ANALISA PERFORMANSI PADA MOBIL TOYOTA KIJANG INNOVA MESIN DIESEL TIPE 2KD-FTV

Transkripsi

1 ANALISA PERFORMANSI PADA MOBIL TOYOTA KIJANG INNOVA MESIN DIESEL TIPE 2KD-FTV SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik CHANDRA MANAHAN HUTAPEA NIM PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2

3

4

5

6

7 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunianya yang telah dilimpahkan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan menyelesaikan pendidikan pada Departemen Teknik Mesin. Adapun judul Skripsi ini adalah Analisa Performansi Pada Mobil Toyota Kijang Innova Mesin Diesel Tipe 2KD- FTV. Dalam penyelesaian Skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan yang diberikan oleh berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Kedua Orangtua penulis Ayahanda P. Hutapea dan Ibunda H. br. Siregar. Terima kasih atas doa dan dukungan yang tiada henti-hentinya baik moril maupun materil hingga skripsi ini dapat diselesaikan. 2. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus,ST,MT sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang telah banyak memberikan waktu dan bimbingan, hingga skripsi ini dapat diselesaikan. 3. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir.Mulfi Hazwi,MSc dan bapak Dr.Eng.Himsar Ambarita, ST,MT sebagai dosen penguji I, II yang menyempurnakan skripsi saya. 5. Abang saya Sihar M. Hutapea,S.Kep dan adik saya Boby B. Hutapea, ST terima kasih atas dukungan doa dan semangat hingga skripsi ini dapat diselesaikan. 6. Seluruh Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik atas pelayanan yang baik selama ini. 7. Teman-teman saya stambuk 2009 Ekstensi yang juga sedang berjuang dalam skripsi, terima kasih atas kebersamaannya. 8. Dan kepada pihak-pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, atas doa dan dukungannya. Penulis menyadari masih adanya kekurangan dalam Skripsi ini. Oleh karena itu, sangat diharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan Skripsi ini. Medan, Oktober 2011 Chandra M. Hutapea NIM

8 ABSTRAK Direct Four Stroke Turbo Commonrail Injection yang dikenal dengan D4D merupakan kemajuan teknologi pada industri otomotif khususnya dalam hal penyempurnaan performansi mesin. D4D adalah teknologi pengaturan laju tekanan bahan bakar dari sisi kuantitas dan waktu penyemprotan bahan bakar secara elektronik. Kelebihan yang dimiliki oleh mesin D4D adalah dengan penggunaan sistem commonrail dimana bahan bakar solar akan dihisap oleh pompa bahan bakar melalui saringan bahan bakar agar dapat menghasilkan kualitas bahan bakar solar dengan tingkat emisi gas buang yang sangat rendah. Disamping itu dengan adanya teknologi ini akselerasi dan performa yang dihasilkan sangat optimal beserta tingkat getaran dan suara mesin yang lebih halus. Motor Diesel memiliki efisiensi termal dan performansi yang lebih baik serta dapat menghasilkan energi yang relatif besar. Efisiensi termal yang merupakan indikasi sesungguhnya dari konversi input termodinamika menjadi kerja mekanis mencapai 56,94 %. Hal ini membuktikan bahwa mobil ini telah mempunyai efisiensi yang sudah bagus. Disamping itu untuk putaran 2000 rpm didapatlah daya sebesar 41,8667 kw. Hasil analisa secara keseluruhan membuktikan bahwa mobil ini memiliki performa yang baik. Kata kunci: teknologi, kuantitas, akselerasi, emisi, optimal.

9 DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PEMBANDING LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PENGUJI LEMBAR TUGAS SARJANA LEMBAR KESIMPULAN SEMINAR DOSEN PEMBANDING I LEMBAR KESIMPULAN SEMINAR DOSEN PEMBANDING II LEMBAR ABSENSI PEMBANDING BEBAS LEMBAR KARTU BIMBINGAN KATA PENGANTAR......i ABSTRAK...ii DAFTAR ISI...iii DAFTAR TABEL...vi DAFTAR GAMBAR...vii DAFTAR NOTASI...viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Batasan Masalah Tujuan Akademis Manfaat Sistematika Penulisan...3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Dasar Motor Diesel Sejarah Mesin Diesel Prinsip Kerja Motor Bakar Diesel Siklus Ideal Diesel Siklus Dual Cycle Konfigurasi Mesin Diesel...16

10 2.2.5 Kelebihan dan Kekurangan Mesin Diesel Teknologi Diesel Sistem Common Rail Perbedaan Diesel Common Rail dengan Diesel Konvensional Parameter Performansi/Unjuk Kerja Mesin Diesel Tekanan efektif rata-rata Daya Indikator Torsi dan Daya Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) Emisi Gas Buang Pada Motor Diesel Pembentukan Karbon Monoksida (CO) Pembentukan Hidrokarbon (HC) Pembentukan Nitrogen Oksida (NOx) Pembentukan Partikulat (Particulate Matter) Pembentukan Emisi Asap (Smoke) Efisiensi mekanis Efisiensi Volumetrik...26 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Bahan dan Alat Bahan Alat Variabel Riset Prosedur Analisa Keterangan Diagram Alir Mulai Studi Literatur Pencarian dan Pengumpulan Data Proses Perhitungan Kesimpulan dan Saran Selesai

11 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Awal Dimensi Silinder Analisa Termodinamika Parameter Performansi Mesin Diesel Toyota Kijang Innova Tipe 2KD-FTV Tekanan efektif rata-rata Daya indikator Torsi dan Daya Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) Efisiensi mekanis Efisiensi Volumetrik...48 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran...50 DAFTAR PUSTAKA...51 LAMPIRAN Lampiran A. Table A-2 Properties of Fuels Lampiran B. Table A-2 Ideal-Gas Specific Heats of Various Common Gases Lampiran C. Table A-2 Ideal-Gas Specific Heats of Various Common Gases (Continued) Lampiran D. Spesifikasi Toyota Kijang Innova Mesin Diesel Tipe 2KD- FTV Lampiran E. Data Hasil Pengukuran Kondisi Ruang Bakar Toyota Kijang Innova Mesin Diesel Tipe 2KD-FTV dengan menggunakan Intelligent Tester II Lampiran F. Tabel Data Informasi Diagnostik Kijang Innova/2KD-FTV Lampiran G. Leaflet Spesifikasi Toyota Kijang Innova Secara Umum

12 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data Spesifikasi Mesin Toyota Kijang Innova Tipe 2KD-FTV...30 Tabel 4.2 Daya Indikator.. 40 Tabel 4.3 Torsi Mesin...44 Tabel 4.4 Daya Mesin Tabel 4.5 Sfc.47

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Langkah Kerja Motor Diesel...7 Gambar 2.2. Diagram P v dan T s siklus Diesel...9 Gambar 2.3. Diagram P v dan diagram T s (Lit. 4 hal. 68) Gambar 2.4. Sistem Diagram Common Rail (Sistem Bahan Bakar)..15 Gambar 2.5. Pembentukan Soot Particle...21 Gambar 3.1. Diagram Alir Pengerjaan Skripsi...26 Gambar 3.2. Motor Diesel Toyota Kijang Innova Tipe 2KD-FTV...28 Gambar 4.1. Grafik Daya Indikator Mesin...40 Gambar 4.2. Kurva Kinerja Motor Diesel Toyota Kijang Innova Tipe 2KD-FTV [Lit.6]. 41 Gambar 4.3. Grafik Daya Mesin 42 Gambar 4.4. Grafik Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) 43

14 DAFTAR NOTASI r c = rasio kompresi R = konstanta gas (kj/kg-k) atau (ft-lbf/lbm- o R) atau (BTU/lbm- o R) c v = panas spesifik pada volume konstan (kj/kg-k) atau (BTU/lbm- o R) V d = volume langkah (cc) atau (L) atau (in. 3 ) V c = volume sisa (cc) atau (L) atau (in. 3 ) m m m a m f = massa campuran bahan bakar dan udara (kg) atau (lbm) = massa udara (kg) atau (lbm) = massa bahan bakar (kg) atau (lbm) ρ a = massa jenis udara (kg/m 3 ) atau (lbm/ft 3 ) Q HV = nilai kalor bahan bakar (kj/kg) atau (BTU/lbm) η c = efisiensi pembakaran mep = tekanan efektif rata-rata (kpa) atau (atm) atau (psi) Ẃ i N n Ẃ b sfc = daya indikasi (kw) atau (hp) = kecepatan mesin (RPM) = jumlah putaran dalam satu siklus = daya poros (kw) atau (hp) = konsumsi bahan bakar spesifik (gr/kw-h) η th η m η v = efisiensi thermal = efisiensi mekanis = efisiensi volumetrik W nett = kerja netto (kj) ḿ f Xr = laju aliran rata-rata bahan bakar (kg/sec) = residu gas buang