Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh. Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.
Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam bentuk tabel dan gambar
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Motor Bakar
Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin penggerak yang banyak dipakai dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran menjadi energi mekanik. Sejarah motor bakar mengalami perkembangan yang menggembirakansejaktahun 1864. Pada tahun tersebut Lenoir mengembangkan mesin pembakaran dalam tanpa proses kompresi. Campuran bahan bakar dihisap masuk silinder dan dinyalakan sehingga tekanan naik, selanjutnya gas pembakaran berekspansi yang mendorong piston, langkah berikutnya gas pembakaran dibuang. Piston kembali bergerak menghisap campuran bahan bakar udara dengan menggunakan energi yang tersimpan dalam roda gila. Mesin Lenoir pada tahun 1865 diproduksi sebanyak 500 buah dengan daya 1,5 hp pada putaran 100 rpm.
Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang proses pembakarannya terjadi dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus sebagai fluida kerjanya. Mesin yang bekerja dengan cara seperti tersebut disebut mesin pembakaran dalam. Adapun mesin kalor yang cara memperoleh energi dengan proses pembakaran di luar disebut mesin pembakaran luar.Sebagai contoh mesin uap,dimana energi kalor diperoleh dari pembakaran luar, kemudian dipindahkan ke fluida kerja melalui dinding pemisah.
Keuntungan dari mesin pembakaran dalam dibandingkan dengan mesin pembakaran luar adalah kontruksinya lebih sederhana, tidak memerlukan fluida kerja yang banyak dan efisiensi totalnya lebih tinggi. Sedangkan mesin pembakaran luar keuntungannya adalah bahan bakar yang digunakan lebih beragam, mulai dari bahan bakar padat sampai bahan-bakar gas, sehingga mesin pembakaran luar banyak dipakai untuk keluaran daya yang besar dengan bahan bakar murah. Pembangkit tenaga listrik banyak menggunakan mesin tenaga uap. Untuk kendaran transport, mesin uap tidak banyak dipakai dengan pertimbangan kontruksinya yang besar dan memerlukan fluida kerja yang banyak.
Mesin pembakaran luar mempunyai konsruksi yang lebih rumit dan kompleks sehingga membutuhkan tempat atau ruang instalasi yang cukup besar. Akan tetapi, mesin pembakaran luar mempunyai keuntungan yakni mempunyai getaran yang cukup kecil, dapat mengkonsumsi bakar bakar beragam mulai dari bahan bakar padat, cair sampai bahan bakar gas dengan kualitas yang rendah sekalipun sehingga banyak digunakan sebagai pusat pembangkit tenaga yang membutuhkan keluaran daya yang besar dengan bahan bakar murah.
Misalnya : Mesin uap torak, turbin gas, turbin uap, dan sebagainya. 2. Mesin Pembakaran Dalam (Internal Combustion Engine)
Motor pembakaran dalam dikembangkan oleh Motos Otto, atau Beau de Roches merupakan mesin pengonversi energi tak langsung, yaitu dari energi bahan bakar menjadi energi panas dan kemudian baru menjadi energi mekanis. Energi kimia bahan bakar tidak dikonversikan langsung menjadi energi mekanis. Bahan bakar standar motor premium adalah isooktan (C8H18). Efisiensi dalam mengkonversi energinya berkisar 30%. Hal ini karena kerugian 50% (panas, gesek / mekanis, dan pembakaran tak sempurna). Contohnyamesin otto dengan menggunakan busi sebagai pemantik bunga api, mesin diesel yang memampatkan udara dengan rasio kompresi yang tinggi, mesin wankel (rotary) dengan gerak torak berputar. Kelebihan mesin pembakaran dalam :
1. Konstruksi yang lebih sederhana
2. Bahan bakar lebih irit dan biaya awal lebih murah 3. Tidak memerlukan fluida kerja yang banyak
4. Cocok untuk tenaga penggerak pada kendaraan karena hanya membutuhkan ruang lebih ringkas
Gambar 2.1 Asal Mula Tenaga[12]
2.1.1. Mesin Siklus 4 Langkah
Motor bakar bekerja melalui mekanisme langkah yang terjadi berulang-ulang atau periodik sehingga menghasilkan putaran pada poros engkol. Sebelum terjadi proses pembakaran di dalam silinder, campuran udara dan bahan-bakar harus dihisap dulu dengan langkah hisap. Pada langkah ini, piston bergerak dari TMA menuju TMB, katup isap terbuka sedangkan katup buang masih tertutup.
Setelah campuran bahan-bakar udara masuk silinder kemudian dikompresi dengan langkah kompresi, yaitu piston bergerak dari TMB menuju TMA, kedua katup isap dan buang tertutup. Karena dikompresi volume campuran menjadi kecil dengan tekanan dan temperatur naik, dalam kondisi tersebut campuran bahan-bakar udara sangat mudah terbakar. Sebelum piston sampai TMA campuran dinyalakan terjadilah proses pembakaran menjadikan tekanan dan temperatur naik, sementara piston masih naik terus sampai TMA sehingga tekanan dan temperatur semakin tinggi. Setelah sampai TMA kemudian torak didorong menuju TMB dengan tekanan yang tinggi, katup isap dan buang masih tertutup.
Selama piston bergerak menuju dari TMA ke TMB yang merupakan langkah kerja atau langkah ekspansi. volume gas pembakaran bertambah besar dan tekanan menjadi turun. Sebelum piston mencapai TMB katup buang dibuka, katup masuk masih tertutup. Kemudian piston bergerak lagi menuju ke TMA mendesak gas pembakaran keluar melalui katup buang.
Proses pengeluaran gas pembakaran disebut dengan langkah buang. Setelah langkah buang selesai siklus dimulai lagi dari langkah isap dan seterusnya. Piston bergerak dari TMA-TMB TMA-TMB-TMA membentuk satu siklus. Ada satu langkah tenaga dengan dua putaran poros engkol. Motor bakar yang bekerja dengan siklus lengkap tersebut diklasifikasikan masuk golongan motor 4 langkah.
Gambar 2.2 Siklus 4 Langkah[13]
2.2 Mesin Diesel
Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam; lebih spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakardinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi).
Mesin 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.
Cara kerja mesin diesel ini adalah udara masuk ke dalam ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi dari mesin otto. Beberapa saat sebelum piston pada posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC
(Before Top Dead Center), bahan bakar diesel diijeksikan ke ruang bakar dalam tekanan tinggi melalui nosel supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat, ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran mengembang dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan menghasilkan tenaga linear. Siklus diesel (ideal) pembakaran tersebut dimisalkan dengan pemasukan panas pada tekanan konstan.
2.2.1 Siklus Ideal Diesel
Siklus Diesel adalah siklus ideal untuk mesin torak pengapian-kompresi yang pertama kali dinyatakan oleh Rudolph Diesel tahun 1890. Prinsip kerjanya sama halnya dengan mesin torak pengapian-nyala, yang dinyatakan oleh Nikolaus A. Otto tahun 1876, hanya perbedaan utamanya dalam hal metode inisiasi pembakarannya. Pada mesin torak pengapian-nyala (disebut juga mesin bensin) campuran udara-bahan bakar dikompresi ke temperatur di bawah temperatur pembakaran-sendiri (auto-ignition) dari bahan bakarnya, kemudian proses pembakarannya diinisiasi oleh percikan bunga api dari busi. Sedangkan pada mesin torak pengapian kompresi (disebut juga mesin diesel), udara dikompresi ke temperatur di atas temperatur auto-igniton dari bahan bakarnya, kemudian pembakaran dimulai saat bahan bakar yang diinjeksikan kontak dengan udara panas tersebut. Jadi, pada mesin diesel, busi dan karburator digantikan oleh peranan penginjeksi bahan bakar (fuel-injector).
Siklus Diesel terdiri dari : 1-2 Proseskompresiisentropik.
2-3 Prosespemasukankalorpadatekanankonstan. 3-4 Prosesekspansi isentropik
Gambar 2.3 Diagram P-v Mesin Diesel[6]
Keterangan Gambar: P = Tekanan (atm)
V = Volume Spesifik (m3/kg) qin = Kalor yang masuk (kJ) qout = Kalor yang dibuang (kJ)
2.2.2 Efisiensi Termal Siklus Diesel (dengan menggunakan asumsi udara dingin standard)
Gambar 2.4 Diagram T-S Mesin Diesel
Keterangan Gambar : T = Temperatur (K) S = Entropi (kJ/kg.K) qin = Kalor yang masuk (kJ)
qout = Kalor yang dibuang (kJ Keterangan siklus :
1-2 Kompresi Isentropik
2-3 Pemasukan Kalor pada Tekanan Konstan 3-4 Ekspansi Isentropik
4-1 Pengeluaran Kalor pada Volume Konstan
2.2.3Prinsip Kerja Mesin Diesel
Prinsip kerja mesin diesel 4 tak sebenarnya sama dengan prinsip kerja mesin otto, yang membedakan adalah cara memasukkan bahan bakarnya. Pada mesin diesel bahan bakar di semprotkan langsung ke ruang bakar dengan menggunakan injector. Dibawah ini adalah langkah dalam proses mesin diesel 4 langkah :
a). Langkah Hisap
Piston bergerak dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah), katup masuk terbuka. Udara murni terhisap melalui filter udara, masuk ke dalam selinder akibat terjadinya kevakuman dalam ruang silinder karena terjadi pembesaran volume ruang di atas torak (gerak dari TMA ke TMB).
b). Langkah Kompresi
Poros engkol terus berputar, pistonbergerak dari TMBke TMA, kedua katup tertutup.Udara murni yang terhisap tadi terkompresi dalam ruang bakar. Karena terkompresi suhu dan tekanan udara tersebut naik hingga mencapai 35 atm dengan temperatur 500⁰-800⁰ (pada perbandingan kompresi 20 : 1).
c). Langkah Usaha
Poros engkol masih terus berputar, beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA di akhir langkah kompresi, bahan bahar diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Karena suhu udara kompresi yang tinggi terjadilah pembakaran yang menghasilkan tekanan eksplosif yang mendorong piston bergerak dari TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup. Gaya dorong ke bawah diteruskan oleh batang piston ke poros engkol untuk dirubah menjadi gerak rotasi.
Langkah usaha ini berhenti ketika katup buang mulai membuka beberapa derajat sebelum torak mencapai TMB.
d). Langkah Buang
Poros engkol masih terus berputar, piston bergerak dari TMB ke TMA, katup buang terbuka. Gas sisa hasil pembekaran terdorong keluar dari ruang bakar (ruang silinder di atas torak) menuju udara luar melalui katup buang yang terbuka. Karena gas sisa tersebut masih bertekanan tinggi.
Begitu seterusnya sehingga terjadi siklus pergerakan piston yang tidak berhenti. Siklus ini tidak akan berhenti selama faktor yang mendukung siklus tersebut tidak ada yang terputus. Untuk lebih jelas, prinsip kerja mesin diesel dapat dilihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Langkah kerja mesin diesel 4 langkah[14]
2.2.4 Penyemprotan Bahan Bakar
Penyemprotan bahan bakar ke dalam silinder dilaksanakan dengan menggunakan sebuah alat yang dinamai penyemprot bahan bakar. Di samping beberapa persyaratan lain yang diperlukan, bahan bakar yang disemprotkan itu harus habis terbakar sesuai dengan prestasi yang diharapkan. Dapat dikatakan fungsi penyemprot bahan bakar adalah :
1. Memasukkan bahan bakar ke dalam silinder sesuai dengan kebutuhan 2. Mengabutkan bahan bakar sesuai dengan derajat pengabutan yang diminta;
3. Mendistribusikan bahan bakar untuk memperoleh pembakar sempurna dalam waktu yang ditetapkan.
Tekanan udara di dalam silinder sudah sangat tinggi (35-50 atm) ketika bahan bakar disemprotkan. Dengan sendirinya tekanan penyemprotan haruslah lebih tinggi dari tekanan udara tersebut. Kelebihan tekanan itu juga diperlukan untuk memperoleh kecepatan penyemprotan (kecepatan bahan bakar ke luar dari penyemprot) tertentu, yaitu sesuai dengan derajat pengabutan yang diinginkan. Makin besar kecepatan penyemprotan makin tinggi derajat pengabutannya. Kecepatan tersebut dapat mencapai 400 m/detik dengan tekanan penyemprotan 70-1000 kg/cm2.
Komponen penyemprot yang mengatur bentuk pancaran bahan bakar dinamai nosel. Tekanan penyemprotan dihasilkan oleh pompa bahan bakar tekanan tinggi yang berdiameter antara 1,5 - 4 mm (bergantung pada jumlah bahan bakar yang disemprotkan) bahan bakar mengalir ke penyemprot dan akhirnya masuk ke ruang tekanan di dalam nosel. Di dalam nosel, katup menutup lubang nosel karena adanya gaya pegas yang besarnya dapat diatur sesuai dengan tekanan penyemprotan yang dikehendaki. Apabila gaya bahan bakar yang ada di dalam ruang tekanan tersebut lebih besar daripada gaya pegas, katup nosel akan terangkat sehingga lubang nosel terbuka. Dengan kecepatan tinggi, mengalirlah bahan bakar ke dalam silinder melalui lubang nosel. Jadi, bahan bakar barulah dapat masuk ke dalam ruang bakar apabila tekanannya cukup besar untuk melawan gaya pegas yang menekan katup nosel itu.
2.2.5 Proses Pembakaran dan Bahan Bakar
Proses pembakaran adalah suatu reaksi kimia cepat antara bahan bakar (hidrokarbon) dengan oksigen dari udara. Proses pembakaran ini tidak terjadi sekaligus tetapi memerlukan waktu dan terjadi dalam beberapa tahap.
Laju kenaikan tekanan yang terlalu tinggi tidaklah dikehendaki karena dapat menyebabkan beberapa kerusakan. Maka haruslah diusahakan agar periode persiapan pembakaran terjadi sesingkat-singkatnya sehingga belum terlalu banyak bahan bakar yang siap untuk terbakar selama waktu persiapan pembakaran.
Karena itu segenap usaha haruslah ditujukan untuk mempersingkat periode persiapan pembakaran, antara lain dengan cara sebagai berikut :
1. Menggunakan perbandingan kompresi yang tinggi 2. Memperbesar tekanan dan temperatur udara masuk
3. Memperbesar volume silinder sedemikian rupa sehingga dapat diperoleh perbandingan luas dinding terhadap volume yang sekecil-kecilnya untuk mengurangi kerugian panas
4. Menyemprotkan bahan bakar pada saat yang tepat dan mengatur pemasukan jumlah bahan bakar yang sesuai dengan kondisi pembakaran
5. Menggunakan jenis bahan bakar yang sebaik-baiknya
6. Mengusahakan adanya gerakan udara yang turbulen untuk menyempurnakan proses pencampuran bahan bakar udara
7. Menggunakan jumlah udara untuk memperbesar kemungkinan bertemunya bahan bakar dengan oksigen dari udara.
Pada gambar dapat dilihat tekanan udara akan naik selama langkah kompresi berlangsung. Beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA bahan bakar mulai disemprotkan. Bahan bakar akan segera menguap dan bercampur dengan udara yang sudah bertemperatur tinggi. Oleh karena temperaturnya sudah melebihi temperatur penyalaan bahan bakar, bahan bakar akan terbakar sendiri dengan cepat. Waktu yang diperlukan antara saat bahan bakar mulai disemprotkan dengan saat mulai terjadinya pembakaran dinamai periode persiapan pembakaran(1). Sesudah melampaui periode persiapan pembakaran, bahan bakar akan terbakar dengan cepat, hal tersebut dapat dilihat pada grafik sebagai garis lurus yang menanjak, karena proses pembakaran tersebut terjadi dalam suatu proses pengecilan volume (selama itu torak masih bergerak menuju TMA). Sampai torak bergerak kembali beberapa derajat sudut engkol sesudah TMA, tekanannya masih bertambah besar tetapi laju kenaikan tekanannya berkurang. Hal ini disebabkan karena kenaikan tekanan yang seharusnya terjadi dikompensasi oleh bertambah besarnya volume ruang bakar sebagai akibat bergeraknya torak dari TMA ke TMB.
Periode pembakaran. Ketika terjadi kenaikan tekanan yang berlangsung dengan cepat (garis tekanan yang curam dan lurus, garis BC pada grafik) dinamai periode pembakaran cepat (2). Periode pembakaran ketika masih terjadi kenaikan tekanan sampai melewati tekanan yang maksimum dalam tahap berikutnya (garis CD), dinamai periode pembakaran terkendali (3). Dalam hal terakhir ini jumlah bahan bakar yang masuk ke dalam silinder sudah mulai berkurang, bahkan mungkin sudah dihentikan. Selanjutnya dalam periode pembakaran lanjutan (4) terjadi proses penyempurnaan pembakaran dan pembakaran dari bahan bakar yang belum sempat terbakar.
Hal tersebut terakhir merupakan persyaratan mutlak bagi motor Diesel karena proses pencampuran bahan bakar-udara hanya terjadi dalam waktu yang singkat. Jadi, bahan bakar yang sebaiknya digunakan pada motor Diesel adalah jenis bahan bakar yang dapat segera terbakar (sendiri), yaitu yang dapat memberikan periode persiapan pembakaran yang pendek. Sebagai bahan bakar standar dipergunakan bahan bakar hidrokarbon rantai lurus, yaitu hexadecane atau cetane (C16H34) dan alpha-methylnaphtalene.
Gambar 2.7 C16H34 (hidrokarbon rantai lurus)[15]
Gambar 2.8alpha-methylnaphtalene[16]
C16H34 adalah bahan bakar dengan periode persiapan pembakaran yang pendek, kepadanya diberikan angka 100 (bilangan setana = 100). Sedangkan alpha-methylnaphtalene mempunyai periode pembakaran yang panjang, jadi tidak baik dipergunakan sebagai bahan bakar motor Diesel, kepadanya diberikan angka 0 (bilangan setana = 0).
Bahan bakar dengan bilangan setana yang lebih tinggi menunjukkan kualitas bahan bakar yang lebih baik untuk motor diesel. Bahan bakar motor Diesel komersial yang diperdagangkan mempunyai bilangan setana antara 35-55. Pada umumnya boleh dikatakan bahan bakar hidrokarbon dengan struktur atom rantai lurus mempunyai bilangan setana lebih tinggi daripada bahan bakar dengan struktur atom yang rumit. Motor Diesel kecepatan tinggi sebaiknya menggunakan bahan bakar dengan bilangan setana yang tinggi.
Demikianlah secara umum boleh dikatakan bahwa bahan bakar yang baik untuk motor Diesel adalah bahan bakar yang memiliki bilangan setana tinggi; viskositas yang rendah untuk mengurangi tekanan penyemprotan; sifat melumas
yang baik supaya tidak merusak pompa tekanan tinggi; bulk modulus yang tinggi untuk memudahkan penyemprotan, dan titik didih yang tinggi supaya tidak mudah menguap. Selain itu diusahakan agar kadar belerang dan aromatiknya rendah serta adanya aditif untuk meningkatkan mutu bahan bakar.
2.2.6 Prestasi Motor Diesel
Bagian ini membahas tentang prestasi mesin pembakaran dalam. Parameter mekanik yang termasuk dalam subbab ini adalah :
a. Torsi
Torsi yang dihasilkan suatu mesin dapat diukur dengan menggunakan dinamometer yang dikopel dengan poros output mesin. Oleh karena sifat dinamometer yang bertindak seolah-olah seperti sebuah rem dalam sebuah mesin, maka daya yang dihasilkan poros output ini sering juga disebut dengan brake power. Torsi didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada jarak momen dan memiliki satuan N-m atau lbf-ft.
Torsi adalah perkalian antara gaya dengan jarak. Selama proses usaha maka tekanan-tekanan yang terjadi di dalam silinder motor menimbulkan suatu gaya yang luar biasa kuatnya pada torak. Gaya tersebut dipindahkan kepada pena engkol melalui batang torak , dan mengakibatkan adanya momen putar atau torsi pada poros engkol. Untuk mengetahui besarnya torsi digunakan alat dynamometer. Biasanya motor pembakaran ini dihubungkan dengan dynamometer dengan maksud mendapatkan keluaran dari motor pembakaran dengan cara menghubungkan poros motor pembakaran dengan poros dynamometer dengan menggunakan kopling elastik.
PB = 2 .( .� )
60 ... (2.1) T = .60
2 . ... (2.2)
b. Daya Poros
Daya mesin adalah besarnya kerja mesin selama waktu tertentu. Pada motor bakar daya yang berguna adalah daya poros, dikarenakan poros tersebut menggerakan beban. Daya poros dibangkitkan oleh daya indikator , yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakan torak selanjutnya
menggerakan semua mekanisme, sebagian daya indikator dibutuhkan untuk mengatasi gesekan mekanik, seperti pada torak dan dinding silinder dan gesekan antara poros dan bantalan. Prestasi motor bakar pertama-tama tergantung dari daya yang dapat ditimbulkannya. Semakin tinggi frekuensi putar motor makin tinggi daya yang diberikan hal ini disebabkan oleh semakin besarnya frekuensi semakin banyak langkah kerja yang dialami pada waktu yang sama. Dengan demikian besar daya poros itu adalah :
= 2 .( .�) 60 ... (2.3) Dimana : PB = daya ( W ) T = torsi ( Nm ) n = putaran mesin ( Rpm )
c. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik merupakan salah satu parameter prestasi yang penting di dalam suatu motor bakar. Parameter ini biasa dipakai sebagai ukuran ekonomi pemakaian bahan bakar yang terpakai per jam untuk setiap daya kuda yang dihasilkan. SFC = 10 3 ... (2.4) ṁf = 8 10−3 3600 ... (2.5) Dimana :
SFC = konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kw.h) PB = daya (W)
ṁf= konsumsi bahan bakar sgf = spesifik grafity t = waktu (jam)
d. Air Fuel Ratio (AFR)
Di dalam mesin, bahan bakar dibakar oleh udara. Udara kering merupakan sebuah campuran berbagai gas yang memiliki komposisi representatif 20% oksigen, 78,09% nitrogen, 0,93% argon, dan beberapa kandungan karbon
dioksida, neon, helium, metana, dan gas-gas lainnya. Pada pembakaran, oksigen merupakan komponen reaktif dari udara. Bahan bakar yang digunakan di dalam motor bakar merupakan campuran dari berbagai komponen hidrokarbon yang didapat melalui proses penyulingan minyak maupun minyak kasar. Bahan bakar ini didominasi oleh karbon dan hidrogen (sekitar 86% karbon, dan 14% hidrogen) walaupun demikian bahan bakar diesel bisa mengandung kadar sulfur hingga 1%. Pada pengujian mesin, aliran massa udara dan aliran massa bahan bakar biasanya diukur. AFR merupakan rasio aliran massa udara dengan aliran massa bahan bakar yang terjadi di dalam ruang bakar.
� = =ṁ
ṁ ………...………(2.6) Dimana :
ṁ = Laju aliran massa udara ( kg/jam )
ṁ = Laju aliran masa bahan bakar ( kg/jam )
Rentang AFR yang normal untuk mesin berpenyalaan kompresi (mesin diesel) dengan bahan bakar diesel adalah 18 ≤ AFR ≥ 70(Pulkrabek, 1997) [5]
e. Efisiensi Thermal
Kerja berguna yang dihasilkan selalu lebih kecil dari pada energi yang dibangkitkan piston karena sejumlah enegi hilang akibat adanya rugi-rugi mekanis (mechanical losses). Dengan alasan ekonomis perlu dicari kerja maksimium yang dapat dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan bakar. Efisiensi ini disebut juga sebagai efisiensi termal brake (thermal efficiency, ηb).
Jika daya keluaran PB dalam satuan KW, laju aliran bahan bakar mf dalam satuan kg/jam, maka:
ηb = .
3600 ... (2.7)
f. Efisiensi Volumetris
Efisiensi thermal efektif merupakan daya poros dibagi oleh hasil kali jumlah bahan bakar terpakai per satuan waktu dan nilai kalor bawah bahan bakar tersebut (Arismunandar dan Koichi, 1979). Kerja berguna yang dihasilkan selalu
lebih kecil dari pada energi yang dibangkitkan piston karena sejumlah energi hilang akibat adanya rugi-rugi mekanis (mechanical losses). Dengan alasan ekonomis perlu dicari kerja maksimum yang dapat dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan bakar. Efisiensi ini disebut juga sebagai efisiensi termal brake. Jika daya keluaran PB dalam satuan kW, laju aliran bahan bakar mf dalam satuan kg/jam, maka:
ηb = 3600 x ηm......(2.8) g. Heat Loss pada Saluran buang
Heat loss in exhaust atau dapat dikatakan sebagai besar kehilangan energi yang terjadi akibat adanya aliran gas panas buang dari exhaust manifold ke lingkungan. Gas buang ini berupa aliran gas panas.
Besarnya Heat Loss dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.9 di bawah ini.
% Heat Loss = (ma x mf)x (Te – Ta )………...(2.9) dimana:
Te = suhu gas keluar exhaust manifold Ta = Suhu lingkungan (27oC)
Untuk mengetahui persentase heat loss, maka dilakukan perbandingan antara besarnya heat loss dengan energi yang dihasilkan dalam pembakaran bahan bakar.