motor bakar diese1
TRANSCRIPT
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 1/11
MOTOR BAKAR DIESEL
1. GAMBAR MOTOR BAKAR DIESEL
Gambar 1.1 motor bakar diesel
2. PRINSIP KERJA MOTOR BAKAR DIESEL
Mesin mobil merupakan pembangkit tenaga (gerak ), pada mesin inilah dibangkitkan tenaga yang
kemudian menimbulkan gerak putar. Bagian-bagian motor dapat dipisahkan menjadi dua yakni bagian
yang bergerak dan bagian yang tak bergerak. Sistim yang ada pada sebuah motor terdiri atas sistem bahan
bakar, sistim pelumasan, dan sistim pendingin Motor dibedakan dari proses kerjanya yaitu motor empat
(4) takt dan motor 2 takt. Sedangkan berdasarkan penyalaan bahan bakamya motor juga dibedakan
menjadi 2 yaitu motor bensin dan motor diesel. Motor diesel bekerja dengan torak bolak balik (naik turun
pada motor gerak). Keduanya bekerja pada prinsip 4 langkah dan prinsip ini umumnya digunakan pada
teknik mobil. Untuk motor diesel sistem kompressi dengan tekanan dan injektor bahan bakar solar atau
minyak diesel. 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. Perban-dingan campuran
kira kira 12-15 berbanding 1 setara 12-15 kg udara dalam 1 kg bahan bakar. Yaitu karbon dioksida 85%
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 2/11
dan zat asam (Oksigen) 15 % atau 1/5 bagian dengan karbon dioksida dan zat air. Zat lemas (N) tidak
mengambil bagian dalam pembakaran
2.1. Prinsip Kerja Mesin Diesel
Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal
combustion engine) (simplenya biasanya disebut “mobor bakar” saja). Prosip kerja motor diesel adalahmerubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan melalui proses reakasi kimia
(pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan
oksidiser (udara) di dalam silinder (ruang
bakar).
pada motor diesel ruang bakarnya
bias terdiri dari satu atau lebih, tergantu
pada penggunaanya dan dalam satu silinder
dapat terdiri dari satu atau dua torak. Pada
umumnya dalam satu silinder motor diesel
hanya memiliki satu torak.
2.1.1Prinsip Kerja
Tekanan gas hasil pembakaran bahan
bakar dan akan mendorong torak yang di
hubungkan dengan poros engkolmenggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik
(reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft).
Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah
kompresi.
Berdasarkan cara menganalisa system kerjanya, motor diesel di bedakan menjadi dua, yaitu motor
diesel yang menggunakan system airless injection(solid injection) yang di analisa dengan siklus dual dan
motor diesel yang menggunakan system air
injection yang dianalisa dengan siklus diesel
(sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus
otto Perbedaan antara motor diesel dan bensin
yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran
bahan bakar. Pada motor bensin pembakaran bahan
bakr terjadi karena adanya loncatan api listrik yang
dihasilkan oleh dua elektroda busi (spark plug).
Sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi
karena kenaikan temperatur campuran udara dan
bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai
temperature nyala. Karena prinsip penyalaan bahan
bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga
disebut compression ignition engine sedangkan
motor bensin disebut spark ignition engine.
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 3/11
2.2. Cara Kerja Mesin Diesel
Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal
combustion engine). Prinsip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis.
Energi kimia di dapatkan melalui proses reaksi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksidiser(udara) di dalam silinder (ruang bakar). Pembakaran pada mesin Diesel terjadi karena kenaikan
temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur nyala.
Gambar 1.2. prinsip kerja motor diesel
Cara Kerja Mesin Diesel
Pertama
Pada ruang bakar mesin.udara masuk dan saluran masuk terbuka.
Kedua
Terjadi langkah Kompresi yaitu penekanan udara
Langkah disini menghasilkan peningkatan tekan dan suhu yang cukup tinggi.
Saat kompresi berada di TMA maka fuel injector akan memasukkan bahan bakar denganmengabutkannya
Karena suhunya tinggi dan ada bahan bakar yang telah masuk adri fuel injector berupa gas makacampuran tersebut terbakar.
Ketiga
Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan
dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik
(reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 4/11
(crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik
torak pada langkah kompresi.
Keempat
Saat torak bergerak keatas dan menekan udara hasil pembakaran keluar ke udara luar melalui
knalpot.
Saluran keluarnya terbuka.
Keunggulan Motor Diesel
Keunggulan motor diesel dibandingkan pembakaran. yang lain adalah :
1. Motor diesel lebih irit dan efisien 20-30%.pemakaian bahan bakar dari pada motor bensin.
2. Diesel lebih kuat dan mempunyai daya tahan yang lebih lama.
3. Motor diesel lebih besar tenaganya sehingga dapat menjadi motor penggerak (primover).
4. Motor diesel mengakibatkan polusi udara yang lebih kecil.
5. Motor diesel tidak dipengaruhi oleh cuaca.
Kelemahan / Kekurangan Motor diesel
Kelemahan / Kekurangannya antara lain adalah :
1. Perbandingan tenaga terhadap berat motor masih lebih besar dibandingkan motor bensin
2. Motor diesel tetap lebih sukar dihidupkan pertama kali dibandingkan motor bensin
3. Harga inisial (dasar) Motor diesel lebih mahal karena Motor diesel lebih kompleks dan lebih berat
dibandingkan motor bensin.
4. Perawatan dan servis pada umumnya tidak dapat dikerjakan oleh bengkel lokal
3. BAGIAN
–
BAGIAN UTAMA MOTOR BAKAR [BAGIAN YANG BERGERAK ( DINAMIS)]
Bagian komponen utama motor bakar yang dinamis adalah bagian komponen yang melakukan
gerakan mekanik yang berupa gerakan translasi mapun rotasi dimana gerakan ini timbul dari hasil reaksi
pembakaran dalam silinder kerja. Bagian komponen utama motor yang dinamis ini berlaku dalam semua
pesawat kerja.. Adapun bagian komponen utama motor bakar yang dinamis ini antara lain :
1. Torak
Torak bergerak naik turun didalam silinder untuk langkah hisap, kompressi, pembakaran, dan
pembuangan. Fungsi utama torak untuk menerima tekanan pembakaran dan meneruskan tekanan untuk
memutarkan poros engkol melalui batang torak ( connetcting rod ). Torak terus menerus menerima
temperature dan tekanan yang tinggi sehingga hartus dapat tahan saat engine beroperasi pada kecepatan
tinggi untuk periode yang lama. Pada umumnya torak terbuat dari paduan alumunium, selain lebih ringan
radiasi panasnya juga lebih efisien dibandingkan material lainya.
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 5/11
Pada saat torak menjadi panas akan terjadi sedikit pemuaian dan mengakibatkan diameternya
akan bertmbah. Hal ini menyabakan adanya gaya gesek besar yang dapat merusak dinding silinder
sehingga kinerja engine menjadi berkurang dan menyebabkan over heating. Untuk mencegah hal ini pada
engine harus ada semacam celah yaitu jarak yang tersedia untuk temperatur ruang yaitu kurang lebih 25º
antara torak dan silinder. Jarak ini disebut piston clearance.celah ini bervariasi dan ini tergantung dari
model enginenya, dan pda umumnya antara 0,02-0,12 mm.
Pada torak terdapat pegas torak ( ring piston ) yang dipasang dalam alur ring ( ring groove ) pada
torak. Diameter luar ring torak sedikit lebih besar dibanding dengan torak itu sendiri. Ketika terpasang
pada torak, karena pegas torak sifatnya elastis menyebabkan mengembang, sehingga menutup dengan
rapat pada dinding silinder silinder. Pegas torak terbuat dari bahan yang dapat bertahan lama. Umumnya
terbuat dari baja tuang spesial, yang tidak merusak dinding silinder. Jumlah pegas torak bermacam-
macam tergantung jenis engine dan pada umunya 3 sampai 4 pegas torak untuk setiap toraknya. Pegas
torak mempunyai tiga peranan yaitu :
1. Mencegah kebocoran campuran udara dan bahan bakar dan gas pembakaran yang melalui
celah antara torak dan dinding silinder.
2. Mencegah oli yang melumasi torak dan silinder masuk keruang bakar.
3. Memindahkan panas dari torak ke dinding silinder untuk membantu medinginkan torak.
Pegas torak terdiri dari dua jenis yaitu :
1. Pegas kompresi
2. Pegas pengontrol oli.
2. Batang Torak ( Connecting Rod )
Batang torak ( connecting rood ) menghubungkan torak ke poros engkol dan selanjutya
meneruskan tenaga yang dihasilkan oleh torak ke pores engkol. Bagian ujung batang torak yang
berhubungan dengan pena torak sidebut small rod. Sedang yang lainnya yang berhubungan dengan poros
engkol disebut big end. Crank pin berputar pada kecepatan tinggi didalam big end, dan mengakibatkan
temperature mejadi tinggi. Untuk menghindari hal tersebut yang diakibatkan panas, metal dipasangkan
didalam big end. Metal harus dilumasi dengan oli dan sebagian dari oli dipercikan dari lubang oli
kebagian dlam torak untuk mendinginkan torak.
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 6/11
3. Pena Torak ( Piston Pin )
Pena torak menghubungkan torak dengan bagian ujung yang kecil ( small end ) pada batang
torak. Dan meneruskan tekanan pembakaran yang berlaku pada batang torak. Pena torak berlubang
didalamnya untuk mengurangi berat yang berlebihan dan kedua ujung ditahan oleh bussing pena torak (
piston pin boss ). Pada kedua ujung pena ditahan oleh dua buah pegas pengunci 9 snap ring ). Pada engine
dua langkah pena torak dilapisi bantalan yang berupa bearing.
4. Poros Engkol ( Crank Shaft )
Tenaga yang digunakan untuk menggerkan roda kendaraan dihasilkan oleh gerakan batang torak
dan dirubah menjadi gerak putar pada poros engkol. Poros engkol menerima beban yang besar dari torak
dan batang torak serta berputar pda kecepatan tinggi. Dengan alasa tersebut poros engkol umumnya
dibuat dari baja carbon dengan tingkatan serta mempunyai daya tahan yag tinggi.
5. Mekanisme Katup
Pada motor 4 langkah mempunyai satu atau dua atau tiga katup masuk dan katup buang pada
setiap ruang bakar. Campuran udara dan bahan bakar masuk ke silinder melalui katup masuk, dan gas
bekas keluar melalui katup buang mekanisme yang membuka dan menutup katup ini disebut mekanisme
katup. Mekanisme katup digerakan oleh poros bubungan atau disebut sebagai cam shaft. Cam shaft
berfungsi sebagai durasi pada timing pembakaran. Berikut beberapa ini type mekainsme katup yang
dibuat :
Tipe Over Head valve ( OHV ). Mekanisme katup ini sederhana dan high reliability. Penempatan
camshaftnya pada blok silinder, dibantu dengan valve lifter dan push rod antara rocker arm.
Tipe Over Head Cam ( OHC ). Pada type ini camshaft ditempatkan diatas kepala silinder, dan
cam langsung menggerakan rocker arm tanpa melaui lifter dan push rod. Camshaft digerakan oleh
poros engkol melalui rantai atau tali penggerak. Tipe ini lebih rumit dibandingkan dengan OHV,
tetapi tidak menggunakan lifter dan push rod sehingga berat bagian yang bergerak mnejadi
berkurang. Kemampuan pada kecepatan tinggi cukup baik, karena katup-katup membuka dan
menutup lebih tetap pada kecepatan tinggi.
Tipe Double Over Head Cam ( DOHC ). Dua camshaft ditempatkan pada kepala silinder untuk
menggerakan masing-masing katup masuk dan katup buang. Pada sistim ini ada yang
menggunakan rocker arm dan ada juga yang tidak. Namun kebanyakan tidak menggunakan
rocker arm. Berat gerakannya jadi berkurang, membuka dan menutupnya katup-katup mejadi
lebih presisi pada saat putaran tinggi. Kontruksi tipe ini sangat rumit, tetapi kemampuan
gerakannya sangat tinggi dibandingkan dengan SOHC.
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 7/11
6. Roda Penerus ( Fly Weel )
Roda penerus dibuat dari baja tuang denan mutu yang tinggi yan diikat oleh baut pada bagian
belakang poros engkol pada kendaraan yang menggunakan transmisi manual. Poros engkol menerima
tenaga putar ( rotational force ) dari torak selama langkah usaha. Tapi tenaga itu hilang pada langkah-
langkah lainnya seperti, inertia loss, dan kehilangan akibat gesekan.
Roda penerus menyimpan tenaga putar ( inertia ) selama proses langkah lainya kecuali langkah
usaha oleh sebab itu poros engkol berputar secara terus-menerus. Hal ini menyebabkan engine berputar
dengan lembut diakibatkan getaran tenaga yang dihasilkan.
4. EFISIENSI MOTOR BAKAR DIESEL
Gesekan merupakan sebuah hambatan bagi gerakan antara dua benda yang saling bersentuhan.Gesekan sangat tidak diinginkan karena mengurangi power output pada mesin. Frictional horspepower
adalah tenaga yang dibutuhkan untuk melawan gesekan pada mesin. Diukur dari resistnansi gerakan antar
tiap komponen dalam mesin.
Term yang berlawanan adalah Inersia, yang merupakan karakteristik seluruh objek. Menyebabkan
sebuah benda tetap diam ataupun bergerak pada kecepatan tertentu pada arah yang sama. Contoh inersia
adalah saat motor kita tetap memiliki kecenderungan untuk terus melaju meski grip gas telah kita tutup,
maka diperlukan rem untuk melawan inersia motor kita.
Efisiensi berarti menyelaraskan hubungan antara keluaran tenaga secara teoritis dengan tenaga
aktual yang didapatkan. Volumetric efisiensi adalah perbandingan antara jumlah campuran udara/bahan-
bakar yang sebenarnya mampu dilesakkan ke dalam silinder dengan jumlah yang dapat dimasukkan pada
kondisi ideal atmosferik.
Semakin besar volumetric effisiensi, maka semaking banyak campuran udara/bahan-bakar yang
dapat dimasuukan, berarti semakin besar tenaga yang berpotensial untuk dihasilkan.
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 8/11
4.1. ENGINE EFICIENCY
Sumber tenaga dari mesin motor kita adalah transformasi dari tenaga panas hasil pembakaran
yang diubah untuk menendang balik piston turun ke titk mati bawah dan memutar bandul kruk as
sehingga menghasilkan putaran kuat untuk menggerakkan transmisi yang diteruskan hingga ke roda
belakang. Pembakaran akan berlaku hebat apabila panas yang dihasilkan dari campuran udara dengan
bahan bakar mampu diubah menjadi hasil yang efisien. Ada beberapa persyaratan agar motor mampu
menghasilkan tenaga secara optimum :
Pembakaranannya sempurna, yang artinya campuran udara dengan bahan-bakar berada pada
perbandingan optimal untuk menghasilkan power, yaitu 12 : 1.
Perbandingan kompresi tinggi. Hal ini sangat efektif untuk memperoleh hasil yang besar dan
peningkatan efisiensi. Penting untuk mematok rasio kompresi berawal dari ukuran
moderate,sehingga mencegah knocking.
Burn rate yang tinggi. Pembakaran harus sempurna pada saat piston berada dekat dengan posisi
top dead centre sehingga memastikan langkah ekspansi terjadi dengan baik. Untuk itu perlu
diperhatikan beberapa hal berikut :
Kecepatan bakar yang tinggi akan diikuti oleh peningkatan suhu dan tekanan secara krusial. Jadi
perbandingan kompresi hanya dapat dinaikkan hingga suatu batas dimana motor tidak mengalami
knocking, dan campuran harus kaya untuk memperoleh suhu pembakaran yang tinggi.
Untuk membantu terjadinya proses pembakaran, gas dalam silinder harus tercampur dengan baik.
Desain porting, permukaan piston akan mempengaruhi gas yang masuk ke silinder akan bergerak
menggulung atau memutar. Hal ini penting untuk mencegah knocking.
Desain ruang bakar yang compact. Bagian campuran udara-bahan bakar yang letaknya jauh dari
busi harus mendapat perhatian lebih. Karena celah ini yang cenderung menjadikan knocking pada
motor. Ruang bakar yang sempit akan meminimalisir kehilangan panas.
Sistem pendinginan yang baik. Suhu pada dinding liner serta permukaan combustion chamber
harus diusahakan rendah untuk menghindari pembakaran yang tidak semestinya (preignition) dan
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 9/11
mengurangi penguapan pelumas. Untuk motor dengan kompresi tinggi, sistem pendinginan air
akan lebih baik daripada pendinginan udara. Cylinder head dari bahan alumunium akan lebih baik
daripada bahan besi cor. Itulah kenapa seating klep dari bahan besi hancuran dihindari saat
menyeting motor untuk kompresi tinggi, karena kemampuan melepas panasnya rendah dan
mudah mengaga sehingga cenderung berubah bentuk terkenan hantaman balik klep dengan lift
tinggi.
Gambar : 1.3. efisiensi motor bakar diesel
5. SPESIFIKASI MOTOR BAKAR DIESEL
1. Spesifikasi teknik motor diesel ditunjukkan pada tabel I
Tabel 1. Spesifikasi motor bakar diesel Hatz
Pengujian dilakukan pada putaran 1500, 2000, 2500, dan 3000 rpm, dengan tekanan injeksi bahan
bakar sebesar 200, 250, dan 300 bar. Tekanan ruang bakar diukur untuk setiap 1o sudut engkol dan
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 10/11
direkam selama 36 siklus. Data tekanan yang didapat dari peralatan engine indicating system ini berupa
file ASCII yang berisi 720 data tekanan untuk siklus empat langkah. Untuk perhitungan laju pelepasan
panas, digunakan data rata-rata tekanan dari 36 siklus yang direkam. Perhitungan volume silinder
dilakukan dengan menggunakan persamaan 2. Nilai γ diasumsikan konstan selama proses pembakaran.
6. INSTALASI DAN PERHITUNGAN INSTALASI ( SYSTEM )
Gambar 1.4 Skema Instalasi Pengujian
Gambar 1.5. Instalasi pada Dynamometer
Perhitungan dilakukan pada langkah kompresi dan langkah kerja. Pada kondisi ini, kedua katup
isap dan katup buang dalam kondisi tertutup. Analisis pelepasan panas menghitung berapa jumlah energi
panas yang ditambahkan ke dalam ruang bakar agar didapat variasi besar tekanan di dalam ruang bakar
[2].
Hasil dan Pembahasan
Pada motor diesel, tekanan injeksi bahan bakar merupakan faktor utama yang menentukan unjuk
kerja. Uji unjuk kerja yang telah dilakukan di laboratorium
5/14/2018 Motor Bakar Diese1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/motor-bakar-diese1 11/11
menghasilkan rekaman data tekanan ruang bakar sebanyak 36 siklus, dimana 1 siklusnya terdiri dari 720
data tekanan fungsi sudut engkol, dari ke 36 sikus tersebut kemudian dirata-ratakan. Adapun nilai ratarata
tekanan ruang bakar hasil pengujian terhadap tekanan injeksi 200, 250, dan 300 bar diperlihatkan pada
grafik 1 sampai grafik 4. Pada grafik 1, peningkatan tekanan ruang bakar terhadap tekanan injeksi bahan
bakar yang bervariasi tidak memberikan pengaruh yang signifikan. Hal ini terlihat dari grafik tekanan
yang dihasilkannya masih berhimpit, hal ini di mungkinkan karena pada putaran rendah ketiga injektor
masih memberikan suplai bahan bakar yang relatif sama karena pegas injektor masih bekerja pada kondisitekanan optimalnya, hal ini terlihat juga dari grafik 10 yang menunjukan nilai lambda fungsi putaran
mesin, dimana pada putaran 1500 rpm nilai lamda yang dihasilkan cenderung sama. Pada grafik 2, 3, dan
4, terlihat pengaruh peningkatan tekanan injeksi bahan bakar terhadap peningkatan tekanan ruang bakar,
dimana pada tekanan injeksi yang lebih tinggi, tekanan puncak ruang bakarnya justru cenderung lebih
rendah hal ini di mungkinkan karena pada tekanan injeksi bahan bakar dan putaran motor yang lebih
tinggi, injektor dengan tekanan yang lebih tinggi cenderung lebih unggul dari segi kestabilan
penyemprotan bahan bakar.