Perancangan Microdiesel
PERANCANGAN MICRODIESEL
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu
Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
KATIKO IMAMUL MUTTAQIN
NIM : 201210120311183
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2016
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu
Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh
Nama
=
KATIKO IMAMUL MUTTAQIN
NIM
=
201210120311183
Malang, 29 Juli 2016
Yang telah disahkan oleh :
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan segala barokah dan hidayah serta rahmat-Nya sehingga saya
dapat
menyelesaikan
Tugas
Akhir
dengan
judul
“Perancangan
Microdiesel”. Saya menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak
tidak mungkin dapat menyelesaikan pembuatan Tugas Akhir ini.Untuk itu
saya mengucapkan terima kasih atas bimbingan dan bantuannya kepada :
1.
Tuhan Yang Maha Kuasa
2.
Kedua orang tua dan saudari saya yang selalu memberikan
dukungannya.
3.
Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT selaku dosen pembimbing I yang selalu
membimbing dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4.
Bapak Ir. Sudarman, MT selaku dosen pembimbing II yang selalu
membimbing dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5.
Seluruh Dosen dan staf pengajar di jurusan teknik mesin universitas
muhammadiyah malang.
6.
Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2012 khususnya kelas D selalu
memberikan motivasi dalam penyelesaian tugas akhir ini.
7.
Teman-teman KKN 24 Sidodadi 2016 UMM yang telah memberikan
pengalaman dan ide menarik dalam pengerjaan tugas akhir ini.
8.
Yamaha V-ixion merah saya yang selalu setia menemani dalam
perjalanan ke kampus universitas muhammadiyah malang.
9.
Laptop ASUS A43S biru saya yang selalu setia menemani dalam
mengerjakan tugas akhir dan refreshing saya.
10. Penghuni Kos 17 Jetis yang selalu berusaha menghabiskan waktu luang
saya.
11. Penghuni Kos 2A Moargojoyo yang selalu ada-ada aja.
12. Para anggota grup line Divisi Kakek yang selalu dapat meluangkan
waktu untuk melaksanakan kegiatan ngopi bersama.
13. Keluarga Bapak Muji yang telah menjadi bagian keluarga saya selama
di Malang.
14. Si dia yang telah memberikan motivasi secara emosi dan mental.
15. Semua pihak lain yang turut membantu pembuatan tugas akhir ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa memberikan balasan yang sebesarbesarnya atas segala kemurahan hati dan kebaikan kepada pihak yang telah
membantu. Saya menyadari bahwa dalam pembuatan laporan ini masih
banyak kekurangan dan keterbatasan dalam pembuatan Tugas akhir ini,
untuk itu saya sangat berterima kasih atas saran dan kritik yang bersifat
membangun sehingga dapat meningkatkan kemampuan saya dimasa yang
akan datang.
Malang, 29 Juli 2016
Penyusun
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................i
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................ii
LEMBAR SURAT PERNYATAAN ...........................................................iii
LEMBAR ASISTENSI ................................................................................iv
ABSTRAK .....................................................................................................vi
ABSTRACT.................................................................................................viii
KATA PENGANTAR ..................................................................................ix
DAFTAR ISI .................................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah ............................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah......................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ........................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gambaran Umum Motor Diesel .............................................................. 5
2.2 Klasifikasi Motor Diesel ............................................................................. 6
2.3 Siklus Motor Diesel ..................................................................................... 7
2.4 Prinsip Kerja Motor Diesel 2 Langkah ................................................... 8
2.5 Komponen Utama Motor Diesel 2 Langkah ......................................... 10
2.5.1 Piston ..................................................................................................... 10
2.5.2 Silinder .................................................................................................. 12
2.5.3 Batang Torak (Connecting Rod) .................................................... 14
2.5.4 Poros (Crankshaft) ................................................................ 17
2.6 Sistem Pendinginan....................................................................... 19
2.7 Bahan Bakar ................................................................................................... 20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Konsep................................................................................... 21
3.1.1 Identifikasi Masalah.............................................................. 22
3.1.2 Pengumpulan Informasi ........................................................ 22
3.1.3 Penetapan Konsep................................................................. 22
3.2 Diagram Alir Perancangan Microdiesel ................................................. 22
3.2.1 Thermodinamika ................................................................... 23
3.2.2 Komponen Part ..................................................................... 23
BAB VI PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Proses Thermodinamika..................................................................31
4.1.1 Proses Kompresi ....................................................................31
4.1.1.1 Tekanan Awal ............................................................31
4.1.1.2 Temperatur Awal .......................................................31
4.1.1.3 Tekanan Akhir Kompresi...........................................32
4.1.1.4 Tekanan Akhir Kompresi...........................................32
4.1.2 Proses Pembakaran ................................................................32
4.1.2.1 Kebutuhan Udara .......................................................33
4.1.2.2 Kebutuhan Udara Sesungguhnya ...............................33
4.1.2.3 Jumlah Hasil Gas Pembakaran...................................33
4.1.2.4 Koefisien Perubahan Molekul Teoritis ......................34
4.1.2.5 Volume Relatif...........................................................34
4.1.2.6 Kapasitas Hasil Pembakaran......................................35
4.1.2.7 Kapasitas Panas Rata-rata ..........................................36
4.1.2.8 Temperatur Akhir Pembakaran..................................36
4.1.2.9 Tekanan Akhir Pembakaran.......................................37
4.1.3 Proses Ekspansi......................................................................37
4.1.3.1 Perbandingan Ekspansi Pendahulu ............................37
4.1.3.2 Perbandingan Ekspansi Lanjutan ...............................37
4.1.3.3 Temperatur Akhir Ekspansi .......................................37
4.1.3.4 Tekanan Akhir Ekspansi ............................................38
4.1.4 Tekanan Indikasi....................................................................38
4.1.4.1 Tekanan Indikasi Teoritis ..........................................38
4.1.4.2 Tekanan Indikasi Rata-rat ..........................................38
4.1.4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ...............................38
4.2 Perhitungan Komponen Motor........................................................39
4.2.1 Silinder Linier ........................................................................39
4.2.1.1 Diameter Dalam .........................................................39
4.2.1.2 Panjang langkah Torak ..............................................40
4.2.1.3 Kecepatan Rata-rata Torak ........................................40
4.2.1.4 Volume Langkah........................................................40
4.2.1.5 Volume Ruang Bakar.................................................40
4.2.1.6 Tebal Silinder Linear .................................................41
4.2.1.7 Diameter Luar Silinder ..............................................41
4.2.1.8 Pemilihan Bahan Silinder ..........................................41
4.2.1.9 Analisa Kekuatan Silinder .........................................41
4.2.1.9.1 Tegangan Tarik Didalam ............................41
4.2.1.9.2 Tegangan Tarik Pada Permukaan Luar.......42
4.2.2 Piston......................................................................................42
4.2.2.1 Tinggi Piston..............................................................42
4.2.2.2 Panjang Antara Sumbu Pin Ke Dasar Piston .............42
4.2.2.3 Tinggi Piston Skirt .....................................................43
4.2.2.4 Jarak Ring Teratas Dengan Puncak Piston ................43
4.2.2.5 Tebal Piston Crown....................................................43
4.2.2.6 Jarak Tengah Antara Pin............................................43
4.2.2.7 Diameter Luar Pin......................................................43
4.2.2.8 Pemilihan Bahan ........................................................44
4.2.2.9 Analisa Pembebanan..................................................44
4.2.3 Piston Pin ...............................................................................45
4.2.3.1 Diameter Dalam Pin...................................................45
4.2.3.2 Panjang Pin ................................................................45
4.2.3.3 Pemilihan Bahan ........................................................45
4.2.3.4 Analisa Pembebanan..................................................45
4.2.3.4.1 Tegangan Bending ......................................45
4.2.3.4.2 Tegangan Geser ..........................................46
4.2.4 Batang Penggerak (Connecting rod)......................................47
4.2.4.1 Small End...................................................................47
4.2.4.1.1 Tebal ...........................................................47
4.2.4.1.2 Clearance.....................................................47
4.2.4.1.2 Diameter Dalam Bantalan luncur................47
4.2.4.1.3 Diameter Luar Bantalan Luncur .................47
4.2.4.1.4 Diameter Luar Small End ...........................47
4.2.4.2 Panjang Batang Penggerak ........................................47
4.2.4.3 Big End ......................................................................48
4.2.4.3.1 Diameter Pin Poros .....................................48
4.2.4.3.2 Panjang Pin Engkol.....................................48
4.2.4.3.3 Tebal Bantalan Kaki Batang penggerak .....48
4.2.4.3.4 Diameter Luar Kaki ....................................48
4.2.4.3.5 Diameter Luar .............................................48
4.2.4.4 Pemilihan Bahan ........................................................49
4.2.5 Crankshaft ..............................................................................49
4.2.5.1 Crankshaft Pin............................................................49
4.2.5.1.1 Diameter Pin ...............................................49
4.2.5.1.2 Panjang Pin .................................................49
4.2.5.2 Pipi Engkol.................................................................49
4.2.5.2.1 Tebal ...........................................................49
4.2.5.2.2 Lebar ...........................................................49
4.2.6 Journal....................................................................................50
4.2.6.1 Diameter.................................................................... 50
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 51
5.2 Saran............................................................................................... 51
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Motor Diesel ...............................................................................................5
Gambar 2.2 Motor Diesel 4 Langkah ..........................................................................6
Gambar 2.3 Motor Diesel 2 Langkah ..........................................................................7
Gambar 2.4 Diagram P-V dan T-S Siklus Diesel.......................................................8
Gambar 2.5 Piston Ferrari V-12....................................................................................11
Gambar 2.6 Cincin Piston ..............................................................................................12
Gambar 2.7 Blok Silinder ..............................................................................................12
Gambar 2.8 Perbandingan Stroke-Bore Ratio ................................................ 14
Gambar 2.9 Batang Torak ............................................................................. 15
Gambar 2.10 Berbagai Susunan Piston dan Conrod....................................... 16
Gambar 2.11 Crankshaft................................................................................. 18
Gambar 2.12 Sistem Pendinginan Air ............................................................ 19
Gambar 3.1 Diagram Alir Konsep.................................................................. 21
Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Microdiesel ..................................... 30
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I : Curriculum Vitae....................................................................... 54
Lampiran 2 : Gambar Desain ......................................................................... 55
Lampiran 3 : Naskah Presentasi .................................................................... 59
Lampiran 4 : Naskah Publikasi...................................................................... 61
DAFTAR PUSTAKA
Angland, Bruce. 2016. The Diesel Engine. http://railmotorsociety.org.au/. diakses
pada tanggal 7 April 2016.
Arismunandar, Wiranto dan Koichi Tsuda. 1993. Motor Diesel Putaran Tinggi.
Jakarta: Pradnya Paramita.
Anonim. 2015. Kenapa Engine Diesel Tidak Memakai
https://ubiaod.wordpress.com. diakses pada tanggal 7 April 2016.
Bus
?.
Anonim. 2016. Konstruksi dan Desain Motor Bakar Torak. http://web.ipb.ac.id/.
diakses pada tanggal 9 April 2016.
Champion, Dadang Auto. 2011. Kursus Mekanik Motor Berprestasi. http://autochampion.blogspot.co.id/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Fuadmje. 2013. Crankshaft. https://fuadmje.wordpress.com/. diakses pada tanggal 9
April 2016.
Gatotkaca, Afif. 2011. Motor Diesel Ditinjau Dari Rasio Langkah-Diameter (StrokeBore Ratio). http://muwafiqul.blogspot.co.id/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Honda. 2016. Performing More Work With Less Fuel-ExLink (Extended Expansion
Linkage Engine). http://world.honda.com/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Jaiswal, Aaksh. 2015. How does a 4 stroke diesel engine works?.
http://engineeraakashjaiswal.blogspot.co.id/. diakses pada tanggal 7 April 2016.
Jauhari, Lutfi. 2012. Sistem Pendinginan Motor Diesel. http://www.bppp-tegal.com/.
diakses pada tanggal 8 April 2016.
Khovakh, 1978. M. Motor Vehicle Engines. Moscow: MIR Publisher.
Kulshrestha, S K. 1989. Termodinamika Terpakai, Teknik Uap dan Panas. Jakarta:
Universitas Indonesia.
Lesmana, Faizal. 2016. Motor Diesel 4 Langkah Dan
http://zallesmana.blogspot.com/. diakses pada tanggal 7 April 2016.
2
Langkah.
Malik, Iyas. 2011. Sistem Pendingin 2 Pendinginan Air Di Dalam Pendinginan Air
Ini Terdapat Kantong Air (Water Jacket) Yang Menyelubungi Silinder, Masuk Ke
Kepala Silinder. http://slideplayer.info/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Muliyadi. 2009. Rancangan Motor Diesel Penggerak Generator Listrik Untuk
Memenuhi Kebutuhan Listrik Pada PT DOW AGROSCIENCES INDONESIA.
Fakultas Teknik. Universitas Sumatra Utara. Medan.
Otomotif, Teknisi. 2015. Blok Silinder dan Cara Mengatasi Kerusakan Blok Silinder.
http://www.teknisiotomotif.com/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Pahl, Gerhard. Wolfgang Beitz. Jorg Feldhusen. Karl-Heinrich Grote. 2007.
Engineering Design A Systematic Approach. London: Springer.
Petrovskiy, H. 1996. Marine Internal Combustion Engine. Moscow: MIR Publisher.
Riyadi. 2015. Motor Bensin (Engine). http://riyadiumpurworejomotor
bensinengine.blogspot.co.id/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Sandy, Rock. 2013. Mesin 4 Langkah & 2 Langkah. http://www.slideshare. net/ .
Diakses pada tanggal 8 April 2016.
Sudarman. 2004. Siklus Daya Termal. Malang: Universitas Muhammadiyah Malang.
Sudjadmiko, Iwan E. 2013. Angka Setana Pada Solar (Cetane Number).
http://yamatoikwan.blogspot.com/. diakses pada tanggal 8 April 2016
Sulis, Agus.2011. Perkembangan Teknologi Mesin, Tujuan Utama Hemat Biaya.
http://otomotifnet.com/. diakses pada tanggal 4 April 2016.
Thea, Rohidin. 2014. Motor Diesel. http://www.viarohidinthea.com/. diakses pada
tanggal 7 April 2016.
Wikipedia. 2012. Carbureted Compression Ignition
https://en.wikipedia.org. diakses pada tanggal 5 April 2016.
Model
Engine.
Wikipedia. 2015. Motor Bakar Dua Langkah. https://id.wikipedia.org/. diakses pada
tanggal 8 April 2016.
Wikipedia. 2016. Batang Piston. https://id.wikipedia.org. diakses pada tanggal 9
April 2016.
Wikipedia. 2016. Glow plug (model engine). https://en.wikipedia.org. diakses pada
tanggal 5 April 2016.
Wikipedia. 2016. Motor Bakar Diesel. https://id.wikipedia.org. diakses pada tanggal
7 April 2016.
Wikipedia. 2016. Poros Engkol. https://id.wikipedia.org. diakses pada tanggal 9
April 2016.
Wikipedia. 2016. Torak. https://id.wikipedia.org. diakses pada tanggal 8 April 2016.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Menurut (Sulis, 2011) awal dekade 90-an, perkembangan mesin mulai
merambat ke sistem bahan bakar injeksi, lantas sistem pengapian pun semakin
canggih dan berkembang terus hingga kini. Tetapi dibandingkan dengan mesin
bensin, dapur pacu peminum solar boleh dibilang mengalami perkembangan sangat
drastis selama 20 tahun terakhir ini. Mulai dari sistem pembakaran tak langsung,
kemudian menjadi direct injection, teknologi yang diterapkan pada mesin diesel
terus melesat dengan menerapkan peranti-peranti peningkat tenaga, dan tentunya
menjadi semakin efisien soal penggunaan bahan bakar.
Dalam perkembangannya, mesin diesel dibuat dalam skala micro atau sering
disebut micro diesel engine. Seperti halnya mesin diesel pada umumnya, dalam
proses pembakarannya micro diesel engine menggunakan bahan bakar yang memilki
bilangan setana yang besar seperti solar, pertamina dex dan sebagainya. (Anonim,
2016) angka ini merupakan salah satu dari sejumlah faktor terukur yang
menunjukkan karakteristik keseluruhan dan kualitas solar. Cetane menggambarkan
kemudahan pembakaran relatif bahan bakar diesel. Bahan bakar dengan angka
cetane rendah dapat menyebabkan mesin diesel berjalam lamban dan memiliki emisi
yang lebih tinggi akibat pembakaran yang tidak efisien. Angka cetane rendah juga
membuat mesin sulit dinyalakan. Sedangkan bahan bakar dengan angka cetane
tinggi menyala lebih cepat serta melakukan proses pembakaran yang lebih efisien,
yang pada gilirannya akan meningkatkan tenaga mesin.
1
Menurut (Wikipedia, 2012) micro diesel engine dapat digunakan untuk berbagai
macam kebutuhan. Pada umumnya digunakan sebagai penggerak baling-baling pesawat
kecil dan baling-baling boats. Micro diesel engine digunakan karena proses
pembakarannya tidak membutuhkan loncatan bunga api seperti mesin bensin sehingga
dapat dibuat dengan ukuran kecil. keuntungan lain yang dimiliki oleh micro diesel engine
adalah memiliki efisiensi yang baik karena dapat menghasilkan tenaga yang besar.
(Wikipedia, 2016) ukuran micro diesel engine yang kecil, mudah untuk dibawa
serta dapat dijadikan sebagai permodelan pembelajaran tentang mesin diesel. Melihat
kebutuhan masyarakat modern yang memilih menggunakan barang yang bersifat mobile
terutama ketika kemping, micro diesel engine dapat digunakan. Karenanya perlu dilakukan
perancangan tentang micro diesel engine.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan dari latar belakang tersebut, maka rumusan masalah yang dapat
diambil adalah bagaimana desain dan gambar kerja microdiesel engine.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah memperoleh prototype berupa desain dari
microdiesel engine.
2
1.4 Batasan Masalah
Untuk memberi kejelasan terhadap isi pembahasan dan supaya mengarah pada
permasalahan yang ditentukan maka diperlukan pembatasan masalah sebagai berikut :
1. Daya yang direncanakan adalah 0.7 HP
2. Putaran yang direncanakan adalah 2500 rpm
3. Micro diesel engine yang dirancang merupakan jenis motor diesel 2 langkah
dengan 1 silinder
4. Perancangan ini tidak membahas tentang penanggulangan terhadap efek
lingkungan yang ditimbulkan
5. Perancangan ini tidak membahas tentang perbandingan unjuk kerja terhadap
motor bakar lain
6. Perancangan ini tidak membahas metode pembuatan model.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Bagi Masyarakat
Sebagai pengetahuan agar masyarakat mengethui tentang microdiesel
engine.
2. Bagi Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai
literatur
pada
penelitian
dan
sejenisnya
dalam
rangka
pengembangan teknologi dalam bidang motor bakar khususnya di Jurusan Teknik
Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
3
3. Bagi Peneliti
Dengan dilakukannya perancangan tentang microdiesel agar menambah
wawasan dan pengetahuan, dan diharapkan nantinya dapat dikembangkan serta
menjadi referensi bagi peneliti selanjutnya.
4
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu
Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
KATIKO IMAMUL MUTTAQIN
NIM : 201210120311183
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2016
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu
Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh
Nama
=
KATIKO IMAMUL MUTTAQIN
NIM
=
201210120311183
Malang, 29 Juli 2016
Yang telah disahkan oleh :
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan segala barokah dan hidayah serta rahmat-Nya sehingga saya
dapat
menyelesaikan
Tugas
Akhir
dengan
judul
“Perancangan
Microdiesel”. Saya menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak
tidak mungkin dapat menyelesaikan pembuatan Tugas Akhir ini.Untuk itu
saya mengucapkan terima kasih atas bimbingan dan bantuannya kepada :
1.
Tuhan Yang Maha Kuasa
2.
Kedua orang tua dan saudari saya yang selalu memberikan
dukungannya.
3.
Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT selaku dosen pembimbing I yang selalu
membimbing dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4.
Bapak Ir. Sudarman, MT selaku dosen pembimbing II yang selalu
membimbing dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5.
Seluruh Dosen dan staf pengajar di jurusan teknik mesin universitas
muhammadiyah malang.
6.
Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2012 khususnya kelas D selalu
memberikan motivasi dalam penyelesaian tugas akhir ini.
7.
Teman-teman KKN 24 Sidodadi 2016 UMM yang telah memberikan
pengalaman dan ide menarik dalam pengerjaan tugas akhir ini.
8.
Yamaha V-ixion merah saya yang selalu setia menemani dalam
perjalanan ke kampus universitas muhammadiyah malang.
9.
Laptop ASUS A43S biru saya yang selalu setia menemani dalam
mengerjakan tugas akhir dan refreshing saya.
10. Penghuni Kos 17 Jetis yang selalu berusaha menghabiskan waktu luang
saya.
11. Penghuni Kos 2A Moargojoyo yang selalu ada-ada aja.
12. Para anggota grup line Divisi Kakek yang selalu dapat meluangkan
waktu untuk melaksanakan kegiatan ngopi bersama.
13. Keluarga Bapak Muji yang telah menjadi bagian keluarga saya selama
di Malang.
14. Si dia yang telah memberikan motivasi secara emosi dan mental.
15. Semua pihak lain yang turut membantu pembuatan tugas akhir ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa memberikan balasan yang sebesarbesarnya atas segala kemurahan hati dan kebaikan kepada pihak yang telah
membantu. Saya menyadari bahwa dalam pembuatan laporan ini masih
banyak kekurangan dan keterbatasan dalam pembuatan Tugas akhir ini,
untuk itu saya sangat berterima kasih atas saran dan kritik yang bersifat
membangun sehingga dapat meningkatkan kemampuan saya dimasa yang
akan datang.
Malang, 29 Juli 2016
Penyusun
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................i
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................ii
LEMBAR SURAT PERNYATAAN ...........................................................iii
LEMBAR ASISTENSI ................................................................................iv
ABSTRAK .....................................................................................................vi
ABSTRACT.................................................................................................viii
KATA PENGANTAR ..................................................................................ix
DAFTAR ISI .................................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah ............................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah......................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ........................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gambaran Umum Motor Diesel .............................................................. 5
2.2 Klasifikasi Motor Diesel ............................................................................. 6
2.3 Siklus Motor Diesel ..................................................................................... 7
2.4 Prinsip Kerja Motor Diesel 2 Langkah ................................................... 8
2.5 Komponen Utama Motor Diesel 2 Langkah ......................................... 10
2.5.1 Piston ..................................................................................................... 10
2.5.2 Silinder .................................................................................................. 12
2.5.3 Batang Torak (Connecting Rod) .................................................... 14
2.5.4 Poros (Crankshaft) ................................................................ 17
2.6 Sistem Pendinginan....................................................................... 19
2.7 Bahan Bakar ................................................................................................... 20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Konsep................................................................................... 21
3.1.1 Identifikasi Masalah.............................................................. 22
3.1.2 Pengumpulan Informasi ........................................................ 22
3.1.3 Penetapan Konsep................................................................. 22
3.2 Diagram Alir Perancangan Microdiesel ................................................. 22
3.2.1 Thermodinamika ................................................................... 23
3.2.2 Komponen Part ..................................................................... 23
BAB VI PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Proses Thermodinamika..................................................................31
4.1.1 Proses Kompresi ....................................................................31
4.1.1.1 Tekanan Awal ............................................................31
4.1.1.2 Temperatur Awal .......................................................31
4.1.1.3 Tekanan Akhir Kompresi...........................................32
4.1.1.4 Tekanan Akhir Kompresi...........................................32
4.1.2 Proses Pembakaran ................................................................32
4.1.2.1 Kebutuhan Udara .......................................................33
4.1.2.2 Kebutuhan Udara Sesungguhnya ...............................33
4.1.2.3 Jumlah Hasil Gas Pembakaran...................................33
4.1.2.4 Koefisien Perubahan Molekul Teoritis ......................34
4.1.2.5 Volume Relatif...........................................................34
4.1.2.6 Kapasitas Hasil Pembakaran......................................35
4.1.2.7 Kapasitas Panas Rata-rata ..........................................36
4.1.2.8 Temperatur Akhir Pembakaran..................................36
4.1.2.9 Tekanan Akhir Pembakaran.......................................37
4.1.3 Proses Ekspansi......................................................................37
4.1.3.1 Perbandingan Ekspansi Pendahulu ............................37
4.1.3.2 Perbandingan Ekspansi Lanjutan ...............................37
4.1.3.3 Temperatur Akhir Ekspansi .......................................37
4.1.3.4 Tekanan Akhir Ekspansi ............................................38
4.1.4 Tekanan Indikasi....................................................................38
4.1.4.1 Tekanan Indikasi Teoritis ..........................................38
4.1.4.2 Tekanan Indikasi Rata-rat ..........................................38
4.1.4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ...............................38
4.2 Perhitungan Komponen Motor........................................................39
4.2.1 Silinder Linier ........................................................................39
4.2.1.1 Diameter Dalam .........................................................39
4.2.1.2 Panjang langkah Torak ..............................................40
4.2.1.3 Kecepatan Rata-rata Torak ........................................40
4.2.1.4 Volume Langkah........................................................40
4.2.1.5 Volume Ruang Bakar.................................................40
4.2.1.6 Tebal Silinder Linear .................................................41
4.2.1.7 Diameter Luar Silinder ..............................................41
4.2.1.8 Pemilihan Bahan Silinder ..........................................41
4.2.1.9 Analisa Kekuatan Silinder .........................................41
4.2.1.9.1 Tegangan Tarik Didalam ............................41
4.2.1.9.2 Tegangan Tarik Pada Permukaan Luar.......42
4.2.2 Piston......................................................................................42
4.2.2.1 Tinggi Piston..............................................................42
4.2.2.2 Panjang Antara Sumbu Pin Ke Dasar Piston .............42
4.2.2.3 Tinggi Piston Skirt .....................................................43
4.2.2.4 Jarak Ring Teratas Dengan Puncak Piston ................43
4.2.2.5 Tebal Piston Crown....................................................43
4.2.2.6 Jarak Tengah Antara Pin............................................43
4.2.2.7 Diameter Luar Pin......................................................43
4.2.2.8 Pemilihan Bahan ........................................................44
4.2.2.9 Analisa Pembebanan..................................................44
4.2.3 Piston Pin ...............................................................................45
4.2.3.1 Diameter Dalam Pin...................................................45
4.2.3.2 Panjang Pin ................................................................45
4.2.3.3 Pemilihan Bahan ........................................................45
4.2.3.4 Analisa Pembebanan..................................................45
4.2.3.4.1 Tegangan Bending ......................................45
4.2.3.4.2 Tegangan Geser ..........................................46
4.2.4 Batang Penggerak (Connecting rod)......................................47
4.2.4.1 Small End...................................................................47
4.2.4.1.1 Tebal ...........................................................47
4.2.4.1.2 Clearance.....................................................47
4.2.4.1.2 Diameter Dalam Bantalan luncur................47
4.2.4.1.3 Diameter Luar Bantalan Luncur .................47
4.2.4.1.4 Diameter Luar Small End ...........................47
4.2.4.2 Panjang Batang Penggerak ........................................47
4.2.4.3 Big End ......................................................................48
4.2.4.3.1 Diameter Pin Poros .....................................48
4.2.4.3.2 Panjang Pin Engkol.....................................48
4.2.4.3.3 Tebal Bantalan Kaki Batang penggerak .....48
4.2.4.3.4 Diameter Luar Kaki ....................................48
4.2.4.3.5 Diameter Luar .............................................48
4.2.4.4 Pemilihan Bahan ........................................................49
4.2.5 Crankshaft ..............................................................................49
4.2.5.1 Crankshaft Pin............................................................49
4.2.5.1.1 Diameter Pin ...............................................49
4.2.5.1.2 Panjang Pin .................................................49
4.2.5.2 Pipi Engkol.................................................................49
4.2.5.2.1 Tebal ...........................................................49
4.2.5.2.2 Lebar ...........................................................49
4.2.6 Journal....................................................................................50
4.2.6.1 Diameter.................................................................... 50
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 51
5.2 Saran............................................................................................... 51
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Motor Diesel ...............................................................................................5
Gambar 2.2 Motor Diesel 4 Langkah ..........................................................................6
Gambar 2.3 Motor Diesel 2 Langkah ..........................................................................7
Gambar 2.4 Diagram P-V dan T-S Siklus Diesel.......................................................8
Gambar 2.5 Piston Ferrari V-12....................................................................................11
Gambar 2.6 Cincin Piston ..............................................................................................12
Gambar 2.7 Blok Silinder ..............................................................................................12
Gambar 2.8 Perbandingan Stroke-Bore Ratio ................................................ 14
Gambar 2.9 Batang Torak ............................................................................. 15
Gambar 2.10 Berbagai Susunan Piston dan Conrod....................................... 16
Gambar 2.11 Crankshaft................................................................................. 18
Gambar 2.12 Sistem Pendinginan Air ............................................................ 19
Gambar 3.1 Diagram Alir Konsep.................................................................. 21
Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Microdiesel ..................................... 30
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I : Curriculum Vitae....................................................................... 54
Lampiran 2 : Gambar Desain ......................................................................... 55
Lampiran 3 : Naskah Presentasi .................................................................... 59
Lampiran 4 : Naskah Publikasi...................................................................... 61
DAFTAR PUSTAKA
Angland, Bruce. 2016. The Diesel Engine. http://railmotorsociety.org.au/. diakses
pada tanggal 7 April 2016.
Arismunandar, Wiranto dan Koichi Tsuda. 1993. Motor Diesel Putaran Tinggi.
Jakarta: Pradnya Paramita.
Anonim. 2015. Kenapa Engine Diesel Tidak Memakai
https://ubiaod.wordpress.com. diakses pada tanggal 7 April 2016.
Bus
?.
Anonim. 2016. Konstruksi dan Desain Motor Bakar Torak. http://web.ipb.ac.id/.
diakses pada tanggal 9 April 2016.
Champion, Dadang Auto. 2011. Kursus Mekanik Motor Berprestasi. http://autochampion.blogspot.co.id/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Fuadmje. 2013. Crankshaft. https://fuadmje.wordpress.com/. diakses pada tanggal 9
April 2016.
Gatotkaca, Afif. 2011. Motor Diesel Ditinjau Dari Rasio Langkah-Diameter (StrokeBore Ratio). http://muwafiqul.blogspot.co.id/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Honda. 2016. Performing More Work With Less Fuel-ExLink (Extended Expansion
Linkage Engine). http://world.honda.com/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Jaiswal, Aaksh. 2015. How does a 4 stroke diesel engine works?.
http://engineeraakashjaiswal.blogspot.co.id/. diakses pada tanggal 7 April 2016.
Jauhari, Lutfi. 2012. Sistem Pendinginan Motor Diesel. http://www.bppp-tegal.com/.
diakses pada tanggal 8 April 2016.
Khovakh, 1978. M. Motor Vehicle Engines. Moscow: MIR Publisher.
Kulshrestha, S K. 1989. Termodinamika Terpakai, Teknik Uap dan Panas. Jakarta:
Universitas Indonesia.
Lesmana, Faizal. 2016. Motor Diesel 4 Langkah Dan
http://zallesmana.blogspot.com/. diakses pada tanggal 7 April 2016.
2
Langkah.
Malik, Iyas. 2011. Sistem Pendingin 2 Pendinginan Air Di Dalam Pendinginan Air
Ini Terdapat Kantong Air (Water Jacket) Yang Menyelubungi Silinder, Masuk Ke
Kepala Silinder. http://slideplayer.info/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Muliyadi. 2009. Rancangan Motor Diesel Penggerak Generator Listrik Untuk
Memenuhi Kebutuhan Listrik Pada PT DOW AGROSCIENCES INDONESIA.
Fakultas Teknik. Universitas Sumatra Utara. Medan.
Otomotif, Teknisi. 2015. Blok Silinder dan Cara Mengatasi Kerusakan Blok Silinder.
http://www.teknisiotomotif.com/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Pahl, Gerhard. Wolfgang Beitz. Jorg Feldhusen. Karl-Heinrich Grote. 2007.
Engineering Design A Systematic Approach. London: Springer.
Petrovskiy, H. 1996. Marine Internal Combustion Engine. Moscow: MIR Publisher.
Riyadi. 2015. Motor Bensin (Engine). http://riyadiumpurworejomotor
bensinengine.blogspot.co.id/. diakses pada tanggal 9 April 2016.
Sandy, Rock. 2013. Mesin 4 Langkah & 2 Langkah. http://www.slideshare. net/ .
Diakses pada tanggal 8 April 2016.
Sudarman. 2004. Siklus Daya Termal. Malang: Universitas Muhammadiyah Malang.
Sudjadmiko, Iwan E. 2013. Angka Setana Pada Solar (Cetane Number).
http://yamatoikwan.blogspot.com/. diakses pada tanggal 8 April 2016
Sulis, Agus.2011. Perkembangan Teknologi Mesin, Tujuan Utama Hemat Biaya.
http://otomotifnet.com/. diakses pada tanggal 4 April 2016.
Thea, Rohidin. 2014. Motor Diesel. http://www.viarohidinthea.com/. diakses pada
tanggal 7 April 2016.
Wikipedia. 2012. Carbureted Compression Ignition
https://en.wikipedia.org. diakses pada tanggal 5 April 2016.
Model
Engine.
Wikipedia. 2015. Motor Bakar Dua Langkah. https://id.wikipedia.org/. diakses pada
tanggal 8 April 2016.
Wikipedia. 2016. Batang Piston. https://id.wikipedia.org. diakses pada tanggal 9
April 2016.
Wikipedia. 2016. Glow plug (model engine). https://en.wikipedia.org. diakses pada
tanggal 5 April 2016.
Wikipedia. 2016. Motor Bakar Diesel. https://id.wikipedia.org. diakses pada tanggal
7 April 2016.
Wikipedia. 2016. Poros Engkol. https://id.wikipedia.org. diakses pada tanggal 9
April 2016.
Wikipedia. 2016. Torak. https://id.wikipedia.org. diakses pada tanggal 8 April 2016.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Menurut (Sulis, 2011) awal dekade 90-an, perkembangan mesin mulai
merambat ke sistem bahan bakar injeksi, lantas sistem pengapian pun semakin
canggih dan berkembang terus hingga kini. Tetapi dibandingkan dengan mesin
bensin, dapur pacu peminum solar boleh dibilang mengalami perkembangan sangat
drastis selama 20 tahun terakhir ini. Mulai dari sistem pembakaran tak langsung,
kemudian menjadi direct injection, teknologi yang diterapkan pada mesin diesel
terus melesat dengan menerapkan peranti-peranti peningkat tenaga, dan tentunya
menjadi semakin efisien soal penggunaan bahan bakar.
Dalam perkembangannya, mesin diesel dibuat dalam skala micro atau sering
disebut micro diesel engine. Seperti halnya mesin diesel pada umumnya, dalam
proses pembakarannya micro diesel engine menggunakan bahan bakar yang memilki
bilangan setana yang besar seperti solar, pertamina dex dan sebagainya. (Anonim,
2016) angka ini merupakan salah satu dari sejumlah faktor terukur yang
menunjukkan karakteristik keseluruhan dan kualitas solar. Cetane menggambarkan
kemudahan pembakaran relatif bahan bakar diesel. Bahan bakar dengan angka
cetane rendah dapat menyebabkan mesin diesel berjalam lamban dan memiliki emisi
yang lebih tinggi akibat pembakaran yang tidak efisien. Angka cetane rendah juga
membuat mesin sulit dinyalakan. Sedangkan bahan bakar dengan angka cetane
tinggi menyala lebih cepat serta melakukan proses pembakaran yang lebih efisien,
yang pada gilirannya akan meningkatkan tenaga mesin.
1
Menurut (Wikipedia, 2012) micro diesel engine dapat digunakan untuk berbagai
macam kebutuhan. Pada umumnya digunakan sebagai penggerak baling-baling pesawat
kecil dan baling-baling boats. Micro diesel engine digunakan karena proses
pembakarannya tidak membutuhkan loncatan bunga api seperti mesin bensin sehingga
dapat dibuat dengan ukuran kecil. keuntungan lain yang dimiliki oleh micro diesel engine
adalah memiliki efisiensi yang baik karena dapat menghasilkan tenaga yang besar.
(Wikipedia, 2016) ukuran micro diesel engine yang kecil, mudah untuk dibawa
serta dapat dijadikan sebagai permodelan pembelajaran tentang mesin diesel. Melihat
kebutuhan masyarakat modern yang memilih menggunakan barang yang bersifat mobile
terutama ketika kemping, micro diesel engine dapat digunakan. Karenanya perlu dilakukan
perancangan tentang micro diesel engine.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan dari latar belakang tersebut, maka rumusan masalah yang dapat
diambil adalah bagaimana desain dan gambar kerja microdiesel engine.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah memperoleh prototype berupa desain dari
microdiesel engine.
2
1.4 Batasan Masalah
Untuk memberi kejelasan terhadap isi pembahasan dan supaya mengarah pada
permasalahan yang ditentukan maka diperlukan pembatasan masalah sebagai berikut :
1. Daya yang direncanakan adalah 0.7 HP
2. Putaran yang direncanakan adalah 2500 rpm
3. Micro diesel engine yang dirancang merupakan jenis motor diesel 2 langkah
dengan 1 silinder
4. Perancangan ini tidak membahas tentang penanggulangan terhadap efek
lingkungan yang ditimbulkan
5. Perancangan ini tidak membahas tentang perbandingan unjuk kerja terhadap
motor bakar lain
6. Perancangan ini tidak membahas metode pembuatan model.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Bagi Masyarakat
Sebagai pengetahuan agar masyarakat mengethui tentang microdiesel
engine.
2. Bagi Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai
literatur
pada
penelitian
dan
sejenisnya
dalam
rangka
pengembangan teknologi dalam bidang motor bakar khususnya di Jurusan Teknik
Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
3
3. Bagi Peneliti
Dengan dilakukannya perancangan tentang microdiesel agar menambah
wawasan dan pengetahuan, dan diharapkan nantinya dapat dikembangkan serta
menjadi referensi bagi peneliti selanjutnya.
4