Sediment wt
- 0.01
D 473 Ash content
wt -
0.01 D 482
Total acid number MgKOH
- 0.6
D 974 Destilation : recovery at 300
C vol 40
- D 86
Sumber : DITJEN MIGAS No. 113 K 172DJM1999, Tanggal 27 Oktober 2011. Dari tabel 2.2 dapat dilihat bahwa minyak solar Indonesia masih
mempunyai CN dibawah 48.
2.4 Motor Diesel
2.4.1 Siklus Diesel Ideal
Siklus diesel adalah siklus ideal untuk mesin torak pengapian-kompresi yang pertama kali dinyatakan oleh Rudolph Diesel tahun 1890. Prinsip kerjanya sama
halnya dengan mesin torak pengapian-nyala, yang dinyatakan oleh Nikolaus A. Otto tahun 1876, hanya perbedaan utamanya dalam hal metode pembakarannya.
Pada mesin torak pengapian-nyala mesin bensin campuran udara-bahan bakar dikompresi ke temperatur dibawah temperatur pembakaran sendiri auto ignition
dari bahan bakarnya, kemudian proses pembakarannya oleh percikan bunga api dari busi. Sedangkan pada mesin torak pengapian kompresi mesin diesel, udara
dikompresi ke temperatur di atas temperatur auto ignition dari bahan bakarnya, kemudian pembakaran dimulai saat bahan bakar yang diinjeksikan kontak dengan
udara panas tersebut. Maka pada mesin diesel, busi dan karburator digantikan oleh penginjeksi bahan bakar fuel injector.
Gambar 2.1 Diagaram P-v dan Diagram T-s Siklus Ideal Diesel Buku Thermodinamika Teknik Jilid 2
Siklus diesel ideal pembakaran tersebut dimisalkan dengan pemasukan panas pada volume konstan Y. A. Çengel and M. A. Boles, 2006. Siklusnya
seperti pada diagram P-v dan T-s di atas Gambar 2.1. Siklus tersebut terdiri dari empat buah proses berantai yang reversible secara internal. Proses 1-2 isentropik,
2-3 penambahan kalor. Pada siklus Otto kalor dipindahkan ke fluida kerja pada
volume konstan, sedangkan pada siklus diesel, kalor dipindahkan pada tekanan konstan. Proses 3-4 ekspansi isentropic, dan proses 4-1 pelepasan kalor pada
volume konstan, di mana kalor keluar dari udara ketika piston berada pada titik mati bawah.
2.4.1.1 Air Fuel Ratio AFR
Didalam mesin, bahan bakar dibakar oleh udara. Udara kering merupakan campuran berbagai gas yang memiliki komposisi representatif 20
oksigen, 78,09 nitrogen, 0,93 argon, dan sisanya berupa CO
2,
neon, helium, metana dan gas lainnya. Pada pembakaran, oksigen merupakan komponen reaktif
dari udara. Bahan bakar yang digunakan pada motor bakar merupakan campuran dari berbagai komponen hidrokarbon yang didapat melalui proses penyulingan
minyak. Bahan bakar ini didominasi oleh karbon sekitar 86 dan hidrogen 14. Walaupun demikian bahan bakar diesel bisa mengandung kadar sulfur hingga 1
. Pada pengujian mesin ini, aliran massa udara dan aliran massa bahan bakar
biasanya diukur, namun jika tak terdapat alat ukur dapat dihitung melalui rumus berikut:
AFR = . ............................................................................. 2.4.1
2.4.1.2 Thermal Brake
Kerja berguna yang dihasilkan selalu lebih kecil daripada energi yang dibangkitkan piston karena sejumlah energi hilang akibat adanya rugi rugi
mekanis mechanical losses. Dengan alasan ekonomis perlu dicari kerja maksimum yang dapat dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan bakar.
Efisiensi ini disebut juga sebagai efisiensi th ermal brake thermal efficiency, η
b
. Jika daya keluaran P
b
dalam satuan kW, laju aliran bahan bakar m
f
dalam satuan kgjam, nilai kalor bawah bahan bakar LHV dalam satuan kJkg, maka:
η
b
= x 3600 ......................................................................... 2.4.2
Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam internal combustion engine simplenya biasanya disebut “motor bakar”
saja. Prinsip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan melalui proses reakasi kimia pembakaran
dari bahan bakar solar dan oksidiser udara di dalam silinder ruang bakar. Pembakaran pada mesin Diesel terjadi karena kenaikan temperatur campuran
udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur nyala. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak
yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik reciprocating. Gerakan bolak-balik torak akan
diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol crank shaft. Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada
langkah kompresi. Motor diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai
temperatur nyala. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka
motor diesel juga disebut compression ignition engine Mathur ML, 1980 seperti pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Proses Kerja Motor Diesel http:www.motordiesel.com
Adapun langkah kerja motor diesel adalah sebagai berikut : 1.
Langkah Isap Sewaktu piston bergerak dari TMA ke TMB, maka tekanan diruang
pembakaran menjadi hampa vakum. Perbedaan tekanan udara luar yang tinggi dengan tekanan hampa, mengakibatkan udara akan mengalir dan
bercampur dengan gas. Selanjutnya udara murni tersebut masuk melalui katup masuk yang terbuka mengalir masuk dalam ruang cylinder.
Prosesnya adalah : a.
Piston bergerak dari Titik Mati Atas TMA menuju Titik Mati Bawah TMB.
b. Katup buang tertutup dan katup masuk terbuka, udara murni masuk ke
silinder. c.
Tekanan negatif piston menghisap udara murni dengan tekanan yang tinggi masuk ke silinder. Seperti pada gambar 2.2
Gambar 2.2 Langkah Isap http:www.prinsipkerjamotordiesel.com
2. Langkah Kompresi
Setelah melakukan pengisian, piston yang sudah mencapai TMB kembali lagi bergerak menuju TMA, dimana katup masuk dan katup buang tertutup,
ini memperkecil ruangan diatas piston, sehingga udara murni tersebut menjadi padat, tekanan dan suhunya naik. Tekanannya naik kira-kira tiga
kali lipat. Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA terjadi semprotan bahan bakar dari nozle dalam bentuk kabut. Prosesnya sebagai
berikut : a.
Piston bergerak kembali dari TMB ke TMA; b.
Katup masuk menutup, katup buang tetap tertutup; c.
Bahan Bakar termampatkan ke dalam kubah pembakaran combustion chamber sehingga suhu dan tekanan akan naik;
d. Sekitar ± 8 derajat sebelum TMA, injektor menyemprotkan bahan bakar
keruang bakar dalam bentuk kabut dan memulai proses pembakaran. Seperti pada gambar 2.3
Gambar 2.3 Langkah Kompresi http:www.prinsipkerjamotordiesel.com
3. Langkah UsahaTenaga
Dengan cepat campuran yang terbakar ini merambat dan terjadilah ledakan yang tertahan oleh dinding kepala silinder sehingga menimbulkan
tendangan balik bertekanan tinggi yang mendorong piston turun ke silinder bore. Gerakan linier dari piston ini dirubah menjadi gerak rotasi oleh poros
engkol. Enersi rotasi diteruskan sebagai momentum menuju flywheel yang bukan hanya menghasilkan tenaga, counter balance weight pada kruk as
membantu piston melakukan siklus berikutnya. Prosesnya sebagai berikut : a.
Ledakan tercipta secara sempurna di ruang bakar, dan Piston terlempar dari TMA menuju TMB.
b. Katup masuk menutup penuh, katup buang menutup tetapi menjelang
akhir langkah usaha katup buang mulai sedikit terbuka. c.
Terjadi transformasi energi gerak bolak-balik piston menjadi energi rotasi pada poros engkol.Seperti pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Langkah Kerja http:www.prinsipkerjamotordiesel.com
4. Langka Buang Exhaust stroke
Pada langkah buang, piston bergerak dari TMB menuju TMA, katup masuk tertutup dan katup buang terbuka, Langkah buang ini menjadi sangat
penting untuk menghasilkan operasi kinerja mesin yang lembut dan efisien. Prosesnya adalah :
a. Counter balance weight pada poros engkol memberikan gaya untuk
menggerakkan piston dari TMB ke TMA; b.
Katup buang terbuka Sempurna, katup masuk menutup penuh; c.
Gas sisa hasil pembakaran didesak keluar oleh piston melalui port exhaust menuju knalpot.Seperti pada gambar 2.5
Gambar 2.5 Langkah Buang http:www.prinsipkerjamotordiesel.com
2.5 Pembakaran
