99
7000
34 49
15
8000
41 55
14
9000
31 49
18
Rata- rata 12
4.1.5 Rasio Udara Bahan Bakar AFR
Rasio Udara Bahan Bakar AFRdari masing-masing pengujian pada tiap vputaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut
��� =
�
�
�
�
=
ṁ
�
ṁ
�
....................................................................................... 4.8
Dimana: �
�
= massa udara di dalam silinder per siklus
�
�
= massa bahan bakar di dalam silinder per siklus
ṁ
�
= laju aliran udara didalam mesin
ṁ
�
= laju aliran bahan bakar di dalam mesin
Pada perhitungan sebelumnya telah diketahui nilai ṁ
�
untuk setiap variasi putaran dan beban jumlah lampu, sehingga yang perlu di hitung
berikutnya adalah �
�
dan ṁ
�
yang dihitung menurut persamaan berikut:
�
�
=
�
�
�
�
+ �
�
�.�
�
.................................................................................................. 4.9
Dimana: �
�
= tekanan udara masuk silinder
�
�
= temperatur udara masuk silinder
� = konstanta udara
Tanpa menggunakan blower listrik
• n= 1000 rpm
⇒
P = 0,136 kW ṁf = 0,313 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
Universitas Sumatera Utara
100
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 80 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 300 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 80124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 300 �
�
= 0,0001305 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001305
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,913 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,913
����� 0,313
����� ��� = 12,484
• n= 2000 rpm
⇒
P = 0,479 kW ṁf = 0,364 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 78 kPa R = 0,287 kJkg.K
Universitas Sumatera Utara
101
T
i
= 300 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 78124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 333 �
�
= 0,0001272 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001272
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,8157 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,8157
����� 0,364
����� ��� = 10,474
• n= 3000 rpm
⇒
P = 0,836kW ṁf = 0,406 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 75 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 300 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 75124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 300
Universitas Sumatera Utara
102
�
�
= 0,0001223 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001223
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,668 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,668
����� 0,406
����� ��� = 9,022
• n= 4000 rpm
⇒
P = 1,289 kW ṁf = 0,465 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 73 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 300 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 73124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 300 �
�
= 0,0001190 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001190
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
Universitas Sumatera Utara
103
ṁ
�
= 3,668 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,668
����� 0,406
����� ��� = 7,664
• n= 5000 rpm
⇒
P = 1,777 kW ṁf = 0,550 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 69 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 300 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 69124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 300 �
�
= 0,0001125 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001125
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,375 �����
Sehingga:
Universitas Sumatera Utara
104
��� = ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,375
����� 0,550
����� ��� = 6,129
• n= 6000 rpm
⇒
P = 2,430kW ṁf = 0,618 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 65 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 300 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 65124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 300 �
�
= 0,0001060 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,00001060
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,179 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,179
����� 0,168
����� ��� = 5,141
Universitas Sumatera Utara
105
• n= 7000 rpm
⇒
P = 2,965 kW ṁf = 0,779 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 63 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 300 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 63124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 300 �
�
= 0,0001027 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001027
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,081 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,081
����� 0,779
����� ��� = 3,954
• n= 8000 rpm
⇒
P = 4,116 kW ṁf = 0,906 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
Universitas Sumatera Utara
106
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 5 9 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 300 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 59124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 300 �
�
= 0,0000962 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0000962
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 2,886 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 2,886
����� 0,906
����� ��� = 3,183
• n= 9000 rpm
⇒
P = 3,738 kW ṁf = 1,092 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 55 kPa R = 0,287 kJkg.K
Universitas Sumatera Utara
107
T
i
= 300 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 55124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 300 �
�
= 0,0000897 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0000897
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 2,690 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 2,690
����� 1,092
����� ��� = 2,461
AFR dari pada mesin untuk masing-masing pengujian sebelum menggunakan blower sebagai supercharger elektrik pada tiap variasi putaran dapat dilihat pada
gambar berikut:
Universitas Sumatera Utara
108
Gambar 4.13 Grafik AFR Vs Putaran pada saat tidak menggunakan blower elektrik
Dengan menggunakan blower elektrik • n= 1000 rpm
⇒
P = 0,165 kW ṁf = 0,207 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 100 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 353K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 100124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 353 �
�
= 0,0001386 ��
��� − �����
2 4
6 8
10 12
14
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000 8000
9000
AF R
Putaran rpm
Universitas Sumatera Utara
109
Maka: ṁ
�
= �0,0001386
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 4,157 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 4,157
����� 0,207
����� ��� = 20,029
• n= 2000 rpm
⇒
P = 0,566 kW ṁf = 0,271 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 98 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 353 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 98124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 353 �
�
= 0,0001358 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0000934
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 4,074 �����
Universitas Sumatera Utara
110
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 4,074
����� 0,271
����� ��� = 15,028
• n= 3000 rpm
⇒
P = 0,992 kW ṁf = 0,334 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 95 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 353 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 95124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 353 �
�
= 0,0001317 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001317
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,949 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,949
����� 0,334
�����
Universitas Sumatera Utara
111
��� = 11 802
• n= 4000 rpm
⇒
P = 1,659 kW ṁf = 0,364 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 93 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 353 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 93124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 353 �
�
= 0,0001289 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001289
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,866 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,866
����� 0,364
����� ��� = 10,61
• n= 5000 rpm
⇒
P = 2,211 kW ṁf = 0,453 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
Universitas Sumatera Utara
112
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 92 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 353 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 92124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 353 �
�
= 0,0001275 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001275
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,824 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,284
����� 0,364
����� ��� = 8,438
• n= 6000 rpm
⇒
P =2,870 kW ṁf = 0,609 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 90kPa R = 0,287 kJkg.K
Universitas Sumatera Utara
113
T
i
= 353 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 90124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 353 �
�
= 0,0001247 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001247
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
� ṁ
�
= 3,741 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,741
����� 0,609
����� ��� = 6,134
• n= 7000 rpm
⇒
P =4,090kW ṁf = 0,754 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 87 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 300 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
Universitas Sumatera Utara
114
�
�
= 87124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 353 �
�
= 0,0001206 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001206
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,616 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,616
����� 0,754
����� ��� = 4,797
• n= 8000 rpm
⇒
P =4,976 kW ṁf = 0,809kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 86 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 353 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 86124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 353 �
�
= 0,0001192 ��
��� − ����� Maka:
Universitas Sumatera Utara
115
ṁ
�
= �0,00001192
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3,575 �����
Sehingga: ��� =
ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,375
����� 0,809
����� ��� = 4,419
• P = n= 9000 rpm
⇒
P =5,305kW ṁf = 0,974 kgjam
V
d
: 124 × 10
−6
�
3
V
c
: 15,6 × 10
−6
�
3
P
i
= 87 kPa R = 0,287 kJkg.K
T
i
= 353 K
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 87124 × 10
−6
+ 15,6 × 10
−6
0,287 × 353 �
�
= 0,0001164 ��
��� − ����� Maka:
ṁ
�
= �0,0001164
�� ��� − ������
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
ṁ
�
= 3.492 �����
Sehingga:
Universitas Sumatera Utara
116
��� = ṁ
�
ṁ
�
��� = 3,492
����� 0,974
����� ��� = 3,58
AFR dari pada mesin untuk masing-masing pengujian setelah menggunakan blower sebagai supercharger elektrik pada tiap variasi putaran dapat dilihat pada
gambar berikut:
Gambar 4.14 Grafik AFR Vs putaran spada saat menggunakan Blower eletrik Perbandingan AFR sebelum dan sesudah menggunakan blower dapat
dilihat pada gambar berikut:
5 10
15 20
25
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000 8000
9000
AF R
Putaran rpm
Universitas Sumatera Utara
117
Gambar 4.15 Grafik AFR vs putaran Dari gambar 4.15 dijelaskan bahwa :
• AFR terendah terjadi pada putaran tinggi yaitu pengujian sebelum menggunakan blower elektrik pada putaran mesin 9000 rpm sebesar 2.
• AFR tertinggi terjadi pada pengujian putaran rendah setelah menggunakan blower pada putaran mesin 1000 rpm sebesar 20.
• Penggunaan blower sebagai supercharger elektrik memberikan
peningkatan afr rata rata sebesar 2 pada setiap putaran.
4.1.6. Efesiensi Volumetris