laporan akhir presmes otto
DESCRIPTION
PRaktikum Prestasi mesin ottoTRANSCRIPT
1
Bab I TUJUAN PENGUJIAN
Tujuan pengujian dari motor otto adalah mengetahui karakteristik daripada motor otto
yang diuji, dan kemudian hasilnya digambarkan dalam bentuk “grafik – karakteristik”.
Beberapa grafik karakteristik yang dapat dipergunakan untuk menilai performance atau
prestasi suatu motor otto antara lain :
1. Karakteristik motor otto pada berbagai kecepatan putaran. Grafiknya :
IHP; BHP, effisiensi; hmep; braketorque terhadap kecepatan putaran
2. Karakteristik motor otto pada putaran konstan, untuk berbagai pembebanan. Grafiknya :
BFC, BSFC, heat-balance terhadap BHP atau BMEP.
3. Komposisi gas asp : (O2 ; CO2 ; CO ) untuk suatu kecepatan putaran pada berbagai beban.
2
B
Bab II
INSTALASI DAN SPESIFIKASI UNIT PENGUJIAN II.1. Skema Instalasi
ENGINE TEST BED 75 Kw ( 100 HP ) TE. 18/D
Gambar
Keterangan :
A. Motor otto TE 18
B. Hydroulic Dynamometer DPX 1
F
C
A
D
E
3
C. Fuel Consumption Gauge TE 13
D. Air Consumtion TE 40
E. Air Consumtion TE 95
F. Tachometer ( Digital ) TTC 105
Sebelum pengujian dimulai, lakukanlah hal-hal sebagai berikut :
a. Catatlah kondisi udara dalam ruangan laboratorium
b. Aturlah dynamometer pada kedudukan “nol” ( static balance )
c. Aturlah manometer pada air flow meter pada kedudkan “nol”
II.2. Spesifikasi Alat Percobaan dan Pengukuran
Equipment : Hydraulic Dynamometer Test Bed
75 kW ( 100 HP )
Serial : TE. 18/3968
Date : 27.5.76
Supplied to : Gilbert Gilkes & Gordon ( Indonesia )
Engine :
Type : BLMC 1622 cc
Engine No. : 16V/860E/2549
Bore : 76,2 mm
Stroke : 88,9 mm
Swept volume : 1522 cc
Compression : 7.2 to 1
Rasio maximum speed : 5000 rev/min
Indicator tappings : In No : 4 cylinder
Diameter of exhaust pipe : 38 mm ( 1 ½ )
Length of exhaust pipe : 1 metre
Dynamometer : Heenan & Froude
Capacity : 75 kW
Type : DPX 1
Maximum speed : 9000 rev/min
Serial No. : ZBX 33611/5
4
Power equation :
Centre height : 0,5 m
Fuel Gauge :
Number : 1
Capacity : 50-100-200 cc
Water Flowmeter :
Rotameter 2000
Capacity : 5 to 50 L/min
Serial No. : RA 123164
Airbox :
Drum size : 0.61 m diameter × 0.91 m long.
Oriffice size : 56.03
Cooficient of discharge : 0.6
Additional Instrument :
Oil pressure Gauge : Rotameter 0 to 700 kN/m2
Oil Temperature Gauge : Rotameter 50 to 200ºC
Tachometer : Cendela Instruments TTC 105
Revolution Counter : Serial No. 004
Cooling Water Thermometer : -
Exhaust Thermometer : -10 to 110ºC
Exhaust Test Cock : not supplied
Variabel Jet Carborettor : Y to S
Morse Test Apparatus :
Indicator Mounting Bracket : Not supplied
Indicator :
Literature :
Foundation Plinth : 20038
Heenan & Froude Instruction Book No. : 506/4
Heenan & Froude Publication 6032/3
5
BAB
III Pengolahan Data
III.1 Data Pengujian Motor Otto pada Berbagai Putaran
1) Tabel Percobaan 1
no RPM volume
(cc) waktu
(s) T in
(celcius) T out
(celcius) Q(l/menit) ∆l(mmH2O) Pa(atm) Ta(celcius) Torque (Nm)
1 1300 25 55.8 44 48 34 5 1 34 1.5 2 1500 25 53.3 51 55 35 10 1 34 1.5 3 1700 25 48.6 54 69 35.5 12 1 34 1.5 4 1900 25 45.4 58 63 35.5 12 1 34 1.5 5 2100 25 41.7 63 68 36.5 12 1 36 1.5 6 2300 25 40.7 67 72 36.5 12 1 36 1.5
III.1.1 Mencari harga BHP, BFC, BMEP, Va, ma, ηth, dan ηvol
Contoh Perhitungan: Pada RPM 1700
• h 0 = ∆L sin α = ∆L = 1 x = 4.57mmH2O = 0.457 cmH2O
• BHP = = = 0.2669 watt
• BFC = = = 1.851 L/s
• BSFC = = = 6.9351 (L/kW-h)
• BMEP = = = 12.3784 kN/m2
; dimana Vs = 1.522 liter dan K2 untuk 4-stroke = 2
• ma = 0.00001232.D2 = 0.00001232 (56.03) 2
= 0.015 kg/s
• Va = 0.003536 D2 = 0.003536 (56.03) 2
6
= 13.064 J/s
• ηth = = = 0.019 ,
dimana; ρf = 0.75 kg/l ; Hl = 3.5775 x 107 J/kg
• ηvol = = = 0.6058
Tabel Hasil Perhitungan
no RPM T BHP BFC BSFC BMEP Ma Va η Th η Vol 1 1300 1.5 0.2041 1.613 7.902 12.3784 0.00968 8.42339 0.01891 0.510869 2 1500 1.5 0.2355 1.688 7.1677 12.3784 0.01369 12.786 0.01871 0.672 3 1700 1.5 0.2669 1.851 6.9351 12.3784 0.015 13.064 0.019 0.6058 4 1900 1.5 0.2983 1.982 6.6455 12.3784 0.015 13.064 0.02 0.54211 5 2100 1.5 0.3297 2.158 6.5453 12.3784 0.01497 15.477 0.02 0.58 6 2300 1.5 0.3611 2.211 6.1222 12.3784 0.01497 15.477 0.02 0.53
III.1.2 Mencari Harga FHP, IHP, η mech, IMEP, dan FMEP
Dengan Metode Least Square :
BHP sebagai aksis
BFC sebagai ordinat
7
Contoh Perhitungan :
• FHP = = = 1.17408 kN/m2
• IHP = BHP + FHP = 0.2669 +1.17408 = 1.44098 kN/m2
• η mech = = 0.18522
• IMEP = = = 66.8306
• FMEP = = 360.817
Tabel Hasil Perhitungan
NO RPM T BHP FHP IHP η mech IMEP FMEP η th η vol 1 1300 1.5 0.2041 1.17408 1.37818 0.14809 83.585 564.42 0.01891 0.510869 2 1500 1.5 0.2355 1.17408 1.40958 0.16707 74.09 443.47 0.01871 0.672 3 1700 1.5 0.2669 1.17408 1.44098 0.18522 66.82 360.81 0.019 0.6058 4 1900 1.5 0.2983 1.17408 1.47238 0.20259 61.09 301.58 0.02 0.54211 5 2100 1.5 0.3297 1.17408 1.50378 0.21294 56.45 257.52 0.02 0.58 6 2300 1.5 0.3611 1.17408 1.53518 0.23521 52.62 223.732 0.02 0.53
8
III.1.3 Mencari harga Heat Losses H1, H3, dan Q1
Contoh Perhitungan :
• H1 = = = 13795.73 watt
• H3 = ma.Cp.Ta = 0.015 x 1004.7 x 307.15 = 4628.9 watt • Q1 = 4187.Q.(Tout – Tin) = 4187 x 0.59 x (342.15-327.15) = 37054.95 J/s
Tabel Hasil Perhitungan
No. ma Ta (K) T in (K) T out (K) Q (L/s)
H1 (watt)
H3 (watt) Q1 (J/s)
1 0.003062 308 320 325 0.6 12421.88 947.4196 12561 2 0.003058 308.8 322 328.5 0.625 16769.53 948.6492 17009.69 3 0.004351 305 307 316 0.65 20326.7 1333.312 24493.95 4 0.004337 307 313 319.5 0.65 20961.91 1337.677 17690.08 5 0.006104 310 317 325 0.7 27949.22 1900.981 23447.2 6 0.009635 311 326 330 0.716667 47912.95 3010.559 12002.73
III.1.4 Grafik • Grafik BHP vs N
0 0.05
0.1 0.15
0.2 0.25
0.3 0.35 0.4
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
BH
P
N
BHP Vs N
9
• Grafik FHP,IHP vs N
• Grafik BFC,BSFC vs N
0.6 0.7 0.8 0.9
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
FHP,
IHP
N
FHP,IHP Vs N
Series1
Series2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
BFC
,BSF
C
N
BFC,BSFC VS N
Series1
Series2
10
• Grafik Eff.Mech vs N
• Grafik Eff thermal , Eff Volume vs N
• Grafik BMEP vs N
0.08 0.1
0.12 0.14 0.16 0.18
0.2 0.22 0.24 0.26
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
η m
ech
N
η mech Vs N
Series1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
ηTh,ηV
ol
N
ηTh,ηVol Vs N
Series1
Series2
11
• Grafik FMEP vs N
• Grafik IMEP vs N
0
2
4
6
8
10
12
14
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
BM
EP
N
BMEP Vs N
Series1
0
100
200
300
400
500
600
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
FMEP
N
FMEP Vs N
Series1
12
• Grafik H1, H3,Q1 vs N
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
IMEP
N
IMEP Vs N
Series1
0 5000
10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
H1,
H3,
Q1
N
H1,H3,Q1 Vs N
Series1
Series2
Series3
13
III.2 Data Pengujian Motor Otto pada Putaran Konstan Untuk Berbagai Pembebanan.
Tabel Percobaan
No N (rpm) t(s) Tin (K) Tout
(K) Q (L/s) ho (cmH2O)
Pa (kPa) Ta (K) T (Nm)
1 2000 44.5 318.15 323.15 0.00975 0.0266665 101.325 309.15 2.4 2 2000 44.2 321.15 328.15 0.009778 0.022857 101.325 306.15 2.5 3 2000 43.9 319.15 327.15 0.009806 0.022857 101.325 309.15 2.6 4 2000 44.3 318.15 325.15 0.009806 0.0266665 101.325 309.15 2.8 5 2000 44.7 338.15 343.15 0.009806 0.0190475 101.325 307.15 3 6 2000 44.2 334.15 340.15 0.009778 0.022857 101.325 309.15 5 III.2.1 Mencari harga BHP, BFC, BSFC, BMEP, Va, ma, ηth, dan ηvol Contoh Perhitungan:
• h 0 = ∆L sin α = ∆L = 0.7 x = 0.267 mmH2O = 0.0267 cmH2O
• BHP = = = 0.5024 watt
• BFC = = = 2.0225 L/s ; dimana Vs = 1.522 liter
• BSFC = = = 4.0256 (L/kW-h)
• BMEP = = = 19.8055 kN/m2
; K2 untuk 4-stroke= 2
• ma = 0.00001232.D2 = 0.00001232 (56.03) 2
= 0.00362 kg/s
• Va = 0.003536 D2 = 0.003536 (56.03) 2
= 3.16837 J/s
• ηth = = = 0.03333 ,
dimana; ρf = 0.75 kg/l ; Hl = 3.5775 x 107 J/kg
14
• ηvol = = = 0.1248
Tabel Hasil Perhitungan
No N
(rpm) T (Nm) BHP BFC BSFC BMEP ma Va η th η vol
1 2000 2.4 0.5024 2.0225 4.0256 19.80552 0.0036 3.1664 0.033329 0.124825 2 2000 2.5 0.523333 2.0362 3.8908 20.63075 0.0034 2.9172 0.034484 0.115003 3 2000 2.6 0.544267 2.0501 3.7667 21.45598 0.0033 2.9315 0.03562 0.115565 4 2000 2.8 0.586133 2.0316 3.4661 23.10644 0.0036 3.1664 0.03871 0.124825 5 2000 3 0.628 2.0134 3.2061 24.7569 0.0031 2.6674 0.041849 0.105154 6 2000 5 1.046667 2.0362 1.9454 41.2615 0.0033 2.9315 0.068968 0.115565
III.2.2 Mencari Mencari Harga FHP, IHP, η mech, IMEP, dan FMEP
Dengan Metode Least Square :
No BHP (x) BFC (y) x2 y2 xy 1 0.5024 2.022472 0.252406 4.090393 1.01609 2 0.523333 2.036199 0.273878 4.146107 1.065611 3 0.544267 2.050114 0.296226 4.202967 1.115809 4 0.586133 2.031603 0.343552 4.12741 1.19079 5 0.628 2.013423 0.394384 4.053871 1.26443 6 1.046667 2.036199 1.095511 4.146107 2.131222
Jumlah 3.8308 12.19001 2.655957 24.76685 7.783951
Contoh Perhitungan :
• b = = = 0.000213
• a = =
= 2.845597
15
• FHP = = = 7.48 x 10-5
• IHP = BHP + FHP = 0.5024 + 7.48 x 10-5 = 0.5025
• η mech = = = 0.999800
• IMEP = = = 19.80946
• FMEP = = = 19.813422
Tabel Hasil Perhitungan
No. N (rpm)
T (Nm) BHP FHP IHP η
mech IMEP FMEP η th η vol
1 2000 2.4 0.502 7.48525E-05 0.502 1.000 19.808 19.811 0.033 0.125
2 2000 2.5 0.523 7.48525E-05 0.523 1.000 20.634 20.637 0.034 0.115
3 2000 2.6 0.544 7.48525E-05 0.544 1.000 21.459 21.462 0.036 0.116
4 2000 2.8 0.586 7.48525E-05 0.586 1.000 23.109 23.112 0.039 0.125
5 2000 3 0.628 7.48525E-05 0.628 1.000 24.760 24.763 0.042 0.105
6 2000 5 1.047 7.48525E-05 1.047 1.000 41.264 41.267 0.069 0.116
III.2.3 Mencari harga Heat Losses H1, H3, dan Q1
Contoh Perhitungan :
• H1 = = = 15073.9 watt
• H3 = ma.Cp.Ta = 0.00362 x 1004.7 x 309.15 = 1124.383 watt • Q1 = 4187.Q.(Tout – Tin) = 4187 x 0.658333 x (329.5-322) = 20673.31 J/s
16
Tabel Hasil Perhitungan
No. ma Ta (K) T in (K) T out (K) Q (L/s) H1 (watt) H3 (watt) Q1 (J/s)
1 0.00362 309.15 320 339 0.666667 15073.736 1124.3829 53035.36 2 0.00362 306.15 319.5 325.5 0.65 15176.046 1113.4718 16329.3 3 0.00362 309.15 322 329.5 0.658333 15279.755 1124.3829 20673.3 4 0.00362 309.15 326 333.5 0.65 15141.789 1124.3829 20411.63 5 0.00362 307.15 327.5 335.5 0.633333 15006.292 1117.1089 21214.12 6 0.00362 309.15 320 335 0.65 15176.046 1124.3829 40823.25
III.2.4 Grafik
• Grafik BFC, BSFC vs BHP
0 0.5
1 1.5
2 2.5
3 3.5
4 4.5
BFC vs BHP
BSFC cs BHP
17
• Grafik Eff.Mech, Eff.Thermal, Eff.Volume vs BHP
• Grafik BMEP,FMEP,IMEP vs BHP
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
Eff. Mech vs BHP
Eff. Volume vs BHP
Eff. Thermal vs BHP
0 5
10 15 20 25 30 35 40 45
BMEP vs BHP
BMEP vs BHP
18
Grafik H1, H3, Q1 vs BHP
0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000
FMEP vs BHP
FMEP vs BHP
0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000
IMEP vs BHP
IMEP vs BHP
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
H1 vs BHP
H3 vs BHP
Q1 vs BHP
19
BAB IV
Analisa dan Kesimpulan
IV.1 Analisa Percobaan
Percobaan ini bertujuan untuk dapat mengetahui karakteristik motor Otto jika diberikan
berbagai kondisi. Kondisi yang pertama yaitu motor Otto dijalankan dengan memvariasikan
putaran denagn torsi tetap, sedangkan kondisi kedua motor Otoo dijalankan dengan putaran
konstan dengan variasi terletak pada torsi. Setelah melakukan percobaan, kami mencoba melihat
hubungan antara daya yang dihasilkan, BHP, IHP, Heat losses yang terjadi pada dua kondisi
tersebut. Dalam melakukan setiap percobaan, kekurangan yang terjadi sangatlah wajar, begitu
pula pada percobaan kali ini. Kekurangan tersebut yaitu pada pembaca flow rate air pada radiator
yang kurang presisi, hal ini menyebabkan tidak sesuainya hasil percobaan dengan nilai teoritis.
Selain itu, alat pemutar torsi pada mesin Otto cukup susah untuk diatur yang mengakibatkan
besar torsi sulit dibac sehingga akan sangat mempengaruhi perhitungan pada hasil percobaan.
IV.2 Analisa Grafik
Untuk Putaran yang berubah-ubah dan Torsi yang Konstan
• Grafik BHP vs N
0 0.05
0.1 0.15
0.2 0.25
0.3 0.35 0.4
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
BH
P
N
BHP Vs N
20
Nilai daya output (BHP) yang dihasilkan cenderung berbanding lurus dengan kenaikan
putaran (rpm). Hal ini disebabkan karena pengaruh putaran motor mempengaruhi supply daya
yang dihasilkan persatuan waktunya. Hal ini sesuai dengan persamaan =
BHP =
• Grafik FHP,IHP vs N
Grafik FHP vs N Nilai FHP akan senantiasa konstan karena tidakdipengaruhi oleh perubahan putaran
(rpm). Sesuai dengan persamaan:
FHP = ;
Dimana nilai b dan a adalah nilai dari pendekatan least square yang berisikan nilai BHP dan BFC
yang dianggap konstan selama penambahan perputaran.
0.6 0.7 0.8 0.9
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
FHP,
IHP
N
FHP,IHP Vs N
FHP vs N
IHP vs N
21
Grafik IHP vs N
Nilai IHP merupakan besarnya nilai BHP yang berubah setiap penambahan perputaran
dikurang dengan nilai FHP yang konstan sepanjang perputaran. Sehingga nilai IHP sedikit mirip
dengan grafik BHP yang cenderung naik dengan pertambahan putaran (rpm).
• Grafik BFC, BSFC vs N
Grafik BFC vs N
Pada grafik BFC ( Brake Fuel Consumption ) Vs N terlihat bahwa nilai dari BFC akan
senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Hal ini disebabkan karena nilai
BFC berbanding terbalik dengan waktu yang dibutuhkan mesin dalam memakai bahan bakarnya
yang setiap ditambah banyak putaran akan semain kecil nilainya.
Grafik BSFC vs N
Grafik BSFC vs N memiliki karakteristik seperti terlihat pada gambar mengingat bahwa
semakin tinggi nilai dari N ( RPM ), maka kompresi engine akan semakin besar dan sebagai
akibatnya maka konsumsi bahan bakar akan juga semakin besar nilainya.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
BFC
,BSF
C
N
BFC,BSFC VS N
BFC vs N
BSFC vs N
22
• Grafik Eff.Mech vs N
Pada grafik di atas, kiita dapat melihat terdapat kenaikan nilai efisiensi mekanika pada
setiap bertambahnya putaran motor (rpm). Dapat kita lihat pula betuk grafik ini menyerupai
grafik BHP dengan IHP. Karena nilai effisiensi mekanikal didapat dari nilai BHP dibagi IHP
• Grafik Eff thermal , Eff Volume vs N
0.08 0.1
0.12 0.14 0.16 0.18
0.2 0.22 0.24 0.26
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
η m
ech
N
η mech Vs N
Series1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
ηTh,ηV
ol
N
ηTh,ηVol Vs N
ηTh vs N
ηVol vs N
23
Grafik Effisiensi Thermal vs N
Pada grafik th Vs N terlihat bahwa nilai dari th terlihat cenderung konstan sepanjang
penambahan putaran. Hal ini disebabkan karena nilai dari th berbanding terbalik dengan nilai
dari BSFC yang nilainya cederung konstan sepanjang penambahan putaran, yang secara tidak
langsung menunjukkan bahwa ratio dari heat sebanding atau equivalent dengan nilai dari brake.
Grafik Effisiensi Volume vs N
Pada grafik vol Vs N terlihat bahwa nilai dari vol cenderung mengalami kenaikan. Hal ini
disebabkan karena nilai effisiensi volume dipengaruhi oleh besarnya volumetric rate of flow (Va)
yang cenderung bertambah disetiap penambahan putarannya. Sedangkan besarnya perubahan
penambahan putaran tidak sebesar Va perbandingannya. Pada Lower Piston Speed dimana nilai
dari vol terlihat constant atau nilai dari air capacity naik dengan rapidly. Sedangkan pada high
piston speed nilai dari vol akan mencapai titik puncak kemudian akan turun, karena nilai dari
air capacitynya tidak terlalu besar.
• Grafik BMEP vs N
0
2
4
6
8
10
12
14
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
BM
EP
N
BMEP Vs N
Series1
24
Pada grafik antara BMEP ( Brake Mean Effective Pressure )Vs N terlihat bahwa nilai dari
BMEP akan senantiasa konstan, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Hal ini disebabkan
nilai dari BMEP sebanding dengan nilai dari BHP dan berbanding terbalik dengan nilai dari N (
RPM ).
• Grafik FMEP vs N
Pada grafik antara FMEP ( Fuel Mean Effective Pressure ) Vs N terlihat bahwa nilai dari
FMEP akan cenderung turun, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Hal ini disebabkan
nilai dari FMEP sendiri berbanding terbalik dengan nilai dari mek dan berbanding lurus dengan
nilai IMEP.
• Grafik IMEP vs N
0
100
200
300
400
500
600
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
FMEP
N
FMEP Vs N
Series1
25
Pada grafik antara IMEP ( insentive mean effective pressure ) Vs N terlihat bahwa nilai
dari IMEP akan cenderung turun, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Hal ini
menunjukkan bahwa tekanan rata-rata pada piston dalam satuan waktu jika terjadi penambahan
putaran akan cenderung turun.
• Grafik H1, H3,Q1 vs N
Grafik H1 vs N
Pada grafik antara H1 ( Heat of Combustion of Fuel ) Vs N terlihat bahwa nilai dari H1
akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ). Hal ini disebabkan karena
pada saat engine berada pada nilai RPM tinggi maka kalor yang dihasilkan akan semakin besar
karena putaran yang begitu cepat dan proses terjadinya pembakran yang begitu cepat yang
dibutuhkan akan semakin besar.
Grafik H3 vs N
Pada grafik antara H3 Vs N terlihat bahwa nilai dari H3 ( enthalpy of inlet air ) mengalami
kenaikan seiring dengan naiknya nilai N ( RPM ). Namun, kenaikan tersebut terlihat tidak terlalu
signifikan ( tidak terlalu drastis kenaikannya). Hal ini secara tidak langsung terjadi mengingat
nilai dari mass rate of flow air at engine inlet tidak terlalu besar kenaikannya.
0 5000
10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
H1,
H3,
Q1
N
H1,H3,Q1 Vs N
H1 vs N
H3 vs N
Q1 vs N
26
Grafik Q1 vs N
Pada grafik antara Q1 Vs N terlihat bahwa nilai dari Q1 ( Heat to Cooling Water ) naik
seiring dengan naiknya nilai N ( RPM ), kenaikan tersebut disebabkan suhu antara inlet dan
outlet yang senatiasa mengalami kenaikan di saat nilai RPM atau putaran engine ditinggikan.
Suhu antara inlet maupun outlet yang dimaksud disini adalah Cooling Water Inlet mupun Outlet.
Serta nilai flow rate air pendingin yang selalu meningkat di setiap penambahan putaran.
Untuk Putaran yang Konstan dan Torsi yang berubah-ubah
• Grafik BFC,BSFC vs BHP
Grafik BFC vs BHP
Pada grafik BFC Vs BHP terlihat bahwa nilai dari BFC ( Brake Fuel Consumption )
terlihat konstan, hal ini disebabkan karena pada nilai RPM yang sama ternyata konsumsi bahan
bakar yang dibutuhkan tetap sama, walaupun terdapat kenaikan, namun jumlah kenaikan
tersebut sangatlah kecil, sehingga dapatlah kita katakan bahwa nilai dari BFC adalah konstan
terhadap BHP.
Grafik BSFC vs BHP
Terlihat pada grafik, nilai BSFC cenderung turun. Seperti yang telah diketahui, nilai
VSFC dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu BFC dan BHP. BFC konstan namun nilai BHP akan
0 0.5
1 1.5
2 2.5
3 3.5
4 4.5
BFC vs BHP
BSFC cs BHP
27
bertambah karena adanya penambahan torsi pada setiap putaran yang dibuat konstan. Karena
nilai BSFC yang berbanding terbalik dengan BHP.
BSFC = ;
Dimana nilai BFC yang konstan pada putaran konstan.
• Eff.Mech, Eff Thermal, Eff Vol vs BHP
Grafik Eff Mechanical vs BHP
Pada grafik mek Vs BHP terlihat bahwa nilai dari mek mengalami kenaikan namun
tidak terlalu signifikan. Sebagaimana diketahui bahwa Mechanical Efficiency pada dasarnya
merupakan fungsi dari Load atau beban. Dia akan naik seiring dengan adanya penambahan Load
atau beban (dalam hal ini torsi). Dimana torsi berhubungan langsung dengan nilai BHP. Hal ini
menunjukkan bahwa nilai mek akan mengalami kenaikan seiring dengan naiknya BHP.
Grafik Eff.Thermal vs BHP
Grafik th Vs BHP menunjukkan bahwa nilai dari th akan naik, seiring dengan naiknya
nilai dari BHP, karena nilainya berbanding lurus, namun kenaikan tersebut tidak terlalu
signifikan. Hal ini disebabkan karena nilai dari Efficiency Thermal sangat bergantung pada
besarnya compression ratio yang diberikan. Sampai pada titik kompresi tertentu, baru nilai dari
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
Eff. Mech vs BHP
Eff. Volume vs BHP
Eff. Thermal vs BHP
28
mechanical efficiency akan turun. Sementara kondisi yang terjadi adalah compression ratio
memiliki nilai yang tetap, kalaupun ada kenaikan sifatnya sangat kecil sekali. Mengingat RPM di
jaga pada kondisi konstan.
Grafik Eff.Volume vs BHP
Grafik vol Vs BHP terlihat bahwa nilai dari vol berada pada kondisi konstan., kalaupun
ada perubahan sifatnya sangat-sangat kecil. seperti terlihat pada grafik. Pada dasarnya vol
sendiri bergantung pada besarnya nilai dari volumetric flow rate (Va) yang juga konstan.
Sementara pada kondisi tetap (nilai RPM engine sama ), maka dapatlah dikatakan sebenarnya
nilai dari vol adalah sama. Kenaikan dari nilai BHP tidak berpengaruh banyak, karena air
capacity yang digunakan juga signifikan kenaikannya.
• Grafik BMEP,FMEP,IMEP vs BHP
Nilai BMEP cenderung untuk naik seiring bertambahnya BHP. Hal ini dikarenakan nilai
BMEP berbanding lurus dengan BHP, dengan konstannya nilai putaran (rpm).
0 5
10 15 20 25 30 35 40 45
BMEP vs BHP
BMEP vs BHP
29
Pada grafik FMEP ( Fuel Mean Effective Pressure ) vs BHP terlihat bahwa nilai dari
FMEP akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari BHP. Hal ini disebabkan nilai dari
FMEP sendiri berbanding terbalik dengan nilai dari mek. Dari persamaan :
FMEP :
Nilai IMEP sendiri cenderung naik, sehingga garik FMEP juga akan naik.
0.000 5.000
10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000
FMEP vs BHP
FMEP vs BHP
0.000 5.000
10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000
IMEP vs BHP
IMEP vs BHP
30
Pada grafik IMEP ( insentive mean effective pressure ) Vs BHP terlihat bahwa nilai dari
IMEP akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari BHP. IMEP sendiri sangat
bergantung nilainya dari IHP. Karena nilai IHP sendiri didapat dari nilai BHP. Sehingga apabila
IHP mengalami kenaikan maka IMEP pun akan juga mengalami kenaikan.
• Grafik H1, H3, Q1 vs BHP
Grafik H1 vs BHP
Pada grafik H1 ( Heat of Combustion of Fuel ) Vs BHP terlihat bahwa nilai dari H1
cenderung konstan seiring dengan naiknya BHP. Hal ini sebenarnya terjadi mengingat nilai dari
H1 juga sangat bergantung dari nilai BFC, sementara nilai dari BFC yang didapatkan bersiklus
cenderung konstan. Hal tersebutlah yang mengakibatkan nilai dari H1 juga akan terlihat konstan
dan tidak mengalami perubahan.
Grafik H3 vs BHP
Pada grafik H3 Vs BHP terlihat bahwa nilai dari H3 ( enthalpy of inlet air ) tidak
mengalami kenaikan seiring dengan naiknya nilai BHP . Hal ini secara tidak langsung
menunjukkkan bahwa kenaikan nilai dari break horse power tidak mempengaruhi kenaikan dari
H3. Hal ini disebabkan flow air at engine inlet tidak mengalami perubahan, mengingat kondisi
pembebanan yang sama dimana nilai dari N ( RPM ) dijaga konstan.
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
H1 vs BHP
H3 vs BHP
Q1 vs BHP
31
Grafik Q1 vs BHP
Pada grafik Q1 Vs BHP terlihat mengalami kenaikan, konstan, dan enurunan. Pada grafik
terlihat bahwa perubahan hanya terjadi pada saat awal dan akhir saja, hal ini disebabkan karena
masih terdapat perbedaan yang cukup signifikan antara Cooling Water Inlet maupun Outlet,
namun setelah nilai dari BHP diperbesar kondisinya nilai dari Q1 cenderung mengalami nilai
yang cukup konstan (cenderung).
IV.3 Analisa Kesalahan
BHP,FHP,IHP Vs N
Grafik Referensi BHP vs N
Grafik BHP vs N pada Praktikum
0 0.05
0.1 0.15
0.2 0.25
0.3 0.35 0.4
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
BH
P
N
BHP Vs N
32
Grafik BHP vs N pada praktikum dan pada referensi yang kami dapatkan tidak meiliki
perbedaan yang mendasar. Dapat dilihat bahwa grafik referensi menunjukkan kenaikan BHP
pada setiap penambahan putaran (rpm). Hal ini menunjukkan bahwa pada percobaan
(praktikum) ini terjadi penyesuaian antara nilai-nilai teoritis dan aktual.
Grafik FHP vs N
Grafik dari FHP yang kamiperoleh pada praktikum berbentuk garis lurus (memiliki nilai
konstan). Menurut analisa kami seharusnya grafik dari FHP harus senantiasa naik seiring dengan
naiknya engine speed ( Putaran Engine ). Kemudian pada saat kenaikan FHP pada kondisi sama
dengan yang ditunjukkan grafik dari IHP, perbedaan antara keduanya harus menunjukkan kurva
maksimum. Perbedaan tersebut akan menunjukkan kurva dari BHP. Nilai maksimum BHP
sendiri baru akan didapat saat nilai dari piston speed pada nilai maksimum.
Menurut kami, beberapa kesalahan yang terjadi tersebut disebabkan oleh :
1. Terjadinya kesalahan pengamatan dalam melakukan proses pembacaan pengukuran.
2. Kekurangan pada presisi alat yang digunakan dalam praktikum tersebut.
Grafik IHP vs N
Grafik IHP menunjukkan kenaikan pada setip putarannya. Hal ini disebabkan sifat dari
IHP yang hampir mirip dengan besarnya BHP. Oleh karena itu, menurut kami grafik aktual yang
ditunjukkan telah sesuai dengan grafik referensi.
Grafik BFC,BSFC vs N
0 2 4 6 8
10
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
BFC
,BSF
C
N
BFC,BSFC VS N
BFC vs N
BSFC vs N
33
Grafik BFC vs N
Besarnya Fuel Consumption yang dibutuhkan sangat tergantung dari kondisi putaran
yang diberikan. Semakin besar kondisi putaran yang diberikan, maka nilai dari BFC nya pun
akan semakin besar. Oleh karena itu, grafik BFC vs N yang kami peroleh telah sesuai dengan
kondisi yang sebenarnya.
Grafik BSFC vs N
Nilai dari BSFC sendiri pada low piston speed nilainya menjadi besar, karena biasanya
terjadi akibat injection equipment atau secara langsung disebabkan oleh kompresi awal engine.
ηmech , ηth, ηvol Vs N
Grafik Eff.Mech vs N
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
0.22
0.24
0.26
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
η m
ech
N
η mech Vs N
Series1
34
Grafik Eff thermal , Eff Volume vs N
Pada grafik vs N, grafik nya cenderung mengalami kenaikan. Berdasarkan analisa
kami, nilai dari seharusnya mengalami penurunan seiring dengan naiknya nilai dari engine
speed> hal tersebut disebabkan pada saat engine speed dinaikkan, kemungkinan terjadinya
pumping losses, dan secara tidak langsung losses yang terjadi dapat diprediksi berdasarkan
besarnya nilai dari IHP ( Indicated Horse Power ).
Menurut kami, beberapa kesalahan yang terjadi tersebut disebabkan oleh :
1. Terjadinya kesalahan pengamatan dalam melakukan proses pembacaan pengukuran.
2. Kekurangan pada presisi alat yang digunakan dalam praktikum tersebut.
Sedangkan untuk nilai referensi yang lain, secara umum sudah menjelaskan kondisi engine
secara real.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
ηTh,ηV
ol
N
ηTh,ηVol Vs N
ηTh vs N
ηVol vs N
35
BMEP, FMEP, IMEP Vs N
Pada kurva hubungan antara BMEP ( Brake Mean Effective Pressure )Vs N berdasarkan
pada referensi yang didapatkan,terlihat bahwa terdapat perbedaan grafik yang dihasilkan. nilai
dari BMEP seharusnya akan senantiasa turun, seiring dengan naiknya nilai dari N ( RPM ).
Namun kondisi yang terjadi justru sebaliknya.
Hal yang menyebabkan terjadinya kesalah tersebut diantaranya adalah :
1. Kesalahan dalam melakukan pengukuran
2. Kesalahan dalam melakukan perhitungan yang akan secara langsung mempengaruhi hasil
percobaan
Sedangkan untuk kurva FMEP vs N dan IMEP vs N telah menampilkan grafik yang
sesuai dengan kondisi yang sebenarnya.
0
5
10
15
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
BM
EP
N
BMEP Vs N
0 100 200 300 400 500 600
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
FMEP
N
FMEP Vs N
40 50 60 70 80 90
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
IMEP
N
IMEP Vs N
36
Grafik H1, H,3 Q1 vs N
Grafik H1 vs N
Grafik H1 vs N pada hasil percobaan cenderung mengalami kenaikan, dimana telah
sesuai dengan referensi yang kami peroleh. Nilai H1 meman cenderung untuk naik, karena
nilainya dipengaruhi oleh BFC yang selalu naik oleh tiap penambahan putaran. Karena BFC
dipengaruhi oleh factor pembagi waktu yang diperlukan untuk mengkonsumsi bahan bakar
disetiap putaran.
Grafik H3 vs N
Pada grafik ackual kita dapat lihat bahwa nilai H3 selalu naik ditiap penambahan
kecepatan. Grafik ini sesuai dengan referensi, karena nilai H3 dipengaruhi oleh nilai ma dan T a
yang bertambah jika dinaikkan kecepatan putarnya. Oleh karena itu, grafik actual sudah
mewakili dari grafik referensi nya.
Grafik Q1 vs N
Grafik Q1 vs N yang terlihat turun pada hasil percobaan tidak sesuai dengan referensi
yang ada. Sesuai dengan referensi, seharusnya nilai Q1 cenderung naik, karena nilainya
dipengaruhi oleh besarnya flow rate radiator yang nilainya selalu bertambah jika putaran
ditambah. Kesalahan ini mungkin terjadi karena pembacaan indikator Q tidak tepat dan alat
0 5000
10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
H1,
H3,
Q1
N
H1,H3,Q1 Vs N
H1 vs N
H3 vs N
Q1 vs N
37
percobaan yang belum dibersihkan bagian selang maupun katup sehingga membuat distribusi air
radiator tidak sesuai. Terbukti pada saat motor Otto ini dijalankan pada putaran sangat tinggi,
motor ini menjadi sangat panas, sehingga operasinya harus dihentikan.
BFC, BSFC vs BHP
Grafik BFC vs BHP yang konstan tidak sesuai dengan referensi yang kami peroleh.
Berdasarkan referensi, grafik BFC vs BHP akan cenderung naik, Hal ini lebih berhubungan pada
nilai torsi yang diwakili BHP karena putarankonstan, jika torsi makin tinggi, maka konsumsi
bahan bakar akan semakin besar karena banyak daya yang dibutuhkan untuk mencapai torsi
tersebut.
Kesalahan yang terjadi mungkin disebabkan karena kesalahan dalam pengamatan
pengukuran dan kesalahan dalam perhitungan yang akan sangat mempengaruhi hasil akhir
percobaan.
ηmech, lηth, ηvol vs N
0 0.5
1 1.5
2 2.5
3 3.5
4 4.5
BFC vs BHP
BSFC cs BHP
38
Pada grafik antara mek Vs BHP terlihat bahwa nilai dari mek mengalami kenaikan
namun tidak terlalu signifikan.. Jika kita bandingkan dengan nilai referensi, maka grafik ini
cukup sesuai, karena sebagaimana diketahui bahwa Mechanical Efficiency pada dasarnya
merupakan fungsi dari Load atau beban. Fungsi tersebut akan naik seiring dengan adanya
penambahan beban yang dalam hal ini torsi. Torsi berhubungan langsung dengan nilai BHP. Hal
ini menunjukkan bahwa nilai mek akan mengalami kenaikan seiring dengan naiknya BHP.
Pada grafik antara th Vs BHP terlihat bahwa nilai dari th akan naik, seiring dengan
naiknya nilai dari BHP, karena nilainya berbanding lurus. Namun sama seperti grafik. mek Vs
BHP, kenaikan yang terjadi sangatlah kecil dan tidak terlalu signifikan. Hal ini disebabkan
karena nilai dari Efficiency Thermal sangat bergantung pada besarnya compression ratio yang
diberikan. Sampai pada titik kompresi tertentu, baru nilai dari mechanical efficiency akan turun.
Sementara kondisi yang terjadi adalah compression ratio memiliki nilai yang tetap, kalaupun ada
kenaikan sifatnya sangat kecil sekali. Mengingat RPM di jaga pada kondisi konstan. Grafik ini
cukup sesuai dengan referensi yang kami peroleh.
Grafik antara vol Vs BHP terlihat bahwa nilai dari vol berada pada kondisi konstan.,
kalaupun ada perubahan sifatnya sangat-sangat kecil, dan hal ini sesuai dengan referensi yang
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
Eff. Mech vs BHP
Eff. Volume vs BHP
Eff. Thermal vs BHP
39
ada. Pada dasarnya vol sendiri bergantung pada besarnya nilai dari volumetric flow rate (Va)
yang juga konstan. Sementara pada kondisi tetap (nilai RPM engine sama ), maka dapatlah
dikatakan sebenarnya nilai dari vol adalah sama. Kenaikan dari nilai BHP tidak berpengaruh
banyak, karena air capacity yang digunakan juga signifikan kenaikannya.
Grafik BMEP,FMEP,IMEP vs BHP
0 5
10 15 20 25 30 35 40 45
BMEP vs BHP
0.000 5.000
10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000
FMEP vs BHP
40
Pada grafik BMEP vs BHP, nilai BMEP cenderung untuk naik dengan bertambahnya
BHP. Hal ini disebabkan nilai BMEP berbanding lurus dengan nili BHP.
Pada grafik FMEP ( Fuel Mean Effective Pressure ) vs BHP terlihat bahwa nilai dari
FMEP akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari BHP. Hal ini disebabkan nilai dari
FMEP sendiri berbanding lurus dengan nilai IMEP. Dan nilai dari IMEP cenderung pula naik.
Sesuai dengan rumus:
FMEP :
Pada grafik antara IMEP ( insentive mean effective pressure ) Vs BHP terlihat bahwa
nilai dari IMEP akan senantiasa naik, seiring dengan naiknya nilai dari BHP. IMEP sendiri
sangat bergantung nilainya dari IHP. Karena nilai IHP sendiri didapat dari nilai BHP. Sehingga
apabila IHP mengalami kenaikan maka IMEP pun akan juga mengalami kenaikan.
Ketiga grafik diatas sesuai dengan referensi yang kami peroleh, dimana BMEP vs BHP,
FMEP ( Fuel Mean Effective Pressure ) vs BHP, dan IMEP ( insentive mean effective pressure )
Vs BHP akan selalu naik.
0.000 5.000
10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000
IMEP vs BHP
41
H1, H3, Q1 vs BHP
Pada grafik H1 ( Heat of Combustion of Fuel ) Vs BHP terlihat bahwa nilai dari H1
cenderung konstan seiring dengan naiknya BHP. Hal ini sebenarnya terjadi mengingat nilai dari
H1 juga sangat bergantung dari nilai BFC, sementara nilai dari BFC yang didapatkan bersiklus
cenderung konstan. Hal tersebutlah yang mengakibatkan nilai dari H1 juga akan terlihat konstan
dan tidak mengalami perubahan. Apabila dibandingkan dengan referensi, maka grafik ini belum
ememnuhi nilai-nilai teoritis yang ada, sebab berdasarkan referensi grafik tersebut cenderuung
akan naik.Beberapa kesalahan yang menyebabkan hal tersebut menurut kami yaitu kesalahan
pengamatan dalam pengambilan data dan juga kesalahan dalam perhitungan yang dilakukan.
Pada grafik H3 Vs BHP terlihat bahwa nilai dari H3 ( enthalpy of inlet air ) tidak
mengalami kenaikan seiring dengan naiknya nilai BHP . Hal ini secara tidak langsung
menunjukkkan bahwa kenaikan nilai dari break horse power tidak mempengaruhi kenaikan dari
H3. Hal ini disebabkan flow air at engine inlet tidak mengalami perubahan, mengingat kondisi
pembebanan yang sama dimana nilai dari N ( RPM ) dijaga konstan. Sehingga menurut kami
nilai aktual ini cocok dengan nilai referensinya.
Pada grafik Q1 Vs BHP terlihat mengalami kenaikan, konstan, dan enurunan. Pada grafik
terlihat bahwa perubahan hanya terjadi pada saat awal dan akhir saja, hal ini disebabkan karena
masih terdapat perbedaan yang cukup signifikan antara Cooling Water Inlet maupun Outlet,
namun setelah nilai dari BHP diperbesar kondisinya nilai dari Q1 cenderung mengalami nilai
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
H1 vs BHP
H3 vs BHP
Q1 vs BHP
42
yang cukup konstan (cenderung). Sehingga jika kita bandingkan dengan nilai referensi, tidaklah
sesuai, karena nilai ini tetap cenderung naik seharusnya. Kesalahan ini mungkin terjadi karena
kesalahan pada pembacaan inikator nilai Q, yang membuat tidak sesuainya nilai aktual dengan
teoritis.
IV.4 Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh setelah melakukan percobaan Motor Otto ini adalah:
a. Untuk Putaran yang berubah-ubah dan Torsi yang konstan
1. Daya output yang dihasilkan berbanding lurus dengan banyaknya putaran yang dilakukan.
Sehingga persamaan
BHP : ; terbukti
2. Nilai IHP naik seiring bertambahnya putaran, hal ini dikarenakan IHP berbanding lurus
dengan BHP
3. Nilai dari FHP ( Friction Horse Power ), sangat bergantung dari kondisi putaran engine N (
RPM ).
4. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan terlihat bahwa Brake Fuel consumption sangat
berhubungan dengan faktor N ( RPM ). Semakin besar nilai dari N ternyata semakin
membutuhkan bahan bakar ( Fuel Consumption ) yang semakin besar pula.
5. Dari hasil percobaan, dapat melihat bahwa nilai BMEP konstan walaupun terdapat perbedaan
putaran. Dapat kita simpulkan bahwa tekanan rata-rata untuk setiap putarannya akan tetap
sama.
6. Nilai dari vol sangat bergantung pada Air Capacity yang masuk ke dalam engine. Yang
nilai ini akan bertambah seiring dengan adanya penambahan putaran.
7. Mechanical Efficiency ternyata merupakan fungsi dari Load atau beban yang diberikan. Dari
grafik akan menujukkan bahwa ia akan menurun seiring dengan bertambahnya beban yang
diberikan.
8. Nilai dari Efficiency Thermal sangat bergantung pada besarnya compression ratio yang
diberikan pada suatu engine tertentu, pada kondisi tertentu nilai dari Efficiency Thermal akan
43
naik, namun apabila telah mencapai titik critical point maka ia akan menurun. Hal tersebut
menunjukkan bahwa kenaikan dari Compression ratio tidak berguna secara terus menerus
untuk menaikkan nilai dari Efficiency Thermal.
b. Untuk Putaran yang konstan dan Torsi yang berubah-ubah
9. Nilai BFC akan selalu naik meskipun putaran tersebut konstan. Hal ini disebabkan karena
torsi yang diberikan berbeda maka nilai BFC akan naik karena waktu konsumsi bahan bakar
yang menjadi faktor pembagi BFC terus menurun jika diberi torsi lebih meskipun putaran
tetap.
10. Berbeda dengan BFC, nilai BSFC akan cenderung turun. Hal ini karena BSFC dan BFC
berbanding terbalik.
11. Nilai dari vol sangat bergantung pada Air Capacity yang masuk ke dalam engine. Yang
nilai ini akan bertambah seiring dengan adanya penambahan torsi walaupun putaran tetap.
12. Mechanical Efficiency ternyata merupakan fungsi dari Load atau beban yang diberikan. Dari
grafik akan menujukkan bahwa ia akan menaik seiring dengan bertambahnya torsi yang
diberikan. Hal ini kita simpulkan bahwa nilai Eff. Mekanikal akan naik jika diberi kondisi
seperti ini.
13. Nilai dari Efficiency Thermal sangat bergantung pada besarnya compression ratio yang
diberikan pada suatu engine tertentu, pada kondisi tertentu nilai dari Efficiency Thermal akan
naik, namun apabila telah mencapai titik critical point maka ia akan menurun. Hal tersebut
menunjukkan bahwa kenaikan dari Compression ratio tidak berguna secara terus menerus
untuk menaikkan nilai dari Efficiency Thermal.
14. Nilai BMEP,FMEP, dan IMEP akan cenderung naik pada kondisi ini karena nilai-nilai ini
berhubungan dengan nilai torsi, yaitu variabel BHP dan IHP yang akan terus bertambah jika
torsi ditambah meskipun putaran tetap.
15. Nilai H1 dan H3 akan cenderung konstan pada kondisi ini. Pada H1, hal ini menunjukkan
bahwa Heat combuston fuel tidak dipengaruhi oleh perubahan torsi. Sedangkan untuk H3, hal
ini dikarenakan nilai tersebut tidak dipengaruhi oleh penambahan torsi. Berbeda dengan H1
dan H3, nilai Q1 akan naik jika diberikan penambhan torsi.
Daftar Pustaka
44
• Rogowski A. R.
1979, Elements of Internal Combustion Engines, New Delhi: McGraw – Hill Book Company
• Maleev, V. L.
1979, Internal Combustion Engine Volume 2nd Edition, Japan: McGraw – Hill Book
Company
• Incropera, Frank P.
2002, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Singapore: John Wiley & Sons Pte. Ltd
• Quelle: BMW Presse-Information vom 23.06.04 Sumber: Press Release dari BMW 23.06.04
Tugas Tambahan Artikel Mesin Otto
45
Tenaga Tergantung Blok Mesin & Piston
Perkembangan teknologi otomotif tidak hanya berkaitan dengan penambahan sistem
elektronik, tetapi juga pada perbaikan material komponen kendaraan. Kalau dahulu bahan baku
komponen adalah besi tuang, kini mayoritas pabrikan menggunakan aluminium sebagai material
piston dan blok mesin. Material ini kalau dicampur dengan logam tertentu akan berubah menjadi
bahan baku yang keras dan kuat. Selain itu, kelebihan lainnya adalah bobotnya cukup ringan,
cepat melepas panas dan cetakannya lebih halus.
Meski memiliki banyak kelebihan, penggunaan aluminium menyebabkan piston tidak
bisa di-oversize atau korter. Umumnya oversize dilakukan karena blok mesinnya sudah terkikis
atau aus yeng menyebabkan kinerja mesin menurun karena kompresinya berkurang. Biasanya
untuk mengembalikan mesin kendaraan jadi optimal, dilakukan dengan cara memperbesar
ukuran piston dan ringnya agar pas kembali.
Pabrikan kini memang tidak menyediakan komponen piston berukuran oversized untuk
mesin aluminium. Pasalnya, pabrikan sudah menggunakan teknologi pembuatan mesin one-piece
casting, yaitu blok dan komponennya dicetak dalam satu kesatuan. Itu sebabnya dalam katalog
spare-part , beberapa pabrikan mobil tidak menginformasikan piston dan ring oversized. Yang
tersedia adalah blok mesin baru lengkap dengan komponennya yang memiliki angka oversized
nol.
Piston atau disebut juga torak adalah bagian dari komponen mesin yang bergerak naik
turun di dalam silinder untuk melakukan langkah isap, kompresi, pembakaran, dan buang. Fungsi
utama piston untuk menerima tekanan pembakaran dan meneruskan tekanan tersebut melalui
batang torak (connecting rod) ke poros engkol. Piston bekerja tanpa henti selama mesin hidup.
Komponen ini menerima temperatur dan tekanan tinggi sehingga mutlak harus memiliki daya
tahan tinggi. Oleh karena itu, pabrikan kini lebih memilih aluminium. Logam ini diyakini
mampu meradiasikan panas yang lebih efisien dibandingkan material lainnya.
Karena bagian komponen mesin berada pada temperatur tinggi, tentu ada bagian-bagian
yang memang tidak dibuat presisi. Para desainer sengaja menciptakan celah. Celah ini secara
46
otomatis akan berkurang (menjadi presisi) ketika komponen-komponen itu terkena suhu panas.
Ini yang kemudian mengurangi terjadinya kebocoran kompresi. Celah piston bagian atas lebih
besar dibandingkan bagian bawah.
Ukuran celah piston ini bervariasi tergantung dari jenis mesinnya. Umumnya antara 0,02
hingga 0,12 mm. Memakai ukuran celah yang tepat sangat penting. Alasannya, bila terlalu kecil
akan menyebabkan tidak ada celah antara piston dan silinder ketika kondisi panas. Kondisi ini
akan menyebabkan piston bisa menekan silinder dan merusak mesin. Sebaliknya, kalau celahnya
terlalu berlebihan, tekanan kompresi dan tekanan gas hasil pembakaran akan menjadi rendah.
Akibatnya mesin kendaraan pun tidak bertenaga dan mengeluarkan asap.
Bentuk piston memiliki diameter bagian atas yang lebih kecil dibandingkan diameter
bagian bawahnya. Pada saat mesin panas karena pembakaran, bagian atas tadi mengembang pada
angka toleransi besarnya silinder.
Komponen piston terdiri dari beberapa bagian penting, yaitu kepala, ring kompresi, ring
oli, piston pin boss, skirt, piston pin hole dan drain holes.
Pegas piston (piston ring) dipasang dalam alur ring (ring grove) pada komponen piston.
Diameter luar ring piston ini sedikit lebih besar dibandingkan dengan piston. Ketika terpasang
pada piston, ring ini akan bersifat elastis mengembang sehingga menutup rapat pada dinding
silinder. Pegas piston umumnya dibuat dari bahan yang tahan lama, seperti baja tuang dan
aluminium yang tidak akan merusak dinding silinder. Jumlahnya bergantung pada jenis mesin,
namun biasanya 3 hingga 4 ring untuk setiap pistonnya.
Ada tiga peranan penting dari komponen ring piston, pertama, mencegah kebocoran
campuran udara, bensin dan gas pembakaran yang melalui celah antara piston dengan dinding
silinder silinder selama langkah kompresi dan isap. Kedua, mencegah oli yang melumasi piston
dan silinder masuk ke ruang bakar. Ketiga, memindahkan panas dari piston ke dinding silinder
untuk membantu mendinginkan piston.
Pegas piston terdiri dari dua komponen, yaitu pegas kompresi (compression ring) dan
pegas pengontrol oli (oil control ring). Pegas kompresi yang memiliki fungsi untuk mencegah
47
kebocoran campuran udara dan bensin terdiri dari dua pegas. Pegas yang dipasang paling atas
disebut top compresson ring, sedangkan yang terletak di bawahnya adalah second compression
ring. Untuk membedakan antara kedua pegas tersebut, pabrikan memberikan kode 1 dan 2.
Tanda 1 untuk top ring dan 2 pada ring kedua. Kedua pegas ini harus dipasang dengan
permukaan tanda tersebut di bagian atas. Khusus pegas pengontrol oli diperlukan untuk
membentuk lapisan oli (oil film) antara piston dan dinding silinder. Fungsi lainnya adalah untuk
mengikis kelebihan oli dan mencegah masuknya oli ke dalam ruang bakar. Ada dua jenis pegas
pengontrol oli yang biasa dipakai, tipe integral dan tipe three piece. Tipe integral dilengkapi
dengan beberapa lubang untuk mengembalikan oli. Lubang ini menembus lubang pada alur
pegas piston. Kelebihan oli yang dikikis oleh pegas ini masuk ke dalam lubang dan kembali ke
piston. Sedangkan jenis three piece memakai komponen side rail yang fungsinya untuk mengikis
kelebihan oli dan expander untuk mendorong side rail.
Pegas piston akan mengembang bila dipanaskan. Dengan alasan ini pegas piston dipotong
pada satu tempat dan celahnya diposisikan sebelah kiri ketika dipasang di dalam silinder. Celah
ini disebut celah ujung pegas (ring end gap) yang besarnya bergantung pada jenis mesin.
Biasanya ukuran yang dipakai adalah 0,2 - 0,5 mm pada temperatur ruangan. Celah ujung pegas
yang berlebihan akan menurunkan tekanan kompresi. Sebaliknya celah yang kecil dapat
menyebabkan kerusakan blok mesin. Alasannya, akibat dari pemuaian ujung pegas akan saling
berhubungan, pegas menjadi melengkung dan merusak dinding silinder.
Untuk meneruskan tekanan pembakaran yang terjadi pada piston ke batang piston
dipergunakan pena torak. Pena torak memiliki lubang di dalamnya untuk mengurangi berat yang
berlebihan. Kedua ujungnya ditahan oleh bushing pena torak (piston pin boss).
Batang torak (connecting rod) merupakan peranti yang menghubungkan piston ke poros engkol.
Tenaga yang dihasilkan piston dialirkan ke poros engkol. Bagian yang berhubungan dengan pena
torak disebut small end. Sedangkan yang berkaitan dengan poros engkol disebut big end. Batang
torak ini harus dipasangkan sesuai dengan tanda karena kalau salah pemasangan akan menutupi
lubang oli. Setiap batang torak memiliki tanda tersendiri.