BOPD = 236,1566 (KW/ ) Engine Specific Volume

BSV =

(3)

Efisiensi Thermal Brake (ƞt)b =

t)b =

( )b = 0,3838983 % Efisiensi Thermal Indikator

(ƞt)i = 0,4516451 % Efisiensi Volumetris

Ƞv = Ƞv =

Ƞv = 0,833229 %

Efisiensi Konversi Bahan Bakar Ƞf =

(4)

= 0,36854 %

Brake Specific fuel consumption bsfc =

bsfc =

bsfc = 6,111296 x (kg/KW-sec) Indicated Specific fuel consumption

Isfc =

(5)

Power Weight Ratio PWR =

PWR =

PWR = 0,058879186 (kW/kg) Road Load Power

Pr(kW) = [2.73

Pr(kW)= 120 x

Pr(kW)=1,952050 (kW)

Speed of Sound at Inlet Conditions Ci =

Ci =

Ci = 365,786003 (m/sec) Intake Valve Area

(6)

Ai =

Ai = 3,7249649 x ( ) Diameter of Each Valve

dv =

dv = 0,01540321 (m) Upper Limit to Valve Lift

Imax =

Kajian Unjuk Kerja Motor Bakar Menggunakan Program Visual Basic