BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.4. Parameter Performansi/Unjuk Kerja Motor Bakar
Parameter mesin diukur untuk menentukan karakterisitik pengoperasian pada motor bakar. Parameter dan Performansi mesin dapat dilihat dari rumus rumus dibawah ini. (Pulkrabek,2004 dan Heywood,1998)
Gambar 2.10. Piston dan silinder Keterangan :
B : Bore S : Stroke
R : connecting rod length a : Crank offset
s : Piston position : Crank angle
: Clearance volume : Displacement volume TDC : Top Dead Centre BDC : Bottom Dead Centre
2.4.1. Diameter Piston
Diameter Piston (Dp) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : Dp = B – ( 2 . Δy )
Dimana :
B = Diameter Silinder
Δy = Clearance piston & dinding silinder
2.4.2. Panjang Connecting Rod
Panjang Connecting Rod (r) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : r = 1.75 x S
Dimana :
S = Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC
2.4.3. Crank Radius / Crank Offset
Crank Radius / Crank Offset (a) dapat diperoleh dengan persamaan berikut a =
Diimana :
S = Langkah Piston dari BDC ke TDC
2.4.4. Ratio of connecting rod length to crank offset
Ratio of connecting rod length to crank offset (R) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Dimana :
r = Panjang Connecting Rod a = Crank Radius / Crank Offset
2.4.5. Ratio of bore to stroke
Ratio of bore to stroke (B/S) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : B/S =
Dimana :
B = Diameter Silinder
S = Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC
2.4.6. Jarak antara the crank axis & pin piston
Jarak antara the crank axis & pin piston (s) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
s =
Dimana :
a = Crank Radius / Crank Offset = Sudut Engkol
r = Panjang Connecting Rod
2.4.7. Jarak permukaan piston dari TDC
Jarak permukaan piston dari TDC (x) dapat diperoleh dengan persamaan berikut: x = r + a + s
r = Panjang Connecting Rod a = Crank Radius / Crank Offset
s = Jarak antara the crank axis & pin piston
2.4.8. Kecepatan Piston Rata-rata
Kecepatan Piston Rata-rata (Ūp) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Ūp = 2 S N
Dimana :
S = Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC
N = Putaran Mesin
2.4.9. Kec. Piston pada Akhir Pembakaran
Kec. Piston pada Akhir Pembakaran (Up) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Up = Ūp.
Dimana :
Ūp = Kecepatan Piston Rata-rata
π = 3,14
= Sudut Engkol
R = Ratio of connecting rod length to crank offset
2.4.10. Volume Displacement 1 Cylinder
Volume Displacement 1 Cylinder (Vd) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Dimana :
π = 3,14
B = Diameter Silinder
S = Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC
2.4.11. Volume Displacement N Cylinder
Volume Displacement N Cylinder (Vd-total) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : Vd-total = Dimana : = Jumlah Silinder π = 3,14 B = Diameter Silinder
S = Panjang Langkah Piston dari BDC ke TDC
2.4.12. Volume Clearance
Volume Clearance (Sisa) (Vc) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : Vc =
Dimana :
= Volume Displacement 1 Cylinder = Rasio Kompresi
2.4.13. Volume Silinder pada Tiap Sudut Engkol
Volume Silinder pada Tiap Sudut Engkol (V) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
V = Vc +
Dimana :
= Volume Clearance (Sisa) = Rasio Kompresi
r = Panjang Connecting Rod
a = Crank Radius / Crank Offset = Sudut Engkol
R = Ratio of connecting rod length to crank offset
2.4.14. Massa Jenis Udara Lingkungan
Massa Jenis Udara Lingkungan (ρa) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
ρa =
Dimana :
= Tekanan Udara Lingkungan
R = Konstanta Udara
2.4.15. Massa jenis Udara masuk ke Silinder
Massa jenis Udara masuk ke Silinder (ρi) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
ρi =
Dimana :
= Tekanan udara masuk ke silinder
R = Konstanta Udara
= Temperatur udara masuk ke silinder
2.4.16. Brake Power
Brake Power ( ) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : = 2 π N τ Dimana : π = 3,14 N = Putaran Mesin τ = Torsi 2.4.17. Indicated Power
Indicated Power ( ) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : =
Dimana :
= Brake Power Ƞm = Efisiensi Mekanis
2.4.18. Friction Power Lost
Friction Power Lost ( ) dapat diperoleh dengan persamaan berikut =
Dimana :
= Indicated Power = Brake Power
2.4.19. First Brake Work
First Brake Work (Wb) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : Wb = (bmep).
Dimana :
(bmep) = Brake Mean Effective Pressure = Volume Displacement N Cylinder
2.4.20. Brake Mean Effective Pressure
Brake Mean Effective Pressure (bmep) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
bmep =
Dimana :
π = 3,14
τ = Torsi
2.4.21. Indicated Mean Effective Pressure
Indicated Mean Effective Pressure (imep) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
imep =
Dimana :
(bmep) = Brake Mean Effective Pressure Ƞm = Efisiensi Mekanis
2.4.22. Friction Mean Effective Pressure
Friction Mean Effective Pressure (fmep) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
fmep = imep – bmep
Dimana :
(imep) = Indicated Mean Effective Pressure (bmep) = Brake Mean Effective Pressure
2.4.23. Piston Face Area
Piston Face Area (Ap) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Ap =
Dimana :
π = 3,14
2.4.24. Mass of air in cylinder per cycle
Mass of air in cylinder per cycle (ma) dapat diperoleh dengan persamaan berikut:
ma =
Dimana :
= Tekanan udara masuk ke silinder = Volume Displacement N Cylinder = Volume Clearance (Sisa)
R = Konstanta Udara
= Temperatur udara masuk ke silinder
2.4.25. Mass of fuel in cylinder per cycle
Mass of fuel in cylinder per cycle (mf) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
mf =
Dimana :
ma = Mass of air in cylinder per cycle AFR = Air Fuel Ratio
2.4.26. Rate of fuel flow in the engine
Rate of fuel flow in the engine ( f) dapat diperoleh dengan persamaan berikut:
Dimana :
mf = Mass of fuel in cylinder per cycle Nc = Jumlah Silinder
N = Putaran Mesin
2.4.27. Rate of air flow in the engine
Rate of air flow in the engine ( ) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : a = AFR.
Dimana :
AFR = Air Fuel Ratio
f = Rate of fuel flow in the engine
2.4.28. Brake specific work per unit mass
Brake specific work per unit mass (ωb) dapat diperoleh dengan persamaan
berikut :
ωb =
Dimana :
Wb = First Brake Work
ma = Mass of air in cylinder per cycle
2.4.29. Brake System Power (BSP)
Brake System Power (BSP) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Dimana :
b = Brake Power
Ap = Piston Face Area
2.4.30. Brake Output Per Displacement
Brake Output Per Displacement (BOPD) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
BOPD =
Dimana :
b = Brake Power
= Volume Displacement N Cylinder
2.4.31. Engine Specific Volume
Engine Specific Volume (BSV) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
BSV =
Dimana :
= Volume Displacement N Cylinder
b = Brake Power
2.4.32. Efisiensi Thermal Brake
Efisiensi Thermal Brake t)b) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : ( t)b =
Dimana :
Wb = First Brake Work
f = Mass of fuel in cylinder per cycle QHV = Nilai Kalor Bahan Bakar
c = Efisiensi Pembakaran
2.4.33. Efisiensi Thermal Indikator
Efisiensi Thermal Indikator (( t)i) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : ( t)i =
Dimana :
(( t)b) = Efisiensi Thermal Indikator
m = Efisiensi Mekanis
2.4.34. Efisiensi Volumetris
Efisiensi Volumetris ( v) dapat diperoleh dengan persamaan berikut: v =
Dimana :
ma = Mass of air in cylinder per cycle
= Massa Jenis Udara Lingkungan = Volume Displacement 1 Cylinder
2.4.35. Efisiensi Konversi Bahan Bakar
Efisiensi Konversi Bahan Bakar ( f) dapat diperoleh dengan persamaan berikut: f =
Dimana :
b = Brake Power
f = Rate of fuel flow in the engine QHV = Nilai Kalor Bahan Bakar
2.4.36. Brake Specific fuel consumption
Brake Specific fuel consumption (bsfc) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
bsfc =
Dimana :
f = Rate of fuel flow in the engine
b = Brake Power
2.4.37. Indicated Specific fuel consumption
Indicated Specific fuel consumption (isfc) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Isfc =
Dimana :
i = Indicated Power
2.4.38. Power Weight Ratio
Power Weight Ratio (PWR) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : PWR =
Dimana :
b = Brake Power Mv = Mass of Vehicle
2.4.39. Road Load Power
Road Load Power (Pr) dapat diperoleh dengan persamaan berikut : Pr(kW) = [2.73
Dimana :
CR = Coefficient of rolling resistance
Mv = Mass of Vehicle CD = Drag coefficient Av = Frontal area of vehicle Sv = Vehicle speed
2.4.40. Speed of Sound at Inlet Conditions
Speed of Sound at Inlet Conditions (ci) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Ci =
Dimana :
K : Ratio of heat specific (Cp / Cv)
R = Konstanta Udara
Ti = Temperatur udara masuk ke silinder Ti
2.4.41. Intake Valve Area
Intake Valve Area (Ai) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Ai =
Dimana :
B = Diameter Silinder
Ūp = Kecepatan Piston Rata-rata
Ci = Speed of Sound at Inlet Conditions
2.4.42. Diameter of Each Valve
Diameter of Each Valve (dv) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
dv =
Dimana :
Ai = Intake Valve Area
2.4.43. Upper Limit to Valve Lift
Upper Limit to Valve Lift (lmax) dapat diperoleh dengan persamaan berikut :
Imax =
Dimana :
dv = Diameter of Each Valve