22
menghasilkansatulangkahusahayangmenghasilkan tenagadiperlukan empat langkah piston.
Empatlangkahpistonberartisamadenganduakaliputaran porosengkol. Padamotor dua langkah proses kerja motornya untukmendapatkan satu kali
langkahusahahanya diperlukan dua kalilangkah piston. Motordua langkah yang palingsederhana,pintu
masukataulubangmasukdanlubangbuangterlelangkah berhadap-hadapan yaituberada padasisi bawah pada dindingsilinder motor.
Proses kerjanya adalah sebagai berikut.: ∼
PistonberadaTMB,kedualubangmasukdanbuangsamasamaterbuka kemudiancampuranudaradanbahanbakardimasukkankedalam silinder
melalui lubangmasuk. ∼
GerakanpistondariTMBkeTMA,makalubangmasukakantertutupdan tertutuppulalubangbuang,makaterjadilah langkahkompresi.Padaakhir
langkahkompresiini terjadilahpembakarangasbahanbakar.Dengan
terjadinya pembakarangasbahanbakarmakadihasilkantenaga pembakaran yang mendorong pistonke bawah dari TMA keTMB.
∼ Langkahusahaterakhirterjadilahpembuangangasbekasbegituterbuka
lubangbuang.Sesudahituterbuka pulalubangmasuksehinggaterjadi pemasukkangasbarusekaligusmendorongmendoronggas bekaskeluar
melalui lubang buang. Dengandemikianpadamotordualangkah prosesmotoruntuk
menghasilkansatukalilangkahusahapembakarangasdalam silinder,hanya diperlukan dualangkah piston. Dilihatdariputaranporosengkolnyadiperlukan satu
kali putaran poros engkol.
2.3. Dinamometer
Dewasa ini dinamometer digunakan pengukuran pada seluruh perkembangan dari mesin, mulai dari percobaan dan pengetesan motor bersilinder
tunggal sampai motor pesawat terbang. Tetapi dalam hal ini jika mesin dalam keadaan tetap atau diam maka pengukuran dayannya sederhana dan mudah dibuat,
tetapi untuk keadaan dinamis sukar untuk menentukan pengukuran dayanya.
23
Ukuran atau besaran untuk kerja suatu motor biasanya dalam bentuk torsi dan tenaga kuda.
Torsi adalah gaya putar yang dihasilkan oleh poros engkol atau kemampuan motor untuk melakukan kerja, tetapi disini torsi merupakan jumlah
gaya putar yang diberikan ke suatu mesin atau motor bakar terhadap panjang lengannya. Torsi biasanya diberi simbol
τ
, satuan untuk torsi dalam satuan SI adalah Nm.
Untuk pengujian torsi digunakan rope brake dynamometer atau dinamometer rem tali. Cara kerja rope brake dynamometer hampir sama dengan
prony brake dynamometer hanya rem ini terdiri dari tali di sekeliling roda atau puli. Bahan tali ini biasanya kulit, ujung tali yang satu dikaitkan pada spring
balance dan ujung yang satu lagi dikaitkan pada beban. Seperti terlihat pada gambar di bawah ini penyerapan daya dilakukan oleh tali karena gesekan dengan
roda atau puli.
Gambar 2.10Rope brake dynamometer
τ
= W-Sr N.m Dimana :
τ
= Torsi N.m W = Beban pengereman kg
S = Beban pengimbang kg
24
r = Jari-jari puli m
2.4. Performansi Motor Bakar
Bagianini membahastentangperformansimesinpembakarandalam. Parameter
mekanik yang termasuk dalam subbab ini adalah torsi, daya,
perbandinganudarabahanbakar,konsumsibahanbakarspesifikdaneffisiensi dari pembakaran di dalam mesin.
2.4.1. Torsidan Daya
Torsi yang dihasilkan suatu mesin dapat diukur dengan menggunakan dinamometer yang dikopel dengan poros output mesin. Oleh karena sifat
dinamometeryangbertindakseolah-olahsepertisebuahrem dalam sebuahmesin, maka dayayang dihasilkan poros output ini sering juga disebut dengan brake
power.Torsididefinisikansebagaigayayang bekerjapadajarakmomendan memiliki satuan N-matau lbf-ft.Torsi merupakan gaya yang ditimbulkan oleh gaya piston
turun dikalikan jarak dari tengah crank pin ke titik tengah crankshaft. Torsi untuk mesin tertentu ditentukan oleh gaya piston menekan connectingrod yang disebut
combustion force.Gaya ini akan diteruskan ke roda, gaya impulsif dari sebuah kendaraan akan kecil jika torsi mesin kecil, gaya impulsif dari kendaraan akan
tinggi jika torsi mesin tinggi. Daya didefinisikan sebagai usaha dari mesin persatuan waktu. Daya mesin akan
meningkat secara proporsional terhadap rpm karena jumlah kerja dalam tiap waktu meningkat ketika rpm mesin tinggi. Bagaimana pun juga saa trpm mesin
meningkat, komponen dinamis tidak dapat berjalan melewati nilai tertentu, atau mesin tidak dapat memasukkan atau mengeluarkan lebih cepat dari nilai limit,
ataudaya mesin yang dipakai untuk mengendalikan mesin itu sendiri terbuang dengan percuma jika rpmnya melebihi standarnya.
�̇ = 2
πNτ 60
...........................................................................................2.1 Dimana :
Ẇ=DayaporoskW N=Putaran mesin rpm
25
τ
=Torsi Nm
Gambar 2.11 Daya dan torsi sebagai fungsi putaran Baiktorsi dandaya adalahfungsi dari putaranmesin.Padaputaranrendah,
torsimeningkat denganmeningkatnyaputaranmesin.Putaranmesinmeningkat lebihlanjut,torsimencapaimaksimum dankemudianmenurunsepertiyang
ditunjukkan padagambardiatas. Torsimenurunkarenamesin tidakdapat udara yangoptimalpada kecepatanyang lebihtinggi.Ditunjukkandayameningkat
seiringputaranmeningkat kemudianmenjadimaksimal dankemudianmenurun
padaputaranmesinyanglebihtinggi.Halini dikarenakankerugian gesekan meningkatdanmenjadifaktordominanpadakecepatan yangsangattinggi.Untuk mobil
bensin, daya maksimum terjadi pada kisaran 6000 hingga 7000 RPM, sekitar satusetengah kali torsi maksimum.
2.4.2. KonsumsiBahan Bakar Spesifik SFC
Konsumsi bahan bakar spesifik adalah parameter unjuk kerja mesin yang yang berhubungan langsung dengan nilai ekonomis sebuah mesin, karena
26
dengan hal ini maka dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah daya dalam selang waktu tertentu.
Secara umum konsumsi bahan bakar spesifik didefinisikan dengan :
sfc =
m
f
̇ W
̇
................................................................................................... 2.7 Dimana:
sfc
=
Konsumsi bahan bakar spesifik Specific Fuel ConsumptiongrkWh ṁ
f
=
Laju aliranbahan bakarke mesin kgsec Ẇ
=
Daya poroskW
2.4.3. Efisiensi Mesin
Waktuyangdiperlukanuntukprosespembakaransuatu siklus mesin sangatlah singkatdan pada umumnya tidak semua bahan bakarhabis terbakaroleh oksigen
atau bahkan temperatur sekitar tidak mendukung reaksi kimia yang terjadi,fenomenainiterjadikarena
mesinbekerjadi lingkunganyangberbeda-
bedadanvariasiputaranyangnilainyasangatberubah-ubahsesuaiakselerasi yangdibutuhkan.Kemungkinanterburuksebahagiankecil molekulbahanbakar tidak
bereaksi dan terbawa ke aliran pembuangan exhaust. Effisiensi pembakaran
η
c
menerangkanseberapabanyakbahanbakaryangbereaksidan terbakar. η
c
memilikinilaiyangberkisardari0.95sampai0.98ketikamesin bekerja.Untuksatusiklusmesinpadasatusilinder,panasyangditambahkan adalah:
Q
in
= m
f
Q
HV
η
c
..................................................................................... 2.8 Untuk keadaan steady:
Q̇
in
= m ̇
f
Q
HV
η
c
............................................................................................... 2.9 Effisiensi termalnya adalah :
η
t
= WQ
in
= ẆQ̇
in
= η
f
η
c
...................................................................... 2.10 Dimana:
W
=
Daya poroskW
27
m
f
=
massa bahan bakar kgsiklus ṁ
f
=
Laju aliranbahan bakarke ruang bakar kgsec Q
HV
=Nilai kalordari bahan bakar Kjkg η
c
= Effisiensi pembakaran 0,95 - 0,98 η
f
= Effisiensi konversi bahan bakar
28
BABIII METODOLOGIPENELITIAN
3.1. WaktudanTempat
PengujianperformansimesindilakukandiDepartemen Teknik Mesin Fakultas Teknik UniversitasSumatera Utara selama 3 hari
3.2. Bahan Pengujian
Adapun bahan pengujian yang digunakan adalah : a.
Premium Premiummerupakannamabahanbakarbensinyangpalingumum digunakan di
Indonesia,spesifikasi umumnya sebagai berikut: ∼
Warna kuning ∼
RON 88 ∼
Kandungan timbal 0,013 grl- 0,3 grl ∼
Berat jenis pada suhu 15 o
C715 kgm 3
-780kgm 3
∼ Nilai kalor 44400 kJkg
b. LPG
c. Biogas
Biogas adalah gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme pada kondisi langka oksigen anaerob.
Komponen biogas: ± 60 CH4 metana, ± 38 CO2 karbondioksida, ± 2 N2, O2, H2, dan H2S. Biogas dapat dibakar seperti elpiji, dalam
skala besar biogas dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik, sehingga dapat dijadikan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan
dan terbarukan.
29
3.3. Alat pengujian
