Pengaruh Variasi Rasio Kompresi Diesel [PDF]

Citation preview

LAPORAN FINAL PROJECT



Analisis Pengaruh Variasi Rasio Kompresi Pada Motor Bakar Diesel Disusun untuk melengkapi final project Rekayasa Sistem Kenyamanan Termal Teknik Fisika - Fakultas Teknologi Industri - ITS



Disusun oleh : Kelompok 9 1. 2. 3. 4.



Nur Fadhilah Angela Indirarosi W Dionisius Andy K Dinu Saadillah



2411 100 097 2411 100 104 2411 100 106 2411 100 108



INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014 i



ABSTRAK Motor bakar diesel biasa disebut juga dengan Mesin diesel (atau mesin pemicu kompresi) adalah motor bakar pembakaran dalam yang menggunakan panas kompresi untuk menciptakan penyalaan (compression ignition engine) dan membakar bahan bakar yang telah diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Mesin ini tidak menggunakan busi seperti mesin bensin atau mesin gas. Dari proses compression ignition engine inilah efisiensi pada mesin diesel dapat meningkat dengan melakukan perubahan pada rasio compresi. Untuk mengetahui pengaruh dari perubahan rasio kompresi pada mesin diesel maka dilakukan perhitungan dengan menggunakan software cyclepad dengan memvariasikan rasio kompresi antara 17 – 24, suhu awalnya 55 oC, tekanan pertama sebesar 100 KPa, Qin sebesar 1800 Kj, dan engine speed sebesar 1500 RPM. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi nilai rasio kompresi, maka semakin tinggi nilai efisiensi sampai titik batas tertentu, dan semakin menurun harga bahan bakar dan titik batas kenaikan rasio kompresi tergantung pada material silinder blok dan knocking limit.



Kata Kunci : Efisiensi, knocking limit , Motor bakar diesel, Rasio kompresi, Software cyclepad.



ii



ABSTRACT



Diesel engine also called the Diesel engine ( or engines trigger compression ) is the motor fuel combustion that uses the heat of compression to create ignition ( compression ignition engines) and burn the fuel that has been injected into the combustion chamber . This engine does not use spark plugs like a gasoline engine or a gas engine . From this process of compression ignition engine in diesel engine efficiency can be increased by changing the ratio of compressing . To know the influence of changes in diesel engine compression ratio calculation is carried out using the software cyclepad by varying the compression ratio of 17-24 , the temperature was initially 55 ° C , pressure of 100 kPa first , Qin at 1800 Kj , and engine speed of 1500 RPM . The results showed that the higher the value of the compression ratio , the higher the point value of efficiency to a certain extent , and the declining price of fuel and limit point increase in compression ratio depends on the material the cylinder block and the knock limit.



Keywords : Efficiency , knocking limit , Diesel engine , the compression ratio , cyclepad Software .



iii



KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr. Wb. Puji syukur kami ucapkan kehadirat Allah SWT. yang telah memberikan hidayah dan inayah-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan laporan resmi yang berjudul “Desain & Analisis Mesin Diesel Dengan variasi Rasio Kompresi Serta Pengaruhnya Terhadap Konsumsi Bahan bakar” dengan lancar dan tepat waktu.



Dalam penyelesaian laporan ini kami mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak. Sehingga tak lupa kelompok kami ucapkan terimakasih sebanyak banyaknya kepada : 1. Ibu Nur Laila Hamida, ST, MSc. sehingga tugas kami dapat diselesaikan dengan lancar. 2. Rekan-rekan yang telah membantu menyelesaikan tugas penelitian dan laporan resmi ini.



Tak ada gading yang tak retak dan tak ada sesuatupun yang sempurna selain Allah SWT. Itulah kiasan yang tepat untuk laporan resmi kami ini, karena dalam penyelesaian tugas ini masih banyak kesalahan. Penyusun mengharapkan kritik dan sarannya untuk memperbaiki tugas kami ini sehingga nantinya dapat lebih baik lagi. Dan apabila ada katakata yang kurang berkenan di hati para pembaca penyusun mohon maaf. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.



Surabaya, 06 Nopember 2014



Penulis



iv



DAFTAR ISI



HALAMAN JUDUL……………………………………………………………………… i ABSTRAK .................................................................……………………………………...ii ABSTRACT ...............................................................……………………………………...iii KATA PENGANTAR...............................................……………………………………...iv DAFTAR ISI..............................................................……………………………………...v DAFTAR TABEL .....................................................……………………………………...vii DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………………….. viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang…………………………………………………………………………. 1 1.2. Perumusan Masalah…………………………………………………………………….1 1.3. Tujuan…………………………………………………………………………………..1 1.4. Sistematika Laporan…………………………………………………………………….1 BAB II DASAR TEORI 2.1 Mesin Diesel ……………………………………………………………………………2 2.2 Cara Kerja Mesin Diesel………………………………………………………………...3 2.3 Cycle Pad ……………………………………………………………………………….6 BAB III METODOLOGI 3.1 Metode Penelitian……….………………………………………………………………8 3.2 Flowchart Alur Penelitian. ……………………………………………………………...8 3.3 Hipotesis ……………….……………………………………………………………….9 3.4 Batasan Penelitian …….………………………………………………………………..9 3.5 Proses Perhitungan …..…………………………………………………………………9 BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisis Data………………………………………………………………………….. 10 4.2 Pembahasan…………………………………………………………………………… 16 BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan………………………………………………………………………………. 18 5.2 Saran……………………………………………………………………………………18 DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………………… 19



V



DAFTAR TABEL Tabel. 4.1. Hasil simulasi pada software …………………………………………….. 10 Tabel. 4.2. Hasil perhitungan pengaruh rasio kompresi terhadap bahan bakar diesel… 16



vii



DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Langkah Hisap Mesin Diesel ……………………………………. 4 Gambar 2.2 Langkah Compresi Mesin Diesel ………………………………... 4 Gambar 2.3 Langkah Usaha Mesin Diesel …………………………………… 5 Gambar 2.4 Langkah Buang Mesin Diesel …………………………………… 5 Gambar 2.5 Diagram P-v dan T-s …………………………………………….. 6 Gambar 2.6 CyclePad tentang Refigeran ………………………………………7 Gambar 4.2. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap tekanan maksimum ……………………………………………… 11 Gambar 4.3. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap suhu maksimum ………………………………………………… 11 Gambar 4.4. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap kerja mesin... 12 Gambar 4.5. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap efisiensi termal. ………………………………………………….12 Gambar 4.6. Grafik - Peak pressure limits for various materials in diesel engine cylinder block………………………………….. 13 Gambar 4.7. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap tekanan maksimum ……………………………………………... 13 Gambar 4.8. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap efisiensi diesel ……………………………………………………14 Gambar 4.9. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap bahan bakar diesel ………………………………………………..16



viii



vii



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada zaman yang semakin maju ini, bidang perindustrian juga semakin maju. Para phak industri berlomba-lomba mengembangkan dan merekayasa alat agar alat tersebut dapat menghasilkan output yang maksimal dengan input yang seminimal mungkin. Dalam perkembangan yang semakin pesat ini juga, banyak sekali rekayasa yang juga memandang kenyaman dan keefisienan suatu alat untuk memudahkan serta sesuai dengan keingininan konsumen maupun masyarakat. Salah satu rekayasa yang diperlukan adalah pada mesin diesel. Mesin diesel adalah mesin pembakaran dalam yang biasa digunakan untuk kendaraan bermotor dan juga untuk peralatan pabrik. Mesin diesel ini sendiri cukup dibutuhkan dalam kelangsungan hidup masyarakat. Mesin diesel menggunakan tekanan tinggi dan suhu tinggi untuk melakukan pembakaran bahan bakar sehingga membutuhkan injektor bahan bakar berukuran besar yang tidak bisa digunakan pada kendaran kecil. Dengan membutuhkannya bahan bakar, dibutuhkan pula biaya yang besar untuk menggunakan mesin diesel. Oleh sebab itu, dibuthkan final project tentang mesin diesel yang mengacu pada variasi rasio kompresi untuk mengetahui bagaimana efisisensi dan konsumsi bahan bakar untuk mesin diesel.



1.2 Rumusan Masalah Adapun beberapa rumusan masalah pada final project kali ini adalah: 1. Bagaimana cara memvariasi rasio kompresi pada mesin diesel? 2. Bagaimana pengaruh efisiensi dengan variasi rasio kompresi pada mesin diesel? 3. Bagaimana pengaruh konsumsi bahan bakar denganvariasi rasio kompresi pada mesin diesel?



1.3 Tujuan Terdapat beberapa tujuan yang menjawab rumusan masalah pada final project kali ini adaalah: 1. Mengetahui cara memvariasi rasio kompresi pada mesin diesel. 2. Mengetahui pengaruh efisiensi dengan variasi rasio kompresi pada mesin diesel. 3. Mengetahui pengaruh konsumsi bahan bakar dengan variasi rasio kompresi pada mesin diesel. 1



BAB II DASAR TEORI



2.1 Mesin Diesel Motor bakar diesel biasa disebut juga dengan Mesin diesel (atau mesin pemicu kompresi) adalah motor



bakar



pembakaran



dalamyang



menggunakan panas



kompresi untuk



menciptakan penyalaan dan membakar bahan bakar yang telah diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Mesin ini tidak menggunakan busi seperti mesin bensin atau mesin gas. Mesin diesel memiliki efisientermal termal terbaik dibandingkan dengan mesin pembakaran maupun pembakaran luar lainnya, karena memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi. Mesin diesel kecepatan-rendah (seperti pada mesin kapal) dapat memiliki efisiensi termal lebih dari 50%.Mesin diesel memiliki beberapa keuntungan dibandingkan mesin pembakaran lain: 



Mesin diesel membakar lebih sedikit bahan bakar daripada mesin bensin untuk menghasilkan kerja yang sama karena suhu pembakaran dan rasio kompresi yang lebih tinggi.Mesin bensin umumnya hanya memiliki tingkat efisiensi 30%, sedangkan mesin diesel bisa mencapai 45% (mengubah energi bahan bakar menjadi energi mekanik.







Tidak ada tegangan listrik tinggi pada sistem penyalaan, sehingga tahan lama dan mudah digunakan pada lingkungan yang keras. Tidak adanya koil, kawat spark plug, dsb juga menghilangkan sumber gangguan frekuensi radio yang dapat mengganggu peralatan navigasi dan komunikasi, sehingga penting pada pesawat terbang dan kapal.







Daya tahan mesin diesel umumnya 2 kali lebih lama daripada mesin bensin karena suku cadang yang digunakan telah diperkuat..







Bahan bakar diesel dapat dihasilkan langsung dari minyak bumi. Distilasi memang menghasilkan bensin, namun hasilnya tak akan cukup tanpa adanya catalytic reforming, yang berarti memerlukan ongkos tambahan.







Bahan bakar diesel umumnya dianggap lebih aman daripada bensin. Meskipun bahan bakar diesel dapat terbakar pada udara bebas jika disulut dengan sumbu, namun tidak akan meledak dan tidak menghasilkan uap yang mudah terbakar dalam jumlah besar. Tekanan uap yang rendah sangat menguntungkan untuk aplikasi kapal laut, dimana campuran bahan bakar dengan udara yang dapat meledak sangatlah berbahaya. Dengan alasan yang sama, mesin diesel tahan terhadap vapor lock.



2







Untuk beban parsial berapapun, efisiensi bahan bakar (massa yang dibakar per energi yang dihasilkan) hampir konstan untuk mesin diesel, sedangkan pada mesin bensin akan proporsional.







Mesin diesel menghasilkan panas yang terbuang lebih sedikit.







Mesin diesel dapat menerima tekanan dari supercharger atau turbocharger tanpa batasan (tergantung dari kekuatan komponen mesinnya saja). Tidak seperti mesin bensin yang dapat menimbulkan detonasi/ketukan pada tekanan tinggi.







Kandungan karbon monoksida pada gas buangnya minimal, oleh karena itu mesin diesel digunakan pada tambang bawah tanah.







Biodiesel mudah disintesis, bahan bakar berbasis non-minyak bumi (melalui proses transesterifikasi) dan dapat langsung digunakan di banyak mesin diesel, sedangkan mesin bensin membutuhkan banyak ubahan untuk dapat menggunakan bahan bakar sintetis untuk dapat digunakan (misalnya etanol ditambahkan ke gasohol).



2.2 Cara Kerja Mesin Diesel Cara Kerja Mesin Diesel 4 Langkah. Seperti halnya pada motor bensin maka ada motor diesel 4 langkah dan 2 langkah, dalam aplikasinya pada sektor otomotif/kendaraan kebanyakan dipakai motor diesel 4 langkah. Pada mesin diesel 4 langkah, katup masuk dan buang digunakan untuk mengontrol proses pemasukan dan pembuangan gas dengan membuka dan menutup saluran masuk dan buang. Perbedaan nya, jika pada motor bensin, udara dan bahan bakar masuk bersama sama melalui inteke manifold dan katup hisap, sementara di mesin diesel, hanya udara (gas) saja yang masuk ke ruang bakar melalui saluran masuk dan katup hisap. Perbedaan yang kedua, jika pada mesin bensin pembakaran diperoleh dari nyala bunga api pada busi, pada mesin diesel tidak demikian, melainkan dengan panas yang dihasilkan pada saat langkah kompresi udara, kemudian baru injector nozzle menyemprotkan bahan bakar yang sudah diatomisasikan (dikabutkan) sehingga mudah terjadi pembakaran. Lebih jelasnya, perhatikan berikut ini : Pada mesin diesel, bahan bakar diinjeksikan oleh injector nozzle ke dalam silinder yang di dalamnya telah tersedia udara panas yang diakibatkan oleh langkah kompresi. Hal tersebut mengakibatkan bahan bakar terbakar dan terjadilah pembakaran yang menghasilkan langkah usaha. Udara yang masuk ke dalam silinder tidak diatur seperti halnya pada mesin bensin. Masuknya udara hanya berdasarkan isapan dari piston. Jadi, pada mesin diesel, out-put mesin diatur atau ditentukan oleh banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan. Untuk menentukan 3



besarnya out-put mesin diesel tergantung dari dua hal, yaitu besarnya tekanan kompresi dan jumlah dan saat penginjeksian bahan bakar yang tepat. 1. Langkah Hisap Selama langkah pertama, yakni langkah hisap, piston bergerak ke bawah (dari TMA ke TMB) sihingga membuat kevakuman di dalam silinder, kevakuman ini membuat udara terhisap dan masuk ke dalam silinder. Pada saat ini katup hisap membuka dan katup buang menutup.



Gambar 2.1 Langkah Hisap Mesin Diesel 2. Langkah Kompresi Pada langkah kedua disebut juga dengan langkah kompresi, udara yang sudah masuk ke dalam silinder akan ditekan oleh piston yang bergerak ke atas (TMA). Perbandingan kompresi pada motor diesel berkisar diantara 14 : 1 sampai 24 : 1. Akibat proses kompresi ini udara menjadi panas dan temperaturnya bisa mencapai sekitar 900 °C. Pada lankah ini kedua katup dalam posisi menutup semua.



Gambar 2.2 Langkah Compresi Mesin Diesel 3. Langkah Pembakaran Pada akhir langkah kompresi, injector nozzle menyemprotkan bahan bakar dengan tekanan tinggi dalam bentuk kabut ke dalam ruang bakar dan selanjutnya bersama 4



sama dengan udara terbakar oleh panas yang dihasilkan pada langkah kompresi tadi. Diikuti oleh pembakaran tertunda, pada awal langkah usaha akhirnya pembentukan atom bahan bakar akan terbakar sebagai hasil pembakaran langsung dan membakar hampir seluruh bahan bakar. Mengakibatkan panas silinder meningkat dan tekanan silinder yang bertambah besar. Tenaga yang dihasilkan oleh pembakaran diteruskan ke piston. Piston terdorong ke bawah (TMA) dan tenaga pembakaran dirubah menjadi tenaga mekanik. Pada saat ini kedua katu juga dalam posisi tertutup.



Gambar 2.3 Langkah Usaha Mesin Diesel



4. Langkah Buang Dalam langkah ini piston akan bergerak naik ke TMA dan mendorong sisa gas buang keluar melalui katup buang yang sudah terbuka, pada akhir langkah buang udara segar masuk dan ikut mendorong sisa gas bekas keluar dan proses kerja selanjutnya akan mulai. Pada langkah ini katup buang terbuka dan katup masuk tertutup.



Gambar 2.4 Langkah Buang Mesin Diesel Dari 4 langkah yang dijelaskan diatas, bisa digambarkan diagram yang menghubungkan suhu dengan entropi dan tekanan dengan entalpi.Berikut adalah diagram suhu dengan entropi serta tekanan dengan volume spesifik: 5



Gambar 2.5 Diagram P-v dan T-s Pada diagram P-v dalam gambar 2.5 bisa dijelaskan untuk titik 1 ke 2 mengalami kenaikan tekanan serta entropi yang dihasilkan sama. Titik 2 ke 3 mengalami kenaikan volume dan tekanan sama. Untuk titil 3 ke 4 mengalami penurukan tekanan disertai kenaikan volume dan entropi yang dihasilkan tetap. Lalu untuk titik 4 ke 1 mengalami penurunan tekanan dan volume sama. Begitu selanjutnya siklus mesin diesel bekerja. Pada diagram T-s dalam gambar 2.5 bisa dijelaska untuk titik 1 ke 2 mengalami kenaikan suhu dan entropinya tetap. Titik 2 ke 3 mengalami perubahan entropi yang semakin tinggi dan tekanan sama. Titik 3 ke 4 mengalami penurunan suhu serta entropi yang sama. Lalu untuk titik 4 ke 1 mengalami perubahan entropi yang semakin turun dan memiliki volume spesifik yang tetap. Begitu selanjutnya siklus mesin diesel bekerja.



2.3 CyclePad CyclePad adalah software komputer yang digunakan untuk memahami bagaimana proses desain siklus uap, gas, mesin kalor dan mesin pendingin. Software CyclePad ini berguna untuk mengetahui properti-properti dan juga cara kerja berbagai macam siklus termodinamika. Program yang ada pada software ini sederhana dan tidak terlalu berat sehingga memudahkan pengguna untuk memahami dan mendesain siklus termodinamika. Software ini berisi segala bentuk perhitungan yang dapat melibatkan nilai tekanan, suhu, volume dan lain-lain. CyclePad ini juga dilengkapi dengan plot diagram tekanan terhadap volume spesifik serta suhu terhadap entropi. Cara penggunaannya sungguh mudah hanya tinggal memilih siklus apa yang akan digunakan, lalu memasukan karakteristik input yang dipakai serta nilai-nilai suhu, tekanan, dan lainnya. Setelah memasukan semua yang 6



dibutuhkan, bisa dihasilkan efisiensi, besar kerja dan kalor, plot diagram dan grafik serta masih banyak lagi.



Gambar 2.6 CyclePad tentang siklus diesel



7



BAB III METODOLOGI 3.1 Metode Penelitian Metode yang digunakan adalah metode studi pustaka atau literatur dari jurnal, baik jurnal nasional maupun jurnal internasional karena dengan jurnal kita akan lebih mudah mendapatkan sumber informasi yang sesuai dan telah teruji kebenarannya. Metode selanjutnya adalah analisa data secara kuantitatif yaitu menganalisa mesin diesel dengan variasi rasio compresi untuk menentukan seberapa besar efisiensi yang bisa dicapai pada mesin diesel tersebut.



3.2 Flowchart Alur Penelitian Mulai



Studi Literatur



Pengambilan Data



Perhitungan untuk menentukan besar efisiensi mesin diesel dengan cara memvariasikan rasio compresi



Tidak Hasil perhitungan sesuai dengan teori hubungan antara efisiensi dengan rasio compresi



Ya Analisa Data Penyusunan Laporan



Selesai



8



3.3 Hipotesis Menurut Irawan (2007) hipotesis adalah dugaan (jawaban) sementara peneliti terhadap pertanyaan penelitian. Dalam penelitian kuantitatif, hipotesis harus diuji sebagai satu panduan dalam proses analisis data. Hipotesis terus menerus disesuaikan dengan data di lapangan. Hipotesis menyesuaikan diri dengan data empiris. Dalam penelitian ini, hipotesis yang diajukan adalah semakin besar rasio compresinya maka efisiensi pada mesin diesel tersebut semakin meningkat dan peningkatan efisiensi pada mesin tersebut akan mengurangi biaya ketika terjadi proses kerja karena semakin sedikitnya bahan bakar yang digunakan.



3.4 Batasan Penelitian Penulis hanya menganalisa dan melakukan perhitungan untuk menentukan besar efisiensi mesin diesel dengan cara memvariasikan rasio compresi serta menentukan bahan yang digunakan pada proses kerja mesin diesel yaitu cast iron sehingga dapat diketahui batas maksimal rasio compresinya.



3.5 Proses Perhitungan Perhitungan untuk menentukan besar efisiensi mesin diesel dengan cara memvariasikan rasio compresi dilakukan dengan menggunakan software Cycle Pad sehingga didapatkan grafik perbandingan antara besar rasio compresi antara 17 – 24 dengan efisiensinya dimana suhu awalnya 55 oC, tekanan pertama sebesar 100 KPa, Qin sebesar 1800 Kj, dan engine speed sebesar 1500 RPM.



9



BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1.



Analisis Data Pada penelitian ini variable yang akan diteliti adalah rasio kompresi. Nilai rasio



kompresi yang digunakan adalah 17-24, hal tersebut merupakan nilai kompresi yang sering digunakan dalam mesin diesel. Dengan menggunakan software cyclepad, disimulasikan besar nilai dan pengaruhnya terhadap efisiensi termal dan bahan bakar.



Tabel. 4.1. Hasil simulasi pada software



Dari hasil simulasi nilai rasio kompresi dan pengaruhnya terhadap nilai efisiensi termal, tekanan maksimum, suhu maksimum dan MEP (Mean Effective Pressure), maka diperoleh grafik seperti berikut.



10



Gambar 4.2. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap tekanan maksimum.



Gambar 4.3. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap suhu maksimum.



11



Gambar 4.4. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap kerja mesin.



Gambar 4.5. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap efisiensi termal. Data hasil yang diperoleh menunjukan bahwa semakin besar nilai rasio kompresi, maka nilai efisiensi termal, tekanan maksimum, suhu maksimum dan MEP (Mean Effective Pressure) akan semakin besar/ meningkat. 12



Peak firing pressure (bar)



Gambar 4.6. Grafik - Peak pressure limits for various materials in diesel engine cylinder block



Gambar 4.7. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap tekanan maksimum



13



Gambar 4.8. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap efisiensi diesel Dari gambar 4.7 yang menunjukan hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap tekanan maksimum, dari gambar tersebut ditarik garis lurus merah terhadap sumbu



pada nilai 160



y (Pmax). Nilai 160bar diperoleh dari gambar 4.6



yang



mempresentasikan batas kemampuan tekanan yang dimiliki oleh material cast iron. Dari garis tersebut diperoleh titik potong antara nilai tekanan maksimum dengan nilai rasio kompresi 37.94. Kemudian pada gambar 4.8 hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap efisiensi diesel, juga ditarik garis lurus merah pada nilai 37.94 terhadap sumbu x (rasio kompresi). Dari garis tersebut diperoleh titik potong antar nilai rasio kompresi dengan nilai efisiensi diesel adalah 89,6%. Artinya, bahwa diesel yang menggunakan material cast iron yang memiliki batas kemampuan tekanan maksimum sebesar 160 bar, dapat diberikan nilai rasio kompresi sampai 37,94 dan efisiensi maksimum yang diperoleh sebesar 89,6%.



14



Setelah memperoleh nilai efiensi, maka dicari penggunaan bahan bakar mesin diesel tersebut. Diesel Power = [MEP x Panjang Stroke x Luas Head Piston x Kecepatan Shaft (RPM) ] x Jumlah Silinder Mf = Diesel Power NHV x η Termal Tabel. 4.2. Hasil perhitungan pengaruh rasio kompresi terhadap bahan bakar diesel



Dari tabel hasil perhitungan diatas, maka diperoleh grafik hubungan rasio kompresi terhadap bahan bakar diesel



15



Gambar 4.9. Grafik hasil simulasi nilai rasio kompresi terhadap bahan bakar diesel. Dari hasil perhitungan di atas diperoleh semakin besar nilai rasio kompresi maka nilai power disel semakin besar/meningkat, serta laju aliran bahan bakar dan harga bahan bakar pun akan semakin kecil. 4.2.



Pembahasan Mesin/motor diesel (diesel engine) merupakan salah satu bentuk motor



pembakaran dalam (internal combustion engine) di samping motor bensin dan turbin gas. Motor diesel disebut dengan motor penyalaan kompresi (compression ignition engine) karena penyalaan bahan bakarnya diakibatkan oleh suhu kompresi udara dalam ruang bakar. Mesin diesel empat tak beroperasi dengan siklus empat langkah yang sama dengan mesin bensin: Intake, compression, combustion dan exhaust. Pada penelitian ini digunakan mesien diesel dengan spesifikasi mesin diesel yaitu bore diameter=98.2mm, piston stroke length=105mm, cylinder block & cylinder head alloy= cast iron, engine configuration V8 (8cylinder), fuel type=diesel, dan rasio kompresi sebagai varibel bebas=17-24. Data hasil yang diperoleh menunjukan bahwa semakin besar nilai rasio kompresi, maka nilai efisiensi termal, tekanan maksimum, suhu maksimum dan MEP (Mean Effective Pressure) akan semakin besar/ meningkat. Hal ini sesuai dengan teori tentang 16



pengaruh rasio kompresi terhadap efisiensi mesin. Rasio kompresi adalah angka perbandingan saat terjadi pemampatan (langkah kompresi) diruang bakar. Tekanan kompresi di ruang bakar yang juga disertai kenaikan panas/temperatur. Kompresi yang tinggi akan menciptakan tekanan dan suhu lebih tinggi yang juga berpotensi merugikan jika tidak dapat dikendalikan. Sehingga dalam yang merancang mesin tidak bisa sembarangan menset kompresi setinggi-tingginya, kita juga harus memperhatikan nilai rasio kompresi yang akan dinaikkan. Hal ini dikarenakan mesin diesel memiliki batas kemampuan dalam menerima input nilai rasio kompresi. Batas kemampuan tersebut dipengaruhi oleh kekuatan material dari blok dan head silinder untuk menahan suhu dan tekanan yang tinggi, serta knocking limit yang terjadi pada mesin diesel. Seperti yang dipaparkan diatas, bahwa pada penelitian ini, diesel yang menggunakan material cast iron yang memiliki batas kemampuan tekanan maksimum sebesar 160 bar, dapat diberikan nilai rasio kompresi sampai 37,94 dan efisiensi maksimum yang diperoleh sebesar 89,6%. Knocking/detonasi disebabkan oleh peningkatan tekanan dalam ruang bakar yang sangat cepat sehingga bahan bakar/campuran terbakar terlalu cepat. Selain dampak dari suhu tinggi yang bisa mengurangi daya tahan komponen di ruang bakar, kompresi tinggi juga akan membutuhkan bahan bakar yang memiliki titik ledak yang juga tinggi. Nilai oktan menunjukan titik ledak bbm, yaitu seberapa tahan bensin tersebut terhadap tekanan kompresi di ruang bakar. Semakin tinggi nilai oktan bahan bakar minyak, semakin tinggi pula titik ledaknya. Artinya semakin tahan bbm tersebut terhadap tekanan kompresi dan suhu di ruang bakar. Sehingga dalam penelitian ini untuk menaikkan nilai rasio kompresi harus memperhatikan beberapa parameter, yaitu nilai bahan bakar minyak, material silinder blok dan knocking limit.



17



BAB V PENUTUP



5.1. Kesimpulan Berdasarkan penelitian variasi rasio kompresi dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain: 1. Semakin tinggi nilai rasio kompresi, maka semakin tinggi nilai efisiensi sampai titik batas tertentu, dan semakin menurun harga bahan bakar. 2. Titik batas kenaikan rasio kompresi tergantung pada material silinder blok dan knocking limit. 5.2. Saran Adapun saran yang diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah agar dapat diteliti lebih lanjut variable yang lain untuk memdapatkan efisiensi maksimum dengan bahan bakar yang minimum.



18