PV Diagram Motor Bakar [PDF]

Citation preview

NAMA : Beno Kharisma



Tanggal : 09 November 2017



NPM : 1602220004.P MATA KULIAH : MOTOR BAKAR UTS (UJIAN TENGAH SEMESTER)



1. 2. 3. 4.



Sebutkan P-V (Tekanan & Volume) diagram dari motor bakar ? Jelaskan dan uraikan fungsi dari P-V diagram motor bakar ? Uraikan proses kerja dari pada P-V diagram motor bakar ? Mengapa P-V diagram volume konstan dan tekanan konstan sering di gunakan dalam perencanaan ? 5. Apa yang dimaksud dengan dengan P-V diagram IDEAL ?



JAWABAN



1.



P 4



5



Tekanan kg/cm² 3



V Volume m³ 1 Keterangan :



6 2



Diagram P – V Pertama



1 – 2 = Langkah Hisap 2 – 3 = Langkah Kompresi 3 – 4 = Fase Pembakaran Ledakan 4 – 5 = Fase Pembakaran Tekanan Tetap 5 – 6 = Langkah Usaha 6 – 2 = Penurunan Tekanan pada pembukaan katup buang 2 – 1 = Langkah buang



Diagram P – V Kedua



Diagram P – V Ketiga



2. A. Fungsi dari P-V diagram pertama, antara lain : o



Mengalirkan bahan bakar dari tangki harian sampai ke ruang bakar.



o



Mengatur jumlah bahan bakar yang dikabutkan.



o



Mengatur saat pengabutan yang tepat.



o



Mengatur lamanya pengabutan.



o



Mengabutkan bahan bakar dan memasukannya ke dalam silinder.



o



Mendistribusikan bahan bakar yang telah ditakar kesetiap silinder.



B. Fungsi dari P-V diagram kedua, antara lain : o



Gaya yang bekerja di atas torak.



o



Usaha yang dilakukan oleh torak untuk tiap silinder.



o



Daya untuk tiap silinder.



o



Daya indikator dan daya efektif.



o



Mengalirkan bahan bakar dari tangki harian sampai ke ruang bakar.



o



Mengatur jumlah bahan bakar yang dikabutkan.



o



Mengatur saat pengabutan yang tepat.



o



Mengatur lamanya pengabutan.



o



Mengabutkan bahan bakar dan memasukannya ke dalam silinder.



o



Mendistribusikan bahan bakar yang telah ditakar kesetiap silinder.



C. Fungsi dari P-V diagram ketiga, antara lain : o o



sebagai langkah pembilasan ( campuran udara dan bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran ). Ketika torak mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan langkah berikutnya, yaitu langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu siklus yang terdiri dari empat langkah yaitu, 1 langkah hisap, 1 langkah kompresi, 1 langkah usaha, 1 langkah buang yang merupakan dasar kerja dari pada mesin empat langkah.



o



Mengalirkan bahan bakar dari tangki harian sampai ke ruang bakar.



o



Mengatur jumlah bahan bakar yang dikabutkan.



o



Mengatur saat pengabutan yang tepat.



o



Mengatur lamanya pengabutan.



o



Mengabutkan bahan bakar dan memasukannya ke dalam silinder.



o



Mendistribusikan bahan bakar yang telah ditakar kesetiap silinder.



3. A. Cara Kerja dari pada P-V diagram pertama motor bakar tersebut : 



Langkah hisap (Suction Stroke)



a. Piston bergerak dari titik mati atas (TMA) menuju ke titik mati bawah (TMB). b. Katup masuk terbuka, katup buang tertutup, karena langkah hisap piston udara murni masuk ke dalam silinder mesin melalui intake manifold katup masuk. 



Langkah kompresi (compression stroke)



a. Piston bergerak dari TMB ke TMA. Katup masuk dan katup buang tertutup. b. Volume udara yang dikompresikan oleh piston dalam silinder antara 1/12 sampai 1/16 bagian dari seluruh volume silinder. c. Kompresi udara (kepadatan) sampai tekanan tinggi antara 35-40 kg/cm2. 



Langkah kerja (Power Stroke)



a. Katup masuk dan katup buang tertutup. b. Sedikit sebelum piston mencapai titik mati atas (TMA) panas udara yang dikompresi atau dipampatkan mencapai suhu 500 – 7000C, kemudian pada saat bersamaan pengabut (Injector Nozzle) menyemprotkan bahan bakar solar yang berbentuk kabut dimana sifatnya mudah terbakar. c. Setelah tejadi pembakaran bahan bakar tersebut, maka tekanan gas di dalam silinder dengan cepat naik mencapai tekanan 50 kg/cm 2 dan mendorong piston dari titik mati atas (TMA) menuju ke titik mati bawah (TMB) menghasilkan langkah kerja dari motor tersebut. 



Langkah pembuangan (exhaust stroke)



a. Katup masuk tertutup, katup buang terbuka. b. Piston bergerak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), maka sisa-sisa pembakaran tadi dibuang melalui katup buang dan diteruskan ke manifold buang.



B. Cara Kerja dari pada P-V diagram kedua motor bakar tersebut : 



Indicated horsepower (tenaga kuda indikator)



Indicated horsepower merupakan suatu tenaga yang diterima oleh piston, dimana tenaga tersebut berasal dari tekanan gas pembakaran bahan bakar didalam ruang bakar engine. Dalam hal ini tekanan pembakaran diruang bakar diukurnuntuk dijadikan sebagai indikator. Indicated horsepower didapat dari diagram indicator seperti gambar dibawah. Diagram indikator sering juga disebut dengan diagram P-V. pada diagram tersebut daerah yang diarsir (A) merupakan daerah kerja efektif dari sebuah engine dan daerah yang diarsir (B) merupakan daerah kerja yang hilang. Pada diagram tersebut kerja yang dihasilkan merupakan hasil dari tekanan gas pembakaran dalam 1 (satu) kali siklus (langkah hisap, langkah kompresi, langkah ekspansi, dan langkah buang).







Loss horsepower (tenaga kuda yang hilang)



Sebagian dari horsepower yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar didalam ruang bakar digunakan untuk mengatasi gesekan-gesekan yang terjadi pada saat engine tersebut bekerja. Horsepower tersebut dinamakan loss horsepower atau friction horsepower. Selain itu sebagian horsepower yang dihasilkan juga digunakan untuk menggerakkan komponen-komponen tambahan pada engine (seperti: pompa injeksi bahan bakar, pompa air pada sistem pendinginan, pompa oli pada sistem pelumasan, generator pada sistem elektrik) yang digunakan untuk mengoperasikan engine. Horsepower ini dinamakan dengan auxiliary parts drive horsepower.







Shaft horsepower (Brake horsepower)



Shaft horsepower atau brake horsepower adalah Horsepower pada engine yang didapat dengan mengurangkan horsepower yang hilang (loss horsepower) dari indicated horsepower (tenaga kuda indikator) yang dibangkitkan pada bagian atas dari piston dapat digunakan secara efektif. Horsepower tersebut dinamakan dengan brake horsepower (tenaga kuda rem) atau shaft horsepower (tenaga kuda poros). Shaft horsepower (brake horsepower) = indicated horsepower - loss horsepower. 



Corrected shaft horsepower



Horsepower dari sebuah engine sangat tergantung dari kondisi udara yang dihisap selama beroperasi. Jika sebuah engine dioperasikan pada daerah yang memilki tekanan atmosfir tinggi, temperatur udara sekitar yang rendah, dan kondisi kelembaban udaranya rendah, maka tenaga yang dihasilkan oleh engine tersebut akan cukup besar sebab kandungan oksigen yang dihisap lebih banyak. Dari keterangan di atas dapat disimpulkan bahwa ketika kondisi cuaca berubah secara terus menerus maka kondisi horsepower-pun juga akan ikut berubah secara terus menerus mengikuti perubahan kondisi cuaca. Dengan alasan di atas, maka shaft horsepower harus diukur dengan menggunakan metode dan kondisi cuaca yang spesifik (tekanan atmosfir, temperatur, kelembaban). Hasil pengukuran tersebut yang dinamakan dengan corrected shaft horsepower dan hal ini digunakan untuk mengindikasikan suatu daya guna engine (engine performance). Hal yang sama juga berlaku untuk pengukuran torsi engine (brake torque) ketika dibutuhkan untuk mengindikasikan daya guna engine. Pada JIS (Japanese Industrial Standards), tekanan atmosfir sebesar 760 mmHG, temperatur udara sebesar 20°C, dan kelembaban 65% digunakan sebagai kondisi standar untuk melakukan pengukuran corrected shaft horsepower.



C. Cara Kerja dari pada P-V diagram kedua motor bakar tersebut : Proses siklus otto sebagai berikut : 







 



Proses 1-2 : proses kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston bergerak menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume clearance sehingga tekanan dan temperatur udara naik. Proses 2-3 : pemasukan kalor konstan, piston sesaat pada (TMA=titik mati atas) bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan dan temperatur meningkat hingga nilai maksimum dalam siklus. Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston turun menuju (TMB = titik mati bawah), energi dilepaskan disekeliling berupa internal energi. Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada (TMB = titik mati bawah) dengan mentransfer kalor ke sekeliling dan kembali mlangkah pada titik awal.



4. Proses Volume konstan dan Tekanan konstan : 



Proses 1-2 : proses kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston bergerak menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume clearance sehingga tekanan dan temperatur udara naik.







Proses 2-3 : pemasukan kalor konstan, piston sesaat pada (TMA=titik mati atas) bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan dan temperatur meningkat hingga nilai maksimum dalam siklus.







Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston turun menuju (TMB=titik mati bawah), energi dilepaskan disekeliling berupa internal energi.







Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada (TMB=titik mati bawah) dengan mentransfer kalor ke sekeliling dan kembali mlangkah pada titik awal.



5. P-V diagram IDEAL, yaitu Suatu diagram P-V motor bakar digunakan untuk memudahkan dalam menganalisis sistem motor bakar tersebut. Semakin ideal suatu keadaan suatu sistem semakin mudah dianalisis, akan tetapi dengan sendirinya makin jauh menyimpang dari keadaan yang sebenarnya & untuk memudahkan analisa motor bakar, siklus yang menyimpang dari kondisi aktual.