PERHITUNGAN RANDEMEN VOLUMETRIS MOTOR

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "PERHITUNGAN RANDEMEN VOLUMETRIS MOTOR"

Budi Cahyadi
6 tahun lalu
Tontonan:

1 PERHITUNGAN RANDEMEN VOLUMETRIS MOTOR 3. Perhitungan Thermodinamika motor Otto 4 Langkah Dari hasil pengujian motor diatas Dynamometer maka didapat data sebagai berikut: Grafik 2. Data hasilpengujian performance engine Sumber : PT. General Motor Indonesia

2 Tabel 3. Putaran Vs Daya Motor Sumber : PT. General Motor Indonesia Putaran DOHC SOHC No. motor Daya Motor Momen Puntir Daya Motor MomenPuntir (Rpm) Kw Ps (Nm) Kw Ps (Nm) Dari data hasil pengujian diatas terdapat kesenjangan daya antara motor yang menggunakan multi katup dengan dua katup tiap silinder. Kesenjangan tersebut dimulai pada putaran 400 rpm terjadi perbedaan daya yang dihasilkan yaitu sebesar 3 PS dan puratan maksimum untuk DOHC lebih tinggi sebesar 400 Rpm. Pada dasarnya antara kedua engine tidak terdapat perbedaan yang jauh. Perbedaan tersebut hanya pada jumlah katup atau mekanisme katup saja, sedangkan dimensi komponen lain dan sistem-sistem lain tidak ada perbedaan. Alasan tersebut maka dapat disimpulkan bahwa perbedaan daya yang dihasilkan tersebut di pengaruhi oleh jumlah campuran udara dan bahan bakar yang masuk kedalam silinder. 45

3 Jumlah campuran udara dan bahan bakar yang masuk kedalam silinder secara teoritis yang ideal adalah sama dengan volumelangkah torak dari TMA ke TMB atau sebesar kapasitas silinder. Jumlah ini yang akan diubah menjadi tenaga jadi banyak sedikitnya akan berpengaruh terhadap daya yang dihasilkan. Pada kenyataan sebenarnya terdapat beberapa penyimpangan yang menyebabkan campuran udara dan bahan bakar yang masuk kedalam silinder lebih kecil dari volume langkah torak. Penyimpangan tersebut diakibatkan oleh beberapa faktor seperti tekanan udara temperatur udara, sisa gas bekas, panjang saluran, bentuk saluran dan ukuran saluran masuk. Untuk megetahui penyebab perbedaan tersebut diatas maka perlu dilakukan perhitungan, dengan asumsi bahwa yang menjadi penyebab perbedaan adalah efisiensi volumetris dan parameter lain (η th, η mek, η pemb, Npb) sama. 3.2 Analisis Perhitungan Performance Motor Chevrolet Blazer 3.2. Motor Chevrolet Blazer 2.2 SEC DOHC. Rumus gas ideal P.v = R.T (Wiranto A, 994 : 7) Keterangan : P = Tekanan Gas, Kg/m 2 v = Volume Spesifik dari gas, m 3 /kg R = Konstanta gas universal, m kg/kg K = 29,3 m kg/kg K T = Temperatur absolut, K 46

4 Untuk memudahkan dalam penganalisissan motor otto 4 langkah, maka dapat menggunkan siklus ideal volume konstan. Parameter thermodinamika yang perlu diketahui untuk penganalisissan ini adalah; Tekanan udara luar (P 0 ) = 030 kg/m 2 Temperatur udara luar (T 0 ) = 27 o C = 300 K Fluida kerja terdiri dari bahan bakar iso oktan normal heptan dan udara Jadi volume spesifik gas adalah P.v = R.T v v v RT. P 29, ,85m 3 kg Volume spesifik gas adalah 0,85 m 3 /kg 2. Kapasitas motor Pada saat langkah isap piston bergerak dari TMA ke TMB terjadi perubahan volume dari kecil menjadi besar, sehingga terjadi kevacuman dan campuran bahan bakar dan udara akan terhisap masuk. Volume fluida yang masuk idealnya adalah sebesar volume langkah atau kapasitas silinder. Kapasitas motor atau bisa disebut dengan volume langkah merupakan patokan dari setiap motor atau ukuran dari sebuah motor. Besar kecilnya volume langkah akan menentukan banyak sedikitnya campuran bahan bakar dan udara yang masuk kemudian yang dikompresikan, dibakar dan yang menjadi tenaga. Volume langkah dapat dinyatakan dengan rumus sebgai berikut:

5 2 Vl. d. L. z 4 Keterangan: Vl = Volume langkah L = Langkah Torak D = Diameter Torak Z = Jumlah silinder Vl. 4 8,6 2.9,46.4 = Cc = 0,00298 m 3 Besarnya volume total adalah Vt = Vl + Vs Dimana: C = Perbandingan kompresi Vl = Volume langkah Vs = Volume sisa Maka: Vl Vs 9,5 Vs 9,5Vs Vl Vs 8,5Vs Vs Vs Vl 298,052 8, Cm 48

6 Sehingga diperoleh harga volume silinder, yaitu: Vt = Vl + Vs Vt = 298, ,594 Vt = Cm 3 Vt = 0, m 3 3. Jumlah Muatan untuk setiap siklus ideal Bm Bm Vl v 0, ,85 Bm= Kg 4. Jumlah muatan sesungguhnya tiap siklus Bms = Bm x η v Bms = 0, x η v 5. Jumlah bahan bakar pada suatu muatan tiap siklus Jumlah bahan bakar ini tergantung dari kondisi kerja motor tersebut, sehingga jumlah bahan bakar dipengaruhi oleh perbandingan udara dan bahan bakar. Perbandingan udara dan bahan bakar pada setiap kondisi kerja motor dapat dilihat pada tabel berikut: 49

7 Tabel 3.2 Campuran bahan bakar untuk berbagai kondisi. Sumber: New Step Toyota Astra 995; 3-5 Kondisi kerja motor Perbandingan udara dan bahan bakar Saat start temperatur 0 o C Kira-kira : Saat start temperatur 20 o C Kira-kira 5: Saat idling Kira-kira : Putaran lambat 2-3: Akselerasi Kira-kira 8: Putaran maksimum (beban penuh) 2-3: Putaran sedang (ekonomi) 6-8: Sebagai contoh perhitungan diambilpada saat putaranidling. FAR (Fuelair ratio) pada saat putaran idling yaitu :,maka: Bms 0, x v 6. Panas yang dihasilkan dari pembakaran η pemb =0,98 (Wiranto A, 994 : 36) Npb =0580 kkal/kg Qm 0, x ηv x ηpemb x Npb (Kkal/Siklus) 8. Panas yang dapat dirubah menjadi daya Tidak semua panas dapat dirubah menjadi daya,karena dalam suatu proses pembakaran motor ada yang dinamakan rendemen thermis, maka perhitungsn diatas di kalikan dengan rendemen thermis. Rendemen thermisnya didapat dari : 50

8 th C k C = Perbandingan kompresi motor (9,5 : ) k = Komponen adiabatis, dapat dicari dari : Nilai k diperoleh dari persamaan : k Cp Cv Keterangan: Cp = Panas jenis campuran bahan bakar dan udara pada tekanan konstan. Cv = Panas jenis campuran bahan bakar dan udara pada volume konstan. Bahan bakar yang digunakan dengan nilai oktan 88, artinya bahan bakar tersebut mengandung 88 % iso oktan dan 2 % normal heptan.persamaan kimia campuran bahan bakar dan udara adalah: C 8 H 8 + O 2 C 8 H 8 + 2,5O 2 2C 8 H O 2 CO 2 + H 2 O + N 2 + Kalor 8CO 2 + 9H 2 O + N 2 + Kalor 6CO 2 + 8H 2 O + 94N 2 + Kalor Cpm 60,5 x,630 2,5 x0,97 60,5 60,5 x,038 =,023 kj/kg K Cvm Cvm 60,6 x,557 0,738Kj / KgK 2,5 x0,657 60,5 60,5 x0,742 Cpm,023 Sehingga nilai k Reaktan (km) =, 386 Cvm 0,738 5

9 CPp 8 64 x0, x,867 x0, Cpp = 0,984 Kj/kg K Cvp 8 64 x0, x,406 x0, Cpp = 0,825 kj/kg K Cpp 0,984 Sehingga Nilai kp =, 93 Cvp 0,825 Untuk reaksi Normal Heptan (C 7 H 6 ) C 7 H 6 + O 2 + N 2 7 CO H 2 O + N 2 Cpm 59 x2,637 x0,97 59 x, Cpm =,042 kj/kg K Cvm 59 x,986 x0, x0, Cvm = 0,7 kj/kg K cpm,042 Sehingga km =, 395 cvm 0,7 cpp 7 62 x0, x,867 x, Cpp=,23 kj/kg K Cvp 7 62 x0, x,406 x0, Cvp = 0,88 kj/kg K.23 Sehingga kp =, 373 0,88 52

10 Untuk nilai k yang akan digunakan diambil dari rata-rata nilai k untuk isooktan dan kuntuk normalheptan,93,386 K iso oktan =, 289 2,373,395 K n heptan =, Karena premium mengandung 88 % isooktan maka 88 K iso oktan = x,289, K normalheptan = x,384 0, Maka harga k total K total = k iso oktan + k normal heptan =,34 + 0,66 =,300 Maka th 9,5,300 th th 0,49 49,% Maka panas yang dirubah menjadi daya adalah: Qm 0, x ηv x ηpemb x Npb x th (Kkal/Siklus) Qm 0, x ηv x 0,98 x 0580 x 0,49 (Kkal/Siklus) 53

11 0, Qm x ηv x 0,98 x 0580 x 0,49x n x a x = Ni, PS 60 x75 0, Ni x ηv x 0,98 x 0580 x 0,49x n x a x, PS 60 x75 Ne 0, x ηv x 0,98 x 0580 x 0,49x n x a x mekx, PS 60 x75 Dimana: η mek = 0,80 Maka: 0, ,3 x ηv PS x 0,98 x 0580 x 0,49x 200 x 0,5 x 427 0,80 x 4500 η v 0, ,3 x 4500 x x 2 x 0,98 x 0,49 x 0,8 x 0580 x 200 x 427 η v = η v = 44,9 % Dengan perhitungan diatas maka di dapat rendemen volumetris pada setiap tingkat putaran dan beban kerja motor sepertipada tabel di bawah: 54

12 Tabel. 3.3 Putaran Vs Daya motor pada motor DOHC SEC 2.2 No DOHC rpm Kw ps Rendemen Volumetris (%) Tekanan efektif rata-rata Dari data hasil pengujian dapat dihitung tekanan efektif rata-rata motor pada setiap tingkat putaran. Perhitungannya menggunakan persamaan dibawah ini: Dimana: Ne x 75 x 60 x 00 Pe (Wiranto A,994 : 33) a x z x Vl x n Pe = Tekanan epektif rata-rata (kg/cm 2 ) Ne = Daya epektif (Ps) a = Siklus dalam satu putaran (Motor Otto 4 langkah = 0,5) Vl = Jumlah silinder N = Putaran motor 55

13 Pe 24,3 x 75 x 60 x 00 0,5 x 298,052 x 200 Pe = kg/cm 2 Selanjutnya tekananepektif rata-rata tiap putaran dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel.3.4 Hubungan putaran dengan tekanan epektif rata-rata No Putaran Tekanan Epektif rata-rata (kg/m2) Perhitungan Jumlah pemakaian bahan bakar Perhitungan jumlah pemakaian bahan bakar dapat dicari dengan menggunakan rumus dibawah ini: Dimana: B η th Ne x 632 x Npb (Wiranto A 994 : 33) B = Konsumsi bahan bakar per jam, (kg/jam) Ne = Daya epektif (Ps) η th = Rendemen thermis Npb = Nilaikalor bawah bahan bakar ( 0580 Kkal/kg) 56

14 B 24,3 0,49 x 0580 x 632 B = 2,977 Kg/jam Pemakaian bahan bakar tiapputaran dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel.3.5 Hubungan putaran dengan pemakaianbahan bakar. Pemakaian bahan bakar efektif No Putaran Jumlah pemakaian bahan bakar (Kg/jam) Perhitunganpemakaian bahan bakar epektif dapat dicari dengan persamaan: Dimana: B Be (Wiranto A. 994 : 34) Ne Be = Pemakaian bahan bakar epektif (kg/jam Ps) B = Jumlahpemakaianbahan bakar perjam (Kg/jam) Ne = Daya epektif (Ps) 57

15 Be Be 2,977 24,3 0,22 Kg/jamPs Hasil perhitungan tiap putaran dapat dilihat pada tabeldibawah ini: Tabel Putaran danpemakaian bahan bakar epektif perjam Ps No Putaran Pemakaian bahan bakar epektif (Kg/jam Ps) Tabel Hasilperhitungan Motor Chevrolet Blazer 2.2 SEC DOHC No Putaran Motor Daya epektif (Ne) Perbandingan udaran dan bahan bakar Rendemen Volumetris (%) Tekanan Epektif Rata-rata (Pe) Jumlah pemakaian bahan bakar per jam (Kg/jam) Pemakaian bahan bakar epektif (Kg/jamPs)

16 3.2.2 Motor Chevrolet Blazer 2.2 NEC SOHC Analisis perhitungan thermodinamika antara motor DOHC dengan SOHC menggunakan persamaan yang sama dan beberapa parameter yang sama, sehingga didapat data hasil perhitungan dibawah ini: No Putaran Motor Tabel Hasilperhitungan Motor Chevrolet Blazer 2.2 NEC SOHC Daya epektif (Ne) Perbandingan udaran dan bahan bakar Rendemen Volumetris (%) Tekanan Epektif Rata-rata (Pe) Jumlah pemakaian bahan bakar per jam (Kg/jam) Pemakaian bahan bakar epektif (Kg/jamPs)

dokumen-dokumen yang mirip

ANALISIS EFISIENSI VOLUMETRIS PADA MOTOR OTTO DENGAN MENGGUNAKAN VARIABLE VALVE TIMING. Ewo Tarmedi Ridwan Adam M. Noor

ANALISIS EFISIENSI VOLUMETRIS PADA MOTOR OTTO DENGAN MENGGUNAKAN VARIABLE VALVE TIMING Ewo Tarmedi Ridwan Adam M. Noor ABSTRAK Tujuan penelitian yaitu untuk mengetahui pengaruh Variable valve terhadap