RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK
KENDARAAN MOBIL SEDAN SISTEM EFI
GROSS VEHICLE WEIGHT (GVW) : 1500 KG
KECEPATAN MAKSIMUM : 140KM/JAM
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
MUHAMMAD RAZALI NIM : 080401144
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK
KENDARAAN MOBIL SEDAN SISTEM EFI
GROSS VEHICLE WEIGHT (GVW) : 1500 KG
KECEPATAN MAKSIMUM : 140KM/JAM
MUHAMMAD RAZALI NIM. 080401144
Diketahui / Disyahkan : Disetujui oleh :
DepartemenTeknik Mesin Dosen Pembimbing, Fakultas Teknik USU
Ketua,
Dr.-Ing. Ikhwansyah Isranuri Ir. Isril Amir
RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK
KENDARAAN MOBIL SEDAN SISTEM EFI
GROSS VEHICLE WEIGHT (GVW) : 1500 KG
KECEPATAN MAKSIMUM : 140KM/JAM
MUHAMMAD RAZALI NIM. 080401144
Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke-573 pada Tanggal 05 Juni 2010
Pembanding I, Pembanding II,
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 926 /TS/2009
FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA TGL. : / /20
MEDAN PARAF :
- SISTEM KERJA EFI
TUGAS SARJANA
N A M A : MUHAMMAD RAZALI
N I M : 08 0401 144
MATA PELAJARAN : MOTOR BAKAR
SPESIFIKASI : RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK
KENDARAAN MOBIL SEDAN SISTEM EFI GROSS VEHICLE
WEIGHT (GVW) : 150 KG KECEPATAN MAKSIMUM 140 KM/JAM.
RANCANGAN MELIPUTI :
- ANALISA TERMODINAMIKA
- UKURAN-UKURAN UTAMA DAN
- GAMBAR TEKNIK
DIBERIKAN TANGGAL : 05 / 12 / 2009
SELESAI TANGGAL : 22 / 04 / 2010
MEDAN, 05 - 12 - 2009
KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, DOSEN
PEMBIMBING,
DR. ING. IR. IKHWANSYAH ISRANURI Ir. ISRIL AMIR
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN
KARTU BIMBINGAN
NO.
TUGAS SARJANA MAHASISWA
No. : 926 / TS / 2009.
Sub. Program Studi : Konversi Energi / Teknik Produksi
Bidang Tugas : Motor Bakar.
Judul Tugas : RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK
KENDARAAN MOBILSEDAN SISTEM EFI GROSS VEHICLE WEIGHT (GVW) : 1500 KG
KECEPATAN MAKSIMUM : 140 KM/JAM.
Diberikan Tgl. : 05 - 12 - 2009. Selesai Tgl : 22 – 04 – 2010.
Dosen Pembimbing : Ir. Isril Amir. Nama Mhs : Muhammad Razali
N.I.M. : 08 0401 144
Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN
Tanda Tangan DosenPembimbin
g
1. 05-12-2009 Spesifikasi Tugas Skripsi
2. 12-12-2009 Studi Literatur
3. 19-12-2009 Perbaiki BAB I dan BAB II
4. 06-01-2010 Lanjutkan BAB II dan BAB III
5. 13-01-2010 Perbaiki Perhitungan Termodinamika
6. 20-01-2010 Pelajari Sistem EFI
7. 01-02-2010 Lanjutkan BAB III, BAB IV dan BAB V
8. 15-02-2010 Pelajari dan Perbaiki BAB VI
9. 05-03-2010 Perbaiki BAB VII Dinamika Bagian Yang
Bergerak
10. 12-03-2010 Lanjutkan BAB VIII Pelumasan dan Pendinginan
11. 20-03-2010 Lanjutkan BAB IX Kesimpulan
CATATAN : 1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing setiap Asistensi
2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi.
3. Kartu ini harus dikembalikan ke Jurusan bila kegiatan Asistensi telah selesai.
Diketahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan sebaik-baiknya. skripsi ini merupakan tugas akhir untuk menyelesaikan studi pada jenjang pendidikan Sarjana (S1) teknik mesin menurut kurikulum Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis dalam skripsi ini memilih rancangan dengan judul : “RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK KENDARAAN MOBIL SEDAN SISTEM EFI GROSS VEHICLE WIGHT (GVW) : 1500 KG KECEPATAN MAKSIMUM : 140 KM/JAM”.
Dalam penulisan ini, dari awal sampai akhir penulis mencoba semaksimal mungkin guna tersusunnya skripsi ini. Namun penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan baik dalam penulisan maupun dalam penyajian skripsi ini disebabkan faktor pengetahuan dan pengalaman penulis. Untuk itu saran dari semua pihak yang bersifat membangun sangat penulis harapkan demi kesempurnaan skripsi ini.
Dengan tersusunnya skripsi ini maka penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Orang tua dan keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan baik moril
maupun materil.
2. Bapak Ir. Isril Amir selaku dosen pembimbing skripsi yang telah meluangkan
waktunya untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin
Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST. MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh staff Pengajar dan Pegawai di lingkungan Departemen Teknik Mesin
Universitas Sumatera Utara yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.
6. Saya ucapkan terimakasih kepada mahasiswa Teknik Mesin khususnya sesama
rekan-rekan stambuk 2008 yang telah banyak memberikan masukan kepada penulis hingga selesainya skripsi ini.
Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan dengan segala kerendahan hati penulis memanjatkan do’a kepada Allah SWT semoga kita semua dilindungi dan diberi berkat-Nya.
Medan, Mei 2010 Penulis
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan sebaik-baiknya. skripsi ini merupakan tugas akhir untuk menyelesaikan studi pada jenjang pendidikan Sarjana (S1) teknik mesin menurut kurikulum Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis dalam skripsi ini memilih rancangan dengan judul : “RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK KENDARAAN MOBIL SEDAN SISTEM EFI GROSS VEHICLE WIGHT (GVW) : 1500 KG KECEPATAN MAKSIMUM : 140 KM/JAM”.
Dalam penulisan ini, dari awal sampai akhir penulis mencoba semaksimal mungkin guna tersusunnya skripsi ini. Namun penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan baik dalam penulisan maupun dalam penyajian skripsi ini disebabkan faktor pengetahuan dan pengalaman penulis. Untuk itu saran dari semua pihak yang bersifat membangun sangat penulis harapkan demi kesempurnaan skripsi ini.
Dengan tersusunnya skripsi ini maka penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
7. Orang tua dan keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan baik moril
maupun materil.
8. Bapak Ir. Isril Amir selaku dosen pembimbing skripsi yang telah meluangkan
waktunya untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
9. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin
Universitas Sumatera Utara.
10.Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST. MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
11.Seluruh staff Pengajar dan Pegawai di lingkungan Departemen Teknik Mesin
Universitas Sumatera Utara yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.
12.Saya ucapkan terimakasih kepada mahasiswa Teknik Mesin khususnya sesama
rekan-rekan stambuk 2008 yang telah banyak memberikan masukan kepada penulis hingga selesainya skripsi ini.
Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan dengan segala kerendahan hati penulis memanjatkan do’a kepada Allah SWT semoga kita semua dilindungi dan diberi berkat-Nya.
Medan, Mei 2010 Penulis
ABSTRAK
Motor bakar telah mengalami perkembangan yang sangat pesat dan telah banyak dipergunakan oleh masyarakat secara luas yang sangat membantu dalam berbagai aktivitas sehari-hari. Dalam hal ini, dunia industri khususnya dibidang otomotif mempunyai peranan penting. Dimana pada saat sekarang ini motor bakar telah mengembangkan teknologi komputerisasi terutama dalam penyuplaian bahan bakar yang disebut dengan system EFI (Electronic Fuel Injection).
Dalam rancangan ini, motor bakar yang digunakan sebagai penggerak kendaraan pribadi adalah jenis sedan yang bekerja dengan menggunakan proses kerja motor bakar empat langkah dan bahan bakar yang dipergunakan adalah bensin. Yang dirancang dapat menghasilkan daya sebesar 106,82 hp dengan putaran sebesar 4800 rpm. Dengan memiliki daya dan putaran seperti ini maka diharapkan kendaraan motor bakar jenis sedan ini dapat mengangkut penumpang dari suatu tempat ke tempat lain sebanyak 5 orang dengan berat angkut 310 kg, serta dapat melaju pada kecepatan 140 km/jam.
Kata kunci :
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING LEMBARAN PERSETUJUAN DARI PEMBANDING SPESIFIKASI TUGAS
LEMBARAN EVALUASI SEMINAR TUGAS AKHIR
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ...ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMBANG ...viii
DAFTAR SINGKATAN ... xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 3
1.3. Batasan Masalah ... 3
1.4. Metodologi Penulisan ... 3
1.5. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Definisi Motor Bakar ... 6
2.2. Klasifikasi Motor Bakar ... 6
2.3. Pemilihan Jenis Motor bakar ... 8
2.4. Bahan Bakar ... 8
BAB III SISTEM KERJA EFI 3.1. EFI (Electronic Fuel Injection) ... 9
3.1.1. Type EFI ... 9
3.1.2. Cara Kerja EFI ... 11
3.2. Komponen Penyalur Bahan Bakar ... 12
3.2.1. Saringan Bahan bakar ... 13
3.2.3 Pressure Regulator ... 14
3.2.4. Injector ... 15
BAB IV PERHITUNGAN MOTOR BAKAR 4.1. Instalasi Pompa ... 18
4.2. Perhitungan Putaran Motor Penggerak ... 23
4.3. Pemilihan Jumlah Silinder ... 26
BAB V ANALISA THERMODINAMIKA 5.1. Siklus Otto (Siklus Volume Kostan) ... 27
5.2. Analisa Diagram P – V ... 28
5.3. Perbandingan Kompresi ... 35
BAB VI UKURAN DAN BAGIAN UTAMA MOTOR BAKAR 6.1. Volume Langkah (Displacement Volume) ... 38
6.2. Diameter Silinder dan Panjang Langkah Piston ... 39
6.3. Faktor Briks (Brix Factor) ... 39
6.4. Ruang Bakar ... 41
6.4.1. Pemilihan Jenis Ruang Bakar ... 41
6.5. Silinder ... 43
6.5.1. Ukuran Tabung Silinder ... 44
6.5.2. Kepala Silinder ... 46
6.6. Piston ... 47
6.7. Pena Piston ... 53
6.8. Ring Piston ... 55
6.9. Batang Penggerak (Connecting – Rod) ... 57
6.10. Poros Engkol (Crank Shaft) ... 60
6.11. Fly Wheel ... 63
6.12. Katup ... 67
6.13. Cam... 71
6.14. Pegas Katup ... 73
BAB VII DINAMIKA BAGIAN YANG BERGERAK 7.1. Gerak Translasi ... 79
7.3. Gaya-gaya Yang Bekerja ... 85
7.3.1. Gaya Akibat Tekanan Gas Pembakaran ... 85
7.3.2. Gaya Inersi ... 85
7.3.3. Gaya Total (Net Force) ... 86
7.3.4. Gaya Kesamping (Side Trust Force) ... 86
7.3.5. Gaya Tangensial (Rotative Force) ... 86
7.3.6. Urutan Pengapian (Firing Order) ... 90
BAB VIII PELUMASAN DAN PENDINGINAN 8.1. Sistem Pelumasan ... 91
8.1.1. Kapasitas dan Daya Pompa Pelumasan ... 92
8.1.2. Kekentalan Minyak Pelumas ... 93
8.1. Sistem Pendingin (Cooling System)... 95
8.2.1. Kapasitas Air Pendingin ... 96
8.2.2. Daya Pompa Air Pendingin ... 96
BAB IX KESIMPULAN DAN SARAN 9.1. Kesimpulan ... 98
9.2. Saran ... 98
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
TABEL halaman
Tabel 4.1. Harga Faktor Koefesien Tahanan Gelinding Dengan Kondisi Jalan 19
Tabel 4.2. Putaran Roda Pada Tiap Gigi 25
Tabel 4.3. Kecepatan Roda Pada Tiap Gigi 25
Tabel 7.1. Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Bagian Utama 87
Tabel 7.2. Urutan Pengapian (Firing Order) 90
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR halaman
Gambar 2.1. Prinsip Kerja Motor Bensin 4 langkah 7
Gambar 3.1. Type Manifold Control (D.EFI) 10
Gambar 3.2. Type Air Flow Meter (L.EFI) 10
Gambar 3.3. Intake Air Volume dan Ijector Volume 11
Gambar 3.4. Aliran Bahan Bakar 11
Gambar 3.10. Pressure Regulator 14
Gambar 3.11. Tekanan Bahan Bakar 15
Gambar 3.12. Injector 15
Gambar 3.13. Cold Start Injector 16
Gambar 3.14. Cold Start Injector Time Switch 16
Gambar 4.1. Sudut Tanjakan Pada Permukaan Jalan 22
Gambar 4.2. Ukuran Ban 23
Gambar 6.4.1. Tipe Bak Mandi Bentuk Kepala “L” 42
Gambar 6.4.2. Bentuk OHV-Squish 43
Gambar 6.4.3. Bentuk OHV-Semipheris 43
Gambar 6.5. Penampang Tabung Silinder 44
Gambar 6.6. Penampang Piston 48
Gambar 6.7. Penampang Pena Piston 53
Gambar 6.8. Ring Piston 56
Gambar 6.9. Batang Penggerak 57
Gambar 6.10. Penampang Batang Penggerak 59
Gambar 6.11. Poros Engkol 60
Gambar 6.12. Gaya Yang Terjadi Pada Poros Engkol 62
Gambar 6.13. Diagram Pembukaan Katup 67
Gambar 6.14. Katup 68
Gambar 6.15. Cam 72
Gambar 6.16. Pegas Katup 74
Gambar 7.1. Gaya-gaya Yang Terjadi Pada Bagian-bagian Utama 79
Gambar 7.2. Posisi Silinder 90
Gambar 8.1. Jenis Pompa Pelumas 91
DAFTAR LAMBANG
Simbol Keterangan Satuan
W total Berat total kendaraan kg
Rr Rolling resistance kg
% Persen/perbandingan %
Ra Air resistance kg
f Koefesien perlawanan rolling resistance
g Gravitasi bumi m/det2
ρ Massa jenis udara kg.det2/m2
Ca Koefesien tahanan udara
A Luas proyeksi kendaraan m2
Vr Kecepatan relatif m/det
η Effesiensi overal %
Nr Daya roda hp
F Tahanan total kg
V max Kecepatan maksimum m/det
Ne Daya effektif hp
P Tekanan kompressi lbf/ft2
υ Volume spesifik ft3/lb
m Berat gas gr
R Konstanta ideal lbf/lbm°R
H Enthalpy Btu/lb
S Entropy Btu/lb°R
U Energi dalam Btu/lb
ƒ Fraksi gas
W id Kerja ideal Btu/lb
σ Tegangan izin bahan kg/cm2
W ind Kerja indikator Btu/lb
W ef Kerja efektif Btu/lb
Qm Panas yang masuk Btu/lb
ηth Effesiensi thermis %
P ind Tekanan indikator kg/cm2
P ef Tekanan efektrif kg/cm2
Sfc Penggunaan spesifik bahan bakar kg/hp.hr
k Konstanta equivalen Btu/hp.hr
Z Jumlah silinder buah
a Konstanta untuk motor 4 langkah ½
VS Volume sisa cc
L Langkah piston cm
L/D Stroke bore ratio
R Panjang radius engkol cm
Xp Jarak tempuh piston mm
Lcr Panjang connecting-rod cm
Acr Luas penampang connecting-rod cm2
h Total flange cm
t Tebal dinding silinder cm
τizin Tegangan izin kg/cm2
K Penambahan ketebalan/reboring cm
Do Diameter luar silinder cm
Di Diameter dalam silinder cm
H Tinggi silinder cm
τt Tegangan tarik kg/cm2
ro Jari-jari luar silinder cm
ri Jari-jari dalam silinder cm
br Dalam alur ring piston in
b Lebar alur ring piston in
k Jarak sumbu piston mm
Lp Panjang piston mm
Qp Jumlah panas yang mengalir Btu/lb
A Luas penampang ft2
τtot Tegangan total Psi
F Gaya kg
Mb Momen banding yang terjadi kg.cm
F/A Perbandingan bahan bakar dan udara %
Wb Momen perlawanan lengkung cm3
Lpp Panjang pena piston mm
I Jumlah ring piston buah
C Celah ring piston mm
α Koefisien pemuaian bahan piston °F
Q Panas yang timbul oleh gas pembakaran Btu/ft2.hr
K Kondukt ivitas panas bahan piston Btu/lb.°F.hr
τg Tegangan geser Psi
nS Frekwensi pribadi pegas get/menit
Wp Berat piston gr
Wpp Berat pena piston gr
Wrp Berat ring piston gr
Wcr Berat sebagian batang penggerak gr
Pi Tekanan inersia Psi
Q Kapasitas minyak pelumas cm3/det
Np Daya pompa hp
Ne Daya motor hp
δ Lendutan pegas mm
μ Viscositas absolute kg/m.det
M Keperluan air pendingin liter/hr
Cp Panas jenis air kkal/kg.°C
γ Massa jenis air kg/liter
ηp Effesiensi pompa %
Pd Tekanan pompa kg/cm2
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan Kepanjangan
EFI Electric Fuel Injection
TMA Titik Mati Atas
TMB Titik Mati Bawah
ON Oktan Nominal
API American Petroleoum Institute
HHV High Heating Valve
LHV Low Heating Valve
°F Derajat Frankline
°R Derajat Rankine
°C Derajat Celcius
FO Firing Order
ECU Electric Control Unit
mol Molekul
Psi Pound square inch
fd Faktor diagram
T Temperatur
gr Gram
kg Kilogram
in Inch
mm Milimeter
cm Centimeter
ABSTRAK
Motor bakar telah mengalami perkembangan yang sangat pesat dan telah banyak dipergunakan oleh masyarakat secara luas yang sangat membantu dalam berbagai aktivitas sehari-hari. Dalam hal ini, dunia industri khususnya dibidang otomotif mempunyai peranan penting. Dimana pada saat sekarang ini motor bakar telah mengembangkan teknologi komputerisasi terutama dalam penyuplaian bahan bakar yang disebut dengan system EFI (Electronic Fuel Injection).
Dalam rancangan ini, motor bakar yang digunakan sebagai penggerak kendaraan pribadi adalah jenis sedan yang bekerja dengan menggunakan proses kerja motor bakar empat langkah dan bahan bakar yang dipergunakan adalah bensin. Yang dirancang dapat menghasilkan daya sebesar 106,82 hp dengan putaran sebesar 4800 rpm. Dengan memiliki daya dan putaran seperti ini maka diharapkan kendaraan motor bakar jenis sedan ini dapat mengangkut penumpang dari suatu tempat ke tempat lain sebanyak 5 orang dengan berat angkut 310 kg, serta dapat melaju pada kecepatan 140 km/jam.
Kata kunci :
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Motor bakar salah satu jenis mesin pembakaran dalam, yaitu mesin tenaga dengan ruang bakar yang terdapat di dalam mesin itu sendiri (internal combustion
engine), sedangkan mesin dengan pembakaran luar disebut (external combustion
engine). Dimana orang untuk tujuan tertentu perlu mengubah energi dari suatu bentuk
ke bentuk lain dan alatnya yang disebut pesawat atau mesin.
Motor bakar adalah mesin atau pesawat tenaga yang merupakan mesin kalor dengan menggunakan energi thermal dan potensial untuk melakukan kerja mekanik dengan merubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas (thermal) dan potensial sehingga menghasilkan energi mekanik. Cara memperoleh energi thermal tersebut dari hasil proses pembakaran bahan bakar di dalam mesin itu sendiri, maka dapat dibagi menjadi 2 bagian dengan kelebihan masing-masing, yaitu :
1. Mesin Pembakaran Luar (External Combustion Engine)
Contohnya : Steam engine (mesin uap torak), panas pembakaran di dalam ruang bakar akan memanasi air yang kemudian menjadi uap sehingga uap tersebut akan menggerakkan torak.
Kelebihannya :
a. Dapat digunakan bahan bakar berkualitas rendah baik bahan bakar padat, cair
maupun gas.
b. Kapasitas besar, seperti : pusat pembangkit tenaga listrik, pusat pembangkit
tenaga uap, dalam hal ini untuk penggerak turbin dan proses produksi.
c. Pada umumnya tidak terdapat bagian yang bergerak translasi bolak-balik
sehingga getaran yang terjadi kecil.
2. Mesin Pembakaran Dalam (Internal Combustion Engine) Contohnya :
a. Motor bakar torak : motor bensin dengan penyalaan loncatan bunga api, motor
b. Turbin gas : pesawat terbang.
c. Mesin propulsi pancar gas : roket, mesin jet dan sebagainya. Kelebihannya :
a. Sederhana/simple. b. Bahan bakar lebih irit. c. Investasi awal lebih kecil.
d. Cocok untuk tenaga penggerak pada kendaraan.
Dalam pengamatan yang dilakukan dewasa ini bahwa motor bakar mempunyai peranan yang sangat penting dalam kehidupan manusia seperti : transportasi, penerangan dan pertanian.
Berdasarkan dari pengalaman dan penemuan para peneliti serta pengembangannya, antara lain :
1. Pada tahun 1862, Beau De Rochas, Jerman, Siklus Motor Bakar.
2. Pada tahun 1876, dilanjutkan oleh Otto dan Langen, Jerman, Motor 4 langkah
Siklus Otto.
3. Pada tahun 1890, Herbert Acekyord, Inggris, telah mendapatkan hak paten
membuat motor bakar dengan minyak sebagai bahan bakar dengan dilengkapi tabung bulat yang dipasang pada kepala silinder serta tabung dipanasi dengan lampu. Pada tiap akhir langkah kompresi minyak disemprotkan ke dalam tabung yang pijar tersebut.
Dilihat dari pengalaman dan penemuan para peneliti serta pengembangannya maka sarana transportasi bagi masyarakat yang berada di desa maupun di kota dapat merasakan kemajuan serta perkembangan teknologi yang sangat membantu meringankan pekerjaan dan meningkatkan efisiensi kerja dalam kehidupan sekarang ini. Maka sebagian besar yang terkandung di bumi telah dikonversikan melalui pesawat-pesawat konversi berupa motor bakar yang dapat merubah energi thermal atau energi gas menjadi energi mekanis.
pembakaran di dalam mesin motor bakar itu sendiri dan gas pembakaran sebagai fluida kerja.
1.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan
Secara akademis skripsi ini adalah untuk memenuhi syarat kurikulum guna menyelesaikan Program Stara Satu (S1) di Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
Secara teknik tujuan dalam rancangan mesin pembakaran dalam ini :
• Mengetahui salah satu aplikasi dari motor bakar, khususnya dalam penyuplaian
bahan bakar yaitu pada sistem EFI.
• Mengetahui kerja dari sistem EFI.
• Menghitung dan mendapatkan hasil analisa termodinamika.
• Mengetahui serta membuat perhitungan ukuran dan bagian utama motor bakar.
Adapun manfaat yang diharapkan dari skripsi ini antara lain :
• Bagi penulis untuk menambah pengetahuan dan mengenal lebih dalam mengenai
motor bakar torak serta proses-proses yang terjadi pada motor bakar tersebut.
• Dapat membedakan beberapa klasifikasi dari mesin pembakaran dalam, bila ditinjau
dari :
a. Jenis bahan bakar. b. Penyalaan bahan bakar.
c. Gerak mesin serta susunan silindernya.
1.3. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penulisan skripsi ini sesuai dengan spesifikasi yang telah diberikan, maka pembahasan yang akan dibuat meliputi :
a. Cara kerja dari sistem EFI. b. Pemilihan jenis motor penggerak.
c. Perhitungan daya dan putaran motor bakar. d. Perhitungan thermodinamika pada siklus otto. e. Perhitungan ukuran dan bagian utama motor bakar.
f. Sistem pelumasan dan pendinginan.
1.4. Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku
elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunujuk oleh
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
1.5. Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi menjadi beberapa bab dan masing-masing terdiri dari sub bab
dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisikan landasan teori mengenai defenisi motor bakar, klasifikasi motor bakar, pemilihan jenis motor bakar dan bahan bakar.
BAB III : SISTEM KERJA EFI
Bab ini berisikan landasan teori mengenai sistem kerja EFI, tipe EFI, cara kerja EFI dan komponen penyalur bahan bakar.
BAB IV : PERHITUNGAN MOTOR BAKAR
Bab ini berisikan perhitungan daya motor penggerak, perhitungan putaran motor penggerak dan pemilihan jumlah silinder.
BAB V : ANALISA THERMODINAMIKA
Bab ini berisikan pemilihan siklus motor bakar, analisa diagram P-V dan perbandingan kompressi.
BAB VI : UKURAN DAN BAGIAN UTAMA MOTOR BAKAR
Bab ini berisikan data-data motor bakar mengenai volume langkah (displacement volume), diameter silinder dan panjang langkah piston, faktor briks (factor of angularity), ruang bakar, silinder, piston, pena piston, ring piston, batang peggerak (connecting rod), poros engkol (crank shaft), fly wheel, katup, cam serta pegas katup.
BAB VII : DINAMIKA BAGIAN YANG BERGERAK
BAB VIII : PELUMASAN DAN PENDINGINAN
Bab ini berisikan sistem pelumasan dan sistem pendinginan yang digunakan pada motor bakar yang telah dibahas tersebut.
BAB IX : KESIMPULAN
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Definisi Motor Bakar
Motor bakar adalah mesin atau peswat tenaga yang merupakan mesin kalor dengan menggunakan energi thermal dan potensial untuk melakukan kerja mekanik dengan merubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas (thermal) dan potensial sehingga menghasilkan energi mekanik.
Motor bakar torak menggunakan beberapa gerak mesin yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak bolak-balik dan bergerak putar (rotary engine). Dimana di dalam silinder terjadi pembakaran campuran antara udara dengan bahan bakar dengan merubah tenaga panas dan potensial menjadi tenaga gerak sehingga proses tersebut mampu menggerakkan torak yang oleh batang penggerak dihubungkan ke poros engkol.
2.2. Klasifikasi Motor Bakar
a. Berdasarkan jenis bahan bakar yang umum digunakan motor bakar digolongkan atas dua, yaitu :
1. Motor bakar bensin dengan penyalaan loncatan bunga api dari busi. 2. Motor bakar diesel dengan penyalaan kompresi.
b. Berdasarkan proses dan prinsip kerja motor bakar dapat dibedakan atas dua bagian, yaitu :
1. Motor bakar 2 langkah (2 tak). 2. Motor bakar 4 langkah (4 tak).
Pada motor bakar empat langkah ini menghasilkan satu kali langkah kerja diperlukan empat kali langkah torak dan dua kali putaran poros engkol.
Keuntungannya :
• Pergantian gas hasil pembakaran dan udara sangat baik karena memiliki langkah tersendiri.
• Pemakaian bahan bakar lebih hemat dan putaran mesin lebih halus. Kerugiannya :
Berdasarkan analisa di atas maka dipilihlah rancangan motor bakar 4 langkah ini dengan alasan :
• Sangat sesuai dengan teknologi sistem EFI.
• Bunyi mesin yang halus sehingga lebih nyaman.
• Jalan yang kurang baik dapat diatasi dengan memakai flywheel.
Adapun prinsip kerja pada motor bensin 4 langkah hampir sama dengan prinsip kerja pada motor diesel 4 langkah sebagai berikut dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.1. Prinsip Kerja Motor Bensin 4 langkah Keterangan gambar :
a. Langkah isap
Piston bergerak dari TMA ke TMB dimana katup isap terbuka dan katup buang tertutup, udara murni masuk ke dalam silinder melalui saluran isap.
b. Langkah kompresi
Pada langkah ini torak yang bergerak dari TMA ke TMB dimana katup isap dan katup buang tertutup, campuran bahan bakar dan udara mengalami pemampatan (kompressi) secara adiabatik sehingga tekanan dan temperatur gas naik.
c. Langkah kerja
Gas yang bertekanan tinggi mendorong torak dari TMA ke TMB berlangsung secara adiabatis/isentropis. Pada saat itu katup isap dan katup buang tertutup akibatnya peristiwa ini menghasilkan tenaga gerak (mekanis) pada motor.
d. Langkah buang
Gas bekas dan panas yang masih ada berada di dalam silinder didorong torak dari TMA ke TMB keluar melalui katup buang yang terbuka dengan sendirinya, sehingga tekanan gas sama dengan tekanan udara luar dan peristiwa ini berlangsung secara isovolume. Semua proses di atas berlangsung secara terus menerus dan berulang-ulang untuk membentuk siklus yang tertutup selama motor bakar bekerja.
Adapun penyesuaian pada jenis kendaraan yang akan dirancang adalah jenis sedan, maka dipilihlah motor bakar bensin 4 langkah dengan pertimbangan sebagai berikut :
• Lebih ringan.
• Getaran lebih kecil.
• Fuel ratio lebih besar
2.4. Bahan Bakar
Dalam proses pembakaran dimana tiap bahan bakar selalu membutuhkan sejumlah udara tertentu agar bahan bakar tersebut dapat dibakar secara sempurna. Berdasarkan dengan rumus kimia Cn H2n+2 atau dikenal dengan persamaan kimianya C8
H18 (iso oktan) dengan bahan bakarnya adalah bensin. Untuk mengatasi denotasi
(pembakaran dini) maka dipakai bahan tambahan campuran C7 H16 yang dikenal dengan Normal Heptana.
Untuk mengetahui nilai oktan (ON) dari bahan bakar yang digunakan pada
motor bakar bensin otto, terdiri dari 2 jenis antara lain :
1. Premium Grade ON = 82 ÷ 92
2. Third Grade Gasoline ON = 92 ÷ 100
Sumber : Anonim. 2004. Modul Pemeliharaan/Servis Sistem Bahan Bakar Bensin. Depennas.
Kedua jenis bahan bakar di atas dapat dibedakan atas besarnya nilai oktan. Premium dengan nilai oktan yang tinggi mempunyai kemampuan yang lebih baik untuk terjadinya denotasi. Oleh karena itu, lebih sesuai untuk motor bensin dengan putaran tinggi.
SISTEM KERJA EFI
Sistem bahan bakar merupakan suatu sistem penyaluran bahan bakar dari tangki bahan bakar sampai ke silinder. Kedua alat tersebut adalah karburator dan EFI (Electronic Fuel Injection). Pada tugas akhir ini penulis merancang dengan sistem EFI. Adapun perlengkapan yang diperlukan adalah : electronic fuel injection, pompa bahan bakar, pressure regulator dan injector.
3.1. EFI (Electronic Fuel Injection)
Sistem EFI adalah suatu sistem penyalur bahan bakar yang mengalirkan campuran bahan bakar dan udara dalam perbandingan yang tetap. Komputer pengontrol EFI dapat digolongkan menjadi 2 tipe, yaitu :
1. Tipe sirkuit analog (Analog Sircuit Type).
2. Tipe pengontrol dengan mikro komputer (Micro Computer Controlled Type).
Pada rancangan ini dipilih tipe sirkuit analog sebagai komputer pengontrol, karena mobil yang menggunakan jenis tipe ini banyak terdapat di Indonesia. Bila dibandingkan dengan karburator, EFI mempunyai beberapa keuntungan didalam penggunaannya, antara lain :
• Pembentukan bahan bakar dan udara yang homogen pada setiap silinder.
• Pembakarannya lebih sempurna.
• Kemampuannya untuk menghidupkan mesin pada temperatur rendah lebih baik.
• Kerapatan (density) hidrokarbon pada gas buang akan menjadi lebih kecil.
3.1.1. Type EFI
Sistem EFI dapat digolongkan dalam dua bagian metode yang dipakai pada pengontrolan volume udara yang masuk, adapun kedua tipe ini antara lain :
1. Type Manifold Pressure Control (D.EFI)
Gambar 3.1. Type Manifold Control (D.EFI)
Sumber
Gambar 3.2. Type Air Flow Meter (L.EFI) %20Bakar%20Bensin_files/image070.jpg.
2. Type Air Flow Meter (L.EFI)
Type ini menggunakan alat yang langsung mendeteksi jumlah udara yang mengalir masuk ke dalam saluran (intake manifold).
Sumber
%20Bakar%20Bensin_files/image072.jpg.
3.1.2. Cara Kerja EFI
Adapun cara kerja EFI dengan type air flow meter (L.EFI) adalah sebagai berikut : bila throte valve dibuka (pada saat pegas ditekan) udara dari air cleaner akan mengalir ke silinder melalui air flow meter yang kemudian air flow meter mendeteksi volume aliran udara dan merubahnya dalam bentuk tegangan, kemudian signalnya dikirim ke ECU (Electric Control Unit) dan selanjutnya ECU mengirim signalnya ke injector-injector dan manifold. Di sini ECU mengkalkulasikan berapa banyak bahan bakar yang dibutuhkan untuk sejumlah udara menginstruksikan ke masing-masing injector dengan tujuan agar injector mengetahui berapa lama harus bekerja.
Gambar 3.3. Intake Air Volume dan Injector Volume
Peristiwa ini dikenal dengan basic injection volume, yang mana dipakai untuk menyatakan jumlah injeksi bahan bakar yang dibutuhkan agar diperoleh perbandingan campuran teoritis. Untuk lebih lanjut peristiwa dapat digambarkan seperti di bawah ini
Gambar 3.4. Aliran Bahan Bakar
Sumber
W2phIdlM/s1600/EFI%2B.jpg.
Air flow sensor
Fuel distributor
Control plunger
Sensor plate fuel
Air flow sensor
Fuel distributor Control plunger
fuel
3.2. Komponen Penyalur Bahan Bakar
Komponen penyalur bahan bakar ini merupakan hal penting agar terjadi pembakaran yang sempurna di dalam ruang bakar. Adapun komponen tersebut antara lain :
• Tangki bahan bakar.
• Pompa bahan bakar.
Ini terjadi dari 2 tipe, yaitu In-tank type (pompa yang terpasang di dalam tangki) dan In-line type (pompa yang terpasang di luar tangki).
a. In-Tank Type
pompa diletakkan atau dipasang di dalam tangki dengan menggunakan turbin pompa, yang menjadi keistimewaannya agar getaran yang terjadi di dalam pompa menjadi kecil. Pompa tipe ini terdiri dari motor dan pompa, sebuah check valve, relief valve dan filter yang bersatu menjadi satu unit.
Gambar 3.5. In-Tank Type
Turbin pompa terdiri satu atau dua impeller yang diputar oleh motor, maka impeller akan turut berputar, casing dan pompa cover tersusun menjadi satu unit. Blade pada bagian luar lingkaran impeller mengisap bahan bakar dari inlet pump (lubang keluar). Bahan bakar yang dikeluarkan dari lubang melalui sekitar motor dan dialirkan keluar dari pompa melalui valve.
b. In-line Type
pompa dipasang di luar bahan bakar, pompa terdiri dari motor dan unit pompa, check valve, relief valve, filter dan silinder.
Check valve Relief valve
Brush Armature
Magnet Empeller
Gambar 3.6. In-Line Type
Pompa terdiri dari rotor yang diputar oleh motor, penggerak ini mengakibatkan volume menyempit dan bahan bakar terpompakan.
Gambar 3.7. Aliran Bahan Bakar Pada Pompa
Dari kedua tipe pompa bahan bakar tersebut dipilih pompa Type In-Tank Type sebagai pompa bahan bakar karena pompa jenis ini mempunyai keistimewaan yaitu getaran yang terjadi di dalam pompa sangat kecil sehingga tidak menimbulkan bunyi yang membisingkan.
3.2.1. Saringan Bahan bakar
Saringan bahan bakar dipasang pada bagian saluran yang bertekanan tinggi dari pompa bahan bakar.
3.2.2. Pulsition Dumper
Tekanan bahan bakar dipertahankan 2,9 kg/cm2 sesuai kevakuman intake manifold dan pressure regulator. Oleh karena itu, terdapat sedikit panas pada saluran tekan dikarenakan injeksi. Pulsition dumper menyerap variasi ini oleh diafragma.
Gambar 3.9. Pulsition Dumper
3.2.3. Pressure Regulator
Berfungsi untuk mengatur tekanan-tekanan bahan bakar ke injektor-injektor, jumlah injeksi bahan bakar dikontrol sesuai dengan lamanya signal yang diberikan ke injektor. Oleh karena itu tekanannya konstan diinjektor harus dipertahankan. Dengan adanya tekanan-tekanan yang berubah-ubah pada bahan bakar (karena injeksi) dan perubahan kevakuman di intake manifold.
Banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan dan tekanan bahan bakar yang konstan, sehingga jumlah injeksinya tepat, tekanan bahan bakar dan kevakuman di intake manifold dipertahankan pada tekanan 2,9 kg/cm2.
Gamabr 3.10. Pressure Regulator
Gambar 3.11. Tekanan Bahan Bakar
Variasi tekanan bahan bakar sesuai dengan volume bahan bakar kembali vacum intake manifold yang dihubungkan pada sisi diafraghma sering akan melemahkan tegangan bahan bakar A yang kembali ke tangki. Dengan demikian, bila vacum intake manifold B dipertahankan tetap. Jika pompa berhenti pegas diafraghma akan menutup katup sebagai akibatnya check valve dalam pompa bahan bakar dari katup di dalam pressure regulator mempertahankan sisi tekanan di dalam saluran bahan bakar.
3.2.4. Injector
Injector adalah nozel bekerja secara elektro magnet dan akan menginjeksikan bahan bakar sesuai signal dari ECU. Injector dipasang dengan insulator ke intake manifold atau kepala silinder dekat lubang masukan dan dihubungkan dengan delivery pipe (pipa penyalur).
Gambar 3.12. Injector Cara kerja :
Bila signal dari ECU diterima oleh coil selenoid plunger akan tertarik melawan pegas. Karena needle valve dan plongen merupakan satu unit, valve juga tertarik dari dudukannya dan bahan bakar yang diinjeksikan diatur oleh lamanya signal yang diterima. Injeksi akan terjadi selama needle valve terbuka. Ada beberapa tipe injector tetapi secara umum dapat dibagi dalam tipe-tipe konstruksi dasar, antara lain :
1. Bentuk lubang injeksi :
2. Nilai resistance
a. Resistance rendah (2-3 ohm). b. Resistance tinggi (13,8 ohm). 3. Cold start injektor
Cold start injector dipasang di bagian tengah air intake chamber, berfungsi untuk memperbaiki kemampuan mesin pada waktu masih dingin. Cold start injector bekerja selama mesin distart dan temperatur air pendingin masih rendah. Lamanya injeksi maksimum dibatasi oleh start injection time switch untuk mencegah penggenangan bahan bakar. Apabila kunci kontak diputar ke posisi ST, arus mengalir ke solenoid coil dan plunger akan tertarik melawan tekanan pegas, sehingga katup akan terbuka dan bahan bakar mengalir melalui ujung injector.
Gambar 3.13. Cold Start Injector
4. Cold start injector time switch
Fungsi cold start injector time switch adalah untuk mengatur lamanya injeksi maksimum dari cold start injector.
SISTEM KERJA EFI
Sistem bahan bakar merupakan suatu sistem penyaluran bahan bakar dari tangki bahan bakar sampai ke silinder. Kedua alat tersebut adalah karburator dan EFI (Electronic Fuel Injection). Pada tugas akhir ini penulis merancang dengan sistem EFI. Adapun perlengkapan yang diperlukan adalah : electronic fuel injection, pompa bahan bakar, pressure regulator dan injector.
3.1. EFI (Electronic Fuel Injection)
Sistem EFI adalah suatu sistem penyalur bahan bakar yang mengalirkan campuran bahan bakar dan udara dalam perbandingan yang tetap. Komputer pengontrol EFI dapat digolongkan menjadi 2 tipe, yaitu :
1. Tipe sirkuit analog (Analog Sircuit Type).
2. Tipe pengontrol dengan mikro komputer (Micro Computer Controlled Type).
Pada rancangan ini dipilih tipe sirkuit analog sebagai komputer pengontrol, karena mobil yang menggunakan jenis tipe ini banyak terdapat di Indonesia. Bila dibandingkan dengan karburator, EFI mempunyai beberapa keuntungan didalam penggunaannya, antara lain :
• Pembentukan bahan bakar dan udara yang homogen pada setiap silinder.
• Pembakarannya lebih sempurna.
• Kemampuannya untuk menghidupkan mesin pada temperatur rendah lebih baik.
• Kerapatan (density) hidrokarbon pada gas buang akan menjadi lebih kecil.
3.1.1. Type EFI
Sistem EFI dapat digolongkan dalam dua bagian metode yang dipakai pada pengontrolan volume udara yang masuk, adapun kedua tipe ini antara lain :
1. Type Manifold Pressure Control (D.EFI)
Gambar 3.1. Type Manifold Control (D.EFI)
Sumber
Gambar 3.2. Type Air Flow Meter (L.EFI) %20Bakar%20Bensin_files/image070.jpg.
2. Type Air Flow Meter (L.EFI)
Type ini menggunakan alat yang langsung mendeteksi jumlah udara yang mengalir masuk ke dalam saluran (intake manifold).
Sumber
%20Bakar%20Bensin_files/image072.jpg.
3.1.2. Cara Kerja EFI
Adapun cara kerja EFI dengan type air flow meter (L.EFI) adalah sebagai berikut : bila throte valve dibuka (pada saat pegas ditekan) udara dari air cleaner akan mengalir ke silinder melalui air flow meter yang kemudian air flow meter mendeteksi volume aliran udara dan merubahnya dalam bentuk tegangan, kemudian signalnya dikirim ke ECU (Electric Control Unit) dan selanjutnya ECU mengirim signalnya ke injector-injector dan manifold. Di sini ECU mengkalkulasikan berapa banyak bahan bakar yang dibutuhkan untuk sejumlah udara menginstruksikan ke masing-masing injector dengan tujuan agar injector mengetahui berapa lama harus bekerja.
Gambar 3.3. Intake Air Volume dan Injector Volume
Peristiwa ini dikenal dengan basic injection volume, yang mana dipakai untuk menyatakan jumlah injeksi bahan bakar yang dibutuhkan agar diperoleh perbandingan campuran teoritis. Untuk lebih lanjut peristiwa dapat digambarkan seperti di bawah ini
Gambar 3.4. Aliran Bahan Bakar
Sumber
W2phIdlM/s1600/EFI%2B.jpg.
Air flow sensor
Fuel distributor
Control plunger
Sensor plate fuel
Air flow sensor
Fuel distributor Control plunger
fuel
3.2. Komponen Penyalur Bahan Bakar
Komponen penyalur bahan bakar ini merupakan hal penting agar terjadi pembakaran yang sempurna di dalam ruang bakar. Adapun komponen tersebut antara lain :
• Tangki bahan bakar.
• Pompa bahan bakar.
Ini terjadi dari 2 tipe, yaitu In-tank type (pompa yang terpasang di dalam tangki) dan In-line type (pompa yang terpasang di luar tangki).
a. In-Tank Type
pompa diletakkan atau dipasang di dalam tangki dengan menggunakan turbin pompa, yang menjadi keistimewaannya agar getaran yang terjadi di dalam pompa menjadi kecil. Pompa tipe ini terdiri dari motor dan pompa, sebuah check valve, relief valve dan filter yang bersatu menjadi satu unit.
Gambar 3.5. In-Tank Type
Turbin pompa terdiri satu atau dua impeller yang diputar oleh motor, maka impeller akan turut berputar, casing dan pompa cover tersusun menjadi satu unit. Blade pada bagian luar lingkaran impeller mengisap bahan bakar dari inlet pump (lubang keluar). Bahan bakar yang dikeluarkan dari lubang melalui sekitar motor dan dialirkan keluar dari pompa melalui valve.
b. In-line Type
pompa dipasang di luar bahan bakar, pompa terdiri dari motor dan unit pompa, check valve, relief valve, filter dan silinder.
Check valve Relief valve
Brush Armature
Magnet Empeller
Gambar 3.6. In-Line Type
Pompa terdiri dari rotor yang diputar oleh motor, penggerak ini mengakibatkan volume menyempit dan bahan bakar terpompakan.
Gambar 3.7. Aliran Bahan Bakar Pada Pompa
Dari kedua tipe pompa bahan bakar tersebut dipilih pompa Type In-Tank Type sebagai pompa bahan bakar karena pompa jenis ini mempunyai keistimewaan yaitu getaran yang terjadi di dalam pompa sangat kecil sehingga tidak menimbulkan bunyi yang membisingkan.
3.2.1. Saringan Bahan bakar
Saringan bahan bakar dipasang pada bagian saluran yang bertekanan tinggi dari pompa bahan bakar.
3.2.2. Pulsition Dumper
Tekanan bahan bakar dipertahankan 2,9 kg/cm2 sesuai kevakuman intake manifold dan pressure regulator. Oleh karena itu, terdapat sedikit panas pada saluran tekan dikarenakan injeksi. Pulsition dumper menyerap variasi ini oleh diafragma.
Gambar 3.9. Pulsition Dumper
3.2.3. Pressure Regulator
Berfungsi untuk mengatur tekanan-tekanan bahan bakar ke injektor-injektor, jumlah injeksi bahan bakar dikontrol sesuai dengan lamanya signal yang diberikan ke injektor. Oleh karena itu tekanannya konstan diinjektor harus dipertahankan. Dengan adanya tekanan-tekanan yang berubah-ubah pada bahan bakar (karena injeksi) dan perubahan kevakuman di intake manifold.
Banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan dan tekanan bahan bakar yang konstan, sehingga jumlah injeksinya tepat, tekanan bahan bakar dan kevakuman di intake manifold dipertahankan pada tekanan 2,9 kg/cm2.
Gamabr 3.10. Pressure Regulator
Gambar 3.11. Tekanan Bahan Bakar
Variasi tekanan bahan bakar sesuai dengan volume bahan bakar kembali vacum intake manifold yang dihubungkan pada sisi diafraghma sering akan melemahkan tegangan bahan bakar A yang kembali ke tangki. Dengan demikian, bila vacum intake manifold B dipertahankan tetap. Jika pompa berhenti pegas diafraghma akan menutup katup sebagai akibatnya check valve dalam pompa bahan bakar dari katup di dalam pressure regulator mempertahankan sisi tekanan di dalam saluran bahan bakar.
3.2.4. Injector
Injector adalah nozel bekerja secara elektro magnet dan akan menginjeksikan bahan bakar sesuai signal dari ECU. Injector dipasang dengan insulator ke intake manifold atau kepala silinder dekat lubang masukan dan dihubungkan dengan delivery pipe (pipa penyalur).
Gambar 3.12. Injector Cara kerja :
Bila signal dari ECU diterima oleh coil selenoid plunger akan tertarik melawan pegas. Karena needle valve dan plongen merupakan satu unit, valve juga tertarik dari dudukannya dan bahan bakar yang diinjeksikan diatur oleh lamanya signal yang diterima. Injeksi akan terjadi selama needle valve terbuka. Ada beberapa tipe injector tetapi secara umum dapat dibagi dalam tipe-tipe konstruksi dasar, antara lain :
1. Bentuk lubang injeksi :
2. Nilai resistance
a. Resistance rendah (2-3 ohm). b. Resistance tinggi (13,8 ohm). 3. Cold start injektor
Cold start injector dipasang di bagian tengah air intake chamber, berfungsi untuk memperbaiki kemampuan mesin pada waktu masih dingin. Cold start injector bekerja selama mesin distart dan temperatur air pendingin masih rendah. Lamanya injeksi maksimum dibatasi oleh start injection time switch untuk mencegah penggenangan bahan bakar. Apabila kunci kontak diputar ke posisi ST, arus mengalir ke solenoid coil dan plunger akan tertarik melawan tekanan pegas, sehingga katup akan terbuka dan bahan bakar mengalir melalui ujung injector.
Gambar 3.13. Cold Start Injector
4. Cold start injector time switch
Fungsi cold start injector time switch adalah untuk mengatur lamanya injeksi maksimum dari cold start injector.
BAB IV
PERHITUNGAN MOTOR BAKAR
Sebelum menghitung dan putaran dari motor bakar ini ada baiknya mengetahui perbandingan antara bahan bakar dan udara (F/A), karena sangat berpengaruh terhadap pembakaran di dalam ruang bakar dengan perbandingan yang tepat dan campuran yang homogen maka akan menghasilkan pembakaran yang sempurna.
Berat udara minimum yang diperlukan untuk pembakaran yang sempurna disebut dengan berat udara teoritis, perbandingan berat udara sebenarnya dengan berat udara teoritis disebut faktor kelebihan udara (excess air) dengan menggunakan persamaan :
λ = 100 ÷ 120 % ...(BPM. Arends, 1980)
Adapun persamaan umum reaksi kimia untuk pembakaran bahan bakar hidrokarbon reaksi stoikhiometrik :
Berat atom :
Perbandingan bahan bakar dengan udara secara teoritis adalah :
Perbandingan bahan bakar dan udara aktual diperlukan udara berlebih (excess
air)
Dimana :
Udara aktual = udara teoritis + udara berlebih = 100 % + (10% ÷ 20%)
= 100 % + 10% (diambil) = 110%.
Maka : F∕A aktual = 15,17 100
110
×
= 16,68 :1
Sehingga perbandingan udara dan bahan bakar adalah :
F∕A aktual = 0,06lbbahan bakar / lbudara 68
, 16
1
=
Sesuai dengan F∕A yang diizinkan adalah (0,05 ÷ 0,14) berarti harga F∕A yang
diperoleh dari perhitungan di atas masih dalam batas yang diizinkan, yaitu : 0,06 lb bahan bakar/lb udara.
4.1. Perhitungan Daya Motor Penggerak
Untuk menentukan daya motor yang dibutuhkan maka harus diperhatikan faktor-faktor yang mempengaruhi hambatan yang terjadi pada kendaraan sewaktu bergerak, antara lain :
a. Berat total kendaraan (Wtotal)
b. Rolling resistance/tahanan gelinding (Rr) c. Air resistance/hambatan udara (Ra) d. Transmission resistance
e. Grade resistance (tahanan akibat tanjakan)
a. Berat total kendaraan (Wtotal)
Wtotal = berat kendaraan + berat penumpang + berat barang...(4.2.) Dimana :
• Berat bersih kendaraan (Netto Vechile Weight) = 1040 kg.
• Berat penumpang berjumlah 5 orang yang dianggap berat orang dewasa
Maka :
Wtotal = 1040 kg + 310 kg + 150 kg = 1500 kg.
b. Rolling resistance/tahanan gelinding (Rr)
Rolling resistance adalah tahanan gelinding yang terjadi pada roda kaku maupun roda elastis yang berputar pada permukaan jalan. Rolling resistance disebabkan oleh hal-hal sebagai berikut :
• Terjadinya perubahan bentuk pada ban yang disebabkan oleh beban yang
dialami kendaraan ini
• Adanya gesekan (f) antara permukaan jalan dengan ban
• Masuknya ban kepermukaan jalan/tanah akibat berat kendaraan itu sendiri Harga koefesien hambatan permukaan jalan dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 4.1. Harga Faktor Koefesien Tahanan Gelinding Dengan Kondisi Jalan
No Jenis Permukaan Koefesien Tahanan Gelinding
1. 2. 3. 4. 5.
Beton Aspal biasa Jalan tanah yang baik
Tanah pasir Tanah basah
0,01 0,015
0,04 0,12 0,16 Sumber : Peority, hal : 94.
Sesuai dengan jenis kendaraan yang direncanakan dimana pemakaiannya lebih banyak pada jalan yang lebih baik, maka diambil harga koefesien (f) hambatan rata-rata pada permukaan jalan yang baik, yaitu : 0,04.
Adapun besar rolling resistance (Rr) dapat diperoleh dengan persamaan :
Rr = f . W (kg)...(4.3.) Dimana :
Rr = gaya yang melawan rolling resistance (kg) f = koefesien perlawanan rolling resistance
W = berat total kendaraan + berat penumpang + berat barang (kg) Sehingga :
Rr = 0,04 × 1500 kg
c. Air resistance/hambatan udara (Ra)
Faktor-faktor yang menimbulkan hambatan pada kendaraan ini adalah :
• Kecepatan kendaraan sewaktu berjalan
• Kecepatan angin
• Luas penampang kendaraan bagian depan
Besarnya harga Ra dapat dihitung dengan persamaan :
Ra = Ca A Vr (kg)...(4.4.) .g
2
1 ×ρ× × × 2
Dimana :
Ra = air resistance (kg)
g = gravitasi bumi (9,81 m/det2)
ρ = kerapatan udara masuk (0,125 kg/m3)
Ca = koefesien tahanan udara (untuk mobil sedan = 0,3) A = luas proyeksi kendaraan yang menahan udara
= tinggi × lebar
= 1435mm × 1695 mm = 2432325 mm2 = 2,432 m2. Vr = kecepatan relative (m/det)
= kecepatan udara + kecepatan kendaraan maksimum = kecepatan udara (10 ÷ 15 km/jam), diambil 14 km/jam = kecepatan kendaraan maksimum 140 km/jam (direncanakan) Maka :
Vr = 14 km/jam + 140 km/jam = 154 km/jam
= 42,77 m/det. Sehingga :
Ra = 2 0,125k /m3 0,3 2,432m2 (42,77m/det)2 m/det
81 , 9 . 2
1
× ×
×
× g
d. Transmission resistance
Transmission resistance adalah daya yang hilang akibat proses-proses transmission seperti :
• Kopling
• Gear transmission
• Differential transmission
Biasanya dalam hal ini dinyatakan kedalam bentuk effesiensi overall (η tot) diperoleh :
η tot = η kopilng × η gear box × η differential gear
= (0,72 ÷ 0,89)...(4.5.) = 0,78 (diambil).
Daya yang dibutuhkan untuk kendaraan bergerak secara horizontal dengan kecepatan dan beban maksimum adalah :
Nr = (HP)...(4.6.)
V = kecepatan maksimum 140 km/jam (direncanakan) Sehingga :
Dalam pemakaian dan penggunaannya agar motor penggerak tidak menjadi cepat rusak, maka dalam rancangan ini harus ditambah dengan faktor overload yaitu sebesar (10 ÷ 12) % dari daya yang dibutuhkan. Dalam hal ini diambil faktor overload sebesar 12%, dimana daya efektif untuk kecepatan maksimum adalah :
e. Grade resistance (tahanan akibat tanjakan)
Grade resistance adalah tahanan yang dialami kendaraan akibat adanya jalan tanjakan. Adapun faktor yang mempengaruhi saat terjadinya grade resistance adalah besarnya sudut tanjakan. Besarnya sudut tanjakan pada permukaan jalan sesuai dengan kondisi jalan yang ada di Indonesia sebesar 20º ÷ 22º (sumber : dinas PU Medan).
Gambar 4.1. Sudut Tanjakan Pada Permukaan Jalan Dari gambar di atas, diperoleh :
N = W . cos θ...(4.8.) Dimana :
N = gaya normal
W = berat kendaraan total, 1500 kg
θ = sudut tanjakan, 20 º (diambil)
Maka :
N = 1500 kg . cos 20 º = 1409,54 kg
Gaya yang melawan grade resistance (Rg)
Rg = W . sin θ...(4.9.) = 1500 kg × sin 20 º
= 513,03 kg
Gaya total akibat tahanan-tahanan yang terjadi (Ftot)
Ftot = Rr + Rg...(4.10.) Dimana :
Maka :
Ftot = 60 kg + 513,03 kg = 573,03 kg
Sedangkan kecepatan kendaraan untuk keadaan jalan menanjak (grade resistane) dapat diketahui dengan persamaan :
Ne = ...(4.11.)
4.2. Perhitungan Putaran Motor Penggerak
Pemilihan ukuran ban yang digunakan merupakan salah satu faktor yang timbul dan sangat menentukan putaran motor. Adapun cara menghitung putaran motor adalah dengan mengetahui terlebih dahulu besarnya ukuran ban yang akan digunakan.
Gambar 4.2. Ukuran Ban Keterangan gambar :
• Diameter roda (Dr) = 711 mm = 28 in
• Diameter velg (Dd) = 356 mm = 14 in
Maka, diperoleh putaran ban :
Sedangkan putaran mesin dapat dihitung dengan persamaan :
n max = n r × i total (rpm)...(4.13.) Putaran roda masing-masing gigi :
Pada gigi 1
Tabel 4.2. Putaran Roda Pada Tiap Gigi
Dengan diketahuinya putaran roda pada tiap percepatan maka dapat diketahui kecepatan roda pada masing-masing gigi :
V1 = π . Dr . n r1...(4.15.)
Dengan cara yang sama, maka dapat diperoleh kecepatan roda dari tiap gigi masing-masing seperti tabel di bawah ini :
Tabel 4.3. Kecepatan Roda Pada Tiap Gigi
4.3. Pemilihan Jumlah Silinder
Untuk pemilihan jumlah silinder dapat didasarkan pada pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :
• Jumlah silinder yang lebih banyak dapat memberikan putaran yang lebih halus
• Jumlah silinder yang sedikit (3 silinder ke bawah) kurang memberikan
kenyamanan karena putaran yang kurang halus
• Flywheel yang digunakan akan lebih kecil jika jumlah silinder lebih banyak Dengan pertimbangan-pertimbangan di atas maka untuk penyesuaian dari jenis kendaraan penumpang pribadi (sedan) dengan jumlah silinder 4 silinder.
Silinder ini direncanakan dengan susunan segaris vertikal (in-line) dengan pertimbangan seperti berikut ini :
• Untuk mempermudah disaat pemasangan dan pembongkaran
• Konstruksi yang lebih sederahana
• Pelumasan yang lebih baik
• Sistem pendinginan yang lebih baik dikarenakan kostruksinya tidak rumit
BAB V
ANALISA THERMODINAMIKA
5.1. Siklus Otto (Siklus Volume Kostan)
Siklus otto merupakan proses melingkar yang terjadi pada motor bakar bensin 4 langkah, dimana langkah torak bergerak bolak-balik. Hubungan gerak torak yang bergerak bolak-balik dalam silinder dengan kondisi (keadaan) gas dalam silinder dapat digambarkan pada diagram seperti di bawah ini :
Gambar 5.1. Diagram P – V dan T – S Untuk Siklus Otto Keterangan gambar :
0 − 1: Langkah Isap
Campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam silinder dalam bentuk gas, proses ini berlangsung secara isobar.
1 − 2 : Langkah Kompressi
Campuran bahan bakar dan udara mengalami pemampatan secara adiabatis/isentropis, akibatnya tekanan dan temperatur gas naik.
2 − 3 : Proses Pembakaran
Campuran bahan bakar dan udara terbakar di ruang bakar dengan bantuan percikan bunga api dari busi, berlangsung sangat cepat secara isovolum akibatnya tekanan dan temperatur naik lebih tinggi.
3 − 4 : Langkah Ekspansi
Gas yang bertekanan tinggi mendorong torak sehingga menghasilkan tenaga gerak (mekanis) dan berlangsung secara adiabatis/isentropis.
P
V
4 − 1 : Proses pembuangan gas bekas dan panas (pembebasam kalor) berlangsung secara isovolum.
1 − 0 : Langkah Pembuangan
Pembuangan gas bekas dan panas di dalam silinder didorong oleh torak dan berlangsung secara isobar.
5.2. Analisa Diagram P – V
Dalam menganalisa thermodinamika pada mesin pembakaran dalam khususnya siklus otto maka perlu diperhatikan beberapa hal untuk memudahkan analisa sehingga diambil idealisasi, seperti :
• Fluida kerja dianggap gas ideal
• Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara adiabatis/isentropis
• Tidak ada perpindahan panas yang terjadi antara fluida kerja dengan silinder
• Pembakaran yang terjadi berlangsung secara isovolum
• Pembuangan gas bekas dan panas hasil pembakaran berlangsung secara isobar
Gambar 5.2. Analisa Diagram P – V Siklus Otto a.
• Kondisi pada titik 0, (tekanan dan temperatur udara luar) Proses 0 − 1 : Langkah Isap
Tekanan (P0) = 1 atm = 14,7 Psi...(Raswari, hal. 503)
Temperatur (T0) = 27º C
= 9/5.27º C + 32 = 80,6º F + 460 = 540,6º R P
• Kondisi pada titik 1
Campuran udara dan bahan bakar dihisap masuk ke dalam ruang silinder dan bersinggungan dengan intake manifold dan dinding silinder, maka terjadi kenaikkan temperatur sebesar ΔT (10 − 20)º C dengan demikian ΔT yang
Untuk menentukan volume spesifik (ν1) dapat menggunakan persamaan gas
ideal :
Maka, volume spesifik adalah :
b.
Proses pembakaran berlangsung pada volume konstan akibatnya tekanan dan temperatur naik lebih tinggi.
ν2= ν3 = 1,488 ft3/lb Panas yang masuk setara dengan kerja yang dilakukan.
Sedangkan berat bahan bakar :
mbb =
06 , 0 1
udara bakar bahan lbm 06 , 0
+
= 0,056 Sehingga :
Uc = 0,056 × 19030 Btu/lb = 1065,68 Btu/lb
U3 = 155 Btu/lb + 1065,68 Btu/lb = 1220,68 Btu/lb
Dari combustion chart untuk U3 = 1220,68 Btu/lb dan ν2 = ν3 = 1,488 ft/lb diperoleh:
Temperatur (T3) = 4780 º R
Enthalpy (H3) = 1580 Btu/lb
Entropy (S3) = 0,458 Btu/lb º R
Tekanan (P2) = 1300 Psi = 187200 lbf/ft3 Panas pembakaran (Q in) :
Q 2-3 = U3 – U2...(5.7.) = 1220,68 Btu/lb - 155 Btu/lb
= 1065,68 Btu/lb d.
Temperatur (T4) = 2890 º R Proses 3 − 4 : Langkah Kerja/ekspansi
S3 = S4 = 0,458 Btu/lb º R ν 1= ν4 = 14,88 ft3/lb Dari combustion chart diperoleh :
Enthalpy (H4) = 840 Btu/lb
Energi dalam (U4) = 575 Btu/lb
Tekanan (P4) = 80 Psi = 11520 lbf/ft
Kerja ekspansi (W3-4) :
W3-4= U3 – U4...(5.8.) = 1220,68 Btu/lb – 575 Btu/lb
e. Proses 4 − 1 : Proses Pelepasan Kalor
Dalam hal ini dianggap gas-gas pembakaran berekspansi sampai titik 4 yaitu pada tekanan atmosfir sebesar :
P1 = P2 = 14, Psi
S4 = S4 = 0,458 Btu/lb º R
Gambar 5.3. Diagram P – V Dari combustion chart diperoleh :
Temperatur (T4) = 200 º R
Energi dalam (U4) = 310,8 Btu/lb
Volume (V4) = 56 ft3/lbm
Enthalpy (H4) = 515 Btu/lb
f. Analisa Gas Sisa Pembakaran o Fraksi gas asap yang dihasilkan :
f =
4 0
V V
...(5.9.)
Dimana :
V0 = V2 = 1,488 ft3/lb
Maka :
f =
lb ft
lb ft
/ 56
/ 488 , 1
3 3
= 0,026
g. Kerja Ideal Tiap Langkah (W id)
W id = W1-2 + W2-3 + W3-4 + W4-1...(5.10.) P
Dimana :
W1-2 = U2 – U1...(5.11.) = 155 Btu/lb – 12,5 Btu/lb
= -142,5 Btu/lb W2-3 = 0
W3-4 = 645,68 Btu/lb W4-1 = 0
Sehingga :
W id = -142,5 + 0 + 645,68 + 0 = 503,18 Btu/lb
h. Kerja Indikator (W ind)
W ind = W in . fd...(5.12.) Dimana :
Fd = faktor diagram = (0,85 ÷ 0,95) = 0,85 (diambil) Maka :
W ind = 503,18 . 0,85 = 427,703 Btu/lb i. Kerja Efektif (W ef)
W ef = W ind . ηm...(5.13.) Dimana :
ηm = efisiensi mekanis
= 0,8 ÷ 0,95 → motor bensin = 0,8 ÷ 0,90 → motor diesel = 0,82 (diambil, motor bensin) Sehingga :
j. Efisiensi Thermis Ideal (ηth ideal)
Qm = panas yang masuk saat pembakaran
= (1 - f) .
1. Tekanan indikator rata-rata (P indrata-rata)
2. Tekanan efektif rata-rata (P ef rata-rata)
P ef rata-rata = P indrata-rata . ηm...(5.19.)
= 12,13 kg/cm2 . 0,85 = 10,31 kg/cm2
Harga tekanan efektif rata-rata (mesin efektif pressure) berkisar antara 4 ÷ 25 kg/cm2 (W.Aismunandar, hal : 36)
n. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik
Pemakaian bahan bakar spesifik adalah menyatakan banyaknya bahan bakar yang dipakai pada setiap daya kuda persatuan waktu.
Sfc =
Sfc = spesific fule consumption (1 lb = 0,4536 kg) k = konstanta eqiuvalen (2543 Btu/hp.hr)
Maka :
= 0,4099 lb/hp.hr.0,4536 = 0,186 kg/hp.hr
5.3. Perbandingan Kompresi
Untuk rancangan ini nilai perbandingan kompresinya, yaitu r = 10,0 dengan
pertimbangan bahwa perbandingan kompresi yang diizinkan 6 ÷ 12.
P = P (V / V)k
Hubungan tekanan dan volume spesifik
Diagram P-V adalah diagram yang melukiskan hubungan antara tekanan dan volume silinder pada setiap langkah piston. Kondisi pada diagram P-V dapat ditentukan dengan persamaan :
PVk = C (konstanta)...(5.21.) 1. Pada langkah kompresi
Berlaku persamaan : P1 . V1k = P2 . V2...(5.22.) Dimana : P1 = 14,7 Psi
Maka :
Dengan demikian tekanan fliuda kerja pada volume-volume tertentu pada langkah kompresi dapat dihitung dengan persamaan :
Pk = 1 2. Pada langkah ekspansi
Dengan demikian tekanan fluida pada tiap volume tertentu pada langkah ekspansi dapat dihitung dengan persamaan :
PE = 4
4
P .
k
E V V
...(5.25.)
Contoh :
Untuk, VE = 17 ft3/lb
PE = . 80Psi
/ 17
/ 88 ,
14 1,21
3 3
lb ft
lb ft
BAB VI
UKURAN DAN BAGIAN UTAMA 6.1. Volume Langkah (Displacement Volume)
Volume langkah torak pada rancangan ini dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :
Karena rancangan ini menggunakan empat silinder, maka volume langkahnya : 4 × 485,66 cc = 1942,64 cc.
Volume Sisa (Clearance Volume)
6.2. Diameter Silinder dan Panjang Langkah Piston
Perbandingan antara panjang langkah piston (L) dengan diameter silinder (D) dipengaruhi oleh putaran mesin yang direncanakan, perbandingan L/D (stroke bore ratio) dari motor bensin adalah 1,0 ÷ 1,2, maka perbandingan L/D yang dipilih 1,0 dan dapat ditentukan dengan persamaan :
VL = A . L ...(6.3.)
Sehingga, panjang langkah piston (L) : L = 1,0 × D
= 1,0 × 85,2 mm = 8,52 cm
6.3. Faktor Briks (Brix Factor)
Gambar 6.1. Faktor Briks Keterangan :
R = panjang radius engkol (cm) L = panjang langkah piston
Xp = jarak yang ditempuh piston dari TMA Lcr = panjang connecting-rod (cm)
Untuk mengetahui besarnya faktor briks dapat diperoleh dengan persamaan :
6.4. Ruang Bakar
Ruang bakar pada mesin pembakaran dalam adalah merupakan ruang di atas
piston, ketika piston berada di titik TMA serta merupakan tempat pembakaran antara campuran udara dan bahan bakar.
6.4.1. Pemilihan Jenis Ruang Bakar
a. Tipe setengah bulat
Ruang bakar jenis ini sangat banyak digunakan pada mesin-mesin karena panas yang hilang melalui ruang bakar ini sangat kecil hampir seluruh permukaan ruang bakar dapat dipergunakan untuk menempati katup sehingga daun katup dapat dibuat lebih besar agar efisiensi baik, kekurangan dari bentuk ruang bakar ini adalah mekanisme katup yang rumit dan pembuatan kepala silindernya sukar.
Gambar 6.2. Tipe Setengah Bulat b. Tipe baji
Penempatan ruang bakar ini agak keluar dari sumbu silinder dan penempatan katup sedikit miring, sehingga saluran masuk dan saluran buang bentuknya tidak terlalu bengkok kira-kira 10º kemiringannya yang memungkinkan aliran gas yang lebih lembut dari luar ke dalam silinder sehingga bentuk ini sangat sederhana.
Gambar 6.3. Tipe Baji c. Tipe bak mandi
Gambar 6.4. Tipe Bak Mandi
Berdasarkan penempatan katup pada sisi silinder dapat diklasifikasikan dalam dua tipe, yaitu :
1. Bentuk Kepala “L”
Pada bentuk ini kedua katup ditempatkan pada kepala silinder meskipun demikian tekanan pembakaran sebagian menekan kepala piston dan sebagian lagi menekan blok mesin.
Gambar 6.4.1. Tipe Bak Mandi Bentuk Kepala “L”
2. Bentuk OHV-Squish dan OHV-Semispheris
Gambar 6.4.2. Bentuk OHV-Squish Gambar 6.4.3. Bentuk OHV-Semipheris
6.5. Silinder
Silinder berfungsi sebagai tempat atau ruang dimana terjadinya pembakaran
antara bahan bakar dengan udara. Piston atau torak bergerak transisi pada tabung silinder. Berdasarkan konstruksinya terbagi atas dua bagian, antara lain :
1. Silinder yang terpisah dengan blok silinder (liner) 2. Silinder yang bersatu dengan blok silinder
Pada rancangan ini silinder yang digunakan adalah silinder yang terpisah dengan blok silinder (liner) dengan pertimbangan :
• Pembuatan yang lebih mudah
• Silinder liner dapat dibuat dari bahan yang lebih keras dan tahan terhadap panas dan gesekan
• Silinder dapat lebih mudah diganti jika melakukan oversize
Dalam rancangan ini bahan silinder yang digunakan adalah dari bahan Gray
Cast Iron SAE 122 dengan komposisi :
C = (3 ÷ 3,2)
Mn = (0,7 ÷ 1,0)
S = 0,15%
Si = (1,8 ÷ 2)%
P = 12%
Tensile staright = 5.000 Psi Faktor keamanan = 8
Gambar 6.5. Penampang Tabung Silinder
6.5.1. Ukuran Tabung Silinder
a. Total flange (h)
h = 0,1 . D ...(6.6.) = 0,1 × 85,2 cm
= 8,52 cm
b. Tebal dinding silinder (t)
t = K... .
2
D .
izin
+ σ maksimum P
...(6.7.)
Dimana :
Pmaksimum = tekanan maksimum dalam silinder = 1300 Psi
= 91,403 kg/cm2 D = diameter silinder
8,52 cm = 3,35 in
K = penambahan total ketebalan untuk reboring = 3,97 mm
= 0,397 cm
σ = tegangan izin bahan = 5625 Psi
Maka :
c. Diameter luar silinder (Do)
Do = D + 2t...(6.8.) = 8,52 cm + 2 . 1,384 cm
= 11,29 cm d. Tinggi silinder (H)
Hsilinder = H + L...(6.9.) Dimana :
H = tinggi piston = (1,16 ÷ 1,22) D = 1,16 (direncanakan) L = panjang langkah piston
Pemeriksaan Terhadap Tegangan Tarik Maksimum Dinding Silinder
