Sabtu, 10 November 2012
Kamis, 13 Oktober 2011
LAPORAN PRAKTIKUM PRESTASI MESIN
LAPORAN PRAKTIKUM
PRESTASI MESIN I
OLEH :
LA MAALIKU
E1 C1 09 035
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HALUOLEO
KENDARI
2010
DAFTAR ISI
SAMPUL
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
KATA PENGANTAR
LEMBAR ASISTENSI
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Tujuan Pengujian 1
BAB II TEORI DASAR
2.1. Bahan Bakar dan Pembakaran 2
2.2. Motor Bensin 4
2.3. Emisi Gas Buang 7
BAB III METODE PRAKTIKUM
3.1. Waktu Dan Tempat Pelaksanaan Praktikum 8
3.2. Alat Dan Bahan 8
3.3. Langkah – Langkah Pengujian 9
3.4. Rumus – Rumus Yang Digunakan 10
BAB IV ANALISIS DATA
4.1. Data Tabel Pengamatan 13
4.2. Contoh Perhitungan 15
4.3. Tabel Hasil Perhitungan 19
4.4. Grafik 20
BAB V PEMBAHASAN
BAB VI PENUTUP
5.1. Kesimpulan 24
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTIKUM
PRESTASI MESIN I
PENGUJI I PENGUJI II
( ) ( )
Mengetahui,
Kepala Laboratorium Otomotif
( Ir. Kadir. MT )
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT dan junjungan nabi besar Muhammad SAW, karena berkat ridho dan hidayahNya maka laporan ”prestasi mesin I” ini dapat disusun dan diselesaikan tepat pada waktunya.
Sebelumnya penulis hanturkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam proses pembuatan laporan ini, tak lupa penulis mohon maaf apabila terdapat kesalahan dan kekurangan dalam laporan ini, karena penulis menyadari laporan ini jauh dari kata sempurna.
Untuk itu penulis mengharapkan adanya masukkan, kritik, dan saran. Sehingga penulis dapat memperbaikinya agar menjadi lebih baik, atas kerjasamanya penulis ucapkan terima kasih.
Kendari, Desember 2010
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Praktikum motor bakar di Laboratorium Otomotif Jurusan Teknik Mesin Universitas Haluoleo, terdiri atas pengujian motor bensin dan motor diesel. Untuk pengujian motor bensin digunakan mesin bensin 4 langkah CT. 100. 20 sedangkan untul motor diesel digunakan mesin diesel CT. 100. 22. Untuk melakukan pengujian mesin tersebut dipasang pada Engine Test Stand CT. 110 yang ada di Laboratorium tersebut.
Percobaan tersebut akan mempelajari karakteristik mesin dan emisi yang dihasilkan dari proses pembakaran yang terjadi di dalam silinder dari kedua mesin tersebut. Parameter karakteristik mesin yang akan dipelajari adalah Daya (power), Momen puntir (torque), Konsumsi bahar bakar spesifik (SFC), dan perbanding udara dan bahan bakar (AFR). Sedangkan Emisi gas buang yang dihasilkan dari pembakaran tersebut akan diukur menggunakan Exhaust Gas Analyser yang dapat mengukur kadar CO, CO2, HC, dan O2.
1.2 Tujuan Pengujian
Adapun tujuan percobaan pengujian mesin bensin adalah sebagai berikut :
1. Menyelidiki prestasi mesin bensin yang meliputi beberapa besaran seperti; momen putar sebagai fungsi putaran, konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran, daya sebagai fungsi putaran, konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran, konsumsi udara sebagai fungsi putaran dan perbandingan udara dan bahan bakar sebagai fungsi putaran.
2. Menyelidiki emisi gas buang yang dihasilkan selama operasi mesin berlangsung.
BAB II
TEORI DASAR
2.1. Bahan Bakar dan Pembakaran
2.1.1. Bahan bakar
Bahan bakar adalah semua bahan atau mineral yang apabila dibakar akan meneruskan proses pembakaran dengan sendirinya disertai dengan pengeluran /pelepasan kalor.
Macam-macam bahan bakar:
• Bahan bakar fosil
Batu bara minyak bumi dan gas
• Bahan bakar nuklir
Uranium dan plutonium
• Bahan bakar lain
Sisa tumbuhan dan minyak nabati
Bahan bakar untuk motor diesel sebagian besar terdiri dari senyawa hidrokarbon dan senyawa non hidrokarbon.senyawa hidrokarbon yang dapat ditemukan bahan bakar diesel antara lain parafinik, naftenik,olefin dan aromatic sedangkan senyawa non hidrokarbon terdiri dari senyawa yang mengandung unsure non logam yaitu S,N,O dan unsur logam vanadium, nikel dan besi.
Karakteristik yang perlu diketahui untuk menilai kinerja bahan bakar diesel antara lain:
a) Viskositas (µ)
b) Berat jenis (spesifik gravity) (γ) n/m3
c) Angaka setana
d) Nilai kalori
e) Titik tuang (pour point)
f) Titik didih
g) Titik nyala (flash point)
h) Kadar abu
i) Air dan endapan
j) Kadar residu karbon (carbon residu)
k) Kandungan belerang (surfur content)
l) Bau
m) Warna
http://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar
2.1.2. Pembakaran
Pembakaran adalah reaksi kimia yang cepat antara oksigen dengan bahan/material yang dapat terbakar, disertai timbulnya cahaya dan menghasilkan kalor. Pembakaran sempurna adalah pembakaran dimana semua unsure yang terdapat didalam bahan bakar membentuk gas CO2, H2O dan SO2 sehingga tidak adalagi bahan yang tersisa, sedangkan pembakaran yang tidak sempurna adalah pembakaran yang menyisahka n CO2, H2O dan SO2 dan lain-lain. Pembakaran spontan adalah pembakaran dimana bahan bakar mengalami oksidasi secara perlahan, sehingga kalor yang dihasilkan tidak dikelompokan akan tetapi dipakai untuk menaikkan suatu bahan secara perlahan sampai mencapai suhu nyala.
Pada motor diesel kadang terdapat ruang bakar tambahan yang menyebabkan bahan bakar yang disemprotkan nosel tidak langsung masuk pada ruang bakar utama, karena itu dikenal dua tipe motor diesel yaitu direct injection (peninjektian langsung) indirect injection (peninjektian tidak langsung). Untuk motor tipe direct injection (peninjektian langsung) dapat digol;ongkan menjadi dua, yaitu:
a. Sistem kamar muka
Kamar tipe ini bervolume tidak lebih dari 50% dari volume sisa, dan dihubungkan dengan ruang bakar utama 3-4 saluran sempit dengan diameter 3-4 mm
b. Sistem kamar pusar
Kamar tipe ini besar volumenya tidak juga lebih dari 50% volume tetapi jalan penghubung dengan kamar utamanya lebih besar tipe muka dan menaikkan performance pada putaran tinggi tidak mudah untuk distart.
Ada tiga klasifikasi kecepatan pembakaran yaitu :
1). Explosive adalh suatu proses pembakaran dimana laju pembakaran terjadi sangat cepat tapi tidak menampakkan adanya ledakkan “combustion wave”
2). Deflagration yaitu perambatan api pembakaran yang terjadi padsa ruang bakar dengan kecepatana subsonic.
3). Detonation yaitu perambatan api yang terjadi pada ruang bakar dengan kecepatan supersonic.
Ketepatan saat terjadinya pembakaran merupakan factor yang sangat menentukan baik buruknya performa mesin yang dihasilkan. Ketepatan saat pembakaran menyebabkan bahan bakar yang terbakar menjadi lebih efektif dan tenaga yang dikeluarkan sesuai, waktu 100% energy dari bahan bakar yang terbakar tersebut menjadi tenaga.( http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_pembakaran)
2.2. Motor bensin
Mesin 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 atau yang sejenis.
Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran.Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar disuntikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah kompresi untuk bercampur dengan udara yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya.
Pada mesin bensin, pada umumnya udara dan bahan bakar dicampur sebelum masuk ke ruang bakar, sebagian kecil mesin bensin modern mengaplikasikan injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruang bakar termasuk mesin bensin 2 tak untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah lingkungan. Pencampuran udara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi, keduanya mengalami perkembangan dari sistem manual sampai dengan penambahan sensor-sensor elektronik. Sistem Injeksi Bahan bakar di motor otto terjadi diluar silinder, tujuannya untuk mencampur udara dengan bahan bakar seproporsional mungkin. Hal ini dsebut EFI
Tiga syarat utama supaya mesin bensin dapat berkerja :
1. Kompresi ruang bakar yang cukup.
2. Komposisi campuran udara dan bahan bakar yang sesuai.
3. Pengapian yang tepat (besar percikan busi dan waktu penyalaan/timing ignition)
Dalam proses pembakaran tenaga panas bahan bakar diubah ketenaga mekanik melalui pembakaran bahan bakar didalam motor. Pembakaran adalah proses kimia dimana Karbondioksida dan zat air bergabung dengan oksigen dalam udara. Jika pembakaran berlangsung maka diperlukan : a)Bahan bakar dan udara dimasukkan kedalam motor b)Bahan bakar dipanaskan hingga suhu tinggi Pembakaran menimbulkan panas dan menghasilkan tekanan, kemudian menghasilkan tenaga mekanik. Campuran masuk kedalam motor mengandung udara dan bahan bakar. Perbandingan campuran kira kira 12-15 berbanding 1 setara 12-15 kg udara dalam 1 kg bahan bakar. Yaitu karbon dioksida 85% dan zat asam (Oksigen) 15 % atau 1/5 bagian dengan karbon dioksida dan zat air. Zat lemas (N) tidak mengambil bagian dalam pembakaran.
Prinsip Dasar Motor Bensin :
1. Langkah Hisap
Dalam langkah ini, campuran bahan bakar dan bensin ke dalam silinder. Katup hisap membuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak ke bawah, menyebabkan ruang silinder menjadi vakum dan menyebabkan masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder yang disebabkan adanya tekanan udara luar.
2. Langkah Kompresi
Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan. Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), campuran bensin yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya akan naik, saat ini percikan api dari busi terjadi sebingga akan mudah terbakar. Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai TMA.
3. Langkah Usaha
Dalam langkah ini, mesin menghasilkan tenga untuk menngerakkan kendaraan. Sesaat torak mencapai TMA pada saaat langkah kompresi,busi atau meberi loncatan api pada campuran yang telah dikompresikan. Dengan adanya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin.
4. Langkah Buang
Dalam langkah ini, gas yang terbakar, akan dibuang dalam siinder. Katup buang terbuka dan torak bergarak dari TMA ke TMB, mendorong gas bekas keluar dari silinder. Ketika torak mencapai TMA, kan mulai bergerak lagi untuk persiapan langkah berikutnya, yaitu langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu siklus yang terdiri dari empat langkah yaitu, 1 langkah hisap, 1 langkah kompresi, 1 langkah usaha, 1 langkah buang yang merupakan dasar kerja dari pada mesin empat langkah. (http://dexzrecc.wordpress.com/2008/11/17/prinsip-kerja-motor-bensin/)
2.3. Emisi Gas Buang
Polusi udara oleh gas buang dan bunyi pembakaran motor diesel merupakan gangguan terhadap lingkungan. Komponen-komponen gas buang yang membahayakan itu antara lain adalah asap hitam (angus), hidro karbon yang tidak terbakar (UHC), karbon monoksida (CO), oksida nitrogen (NO), dan NO2. NO dan NO2 biasa dinyatakan dengan NOx(W Aris munandar 2002:51). Namun jika dibandingkan dengan motor bensin, motor diesel tidak banyak mengandung CO dan UHC. Disamping itu, NO2 sangat rendah jika dibandingkan dengan NO. Jadi boleh dikatakan bahwa komponen utama gas buang motor diesel yang membahayakan adalah NO dan asap hitam.
Selain dari komponen tersebut diatas beberapa hal berikut yang merupakan bahaya atau gangguan meskipun bersifat sementara. Asap putih yang terdiri dari atas kabut bahan bakar atau minyak pelumas yang terbentuk pada saat star dingin, asap biru yang terjadi karena adanya bahan bakar yang tidak terbakar sempurna terutama pada periode pemanasan mesin atau beban rendah, serta bau yang kurang sedap merupakan bahaya yang mengganggu lingkungan.
Asap hitam membahayakan lingkungan karena mengeruhkan udara sehingga mengganggu pandangan, tetapi juga karena adanya kemungkinan mengandung karsinogen. Motor diesel yang mengeluarkan asap hitam yang sekalipun mengandung partikel karbon yang tidak terbakar tetapi bukan karbon monoksida (CO). Jika angus yang terjadi terlalu banyak, gas buang yang keluar dari mesin akan berwarna hitam dan mengotori udara.
Menurut nakoela soenarta (1995:39) factor-faktor yang menyebabkan terbentuknya jelaga atau angus pada gas buang motor diesel adalah :
a) Konsentrasi oksigen sebagai gas pembakar kuran.
b) Bahan bakar yang disemprotkan kedalam ruang bakar terlalu banyak.
c) Suhu didalam ruang bakar terlalu tinggi.
d) Penguapan dan pencampuran bahan bakar dan udara yang ada didalam silinder tidak dapat berlangsung sempurna.( www.interro.com/techtips.htm)
BAB III
METODE PRAKTIKUM
3.1 Waktu Dan Tenpat Pelaksanaan Praktikum
Waktu : 09.00 WITA s/d selesai
Hari/tanggal : jumat, 26 November 2010
Tempat pelaksanaan : Laboratorium Automotif Teknik Mesin Unhalu
3.2 Alat Dan Bahan
3.2.1 Alat
1. Mesin yang dipakai
Merk/type : 1 cylinder 4 langkah, pendingin udara
Bore : 89 mm
Stroke : 63 mm
Max speed : 3600 rpm
Max power : 8,2 kw
perbandingan kompresi : 3,5 : 1
2. Instrumen yang dipakai
Stopwatch
Pengukur temperature
Tekanan bahan bakar
Ignicion switch
Emergency stop
Rpm switch
Torque switch
3.2.2 Bahan
bahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah bahan bakar bensin sebanyak kurang lebih 5 liter atau lebih (dapat disesuaikan dengan kebutuhan praktikum)
3.3 Langkah – Langkah Pengujian
Adapun Langkah-langkah percobaan sebagai berikut :
Sebelum mesin dihidupkan harus dilakukan pemeriksaan-pemeriksaan sebagai berikut :
a) Periksa bahan bakar dalam penampungan bahan bakar solar dan pastikan cukup untuk pengujian.
b) Buka keran bahan bakar untuk mengisi tabung bahan bakar yang tertera pada panel bahan bakar.
c) Periksa oli pelumas mesin, harus sampai batas yang di izinkan.
Cara star/menghidupkan mesin:
a) Dial putaran throttle mesin ke wide open posision untuk memudahkan menghidupkan mesin.
b) Dial rpm Nob ke posisi medium.
c) Switch ignition ke posisi on untuk menghidupkan mesin.
d) Apabila mesin mulai bunyi/hidup, maka posisi throttle diatur ke posisi normal (medium).
e) Biarkan mesin hidup selama kurang lebih 15 menit sebelum dilakukan pengambilan data.
Pada pengujian prestasi mesin ini digunakan metode throttle penuh :
a. Aturlah throttle pada posisi terbuka penuh (selanjutnya ¾, ½, ¼ penuh).
b. Atur putaran mesin sehingga mencapai putaran 2300 rpm.
c. Beban dinaikkan dengan mengatur pada switch beban sesuai kebutuhan.
d. Aturlah putaran mesin untuk beban yang sama sampai mencapai putaran 2000 rpm dan lakukan pengukuran untuk setiap penurunan putaran 100 rpm.
e. Ulangi poin 3-4 untuk beban yang lain.
f. Ulangi poin 1-5 untuk throttle ¾, ½, dan ¼.
3.4 Rumus – Rumus Yang Digunakan
1. Daya pengereman (braking power) P dalam KW
P = 2π . M . n .
Dengan, M = Momen Torsi dalam (Nm)
n = Putaran mesin dalam rpm
2. Konsumsi bahan bakar (mf) dalam kg/s
Mf = . 3,6
Dengan ∆m = jumlah bahan bakar yang digunakan dalam g =
∆v = volume bahan bakar yang diukur = 4,8 cm (ditetapkan)
∆t = waktu yang dibutuhkan dalam detik
3. Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dalam g/KW.J
SFC =
4. Laju aliran udara yang masuk (VL) dalam m3/min
ml = Vl . u . . . 60
dengan:
VL = pembacaan decontrol pane
Ti = temperature udara masuk dalam ºC
PL = tekanan atmosfer dalam m bar
Po = tekanan referensi dalam m bar
To = temperature referensi dalam Kelvin (K)
ml = laju aliran udara dalam kg/j
5. Efisiensi pembakaran dalam mesin (η) dalan %
η =
catatan:
K = ºC + 273,15
Hu = Nilai kalor bahan bakar kj/kg
6. Efisiensi volumetric λL dalam %
λL = =
dimana :
Vhub = 1,4 liter untuk mesin diesel
= 1,9 liter untuk motor bensin
n = rpm
0,5 = factor untuk mesin 4 langkah
Mz = massa actual udara masuk
mth = massa teoritis udara masuk
7. Perbandingan udara bahan bakar (AFR)
AFR = =
Dimana :
L = udara real yang masuk (ml/m)
Lmin = udara minimal yang dibutuhkan untuk pembakaran bahan bakar
Lmin = 14,8 untuk bensin
= 14,5 untuk diesel
BAB IV
ANALISIS DATA
4.1. Data Tabel Pengamatan
BEBAN SPEED TORQUE TEMP. UDARA MASUK FUEL. CONSUMS TEK. UDARA MASUK LAJU ALIRAN UDARA
EMISI GAS BUANG
FULL THROTTLE (rpm) (Nm) (ºc) (cm3/s) (mbar) (m/s) CO CO2 HC
1 3133 1.03 28 0.094655886 20 24 0.058 2.4 15
2 3018 15.1 29 0.135476718 20 23 0.054 2.27 16
3 2909 15.74 28 0.365853658 19 22 0.138 9.6 17
4 2810 15.77 27 0.343102215 18 21 0.126 9.14 16
5 2710 15.82 26 0.261437908 17 20 0.122 8.74 15
6 2610 16.08 25 0.334414936 16 19.5 0.122 8.17 15
7 2512 16.15 43 0.340425531 15 18.5 0.102 7.71 15
8 2413 16.34 22 0.301318267 15 17.5 0.072 7.06 14
9 2317 16.15 21 0.277136258 13 17 0.06 6.41 14
10 2213 16.04 21 0.311688311 10 16.5 0.048 6.25 14
11 2114 16.36 20 0.286567164 10 16 0.048 5.4 13
12 2013 16.02 20 0.247933884 10 15.5 0.05 5.17 12
13 1909 15.82 20 0.263157894 9 15 0.052 5.06 12
14 1817 18.84 20 0.301886792 9 14 0.054 4.93 13
15 1709 15.8 20 0.359012715 8 13 0.06 6.2 14
BEBAN SPEED TORQUE TEMP. UDARA MASUK FUEL. CONSUMS TEK. UDARA MASUK LAJU ALIRAN UDARA
EMISI GAS BUANG
½ (rpm) (Nm) (ºc) (cm3/s) (mbar) (m/s) CO CO2 HC
1 2403 1.15 23 0.081939228 15 18.5 0.028 1.88 8
2 2323 12.48 22 0.23154848 14.5 18 0.026 6.19 8
3 2231 16.36 22 0.303797468 13 17.5 0.036 7.12 8
4 2119 16.46 25 0.314547837 12 17 0.05 16.57 8
5 2009 16.32 23 0.304182509 10.5 16.5 0.048 5.91 6
6 1909 16.2 23 0.300187617 9 16 0.044 5.48 5
7 1809 16 23 0.311284046 8.5 15.5 0.048 5.13 4
8 1709 15.98 23 0.407470288 8 15 0.05 4.97 3
9 1609 15.8 25 0.247167868 8 14.5 0.054 4.87 2
10 1509 15.2 24 0.224988032 7.5 14 0.046 4.86 2
11 1409 15.01 24 0.192771084 7 13.5 0.056 4.93 1
12 1309 14.92 24 0.177383592 7 13 0.07 5.31 1
BEBAN SPEED TORQUE TEMP. UDARA MASUK FUEL. CONSUMS TEK. UDARA MASUK LAJU ALIRAN UDARA
EMISI GAS BUANG
¼ (rpm) (Nm) (ºc) (cm3/s) (mbar) (m/s) CO CO2 HC
1 1629 3.85 26 0.094432421 10 14.5 0.022 1.92 0
2 1509 5.63 26 0.090797737 9.5 14 0.02 2.33 0
3 1409 12.08 27 0.142095914 9 13.5 0.016 3.93 0
4 1309 16.1 27 0.205920205 8.5 13 0.048 4.87 0
4.2. Contoh Perhitungan
Beban ½ Throttle (Point 1)
1. Daya pengereman (braking power) P dalam kW
P = 2π . M . n . .
Dimana :
π = 3,14
M = 1, 15 Nm
` n = 2394 rpm
Maka:
P = 2 . 3,14 . 1, 15 . 2394. .
= 0,2870 kW
2. Konsumsi bahan bakar (mf) dengan kg/s
Dengan:
∆m = jumlah bahan bakar yang digunakan dalam g = ∆v . þf
∆v = volume bahan bakar yang di ukur = 4.8 cm (tetapan)
∆t = waktu yang di butuhkan dalam detik
mf = . 3,6
Peny,
mf = fuel consums . . 3,6
Dik:
fuel consums = 0, 081939228 cm3/s
s = 830 mkg/m3
mf = 0, 081939228 . 3,6
= 0, 2448 kg/h
3. Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dalam g/kW.J
SFC =
Dimana :
mf = 0, 2448 kg/h
P = 0,2870 kW
Sehingga :
SFC =
= 852, 9616 g/kW
4. Laju aliran udara yang masuk (VL) dalam m3/min
ml = VL . u . . . 60
dimana :
VL = 18, 5 m3/s
u = 1, 275 kg/m3
Dari table Appendiks A physical properties
Table A.1 propertis of the u.s standar atmosphere (Si units)
To = 219, 2 K
PL = 0,01 mbar
Po = 15 mbar
Ti = 23
Sehingga :
ml = 18, 5 . 1, 275. . . 60
= 0, 6976 kg/h
5. Efisiensi pembakaran dalam mesin (η) dalam %
η = x 100%
dimana :
P = 0, 2870 kW
mf = 0, 2448 kg/h
Hu = 43500 kJ/kg
Sehingga :
η = x 100 %
= 9, 7025 %
6. Efisiensi volumetrik (λL) dalam %
λL =
dimana :
VL = 18, 5 m3/s
Vhub = 1,9 liter
n = 2394 rpm
Faktor untuk mesin 4 langkah = 0,5
Sehingga ;
λL =
= 8, 1343 %
7. Perbandingan udara bahan bakar (AFR)
AFR =
Dimana :
ml = 0, 6976 kg/h
mf = 0, 2448 kg/h
Lmin = 14,8
Sehingga :
AFR =
= 0, 19255
4.3. Tabel Hasil Perhitungan
BEBAN SPEED TORQUE FUEL. CONSUMS EMISI GAS BUANG P mf SFC ml η λl AFR
FULL THROTTLE (rpm) (Nm) (cm3/s) CO CO2 HC (kW) (kg/h) (g/kW h) (kg/h) (%) (%)
1 1700 15.8 0.359012715 0.06 6.2 14 2.80010128 1.07272999 383.103997 0.929534368 21.60212927 8.049535604 0.058548168
2 1808 18.84 0.301886792 0.054 4.93 13 3.550970435 0.90203773 254.0256955 0.889810677 32.57883834 8.150908244 0.066651694
3 1900 15.82 0.263157894 0.052 5.06 12 3.133486384 0.78631579 250.9395896 0.953368583 32.97949949 8.310249307 0.081922298
4 2004 16.02 0.247933884 0.05 5.17 12 3.346786132 0.74082645 221.354582 0.886632782 37.38735378 8.141611514 0.080865931
5 2105 16.36 0.286567164 0.048 5.4 13 3.590071774 0.85626269 238.5085145 0.915233839 34.69839257 8.001000125 0.072220973
6 2204 16.04 0.311688311 0.048 6.25 14 3.685391976 0.93132467 252.7070877 0.940626211 32.74883243 7.880408826 0.068242394
7 2308 16.15 0.277136258 0.06 6.41 14 3.885760802 0.82808314 213.1070802 0.745484643 38.8342896 7.753352185 0.060827931
8 2404 16.34 0.301318267 0.072 7.06 14 4.095003217 0.90033898 219.8628265 0.662835846 37.64102464 7.662667484 0.049743715
9 2503 16.15 0.340425531 0.102 7.71 15 4.214063816 1.01719149 241.380181 0.654167958 34.28559062 7.780137519 0.043453507
10 2601 16.08 0.334414936 0.122 8.17 15 4.360076692 0.99923183 229.1775809 0.6854595 36.11113285 7.891701572 0.046350436
11 2701 15.82 0.261437908 0.122 8.74 15 4.454498275 0.78117647 175.3680035 0.659468494 47.19140267 7.794384146 0.057040482
12 2801 15.77 0.343102215 0.126 9.14 16 4.604818679 1.02518942 222.634047 0.651794103 37.17249081 7.8919183 0.042958054
13 2900 15.74 0.365853658 0.138 9.6 17 4.758504208 1.09317073 229.7299072 0.644745318 36.02431294 7.985480944 0.039850932
14 3009 15.1 0.135476718 0.054 2.27 16 4.736601703 0.40480443 85.4630511 0.638230018 96.83555598 8.046037327 0.106529589
15 3124 1.03 0.094655886 0.058 2.4 15 0.335440875 0.28283179 843.1643512 0.668190603 9.8152419 8.086798302 0.159628499
BEBAN SPEED TORQUE FUEL. CONSUMS EMISI GAS BUANG P mf SFC ml η λl AFR
1/2 THROTTLE (rpm) (Nm) (cm3/s) CO CO2 HC (kW) (kg/h) (g/kW h) (kg/h) (%) (%)
1 1300 14.92 0.177383592 0.07 5.31 1 2.021994208 0.53002217 262.1284328 1.048024807 31.57178327 10.52631579 0.13360288
2 1400 15.01 0.192771084 0.056 4.93 1 2.190667472 0.576 262.9335608 1.088333454 31.47510741 10.15037594 0.12766674
3 1500 15.2 0.224988032 0.046 4.86 2 2.3768544 0.67226424 282.8377875 1.053399293 29.26010044 9.824561404 0.10587448
4 1600 15.8 0.247167868 0.054 4.87 2 2.63538944 0.73853759 280.2385023 1.019401308 29.5314955 9.539473684 0.09326332
5 1700 15.98 0.407470288 0.05 4.97 3 2.832001168 1.21752122 429.9155079 1.061674827 19.24997335 9.287925697 0.05891871
6 1800 16 0.311284046 0.048 5.13 4 3.0023424 0.93011673 309.7970203 1.032530812 26.71382075 9.064327485 0.07500735
7 1900 16.2 0.300187617 0.044 5.48 5 3.20875344 0.8969606 279.5355319 1.006625021 29.60576072 8.864265928 0.07582853
8 2000 16.32 0.304182509 0.048 5.91 6 3.40265472 0.90889734 267.1141834 0.889784617 30.98248833 8.684210526 0.06614673
9 2110 16.46 0.314547837 0.05 16.57 8 3.620595589 0.93986894 259.5895935 0.796773436 31.88056177 8.480917935 0.05728037
10 2222 16.36 0.303797468 0.036 7.12 8 3.789614956 0.90774683 239.5353736 0.764810592 34.54964477 8.290302714 0.0569282
11 2314 12.48 0.23154848 0.026 6.19 8 3.010548803 0.69186686 229.8141979 0.705283462 36.01110003 8.188145385 0.06887783
12 2394 1.15 0.081939228 0.028 1.88 8 0.287005169 0.24483441 853.0662158 0.698346108 9.701312648 8.134371015 0.19272433
BEBAN SPEED TORQUE FUEL. CONSUMS EMISI GAS BUANG P mf SFC ml η λl AFR
1/4 THROTTLE (rpm) (Nm) (cm3/s) CO CO2 HC (kW) (kg/h) (g/kW h) (kg/h) (%) (%)
1 1300 16.1 0.205920205 0.048 4.87 0 2.18191064 0.61528957 281.9957707 0.854452774 29.34746875 10.52631579 0.0938311
2 1400 12.08 0.142095914 0.016 3.93 0 1.763042176 0.42458259 240.8238423 0.83802099 34.3647954 10.15037594 0.13336166
3 1500 5.63 0.090797737 0.02 2.33 0 0.88037436 0.27130364 308.1684911 0.826071061 26.85499104 9.824561404 0.20573116
4 1620 3.85 0.094432421 0.022 1.92 0 0.650194776 0.28216407 433.9685343 0.812794919 19.07018923 9.421702404 0.19463348
4.4. Grafik
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
BAB V
PEMBAHASAN
Untuk grafik torsi vs putaran, pada putaran yang semakin besar nilai titik puncak beban Full Throttel yaitu 18,84 N.m pada putaran 1808 rpm. Sedangkan nilai titik puncak beban ½ throttle yaitu 16,46 N.m pada putaran 2110 rpm. Akan tetapi pada beban ¼ throttle semakin besar putarannya maka semakin menurun nilai torsinya.
Untuk grafik daya vs putaran, pada beban ¼ throttle semakin besar putaran maka semakin kecil daya yang dihasilkan. Sedangkan pada beban full throttle, titik puncak pada putaran 3124 rpm dengan daya 0,33544 kW sedangkan titik minimumnya pada putaran 1700 rpm dengan daya 2,8001 kW. Pada ½ throttle, titik puncak pada putaran 2394 rpm dengan daya 0,28700 kW.
Untuk grafik SFC vs putaran, pada beban full throttle titik pertama pada putaran 1700 rpm dengan konsumsi bahan bakar 383,103997 g/kW.h. Konsumsi bahan bakar teririt (175,3680035 g/Kw) terjadi pada putaran 2701 rpm. Pada beban ½ throttle, konsumsi bahan bakar teririt (229,8141979 g/kW.h) terjadi pada putaran 2314 rpm sedangkan pada beban ¼ throttle konsumsi bahan bakar teririt (240,8238423 g/kW.h) terjadi pada putaran 1400 rpm.
Untuk grafik emisi gas buang CO vs putaran, pada beban full throttle semakin besar putaran maka emisi gas buang CO semakin besar dan emisi gas buang CO terbesar (0,138 CO) pada putaran 2900 rpm. Pada beban ½ throttle dan beban ¼ throttle semakin besar putarannya maka emisi gas buang CO semakin berkurang.
Untuk grafik emisi gas buang CO2 vs putaran, pada beban ¼ throttle semakin besar putaran maka gas buang CO2 yang dihasilkan semakin kecil. Pada beban full throttle dan ½ throttle semakin besar putaran maka emisi gas buang CO2 cenderung semakin besar.
BAB VI
PENUTUP
6.1 Kesimpulan
1. Gaya torsi full throttle lebih besar beban torsi ½ throttle dan lebih kecil beban ¼ throttle untuk putaran yang sama.
2. Dengan putaran yang sama, emisi gas buang CO dan CO2 yang dihasilkan pada ¼ throttle lebih sedikit dibandingkan dengan ½ throttle dan pada full throttle lebih banyak menghasilkan emisi gas buang CO dan CO2.
3. Pada putaran yang sama, konsumsi bahan bakar pada full throttle lebih irit dibandingkan ¼ throttle dan ½ throttle.
PRESTASI MESIN I
OLEH :
LA MAALIKU
E1 C1 09 035
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HALUOLEO
KENDARI
2010
DAFTAR ISI
SAMPUL
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
KATA PENGANTAR
LEMBAR ASISTENSI
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Tujuan Pengujian 1
BAB II TEORI DASAR
2.1. Bahan Bakar dan Pembakaran 2
2.2. Motor Bensin 4
2.3. Emisi Gas Buang 7
BAB III METODE PRAKTIKUM
3.1. Waktu Dan Tempat Pelaksanaan Praktikum 8
3.2. Alat Dan Bahan 8
3.3. Langkah – Langkah Pengujian 9
3.4. Rumus – Rumus Yang Digunakan 10
BAB IV ANALISIS DATA
4.1. Data Tabel Pengamatan 13
4.2. Contoh Perhitungan 15
4.3. Tabel Hasil Perhitungan 19
4.4. Grafik 20
BAB V PEMBAHASAN
BAB VI PENUTUP
5.1. Kesimpulan 24
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTIKUM
PRESTASI MESIN I
PENGUJI I PENGUJI II
( ) ( )
Mengetahui,
Kepala Laboratorium Otomotif
( Ir. Kadir. MT )
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT dan junjungan nabi besar Muhammad SAW, karena berkat ridho dan hidayahNya maka laporan ”prestasi mesin I” ini dapat disusun dan diselesaikan tepat pada waktunya.
Sebelumnya penulis hanturkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam proses pembuatan laporan ini, tak lupa penulis mohon maaf apabila terdapat kesalahan dan kekurangan dalam laporan ini, karena penulis menyadari laporan ini jauh dari kata sempurna.
Untuk itu penulis mengharapkan adanya masukkan, kritik, dan saran. Sehingga penulis dapat memperbaikinya agar menjadi lebih baik, atas kerjasamanya penulis ucapkan terima kasih.
Kendari, Desember 2010
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Praktikum motor bakar di Laboratorium Otomotif Jurusan Teknik Mesin Universitas Haluoleo, terdiri atas pengujian motor bensin dan motor diesel. Untuk pengujian motor bensin digunakan mesin bensin 4 langkah CT. 100. 20 sedangkan untul motor diesel digunakan mesin diesel CT. 100. 22. Untuk melakukan pengujian mesin tersebut dipasang pada Engine Test Stand CT. 110 yang ada di Laboratorium tersebut.
Percobaan tersebut akan mempelajari karakteristik mesin dan emisi yang dihasilkan dari proses pembakaran yang terjadi di dalam silinder dari kedua mesin tersebut. Parameter karakteristik mesin yang akan dipelajari adalah Daya (power), Momen puntir (torque), Konsumsi bahar bakar spesifik (SFC), dan perbanding udara dan bahan bakar (AFR). Sedangkan Emisi gas buang yang dihasilkan dari pembakaran tersebut akan diukur menggunakan Exhaust Gas Analyser yang dapat mengukur kadar CO, CO2, HC, dan O2.
1.2 Tujuan Pengujian
Adapun tujuan percobaan pengujian mesin bensin adalah sebagai berikut :
1. Menyelidiki prestasi mesin bensin yang meliputi beberapa besaran seperti; momen putar sebagai fungsi putaran, konsumsi bahan bakar sebagai fungsi putaran, daya sebagai fungsi putaran, konsumsi bahan bakar spesifik sebagai fungsi putaran, konsumsi udara sebagai fungsi putaran dan perbandingan udara dan bahan bakar sebagai fungsi putaran.
2. Menyelidiki emisi gas buang yang dihasilkan selama operasi mesin berlangsung.
BAB II
TEORI DASAR
2.1. Bahan Bakar dan Pembakaran
2.1.1. Bahan bakar
Bahan bakar adalah semua bahan atau mineral yang apabila dibakar akan meneruskan proses pembakaran dengan sendirinya disertai dengan pengeluran /pelepasan kalor.
Macam-macam bahan bakar:
• Bahan bakar fosil
Batu bara minyak bumi dan gas
• Bahan bakar nuklir
Uranium dan plutonium
• Bahan bakar lain
Sisa tumbuhan dan minyak nabati
Bahan bakar untuk motor diesel sebagian besar terdiri dari senyawa hidrokarbon dan senyawa non hidrokarbon.senyawa hidrokarbon yang dapat ditemukan bahan bakar diesel antara lain parafinik, naftenik,olefin dan aromatic sedangkan senyawa non hidrokarbon terdiri dari senyawa yang mengandung unsure non logam yaitu S,N,O dan unsur logam vanadium, nikel dan besi.
Karakteristik yang perlu diketahui untuk menilai kinerja bahan bakar diesel antara lain:
a) Viskositas (µ)
b) Berat jenis (spesifik gravity) (γ) n/m3
c) Angaka setana
d) Nilai kalori
e) Titik tuang (pour point)
f) Titik didih
g) Titik nyala (flash point)
h) Kadar abu
i) Air dan endapan
j) Kadar residu karbon (carbon residu)
k) Kandungan belerang (surfur content)
l) Bau
m) Warna
http://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar
2.1.2. Pembakaran
Pembakaran adalah reaksi kimia yang cepat antara oksigen dengan bahan/material yang dapat terbakar, disertai timbulnya cahaya dan menghasilkan kalor. Pembakaran sempurna adalah pembakaran dimana semua unsure yang terdapat didalam bahan bakar membentuk gas CO2, H2O dan SO2 sehingga tidak adalagi bahan yang tersisa, sedangkan pembakaran yang tidak sempurna adalah pembakaran yang menyisahka n CO2, H2O dan SO2 dan lain-lain. Pembakaran spontan adalah pembakaran dimana bahan bakar mengalami oksidasi secara perlahan, sehingga kalor yang dihasilkan tidak dikelompokan akan tetapi dipakai untuk menaikkan suatu bahan secara perlahan sampai mencapai suhu nyala.
Pada motor diesel kadang terdapat ruang bakar tambahan yang menyebabkan bahan bakar yang disemprotkan nosel tidak langsung masuk pada ruang bakar utama, karena itu dikenal dua tipe motor diesel yaitu direct injection (peninjektian langsung) indirect injection (peninjektian tidak langsung). Untuk motor tipe direct injection (peninjektian langsung) dapat digol;ongkan menjadi dua, yaitu:
a. Sistem kamar muka
Kamar tipe ini bervolume tidak lebih dari 50% dari volume sisa, dan dihubungkan dengan ruang bakar utama 3-4 saluran sempit dengan diameter 3-4 mm
b. Sistem kamar pusar
Kamar tipe ini besar volumenya tidak juga lebih dari 50% volume tetapi jalan penghubung dengan kamar utamanya lebih besar tipe muka dan menaikkan performance pada putaran tinggi tidak mudah untuk distart.
Ada tiga klasifikasi kecepatan pembakaran yaitu :
1). Explosive adalh suatu proses pembakaran dimana laju pembakaran terjadi sangat cepat tapi tidak menampakkan adanya ledakkan “combustion wave”
2). Deflagration yaitu perambatan api pembakaran yang terjadi padsa ruang bakar dengan kecepatana subsonic.
3). Detonation yaitu perambatan api yang terjadi pada ruang bakar dengan kecepatan supersonic.
Ketepatan saat terjadinya pembakaran merupakan factor yang sangat menentukan baik buruknya performa mesin yang dihasilkan. Ketepatan saat pembakaran menyebabkan bahan bakar yang terbakar menjadi lebih efektif dan tenaga yang dikeluarkan sesuai, waktu 100% energy dari bahan bakar yang terbakar tersebut menjadi tenaga.( http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_pembakaran)
2.2. Motor bensin
Mesin 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 atau yang sejenis.
Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran.Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar disuntikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah kompresi untuk bercampur dengan udara yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya.
Pada mesin bensin, pada umumnya udara dan bahan bakar dicampur sebelum masuk ke ruang bakar, sebagian kecil mesin bensin modern mengaplikasikan injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruang bakar termasuk mesin bensin 2 tak untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah lingkungan. Pencampuran udara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi, keduanya mengalami perkembangan dari sistem manual sampai dengan penambahan sensor-sensor elektronik. Sistem Injeksi Bahan bakar di motor otto terjadi diluar silinder, tujuannya untuk mencampur udara dengan bahan bakar seproporsional mungkin. Hal ini dsebut EFI
Tiga syarat utama supaya mesin bensin dapat berkerja :
1. Kompresi ruang bakar yang cukup.
2. Komposisi campuran udara dan bahan bakar yang sesuai.
3. Pengapian yang tepat (besar percikan busi dan waktu penyalaan/timing ignition)
Dalam proses pembakaran tenaga panas bahan bakar diubah ketenaga mekanik melalui pembakaran bahan bakar didalam motor. Pembakaran adalah proses kimia dimana Karbondioksida dan zat air bergabung dengan oksigen dalam udara. Jika pembakaran berlangsung maka diperlukan : a)Bahan bakar dan udara dimasukkan kedalam motor b)Bahan bakar dipanaskan hingga suhu tinggi Pembakaran menimbulkan panas dan menghasilkan tekanan, kemudian menghasilkan tenaga mekanik. Campuran masuk kedalam motor mengandung udara dan bahan bakar. Perbandingan campuran kira kira 12-15 berbanding 1 setara 12-15 kg udara dalam 1 kg bahan bakar. Yaitu karbon dioksida 85% dan zat asam (Oksigen) 15 % atau 1/5 bagian dengan karbon dioksida dan zat air. Zat lemas (N) tidak mengambil bagian dalam pembakaran.
Prinsip Dasar Motor Bensin :
1. Langkah Hisap
Dalam langkah ini, campuran bahan bakar dan bensin ke dalam silinder. Katup hisap membuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak ke bawah, menyebabkan ruang silinder menjadi vakum dan menyebabkan masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder yang disebabkan adanya tekanan udara luar.
2. Langkah Kompresi
Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan. Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), campuran bensin yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya akan naik, saat ini percikan api dari busi terjadi sebingga akan mudah terbakar. Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai TMA.
3. Langkah Usaha
Dalam langkah ini, mesin menghasilkan tenga untuk menngerakkan kendaraan. Sesaat torak mencapai TMA pada saaat langkah kompresi,busi atau meberi loncatan api pada campuran yang telah dikompresikan. Dengan adanya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin.
4. Langkah Buang
Dalam langkah ini, gas yang terbakar, akan dibuang dalam siinder. Katup buang terbuka dan torak bergarak dari TMA ke TMB, mendorong gas bekas keluar dari silinder. Ketika torak mencapai TMA, kan mulai bergerak lagi untuk persiapan langkah berikutnya, yaitu langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu siklus yang terdiri dari empat langkah yaitu, 1 langkah hisap, 1 langkah kompresi, 1 langkah usaha, 1 langkah buang yang merupakan dasar kerja dari pada mesin empat langkah. (http://dexzrecc.wordpress.com/2008/11/17/prinsip-kerja-motor-bensin/)
2.3. Emisi Gas Buang
Polusi udara oleh gas buang dan bunyi pembakaran motor diesel merupakan gangguan terhadap lingkungan. Komponen-komponen gas buang yang membahayakan itu antara lain adalah asap hitam (angus), hidro karbon yang tidak terbakar (UHC), karbon monoksida (CO), oksida nitrogen (NO), dan NO2. NO dan NO2 biasa dinyatakan dengan NOx(W Aris munandar 2002:51). Namun jika dibandingkan dengan motor bensin, motor diesel tidak banyak mengandung CO dan UHC. Disamping itu, NO2 sangat rendah jika dibandingkan dengan NO. Jadi boleh dikatakan bahwa komponen utama gas buang motor diesel yang membahayakan adalah NO dan asap hitam.
Selain dari komponen tersebut diatas beberapa hal berikut yang merupakan bahaya atau gangguan meskipun bersifat sementara. Asap putih yang terdiri dari atas kabut bahan bakar atau minyak pelumas yang terbentuk pada saat star dingin, asap biru yang terjadi karena adanya bahan bakar yang tidak terbakar sempurna terutama pada periode pemanasan mesin atau beban rendah, serta bau yang kurang sedap merupakan bahaya yang mengganggu lingkungan.
Asap hitam membahayakan lingkungan karena mengeruhkan udara sehingga mengganggu pandangan, tetapi juga karena adanya kemungkinan mengandung karsinogen. Motor diesel yang mengeluarkan asap hitam yang sekalipun mengandung partikel karbon yang tidak terbakar tetapi bukan karbon monoksida (CO). Jika angus yang terjadi terlalu banyak, gas buang yang keluar dari mesin akan berwarna hitam dan mengotori udara.
Menurut nakoela soenarta (1995:39) factor-faktor yang menyebabkan terbentuknya jelaga atau angus pada gas buang motor diesel adalah :
a) Konsentrasi oksigen sebagai gas pembakar kuran.
b) Bahan bakar yang disemprotkan kedalam ruang bakar terlalu banyak.
c) Suhu didalam ruang bakar terlalu tinggi.
d) Penguapan dan pencampuran bahan bakar dan udara yang ada didalam silinder tidak dapat berlangsung sempurna.( www.interro.com/techtips.htm)
BAB III
METODE PRAKTIKUM
3.1 Waktu Dan Tenpat Pelaksanaan Praktikum
Waktu : 09.00 WITA s/d selesai
Hari/tanggal : jumat, 26 November 2010
Tempat pelaksanaan : Laboratorium Automotif Teknik Mesin Unhalu
3.2 Alat Dan Bahan
3.2.1 Alat
1. Mesin yang dipakai
Merk/type : 1 cylinder 4 langkah, pendingin udara
Bore : 89 mm
Stroke : 63 mm
Max speed : 3600 rpm
Max power : 8,2 kw
perbandingan kompresi : 3,5 : 1
2. Instrumen yang dipakai
Stopwatch
Pengukur temperature
Tekanan bahan bakar
Ignicion switch
Emergency stop
Rpm switch
Torque switch
3.2.2 Bahan
bahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah bahan bakar bensin sebanyak kurang lebih 5 liter atau lebih (dapat disesuaikan dengan kebutuhan praktikum)
3.3 Langkah – Langkah Pengujian
Adapun Langkah-langkah percobaan sebagai berikut :
Sebelum mesin dihidupkan harus dilakukan pemeriksaan-pemeriksaan sebagai berikut :
a) Periksa bahan bakar dalam penampungan bahan bakar solar dan pastikan cukup untuk pengujian.
b) Buka keran bahan bakar untuk mengisi tabung bahan bakar yang tertera pada panel bahan bakar.
c) Periksa oli pelumas mesin, harus sampai batas yang di izinkan.
Cara star/menghidupkan mesin:
a) Dial putaran throttle mesin ke wide open posision untuk memudahkan menghidupkan mesin.
b) Dial rpm Nob ke posisi medium.
c) Switch ignition ke posisi on untuk menghidupkan mesin.
d) Apabila mesin mulai bunyi/hidup, maka posisi throttle diatur ke posisi normal (medium).
e) Biarkan mesin hidup selama kurang lebih 15 menit sebelum dilakukan pengambilan data.
Pada pengujian prestasi mesin ini digunakan metode throttle penuh :
a. Aturlah throttle pada posisi terbuka penuh (selanjutnya ¾, ½, ¼ penuh).
b. Atur putaran mesin sehingga mencapai putaran 2300 rpm.
c. Beban dinaikkan dengan mengatur pada switch beban sesuai kebutuhan.
d. Aturlah putaran mesin untuk beban yang sama sampai mencapai putaran 2000 rpm dan lakukan pengukuran untuk setiap penurunan putaran 100 rpm.
e. Ulangi poin 3-4 untuk beban yang lain.
f. Ulangi poin 1-5 untuk throttle ¾, ½, dan ¼.
3.4 Rumus – Rumus Yang Digunakan
1. Daya pengereman (braking power) P dalam KW
P = 2π . M . n .
Dengan, M = Momen Torsi dalam (Nm)
n = Putaran mesin dalam rpm
2. Konsumsi bahan bakar (mf) dalam kg/s
Mf = . 3,6
Dengan ∆m = jumlah bahan bakar yang digunakan dalam g =
∆v = volume bahan bakar yang diukur = 4,8 cm (ditetapkan)
∆t = waktu yang dibutuhkan dalam detik
3. Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dalam g/KW.J
SFC =
4. Laju aliran udara yang masuk (VL) dalam m3/min
ml = Vl . u . . . 60
dengan:
VL = pembacaan decontrol pane
Ti = temperature udara masuk dalam ºC
PL = tekanan atmosfer dalam m bar
Po = tekanan referensi dalam m bar
To = temperature referensi dalam Kelvin (K)
ml = laju aliran udara dalam kg/j
5. Efisiensi pembakaran dalam mesin (η) dalan %
η =
catatan:
K = ºC + 273,15
Hu = Nilai kalor bahan bakar kj/kg
6. Efisiensi volumetric λL dalam %
λL = =
dimana :
Vhub = 1,4 liter untuk mesin diesel
= 1,9 liter untuk motor bensin
n = rpm
0,5 = factor untuk mesin 4 langkah
Mz = massa actual udara masuk
mth = massa teoritis udara masuk
7. Perbandingan udara bahan bakar (AFR)
AFR = =
Dimana :
L = udara real yang masuk (ml/m)
Lmin = udara minimal yang dibutuhkan untuk pembakaran bahan bakar
Lmin = 14,8 untuk bensin
= 14,5 untuk diesel
BAB IV
ANALISIS DATA
4.1. Data Tabel Pengamatan
BEBAN SPEED TORQUE TEMP. UDARA MASUK FUEL. CONSUMS TEK. UDARA MASUK LAJU ALIRAN UDARA
EMISI GAS BUANG
FULL THROTTLE (rpm) (Nm) (ºc) (cm3/s) (mbar) (m/s) CO CO2 HC
1 3133 1.03 28 0.094655886 20 24 0.058 2.4 15
2 3018 15.1 29 0.135476718 20 23 0.054 2.27 16
3 2909 15.74 28 0.365853658 19 22 0.138 9.6 17
4 2810 15.77 27 0.343102215 18 21 0.126 9.14 16
5 2710 15.82 26 0.261437908 17 20 0.122 8.74 15
6 2610 16.08 25 0.334414936 16 19.5 0.122 8.17 15
7 2512 16.15 43 0.340425531 15 18.5 0.102 7.71 15
8 2413 16.34 22 0.301318267 15 17.5 0.072 7.06 14
9 2317 16.15 21 0.277136258 13 17 0.06 6.41 14
10 2213 16.04 21 0.311688311 10 16.5 0.048 6.25 14
11 2114 16.36 20 0.286567164 10 16 0.048 5.4 13
12 2013 16.02 20 0.247933884 10 15.5 0.05 5.17 12
13 1909 15.82 20 0.263157894 9 15 0.052 5.06 12
14 1817 18.84 20 0.301886792 9 14 0.054 4.93 13
15 1709 15.8 20 0.359012715 8 13 0.06 6.2 14
BEBAN SPEED TORQUE TEMP. UDARA MASUK FUEL. CONSUMS TEK. UDARA MASUK LAJU ALIRAN UDARA
EMISI GAS BUANG
½ (rpm) (Nm) (ºc) (cm3/s) (mbar) (m/s) CO CO2 HC
1 2403 1.15 23 0.081939228 15 18.5 0.028 1.88 8
2 2323 12.48 22 0.23154848 14.5 18 0.026 6.19 8
3 2231 16.36 22 0.303797468 13 17.5 0.036 7.12 8
4 2119 16.46 25 0.314547837 12 17 0.05 16.57 8
5 2009 16.32 23 0.304182509 10.5 16.5 0.048 5.91 6
6 1909 16.2 23 0.300187617 9 16 0.044 5.48 5
7 1809 16 23 0.311284046 8.5 15.5 0.048 5.13 4
8 1709 15.98 23 0.407470288 8 15 0.05 4.97 3
9 1609 15.8 25 0.247167868 8 14.5 0.054 4.87 2
10 1509 15.2 24 0.224988032 7.5 14 0.046 4.86 2
11 1409 15.01 24 0.192771084 7 13.5 0.056 4.93 1
12 1309 14.92 24 0.177383592 7 13 0.07 5.31 1
BEBAN SPEED TORQUE TEMP. UDARA MASUK FUEL. CONSUMS TEK. UDARA MASUK LAJU ALIRAN UDARA
EMISI GAS BUANG
¼ (rpm) (Nm) (ºc) (cm3/s) (mbar) (m/s) CO CO2 HC
1 1629 3.85 26 0.094432421 10 14.5 0.022 1.92 0
2 1509 5.63 26 0.090797737 9.5 14 0.02 2.33 0
3 1409 12.08 27 0.142095914 9 13.5 0.016 3.93 0
4 1309 16.1 27 0.205920205 8.5 13 0.048 4.87 0
4.2. Contoh Perhitungan
Beban ½ Throttle (Point 1)
1. Daya pengereman (braking power) P dalam kW
P = 2π . M . n . .
Dimana :
π = 3,14
M = 1, 15 Nm
` n = 2394 rpm
Maka:
P = 2 . 3,14 . 1, 15 . 2394. .
= 0,2870 kW
2. Konsumsi bahan bakar (mf) dengan kg/s
Dengan:
∆m = jumlah bahan bakar yang digunakan dalam g = ∆v . þf
∆v = volume bahan bakar yang di ukur = 4.8 cm (tetapan)
∆t = waktu yang di butuhkan dalam detik
mf = . 3,6
Peny,
mf = fuel consums . . 3,6
Dik:
fuel consums = 0, 081939228 cm3/s
s = 830 mkg/m3
mf = 0, 081939228 . 3,6
= 0, 2448 kg/h
3. Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dalam g/kW.J
SFC =
Dimana :
mf = 0, 2448 kg/h
P = 0,2870 kW
Sehingga :
SFC =
= 852, 9616 g/kW
4. Laju aliran udara yang masuk (VL) dalam m3/min
ml = VL . u . . . 60
dimana :
VL = 18, 5 m3/s
u = 1, 275 kg/m3
Dari table Appendiks A physical properties
Table A.1 propertis of the u.s standar atmosphere (Si units)
To = 219, 2 K
PL = 0,01 mbar
Po = 15 mbar
Ti = 23
Sehingga :
ml = 18, 5 . 1, 275. . . 60
= 0, 6976 kg/h
5. Efisiensi pembakaran dalam mesin (η) dalam %
η = x 100%
dimana :
P = 0, 2870 kW
mf = 0, 2448 kg/h
Hu = 43500 kJ/kg
Sehingga :
η = x 100 %
= 9, 7025 %
6. Efisiensi volumetrik (λL) dalam %
λL =
dimana :
VL = 18, 5 m3/s
Vhub = 1,9 liter
n = 2394 rpm
Faktor untuk mesin 4 langkah = 0,5
Sehingga ;
λL =
= 8, 1343 %
7. Perbandingan udara bahan bakar (AFR)
AFR =
Dimana :
ml = 0, 6976 kg/h
mf = 0, 2448 kg/h
Lmin = 14,8
Sehingga :
AFR =
= 0, 19255
4.3. Tabel Hasil Perhitungan
BEBAN SPEED TORQUE FUEL. CONSUMS EMISI GAS BUANG P mf SFC ml η λl AFR
FULL THROTTLE (rpm) (Nm) (cm3/s) CO CO2 HC (kW) (kg/h) (g/kW h) (kg/h) (%) (%)
1 1700 15.8 0.359012715 0.06 6.2 14 2.80010128 1.07272999 383.103997 0.929534368 21.60212927 8.049535604 0.058548168
2 1808 18.84 0.301886792 0.054 4.93 13 3.550970435 0.90203773 254.0256955 0.889810677 32.57883834 8.150908244 0.066651694
3 1900 15.82 0.263157894 0.052 5.06 12 3.133486384 0.78631579 250.9395896 0.953368583 32.97949949 8.310249307 0.081922298
4 2004 16.02 0.247933884 0.05 5.17 12 3.346786132 0.74082645 221.354582 0.886632782 37.38735378 8.141611514 0.080865931
5 2105 16.36 0.286567164 0.048 5.4 13 3.590071774 0.85626269 238.5085145 0.915233839 34.69839257 8.001000125 0.072220973
6 2204 16.04 0.311688311 0.048 6.25 14 3.685391976 0.93132467 252.7070877 0.940626211 32.74883243 7.880408826 0.068242394
7 2308 16.15 0.277136258 0.06 6.41 14 3.885760802 0.82808314 213.1070802 0.745484643 38.8342896 7.753352185 0.060827931
8 2404 16.34 0.301318267 0.072 7.06 14 4.095003217 0.90033898 219.8628265 0.662835846 37.64102464 7.662667484 0.049743715
9 2503 16.15 0.340425531 0.102 7.71 15 4.214063816 1.01719149 241.380181 0.654167958 34.28559062 7.780137519 0.043453507
10 2601 16.08 0.334414936 0.122 8.17 15 4.360076692 0.99923183 229.1775809 0.6854595 36.11113285 7.891701572 0.046350436
11 2701 15.82 0.261437908 0.122 8.74 15 4.454498275 0.78117647 175.3680035 0.659468494 47.19140267 7.794384146 0.057040482
12 2801 15.77 0.343102215 0.126 9.14 16 4.604818679 1.02518942 222.634047 0.651794103 37.17249081 7.8919183 0.042958054
13 2900 15.74 0.365853658 0.138 9.6 17 4.758504208 1.09317073 229.7299072 0.644745318 36.02431294 7.985480944 0.039850932
14 3009 15.1 0.135476718 0.054 2.27 16 4.736601703 0.40480443 85.4630511 0.638230018 96.83555598 8.046037327 0.106529589
15 3124 1.03 0.094655886 0.058 2.4 15 0.335440875 0.28283179 843.1643512 0.668190603 9.8152419 8.086798302 0.159628499
BEBAN SPEED TORQUE FUEL. CONSUMS EMISI GAS BUANG P mf SFC ml η λl AFR
1/2 THROTTLE (rpm) (Nm) (cm3/s) CO CO2 HC (kW) (kg/h) (g/kW h) (kg/h) (%) (%)
1 1300 14.92 0.177383592 0.07 5.31 1 2.021994208 0.53002217 262.1284328 1.048024807 31.57178327 10.52631579 0.13360288
2 1400 15.01 0.192771084 0.056 4.93 1 2.190667472 0.576 262.9335608 1.088333454 31.47510741 10.15037594 0.12766674
3 1500 15.2 0.224988032 0.046 4.86 2 2.3768544 0.67226424 282.8377875 1.053399293 29.26010044 9.824561404 0.10587448
4 1600 15.8 0.247167868 0.054 4.87 2 2.63538944 0.73853759 280.2385023 1.019401308 29.5314955 9.539473684 0.09326332
5 1700 15.98 0.407470288 0.05 4.97 3 2.832001168 1.21752122 429.9155079 1.061674827 19.24997335 9.287925697 0.05891871
6 1800 16 0.311284046 0.048 5.13 4 3.0023424 0.93011673 309.7970203 1.032530812 26.71382075 9.064327485 0.07500735
7 1900 16.2 0.300187617 0.044 5.48 5 3.20875344 0.8969606 279.5355319 1.006625021 29.60576072 8.864265928 0.07582853
8 2000 16.32 0.304182509 0.048 5.91 6 3.40265472 0.90889734 267.1141834 0.889784617 30.98248833 8.684210526 0.06614673
9 2110 16.46 0.314547837 0.05 16.57 8 3.620595589 0.93986894 259.5895935 0.796773436 31.88056177 8.480917935 0.05728037
10 2222 16.36 0.303797468 0.036 7.12 8 3.789614956 0.90774683 239.5353736 0.764810592 34.54964477 8.290302714 0.0569282
11 2314 12.48 0.23154848 0.026 6.19 8 3.010548803 0.69186686 229.8141979 0.705283462 36.01110003 8.188145385 0.06887783
12 2394 1.15 0.081939228 0.028 1.88 8 0.287005169 0.24483441 853.0662158 0.698346108 9.701312648 8.134371015 0.19272433
BEBAN SPEED TORQUE FUEL. CONSUMS EMISI GAS BUANG P mf SFC ml η λl AFR
1/4 THROTTLE (rpm) (Nm) (cm3/s) CO CO2 HC (kW) (kg/h) (g/kW h) (kg/h) (%) (%)
1 1300 16.1 0.205920205 0.048 4.87 0 2.18191064 0.61528957 281.9957707 0.854452774 29.34746875 10.52631579 0.0938311
2 1400 12.08 0.142095914 0.016 3.93 0 1.763042176 0.42458259 240.8238423 0.83802099 34.3647954 10.15037594 0.13336166
3 1500 5.63 0.090797737 0.02 2.33 0 0.88037436 0.27130364 308.1684911 0.826071061 26.85499104 9.824561404 0.20573116
4 1620 3.85 0.094432421 0.022 1.92 0 0.650194776 0.28216407 433.9685343 0.812794919 19.07018923 9.421702404 0.19463348
4.4. Grafik
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
170018081900200421052204230824042503260127012801290030093124
BAB V
PEMBAHASAN
Untuk grafik torsi vs putaran, pada putaran yang semakin besar nilai titik puncak beban Full Throttel yaitu 18,84 N.m pada putaran 1808 rpm. Sedangkan nilai titik puncak beban ½ throttle yaitu 16,46 N.m pada putaran 2110 rpm. Akan tetapi pada beban ¼ throttle semakin besar putarannya maka semakin menurun nilai torsinya.
Untuk grafik daya vs putaran, pada beban ¼ throttle semakin besar putaran maka semakin kecil daya yang dihasilkan. Sedangkan pada beban full throttle, titik puncak pada putaran 3124 rpm dengan daya 0,33544 kW sedangkan titik minimumnya pada putaran 1700 rpm dengan daya 2,8001 kW. Pada ½ throttle, titik puncak pada putaran 2394 rpm dengan daya 0,28700 kW.
Untuk grafik SFC vs putaran, pada beban full throttle titik pertama pada putaran 1700 rpm dengan konsumsi bahan bakar 383,103997 g/kW.h. Konsumsi bahan bakar teririt (175,3680035 g/Kw) terjadi pada putaran 2701 rpm. Pada beban ½ throttle, konsumsi bahan bakar teririt (229,8141979 g/kW.h) terjadi pada putaran 2314 rpm sedangkan pada beban ¼ throttle konsumsi bahan bakar teririt (240,8238423 g/kW.h) terjadi pada putaran 1400 rpm.
Untuk grafik emisi gas buang CO vs putaran, pada beban full throttle semakin besar putaran maka emisi gas buang CO semakin besar dan emisi gas buang CO terbesar (0,138 CO) pada putaran 2900 rpm. Pada beban ½ throttle dan beban ¼ throttle semakin besar putarannya maka emisi gas buang CO semakin berkurang.
Untuk grafik emisi gas buang CO2 vs putaran, pada beban ¼ throttle semakin besar putaran maka gas buang CO2 yang dihasilkan semakin kecil. Pada beban full throttle dan ½ throttle semakin besar putaran maka emisi gas buang CO2 cenderung semakin besar.
BAB VI
PENUTUP
6.1 Kesimpulan
1. Gaya torsi full throttle lebih besar beban torsi ½ throttle dan lebih kecil beban ¼ throttle untuk putaran yang sama.
2. Dengan putaran yang sama, emisi gas buang CO dan CO2 yang dihasilkan pada ¼ throttle lebih sedikit dibandingkan dengan ½ throttle dan pada full throttle lebih banyak menghasilkan emisi gas buang CO dan CO2.
3. Pada putaran yang sama, konsumsi bahan bakar pada full throttle lebih irit dibandingkan ¼ throttle dan ½ throttle.
Langganan:
Postingan (Atom)