PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 1
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Praktikum merupakan salah satu komponen yang penting dalam proses belajar
mengajar di perguruan tinggi. Tujuan kegiatan praktikum terutama untuk
memberikan pemahaman yang lebih mendalam kepada para mahasiswa terhadap
teori yang telah diberikan dalam proses perkuliahan dikelas. Bentuknya biasanya
berupa kegiatan di laboratorium dimana para mahasiswa melakukan percobaan
untuk mempraktekkan suatu teori atau karakteristik tertentu dari materi kuliah yang
telah diberikan.
Tujuan kegiatan praktikum berbeda dengan tujuan kegiatan penelitian.
Walaupun keduanya sama-sama dilaksanakan di laboratorium. Praktikum bertujuan
untuk menerapkan teori yang sudah ada dengan tujuan membantu proses belajar
mengajar. Sedangkan penelitian bertujuan untuk mendapatkan teori baru dalam
rangka pengembangan ilmu pengetahuan. Dalam program pendidikan perguruan
tinggi jenjang akademik dalam rangka mendidik calon sarjana yang menguasai ilmu
pengetahuan yang sudah ada serta mampu mengembangkan ilmu pengetahuan.
Praktikum mempunyai peranan penting, terutama untuk membantu memahami
teori, proses atau karakteristik dari berbagai fenomena dan hasil rekayasa dalam
bentuk rekayasa yang komplek sehingga sulit dipahami apabila hanya diterangkan
melalui proses perkuliahan di kelas.
Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah
energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja. Motor bakar
dikategorikan menjadi dua yaitu Internal Combustion Engine dan External
Combustion Engine. Motor bakar yang digunakan sampai sekarang adalah jenis
motor bakar Internal Combustion Engine yaitu motor bakar torak (reciprocating
engine) dan mempunyai dua jenis, yaitu motor bensin (spark ignition engine) dan
motor diesel (compression ignition engine).
2 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
1.2 Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dari praktikum motor bakar adalah :
1. Mendapatkan berbagai karakteristik kinerja (performance characteristic) dari
motor bakar melalui kegiatan pengujian di laboratorium motor bakar yang
dilakukan oleh mahasiswa yaitu :
a. Karakteristik kinerja antara konsumsi bahan bakar (FC) terhadap putaran.
b. Karakteristik kinerja antara keseimbangan panas terhadap putaran.
c. Karakteristik kinerja antara kandungan CO, CO2, O2, dan N2 dalam gas
buang terhadap putaran.
d. Karakteristik kinerja antara daya indikatif (Ni), daya efektif (Ne), dan daya
mekanik (Nm) terhadap putaran.
e. Karakteristik kinerja antara torsi terhadap putaran.
f. Karakteristik kinerja antara Mean Effective Pressure (MEP) terhadap
putaran
g. Karakteristik kinerja antara Specific Fuel Consumption (SFC) terhadap
putaran
h. Karakteristik kinerja antara efisiensi indikatif (ηi), efisiensi efektif (ηe),
efisiensi volumetrik (ηv) terhadap putaran
2. Evaluasi data karakteristik kinerja tersebut dengan membandingkannya dengan
karakteristik kinerja yang bersesuaian yang ada dalam buku referensi.
3. Menggambarkan diagram Sankey, yaitu diagram yang menggambarkan
keseimbangan panas yang terjadi pada proses pembakaran pada motor bakar.
4. Mengetahui pembakaran sempurna atau tidak yang ditunjukkan dengan emisi
gas buang berupa karbon monoksida.
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 3
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Motor Bakar
Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah
energi kimia menjadi energi mekanik berupa kerja (rotasi). Pada dasarnya mesin
kalor (Heat Engine) dikategorikan menjadi dua (2), yaitu:
a. External Combustion Engine
Yaitu mesin yang menghasilkan daya dengan menggunakan peralatan lain
untuk menghasilkan media yang dapat digunakan untuk menimbulkan daya
seperti turbin uap, dimana uap yang digunakan untuk menghasilkan daya
berasal dari proses lain yang terjadi di boiler, di boiler tersebut air dipanaskan
sehingga menghasilkan uap (superheated steam) dan kemudian uap ini dikirim
ke turbin uap untuk menghasilkan daya.
b. Internal Combustion Engine
Merupakan mesin yang mendapatkan daya dari proses pembakarannya
yang terjadi dalam mesin itu sendiri, hasil pembakaran bahan bakar dan udara
digunakan langsung untuk menimbulkan daya. Contohnya mesin yang
menggunakan piston seperti gasoline engine, diesel engine, dan mesin dengan
turbin penggerak (turbin gas).
2.1.1 Prinsip Motor Bakar Torak
Motor bakar yang sampai sekarang digunakan adalah jenis motor bakar torak.
Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang didalamnya terdapat torak
yang bergerak translasi bolak balik. Di dalam silinder itulah terjadi pembakaran
antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Gas pembakaran yang dihasilkan
oleh proses tersebut mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan poros
engkol oleh batang penghubung (batang penggerak). Gerak translasi torak tadi
mengakibatkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya. Berdasarkan
langkah kerjanya, motor bakar torak dibedakan menjadi 2, yaitu motor bakar 4
langkah dan motor bakar 2 langkah.
4 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
A. Motor Bakar 4 Langkah
Pada motor bakar 4 langkah, setiap 1 siklus kerja memerlukan 4 kali
langkah torak atau 2 kali putaran poros engkol, yaitu:
a. Langkah Isap (Suction Stroke)
Torak bergerak dari posisi TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati
bawah), dengan KI (katup isap) terbuka dan KB (katup buang) tertutup.
Karena gerakan torak tersebut maka campuran udara dengan bahan bakar
pada motor bensin atau udara saja pada motor diesel akan terhisap masuk
ke dalam ruang bakar.
b. Langkah Kompresi (Compression Stroke)
Torak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI dan KB
tertutup.Sehingga terjadi proses kompresi yang mengakibatkan tekanan
dan temperatur di silinder naik.
c. Langkah Ekspansi (Expansion Stroke)
Sebelum posisi torak mencapai TMA pada langkah kompresi, pada
motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar
disemprotkan ke dalam ruang bakar sehingga terjadi proses pembakaran.
Akibatnya tekanan dan temperatur di ruang bakar naik lebih tinggi.
Sehingga torak mampu melakukan langkah kerja atau langkah ekspansi.
Langkah kerja dimulai dari posisi torak pada TMA dan berakhir pada
posisi TMB saat KB mulai terbuka pada langkah buang. Langkah ekspansi
pada proses ini sering disebut dengan power stroke atau langkah kerja.
d. Langkah Buang
Torak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI tertutup dan KB
terbuka. Sehingga gas hasil pembakaran terbuang ke atmosfer. Skema
masing masing langkah gerakan torak di dalam silinder motor bakar 4
langkah tersebut ditunjukkan dalam gambar 2.1.
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 5
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
Gambar 2.1 Skema Langkah Kerja Motor Bakar 4 Langkah
Sumber: Britannica (2013)
B. Motor Bakar 2 Langkah
Pada motor bakar 2 langkah, setiap 1 siklus kerja memerlukan 2 kali
langkah torak atau 1 kali putaran poros engkol. Motor bakar 2 langkah juga
tidak memiliki katup isap (KI) dan katup buang (KB) dan digantikan oleh
lubang isap dan lubang buang. Secara teoritis, pada berat dan displacement
yang sama, motor bakar 2 langkah menghasilkan daya 2 kali lipat dari daya
motor bakar 4 langkah, tetapi pada kenyataannya tidak demikian karena
efisiensinya lebih rendah akibat pembuangan gas buang yang tidak komplit dan
pembuangan sebagian bahan bakar bersama gas buang akibat penggunaan
sistem lubang. Tetapi melihat konstruksinya yang lebih simpel dan murah serta
memiliki rasio daya-berat dan daya-volume yang tinggi maka motor bakar 2
langkah cocok untuk sepeda motor dan alat-alat pemotong.
Gambar 2.2 Skema Langkah Kerja Motor Bakar 2 Langkah
Sumber : Beamerguide (2010)
6 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
a. Langkah Torak dari TMA ke TMB
Sebelum torak mencapai TMA, busi dinyalakan pada motor bensin
(bahan bakar disemprotkan pada motor diesel) sehingga terjadi proses
pembakaran. Karena proses ini, torak terdorong dari TMA menuju TMB.
Langkah ini merupakan langkah kerja dari motor bakar 2 langkah. Saat
menuju TMB, piston terlebih dahulu membuka lubang buang, sehingga
gas sisa pembakaran terbuang. Setelah itu dengan gerakan piston yang
menuju TMB, lubang isap terbuka dan campuran udara bahan bakar pada
motor bensin atau udara pada motor diesel akan masuk ke dalam silinder.
b. Langkah Torak dari TMB ke TMA
Setelah torak mencapai TMB maka torak kembali menuju TMA.
Dengan gerakan ini, sebagian gas sisa yang belum terbuang akan didorong
keluar sepenuhnya yang disebut Scavenging. Selain itu, gerakan piston
yang turun menuju TMA menyebabkan terjadinya kompresi yang
kemudian akan dilanjutkan dengan pembakaran setelah lubang isap
tertutup oleh torak.
2.2 Siklus Termodinamika Motor Bakar
Siklus aktual dari proses kerja motor bakar sangat komplek untuk digambarkan,
karena itu pada umumnya siklus motor bakar didekati dalam bentuk siklus udara
standar (air standard cycle). Dalam air standard cycle fluida kerja menggunakan
udara, dan pembakaran bahan bakar diganti dengan pemberian panas dari luar.
Pendinginan dilakukan untuk mengembalikan fluida kerja pada kondisi awal.
Semua proses pembentuk siklus udara standar dalam motor bakar adalah proses
ideal, yaitu proses reversibel internal.
2.2.1 Siklus Otto
Siklus standar udara pada motor bensin disebut Siklus Otto, berasal dari nama
penemunya, yaitu Nicholas Otto seorang Jerman pada tahun 1876. Diagram P – V
dari Siklus Otto untuk motor bensin dapat dilihat pada gambar 2.3
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 7
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
Gambar 2.3 Diagram Siklus Otto Ideal
Sumber: Cengel (1994, p. 457)
Langkah kerja dari Siklus Otto terdiri dari :
1. Langkah kompresi adiabatis reversibel (1-2)
2. Langkah penambahan panas pada volume konstan (2-3)
3. Langkah ekspansi adiabatis reversibel (3-4)
4. Langkah pembuangan panas secara isokhorik (4-1)
Dalam siklus udara standar langkah buang dan langkah isap tidak diperlukan
karena fluida kerja udara tetap berada didalam silinder. Apabila tekanan gas dan
volume silinder secara bersamaan pada setiap posisi torak dapat diuraikan maka
dapat digambarkan siklus aktual motor bensin yang bentuknya seperti ditunjukkan
pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Siklus Aktual Otto
Sumber: Cengel (1994, p.457)
8 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
Langkah siklus motor bensin aktual terdiri dari :
1. Langkah Kompresi
2. Langkah pembakaran bahan bakar dan langkah ekspansi
3. Langkah pembuangan
4. Langkah isap
2.2.2 Siklus Diesel
Pada tahun 1890 di Jerman Rudolph Diesel merencanakan sebuah motor
dengan menkompresikan udara sampai mencapai temperatur nyala dari bahan bakar,
kemudian bahan bakar diinjeksikan dengan laju penyemprotan sedemikian rupa
sehingga dihasilkan proses pembakaran pada tekanan konstan. Penyalaan terhadap
bahan bakar diakibatkan oleh satu kompresi dan bukan oleh penyalaan busi seperti
halnya motor cetus api (S.I Engine)
Gambar 2.5 Diagram P-V dan T-S siklus diesel
Sumber: Cengel (1994, p.464)
Langkah siklus ini terdiri dari :
1. Langkah kompresi (1-2) secara isentropik
2. Langkah pemasukan kalor (2-3) secara isobarik
3. Langkah kerja (3-4) secara isentropik
4. Langkah pelepasan kalor secara isokhorik (4-1)
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 9
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
2.2.3 Siklus Trinkler
Siklus trinkler merupakan gabungan antara siklus otto dengan siklus diesel.
Pada siklus ini pemasukan kalor sebagian pada volume konstan seperti dalam siklus
otto, dan sebagian lagi pada tekanan konstan dalam siklus diesel. Kombinasi
demikian merupakan gambaran yang lebih baik pada motor-motor pembakaran
dalam modern.
Gambar 2.6 Diagram Siklus Dual Motor Diesel
Sumber: Cengel (1994, p.466)
Langkah kerja siklus dual motor diesel teoritis terdiri dari :
1. Langkah kompresi adiabatis reversibel (1-2)
2. Langkah pemberian panas pada volume konstan (2-X)
3. Langkah pemberian panas pada tekanan konstan (X-3)
4. Langkah ekspansi adiabatis reversibel (3-4)
5. Langkah pembuangan panas (4-1)
2.3 Pengertian Karakteristik Kinerja Motor Bakar
Karakteristik kinerja motor bakar adalah karakteristik atau bentuk – bentuk
hubungan antara indikator kerja sebagai variabel terikat dengan indikator
operasionalnya sebagai variabel bebas. Dengan adanya bentuk hubungan antara
kedua indikator tersebut maka dapat diketahui kondisi optimum suatu motor bakar
harus dioperasikan, atau apakah kondisi suatu motor bakar masih baik dan layak
untuk dioperasikan.
10 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
2.3.1 Indikator Kerja dan Indikator Operasional Motor Bakar
Beberapa indikator kinerja motor bakar yang biasa digunakan untuk
mengetahui kinerja suatu motor bakar diantaranya adalah:
1. Torsi
Konsep torsi dalam fisika, diawali dari kerja Archimedes dalam lever.
Informalnya, torsi dapat dipikir sebagai gaya rotasional. Analog rotational
dari gaya, masa, dan percepatan adalah torsi, momen inersia dan percepatan
angular. Gaya yang bekerja pada lever, dikalikan dengan jarak dari titik tengah
lever, adalah torsi. Contohnya, gaya dari tiga newton bekerja sepanjang
dua meter dari titik tengah mengeluarkan torsi yang sama dengan satu newton
bekerja sepanjang enam meter dari titik tengah. Ini menandakan bahwa gaya
dalam sebuah sudut pada sudut yang tepat kepada lever lurus.
2. Daya Indikatif (Ni)
Daya yang dihasilkan dari reaksi pembakaran bahan bakar dengan udara
yang terjadi di ruang bakar.
z
inVdPNi i
=
45,0……………………..……………………...…...(2-1)
Dimana :
Ni : Daya Indikatif (PS)
Pi : Tekanan indikasi rata-rata (kg/cm²)
Vd : Volume langkah satu silinder = 𝜋.𝐷2.𝐿
4 (m³)
D : Diameter silinder (m)
L : Panjang langkah torak (m)
n : Putaran mesin (rpm)
i : Jumlah piston
z : Jumlah putaran poros engkol untuk setiap siklus
untuk 4 langkah z = 2, dan untuk 2 langkah z = 1
3. Daya Efektif (Ne)
Daya efektif motor bakar adalah proporsional dengan perkalian torsi yang
terjadi pada poros output (T) dengan putaran kerjanya (n). Karena putaran kerja
poros sering berubah terutama pada mesin kendaraan bermotor, besar torsi
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 11
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
pada poros (T) yang dapat dijadikan sebagai indikator kinerja motor bakar.
Daya ini dihasilkan oleh poros engkol yang merupakan perubahan kalor di
ruang bakar menjadi kerja. Daya efektif dirumuskan sebagai berikut :
2,716
nTNe
= …………………………………………………………(2-2)
Dimana :
Ne : Daya Efektif (PS)
T : Torsi (kg . m)
n : Putaran (rpm)
4. Kehilangan Daya / Daya Mekanik (Nm)
Kehilangan daya (Nm) terjadi akibat adanya gesekan pada torak dan
bantalan.
NeNiNm −= ………………………………..……………………..(2-3)
Dimana :
Nm : Daya Indikatif (PS)
Ne : Daya efektif (PS)
Nf : Daya mekanis (PS)
5. Mean Effective Pressure (MEP)
Mean Effective Pressure di dalam silinder selama 1 siklus kerja dan
menghasilkan daya efektif Ne.
niVd
zNeoPeMEP
==
45,0……………………………………… (2-4)
6. Efisiensi Motor Bakar terdiri dari :
a. Efisiensi Termal Indikatif
ηi = Qb
Ni x 632 x 100 % ………………… …………………..(2-5)
b. Efisiensi Termal Efektif
ηe = b
e
Q
N x 632 x 100 % ………..……………………………..(2-6)
12 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
c. Efisiensi Mekanis
ηm = Ni
Ne x 100 % …………………………..…………………. (2-7)
d. Efisiensi Volumetrik
ηv = iVn
zGs
da ...
60..
x 100 % …………………….………………… (2-8)
7. Pengujian motor bakar dengan putaran mesin sebagai variabel bebas digunakan
untuk mesin mesin transportasi, yang biasanya beroperasi pada putaran yang
berubah ubah. Sedangkan pengujian motor bakar dengan daya efektif sebagai
variabel bebas pada putaran konstan digunakan pada motor bakar stasioner
yang biasanya beroperasi pada putaran konstan, terutama pada mesin
penggerak generator listrik.
8. Beberapa Indikator Kerja yang lain, misalnya konsumsi bahan bakar spesifik
(SFC), kandungan polutan dalam gas buang dan neraca panas. Indikator
operasional motor bakar menunjukkan kondisi operasi dimana motor bakar
tersebut dioperasikan. Dua jenis indikator operasional sebagai variabel bebas
dalam pengujian karakteristik kinerja suatu motor bakar adalah :
a. Putaran kerja mesin (rpm)
b. Beban mesin / Daya efektifnya (Ne) pada putaran kerja konstan
2.3.2 Jenis Karakteristik Kinerja Motor Bakar
Bentuk hubungan antar masing masing variabel indikator kinerja terhadap
variabel, indikator operasional suatu motor bakar didapatkan dengan cara pengujian
laboratorium dari mesin yang bersangkutan. Data yang digunakan untuk
menggambarkan bentuk hubungan antara variabel tersebut dapat berasal dari
pengukuran langsung selama pengujian, atau harus dihitung dari data yang diukur.
Data seperti putaran mesin dan temperatur dapat diukur langsung, tetapi daya, torsi,
dan efisiensi dihitung berdasarkan pengukuran terhadap parameter pembentuknya.
Pada pengujian dengan putaran mesin sebagai variabel bebas, jenis
karakteristik kinerja yang sering diperlukan adalah :
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 13
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
1) Daya indikatif (Ni), daya efektif (Ne), dan daya mekanik (Nm) terhadap
putaran.
2) Torsi (T) terhadap putaran
3) Mean Efektif Pressure (MEP) terhadap putaran
4) Spesific Fuel Consumption (SFC) terhadap putaran
5) efisiensi indikatif (i) ,efesiensi efektif (e), efesiensi mekanis (m), efisiensi
volumetrik (v) terhadap putaran
6) Komposisi CO2, CO , O2 , dan N2 dalam gas buang terhadap putaran
7) keseimbangan panas terhadap putaran.
Rentang besar putaran dalam pengujian tersebut mulai dari putaran minimum
sampai melewati kondisi besar daya maksimum mesin.
2.4 Karakteristik Kinerja Motor Diesel
2.4.1 Grafik hubungan Putaran dengan Daya Poros dan Fuel Consumption.
a. Grafik Torsi dengan Putaran
Pada grafik ditunjukkan bahwa semakin tinggi putaran (rpm) maka torsi
semakin meningkat sampai mencapai titik maksimum pada putaran tertentu.
Hal ini disebabkan karena dibutuhkannya momen putar tinggi pada awal
putaran poros kemudian terjadi sifat kelembaman sehingga menurun pada
putaran tertentu.
Gambar 2.7 Grafik Hubungan Putaran dengan daya Poros
Sumber : Arismunandar, Motor Diesel Putaran Tinggi. (1975, p.61)
14 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
b. Grafik Hubungan antara Spesific Fuel Consumption terhadap Putaran
Dari grafik 2.7 terlihat bahwa pemakaian bahan bakar yang dimaksud
adalah jumlah putaran/ jumlah sirkulasi bahan bakar yang diperlukan untuk
daya yang dihasilkan dan grafik antara fuel consumption dengan putaran
cenderung mengalami penurunan. Namun setelah mencapai titik optimum
kembali mengalami kenaikan. Hal ini dikarenakan konsumsi bahan bakar yang
cenderung tinggi karena diperlukan daya yang besar untuk penggerak awal
mesin. Pada putaran setelah titik optimum, grafik mengalami kenaikan. Hal ini
dikarenakan pembakaran kurang sempurna sehingga daya mengalami
penurunan, inilah yang menyebabkan SCF meningkat. Selain itu dengan
naiknya putaran maka daya yang dibutuhkan semakin besar
c. Grafik Daya Poros terhadap Putaran
Pada grafik terlihat bahwa semakin tinggi nilai putaran maka daya poros
mengalami peningkatan sampai mencapai titik maksimum (titik dimana
putaran poros lebih rendah daripada putaran dimana daya indikatornya
maksimum), kenaikkan itu menunjukkan semakin besarnya daya efektif akibat
dari daya indikasi yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar semakin besar
akibat putaran yang terus bertambah. Kemudian mengalami penurunan pada
putaran yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena adanya gesekan antara
piston dengan silinder dalam ruang bakar, pada bantalan, roda gigi, daya untuk
menggerakkan pompa bahan bakar, generator, pompa air, katup,dsb. Dapat
disimpulkan bahwa semakin besar putaran menyebabkan gesekan yang terjadi
juga besar, sehingga beban daya yang harus ditanggumg daya indikasi semakin
besar dan berpengaruh pada daya efektif.
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 15
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
2.4.2 Grafik hubungan antara momen putar (torsi), daya poros, dan MEP
Gambar 2.8 Grafik Hubungan putaran dengan daya, dan MEP
Sumber : Maleev. (1985)
a. Grafik Antara Daya Efektif dan Putaran
Pada grafik terlihat bahwa semakin tinggi putaran, maka daya efektifnya
akan mencapai nilai maksimum dengan kata lain daya efektifnya berbanding
lurus dengan putaran. Tetapi setelah mencapai titik maksimumnya, nilainya
akan menurun. Nilai daya efektif merupakan pengurangan nilai daya indikasi
dengan daya mekanis.
b. Grafik Antara Daya Mekanis dan Putaran
Pada grafik terlihat semain tinggi putaran maka daya mekanis cenderung
meningkat. Tingkat kenaikan daya mekanis dibawah daya indikasi dan daya
efektif.
c. Grafik Hubungan Mean Efective Pressure dengan Putaran
Pada grafik terlihat bahwa grafik mengalami kenaikan seiring dengan
kenaikan putaran. Tetapi setelah mencapai titik ultimate, harga tekanan efektif
rata-rata mengalami penurunan.
d. Grafik Hubungan Daya Indikasi dengan Putaran
Pada grafik terlihat bahwa kurva yang awalnya naik setelah mencapi titik
tertentu kurva tersebut cenderung menurun. Dikarenakan semakin cepat
putaran maka daya yang hilang akibat gesekan juga semakin besar yang
menyebabkan penurunan daya indikasi.
16 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
2.5 Orsat apparatus
Orsat apparatus merupakan suatu alat yang dipergunakan untuk mengukur dan
menganalisa komposisi gas buang. Untuk itu digunakan larutan yang dapat
mengikat gas tersebut dengan kata lain gas yang diukur akan larut dalam larutan
pengikat. Masing - masing larutan tersebut adalah :
a. Larutan Kalium Hidroksida (KOH), untuk mengikat gas CO2
b. Larutan Asam Kalium Pirogalik, untuk mengikat gas O2
c. Larutan Cupro Clorid (CuCl2), untuk mengikat gas CO
Gambar 2.9 Orsat Apparatus
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Teknik Mesin Universitas Brawijaya (2018)
Pada gambar di atas masing – masing tabung berisi :
I. Tabung pengukur pertama berisi larutan CuCl2
II. Tabung pengukur kedua berisi larutan asam kalium pirogalik
III. Tabung ketiga berisi larutan KOH
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 17
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
2.6 Diagram Sankey
Gambar 2.10 Diagram Sankey
Sumber: Arismunandar (1975, p.29)
Diagram sankey seperti gambar diatas merupakan diagram yang menjelaskan
keseimbangan panas yang masuk dan panas yang keluar serta dimanfaatkan saat
pembakaran terjadi. Pada gambar diatas juga menunjukkan bahwa 30-45% dari
nilai kalor bahan bakar dapat diubah menjadi kerja efektif. Sisanya merupakan
kerugian-kerugian, yaitu kerugian pembuangan (gas buang dengan temperatur 300o
– 600o C). kerugian pendinginan dan kerugian mekanis (kerugian gesekan yang
diubah dalam bentuk kalor yang merupakan beban pendinginan).
• Kerugian pembuangan
Gas buang yang bertemperatur 300o – 600o C, merupakan kerugian karena
panas/kalor tersebut tidak dimanfaatkan. Selain itu, karena perbedaan
temperatur didalam sistem lebih tinggi dibandingkan diluar sistem,
menyebabkan temperatur tersebut berpindah / keluar ke lingkungan.
• Kerugian Pendinginan
Silinder, katup-katup, dan torak akan menjadi panas karena berkontak
langsung terhadap gas panas yang bertemperatur tinggi, sehingga dibutuhkan
fluida pendinginan berupa air dan udara untuk menjaga komponen tersebut
agar tidak rusak, pendinginan ini merupakan kerugian juga karena banyaknya
kalor / panas yang hilang akibat diserap oleh fluida pendinginannya.
18 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
• Kerugian Mekanis
Merupakan kerugian gesekan yang diubah dalam bentuk kalor yang
merupakan beban pendingin.
2.7 Teknologi Motor Bakar Terbaru
2.7.1 Definisi
2.7.2 Tujuan
2.7.3 Prinsip Kerja
2.7.4 Kelebihan dan Kekurangan
2.7.5 Aplikasi dan Cara Perawatan
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 19
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Waktu dan Tempat
Waktu :
Jam :
Tempat : Laboratorium Motor Bakar Teknik Mesin Universitas Brwaijaya
3.2 Pelaksanaan Praktikum
3.2.1 Instalasi Percobaaan Motor Diesel
Peralatan praktikum yang tersedia adalah instalasi percobaan (test rig) lengkap,
yang terdiri dari :
❖ Instalasi Percobaan Motor Diesel
❖ Unit Motor Diesel sebagai obyek percobaan / penelitian.
❖ Instrumen pengukur berbagai variabel yang diperlukan (barometer,
higrometer, aeorometer, orsat apparatus).
❖ Peralatan bantu seperti instalasi air pendingin dan penyaluran gas buang.
Unit motor bakar yang digunakan adalah motor diesel dengan 4 silinder,
dengan spesifikasi sebagai berikut :
o Siklus : 4 langkah
o Jumlah silinder : 4
o Volume langkah torak total : 2164 cm3
o Diameter silinder : 83 mm
o Panjang langkah torak : 100 mm
o Perbandingan kompresi : 22 : 1
o Bahan bakar : Dexlite
o Pendingin : Air
o Daya Poros : 47 BHP / 3200 rpm
o Merk : Nissan, Tokyo Co.Ltd.
o Model : DWE – 47 – 50 – HS – AV
o Negara pembuat : Jepang
20 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
Gambar 3.1 Skema Instalasi Motor Diesel
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
3.2.2 Alat Ukur dan Fungsinya
Alat ukur serta fungsinya yang digunakan saat praktikum adalah sebagai
berikut :
a. Orsat apparatus
Digunakan untuk mengukur dan menganalisa gas buang (%).
Gambar 3.2 Orsat apparatus
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 21
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
b. Barometer
Digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer (mmHg).
Gambar 3.3 Barometer
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
c. Aerometer
Digunakan untuk mengukur massa jenis bahan bakar (kg/m3).
Gambar 3.4 Aerometer
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
22 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
d. Flash Point
Digunakan untuk mengetahui titik nyala api suatu bahan bakar (oC).
Gambar 3.5 Flash Point
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
e. Diesel Engine Test Bed
Digunakan untuk mengetahui parameter-parameter yang menunjukkan
karakteristik motor bakar.
Gambar 3.6 Diesel Engine Test Bed
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 23
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
f. Stopwatch
Digunakan untuk mengetahui waktu konsumsi bahan bakar (s)
Gambar 3.7 Stopwatch
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
g. Hygrometer
Digunakan untuk mengukur kelembaban relatif udara (%).
Gambar 3.8 Hygrometer
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
24 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
h. Dynamometer
Digunakan untuk mengetahui gaya pembebanan pada poros (Kg).
Gambar 3.9 Dynamometer
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
i. Flowmeter air pendinginan
Digunakan untuk mengukur debit aliran air pendinginan (liter/jam).
Gambar 3.11 Flowmeter air pendinginan
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 25
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
j. Flowmeter Bahan Bakar
Digunakan untuk mengukur konsumsi bahan bakar (ml).
Gambar 3.12 Flowmeter bahan bakar
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
k. Manometer
Digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan dalam system (mmH2O).
Gambar 3.13 Manometer
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
26 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
l. Viscometer
Digunakan untuk mengukur viskositas fluida (η).
Gambar 3.14 Viscometer
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
m. Bomb calorimeter
Digunakan untuk mengetahui kalor bahan bakar (Kcal/Kg)
Gambar 3.15 Bomb Calorimeter
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 27
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
3.3 Prosedur Pengambilan Data Praktikum
Setiap kelompok praktikum melaksanakan sendiri semua proses pengujian dan
pengambilan data yang diperlukan untuk memenuhi tujuan praktikum di atas.
Dalam melaksanakan proses pengujian tersebut, mahasiswa harus mengikuti semua
aturan dan tata tertib yang berlaku di laboratorium dan mengikuti semua petunjuk
asisten laboratorium yang bertugas.
Metode percobaan dengan variasi putaran, parameter yang diukur adalah :
1. Gaya Pengereman
2. Perbedaan Tekanan Masuk dan Keluar Nozzle
3. Kelembapan Udara
4. Suhu Gas Buang
5. Suhu Air Masuk dan Air keluar
6. Debit Bahan Bakar
7. Kandungan Gas Buang
8. Tekanan Udara
3.3.1 Prosedur Pengujian Motor Bakar
1. Persiapan Sebelum Mesin Beroperasi
a. Menyalakan pompa pengisi untuk mengisi air dalam tangki sampai level air
mencapai tinggi aman dan menyalakan cooling tower
b. Membuka kran air pada pipa-pipa yang mengalirkan air ke mesin dan ke
dinamometer.
c. Mengatur debit air yang mengalir pada flowmeter pada debit tertentu dengan
mengatur bukaan kran pada flowmeter.
d. Menekan switch power untuk menghidupkan alat-alat ukur.
e. Menghidupkan alarm air pendinginan yang akan memberitahu jika terjadi
overheating dan level air kurang.
f. Menyalakan dinamo power control dan atur kondisi poros mesin dalam
keadaan tanpa beban.
2. Cara Menghidupkan Mesin
a. Mengatur bukaan throttle sesuai yang diinginkan
28 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
b. Setelah semua persiapan di atas dipenuhi, menyalakan kunci kontak pada
posisi memanaskan mesin terlebih dahulu sampai indikator glow signal
menyala.
c. Memutar posisi kunci ke posisi START sambil mengurangi pembebanan
pada poros.
d. Setelah mesin menyala, biarkan mesin beroperasi beberapa saat untuk
menstabilkan kondisi mesin.
3. Cara Mengambil Data
a. Atur putaran mesin (rpm) dengan mengatur pembebanan pada dinamometer
sampai mendapatkan putaran yang diinginkan.
b. Tunggu kondisi mesin stabil kemudian lakukan pengambilan data yang
diperlukan.
3.3.2 Prosedur Penggunaan Orsat Apparatus
Gambar 3.16 Orsat Apparatus
Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)
Cara penggunaan Orsat Apparatus :
1. Set ketiga tabung I, II, III pada ketinggian tertentu dengan membuka keran A,
B, C dan mengatur tinggi larutan pada tabung I, II, III dengan menaik –
turunkan gelas B, kemudian tutup keran A, B, C setelah didapatkan tinggi yang
diinginkan. Posisi ini ditetapkan sebagai titik acuan.
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 29
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
2. Naikkan air yang ada pada tabung ukur C sampai ketinggian air mencapai 50
ml dengan cara membuka keran H dengan menaikkan gelas B. Setelah
didapatkan tinggi yang diinginkan, tutuplah kembali keran H.
3. Ambil gas buang dari saluran gas buang untuk diukur, salurkan melalui selang
yang dimasukkan ke dalam pipa H.
4. Buka keran H sehingga gas buang akan masuk dan mengakibatkan tinggi air
yang ada di tabung ukur C akan berkurang.
5. Setelah tinggi air pada tabung ukur turun sebanyak 50 ml (sampai perubahan
air mencapai angka 0) tutuplah keran H dan kita sudah memasukkan volume
gas buang sebanyak 50 ml.
6. Untuk mengukur kandungan CO2 buka keran A supaya gas buang bereaksi
dengan larutan yang ada pada tabung III dengan mengangkat dan menurunkan
gelas B sebanyak 5 – 7 kali.
7. Setelah 5 – 7 kali kembalikan posisi larutan III ke posisi acuan pada saat set
awal dan tutup keran C setelah didapatkan posisi yang diinginkan.
8. Baca kenaikan permukaan air yang ada pada tabung ukur C. Kenaikan
permukaan air merupakan volume CO2 yang ada pada 50 ml gas buang yang
kita ukur.
9. Untuk mengukur kandungan O2 dan CO ulangi langkah 6 dan langkah 7 untuk
keran B dan keran A pada tabung II dan tabung I.
10. Baca kenaikan permukaan air pada tabung ukur C dengan acuan dari tinggi
permukaan air sebelumnya.
3.3.3 Rumus Perhitungan
Adapun rumus – rumus yang digunakan dalam perhitungan hasil percobaan
adalah sebagai berikut :
1. Momen Torsi
lFT = (kg.m) (3-1)
Dimana :
T : Torsi (kg.m)
F : besar gaya putar (kg)
L : panjang lengan dinamometer = 0,358 (m)
30 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
2. Daya Efektif
2,716
nTNe
= (PS) (3-2)
Dimana :
n : putaran (rpm)
Ne : daya efektif (PS)
T : momen torsi (kg.m)
3. Daya Efektif dalam kondisi standard JIS
NekNeo .= (PS) (3-3)
293
273749 +
−=
PwPak ;
PsPw .=
Dimana :
Neo : daya efektif yang dikonfersi dalam JIS (PS)
k : faktor konversi
Ne : daya efektif (PS)
Pa : tekanan atmosfir pengukuran (mmHg)
Pw : tekanan uap parsial (mmHg)
: rata-rata temperatur ruangan saat pengujian (°C)
: kelembamam udara (%)
Ps : Tekanan udara standar pada temperatur θ (mmHg)
4. Mean Effectife Pressure (MEP)
Pe = niVd
zNeo
45,0( kg/cm2 ) (3-4)
Dimana :
Pe : tekanan efektif
z : jumlah putaran poros engkol
n : putaran poros engkol (rpm)
i : langkah mesin
Vd : volume langkah (m3)
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 31
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
5. Fuel Consumption
1000
3600=
t
VFC (kg/jam) (3-5)
ρ dexlite = 0,836 gr/mL
Dimana :
𝐹𝐶 : Konsumsi bahan bakar (kg/jam)
𝑉 : Volume bahan bakar (ml)
𝜌 : Massa jenis bahan bakar (gr/ml)
T : Waktu konsumsi bahan bakar (s)
6. Panas Hasil Pembakaran
𝑄𝑏 = 𝐹𝐶 𝑥 𝐿𝐻𝑉 ( )Jam
kcal
(3-6)
Dimana :
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
LHV
: Low Heating Value (kcal/kg)
7. Berat Jenis udara
( )woa
PsPa
.
273
273
760
.. +
+
−=
(3-7)
Dimana :
Pa : Tekanan atmosfer pengukuran (mmHg)
Ps : Tekanan udara standard pada temperatur tertentu (mmHg)
: Relative Humidity / Kelembapan Relatif (%)
o : Berat jenis udara kering pada 760 mmHg
: Temperatur bola kering(oC)
8. Koefisien Udara
1
21
P
PP −=
(3-8)
32 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
Dimana :
PP −1 : beda tekanan pada nozzle (mmH2O)
1P : tekanan atmosfer saat pengujian (mmHg)
: koefisien udara
9. Massa alir udara melalui nozzle
( )21
2
..24
...PPg
dGs a −=
(kg/s) (3-9)
Dimana :
Gs : Massa alir udara melalui nozzle (kg/s)
α : Koefisien kemiringan nozzle = 0,822
ɛ : Koefisien udara
d : diameter nozzle = 0,048 m
g : Gaya gravitasi = 9,81m/s2
a : Berat jenis udara (kg/m3)
𝑃1 – 𝑃2 : Perbedaan tekanan pada nozzle
10. Massa Alir gas buang
3600
FCGsGg += (kg/s) (3-10)
Dimana :
Gg : massa alir gas buang (kg/s)
Gs : massa alir udara melalui nozzle (kg/s)
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
11. Panas yang terbawa gas buang
𝑄𝑒𝑔 = 𝐺𝑔. 𝐶𝑝𝑔. (𝑇𝑒𝑔 − 𝑇𝑢𝑑) x 3600 (kcal/jam) (3-11)
Dimana :
Cpg : panas jenis gas buang (kcal/kg.oC)
Teg : suhu gas buang (°C)
Tud : temperatur(°C)
Gg : massa alir gas buang (kg/s)
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 33
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
Qeg : panas yang terbawa gas buang (kcal/jam)
12. Efisiensi kerugian dalam exhaust manifold ( g )
%100xQb
Qegg =
(3-12)
Dimana :
g : efisiensi kerugian (%)
Qeg : panas yang terbawa gas buang (kcal/jam)
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
13. Kerugian Panas Pendinginan (Qw)
Qw =ρ.Ww.Cpw (Two-Twi) (kcal/jam) (3-13)
Dimana :
ρ : Massa jenis air = 1 kg/liter
Ww : debit air pendinginan (liter/jam)
Cpw : panas jenis air = 1 kcal/kg.oC
Two : temperatur air keluar (oC)
Twi : temperatur air masuk (oC)
14. Efisiensi Kerugian Panas dalam cooling water( w )
%100xQb
Qww =
(3-14)
Dimana :
w : efisiensi kerugian panas (%)
Qw : kerugian panas pendinginan (kcal/jam)
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
34 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
15. Efisiensi Thermal Efektif ( e )
%100632=Qb
Nee
(3-15)
Dimana :
e : efisiensi efektif (%)
Ne : daya efektif (PS)
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
16. Efisiensi Mekanis ( f )
( )ewgf ++−= %100 (3-16)
Dimana :
f : efisiensi gesekan (%)
g : efisiensi kerugian gas buang (%)
w : efisiensi kerugian air pendinginan (%)
e : efisiensi efektif (%)
17. Ekuivalen daya terhadap konsumsi bahan bakar (Qf )
𝑄𝑓 = 𝐿𝐻𝑉.𝐹𝐶
632 (PS) (3-17)
Dimana :
LHV : Low Heating Value (kcal/kg)
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
18. Daya Mekanis
%100
xQfNf
f=
(3-18)
Dimana :
Nf : daya mekanis (PS)
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 35
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
f : efisiensi gesekan (%)
Qf : kerugian karena gesekan (PS)
19. Daya Indikasi
NmNeNi += (PS) (3-19)
Dimana :
Ni : daya indikasi (PS)
Ne : daya efektif (PS)
Nm : daya mekanis (PS)
20. Spesific Fuel Consumption Effective
Ne
FCSFCe =
(3-20)
Dimana :
SFCe : Spesific Fuel Consumption Effective
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
Ne : daya efektif (PS)
21. Spesific Fuel Consumption Indicated
Ni
FCSFCi =
(3-21)
Dimana :
SFCi : Spesific Fuel Consumption Indicated
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
Ni : daya indikatif (PS)
22. Panas Hasil Pembakaran yang diubah menjadi Daya Efektif
NeQe .632= (3-22)
Dimana :
Qe : panas efektif (kcal/jam)
Ne : daya efektif (PS)
36 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
23. Panas yang hilang karena sebab lain
𝑄𝑝𝑝 = 𝑄𝑏 − 𝑄𝑒𝑔 − 𝑄𝑤 − 𝑄𝑒 (3-23)
Dimana :
Qpp : panas yang hilang karena sebab lain (kcal/jam)
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
Qeg : panas yang terbawa gas buang (kcal/jam)
Qw : kerugian panas pendinginan (kcal/jam)
Qe : panas efektif (kcal/jam)
24. Efisiensi Thermal Indikasi
%100632=Qb
Nii
(3-24)
Dimana :
i : efisiensi indikasi (%)
Ni : daya indikasi (PS)
Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)
25. Efisiensi Mekanis
%100xNi
Nem =
(3-25)
Dimana :
m : efisiensi mekanis (%)
Ni : daya indikasif (PS)
Ne : daya efektif (PS)
26. Efisiensi Volumetrik
%100...
60..x
iVdn
zGs
a
v
=
(3-26)
Dimana :
v : efisiensi volumetric (%)
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 37
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
z : jumlah poros engkol
Vd : volume engkol (m3)
I : langkah mesin
Gs : massa alir udara melalui nozzle (kg/s)
n : putaran poros (rpm)
𝛾a : Berat jenis udara (kg/m3)
27. Perbandingan Udara dan Bahan Bakar
3600xFC
GsR =
(3-27)
Dimana :
R : rasio udara bahan bakar
Gs : aliran udara melalui nozzle (kg/s)
FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)
28. Rasio Udara Bahan Bakar Teoritis
22222223,12 116,671,113,12)76,3(85,17 NOHCONOHC ++→++
(3-28)
HMCM
NMOM
FARo s
+
++
+
=
224
76,34
)/(
Dimana :
Ro : Rasio udara bahan bakar teoritis
2OM : Massa relatif oksigen
2NM : Massa relatif nitrogen
CM : Massa relatif karbon
HM : Massa relatif hidrogen
29. Faktor Kelebihan Udara
Ro
R=
(3-29)
38 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
Dimana : : faktor kelebihan udara
R : rasio udara bahan bakar
Ro : rasio udara dalam bahan bakar teoritis
30. Faktor Koreksi Standard
5,0
=
st
st
T
T
P
PA =
5,0
273
273
+
+
st
st
T
T
P
P
(3-30)
Dimana :
A : faktor koreksi
Pst : tekanan atmosfer = 760 mmHg
Tst : 25 ˚C
P : tekanan udara atsmosfer (mmHg)
T : temperatur ruangan (oC)
31. Daya Efektif Standard
( ) NeANe st .= (3-31)
Dimana :
( )stNe : daya efektif standar (PS)
A : faktor koreksi
Ne : daya efektif (PS)
32. Torsi Efektif Standard
( ) TAT st .= (3-32)
Dimana :
( )stT : torsi efektif standar (kg.m)
A : faktor koreksi
T : torsi (kg.m)
33. Pemakaian Bahan Bakar Efektif Standard
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 39
LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019
( )A
SFCeSFCe st =
(3-33)
Dimana :
SFCest : Pemakaian Bahan Bakar Efektif Standar
SFCe : Spesific Fuel Consumption Effective
A : faktor koreksi
34. Analisa Gas Buang
Komposisi gas Buang dapat dihitung dengan persamaan berikut :
% CO2 = Veg
Vco2 x 100% (3-34)
% O2 = Veg
Vo2
x 100% (3-35)
% CO = Veg
Vco x 100% (3-36)
% N2 = Veg
VN2 x 100% (3-37)
Dimana :
VCO2 : Volume CO2
VO2 : Volume O2
VCO : Volume CO
VN2 : Volume N2
Veg : Volume exhaust gas