Performa Mesin 1 2m1o5t

PERFORMA MESIN DISUSUN OLEH: 1.

RAPHAEL HUMUNTAL ALEXANDER (21)

2.

RICKY AGUSTIEN (23)

3.

SUHERLI DARMAWAN (26)

TOPIK PEMBAHASAN 1.

Volume silinder

2.

Volume kompresi

3.

Perbandingan kompresi

4.

Kapasitas silinder

5.

Diagram indikator

6.

Tekanan rata-rata

7.

Daya indikator (indicator power) 1.

Mesin 2 tak

2.

Mesin 4 tak

8.

Daya rem

9.

Torsi (torque)

10.

Efisiensi volumetrik

11.

Offset engine dan offset piston

1. Volume Silinder Volume silinder merupakan volume di dalam silinder yang terbentuk dari perubahan langkah piston. Volume silinder ditentukan oleh diameter silinder dan panjang langkah piston. Besar volume silinder dapat dihitung dengan rumus:   Keterangan: VL = Volume langkah (cc) D = Diameter silinder (cm) L = Panjang langkah (cm)

Contoh Soal : Tentukan volume langkah sepeda motor Honda Astrea Grand bila diketahui diameter silinder 50 mm dan panjang langkah piston 49,5 mm.  Solusi: D = 50 mm = 5 cm

L = 49,5 mm = 4,95 cm

  VL = π/4 D2 x L = 3,14 / 4 x 52 x 4,95 = 97,19 cc

Ditinjau dari perbandingan diameter silinder dengan panjang langkah piston, motor dapat diklasifikasikan menjadi 3, yaitu: 1. Long stroke Panjang langkah piston lebih besar dari pada diameter silinder 2. Square Panjang langkah piston sama dengan diameter silinder 3. Over Square Panjang langkah piston lebih kecil dari pada diameter silinder

2. Volume Kompresi Volume kompresi merupakan volume didalam silinder saat piston di TMA. Volume kompresi juga disebut volume ruang bakar karena saat piston di TMA volume yang tersisa adalah volume pada ruang bakar. Untuk mencari volume kompresi dapat dilakukan menggunakan rumus:   Keterangan: E = Perbandingan kompresi VL = Volume langkah (cc) VC = Volume kompresi (cc)

Contoh Soal: Tentukan volume kompresi sepeda motor Honda Astrea Grand bila diketahui diameter silinder 50 mm dan panjang langkah piston 49,5 mm, perbandingan kompresi 8,8 : 1 Solusi: D = 50 mm = 5 cm,

L = 49,5 mm = 4,95 cm E = 8,8

VL = π/4 D2 x L = 3,14 / 4 x 52 x 4,95 = 97,19 cc VC = VL / (E - 1) = 97,19 / (8,8 - 1) = 12,46 cc

3. Perbandingan Kompresi Perbandingan kompresi merupakan perbandingan volume di dalam silinder saat piston di TMB dengan saat piston di TMA. Volume silinder saat piston di TMB adalah volume langkah ditambah volume kompresi, sedangkan saat piston di TMA adalah volume kompresi. Dengan demikian perbandingan kompresi dapat dirumuskan:   Keterangan: E = Perbandingan kompresi VL = Volume langkah (cc) VC = Volume kompresi (cc)

Contoh Soal: Tentukan perbandingan kompresi sebuah sepeda motor bila diketahui volume langkah 100 cc dan volume kompresi 15 cc. Solusi : VL = 100 cc VC = 15 cc E

= (VL + VC) / VC = (100 + 15) / 15 = 7,67

Jadi besar perbandingan kompresinya adalah = 7,67 : 1

Meningkatkan perbandingan kompresi dapat dilakukan dengan mengurangi volume kompresi. Cara mengurangi volume kompresi adalah: 1. Mengurangi tebal gasket kepala silinder 2. Mengurangi atau membubut kepala silinder Hal-hal yang harus diperhatikan saat meningkat perbandingan kompresi antara lain: 1. Kompresi jangan sampai bocor (gasket yang tipis menyebabkan elastisitas gasket menurun, daya rapat menurun, peluang bocor meningkat). 2. Piston jangan sampai membentur katup 3. Perubahan perbandingan kompresi dapat diketahui untuk menyesuaikan kebutuhan nilai oktan bahan bakar sehingga detonasi dapat dicegah.

Tabel hubungan perbandingan kompresi dengan nilai oktan : Perbandingan Kompresi

Nilai Oktan

6:1

81

7:1

87

8:1

92

9:1

96

10 : 1

100

11 : 1

104

12 : 1

108

4. Kapasitas Silinder Kapasitas silinder merupakan total volume langkah pada suatu motor. Kapasitas silinder merupakan informasi pokok tentang suatu motor dan sering dijadikan indikator tentang kemampuan motor tersebut. Hal itu dapat dimengerti karena kapasitas silinder suatu motor relatitif tetap dibandingkan indikator kemampuan motor yang lain seperti daya, maupun momen maksimal. Kapasitas silinder dipengaruhi oleh 3 faktor utama, yaitu diameter silinder, panjang langkah, dan jumlah silinder. Kapasitas silinder dapat dihitung dengan rumus:  

atau

KS = VL . K

Keterangan: KS = Kapasitas silinder (cc) D = Diameter silinder (cm) L = Panjang langkah (cm) VL = Volume langkah (cc) K = Jumlah silinder

Contoh Soal: Tentukan kapasitas silinder sepeda motor 4 tak 2 silinder, bila diketahui diameter silinder 50 mm dan panjang langkah 50 mm. Solusi : D = 50 mm = 5 cm, L = 50 mm = 5 cm, KS = π/4 . D2 . L . K = 3,14/ 4 . 5 2 . 5 . 2 = 196,34 cc

K=2

5. Diagram Indikator Diagram indikator merupakan diagram yang menggambarkan perubahan tekanan di dalam silinder motor pada satu siklus kerja. Diagram indikator merupakan sumber informasi tentang proses yang terjadi didalam silinder. Diagram indikator motor 4 tak adalah sebagai berikut: Keterangan: 0-1 Langkah hisap 1-2 Langkah kompresi 2-3 Naiknya tekanan akibat proses pembakaran 3-4 Langkah usaha 4-0 Langkah buang

6. Tekanan Rata-rata Diagram indikator suatu motor diamati menggunakan Farnborough tester. Alat tersebut akan mendeteksi perubahan tekanan didalam silinder saat motor hidup. Perubahan tekanan akan digambar pada kertas yang telah tersedia, dari gambar yang dihasilkan dapat ditentukan berapa tekanan rata-rata didalam silinder saat putaran tertentu

7. Daya Indikator (Indicator Power)   Daya indikator merupakan daya secara nyata yang dihasilkan silinder motor. 

Daya indikator merupakan daya motor yang dihitung berdasarkan indikator tekanan rata-rata di dalam silinder. Daya indikator dapat dihitung berdasarkan informasi: Pm

= tekanan rata-rata didalam silinder ( Pa = N/)

A

= luas permukaan piston

L

= panjang langkah piston (m)

n

= langkah usaha per menit

Gaya yang mendorong piston: = tekanan rata-rata x luas piston = Pm x A

(N)

Usaha yang dihasilkan tiap langkah usaha: = Gaya x jarak = (Pm x A) x L

(J)

Usaha per menit: = Usaha tiap langkah usaha x jumlah langkah usaha per menit = Pm x A x L x n

(J / menit)

Usaha per detik (Daya Indikator): ip = Usaha tiap langkah usaha x jumlah langkah usaha per menit = ( Pm x A x L x n) / 60

(J / detik atau watt)

a. Daya Indikator Motor 2 Tak 

 Pada motor 2 tak tiap satu siklus dibutuhkan 1 putaran mesin atau 1 Rpm (Revolution per

minute) sama dengan 1 langkah usaha. Dengan demikian jumlah langkah usaha: n

=NxK

dimana : N

= putaran mesin (rpm)

K

= jumlah silinder

Dengan demikian rumus daya indicator motor 2 tak adalah: ip = (Watt) ip

atau

ip (Prerd strarke)

= daya indicator (watt)

P m = tekanan rata-rata (N/ m2) L

= panjang langkah (m)

A

= luas permukaan piston (m2)

N

= putaran mesin (rpm)

K

= jumlah silinder

Contoh Soal:



 

Tentukan daya motor 2 tak, 2 silinder bila diketahui panjang langkah 60 mm, diameter silinder 70 mm, tekanan rata-rata 750 kPa pada putaran 2500 rpm.

Solusi: Pm = 750 kPa

= 750.000 N/m2

L

= 60 mm = 0,06 m

D

= 70 mm = 0,07 m

N

= 2500 rpm

K

= 2

Luas permukaan piston A

= π/4 D2 = π/4 (0,07) 2 = 0,003848 m2

Daya indikator: ip = W =

b. Daya Indikator Motor 4 Tak   Pada motor 4 tak tiap satu siklus dibutuhkan 2 putaran mesin atau 1 Rpm (Revolution per

minute) sama dengan 1/2 langkah usaha. Dengan demikian jumlah langkah usaha: n=½NxK dimana : N = putaran mesin (rpm) K = jumlah silinder Dengan demikian rumus daya indikator motor 4 tak adalah:

ip (Watt) ip

atau ip =

= daya indicator

(watt)

Pm = tekanan rata-rata (N/ m 2) L

= panjang langkah (m)

A

= luas permukaan piston (m 2)

N

= putaran mesin

K

= jumlah silinder

(Rpm)

(Prerd strarke)

Contoh Soal: 

 

Motor 4 tak, 1 silinder mempunyai panjang langkah 50 mm, diameter silinder 60 mm. Tentukan daya indikator motor bila tekanan rata-rata 600 kPa pada putaran 3000 rpm Solusi: Pm

= 600 kPa = 600.000 N/ m 2

L

= 50 mm = 0,05 m

D

= 60 mm = 0,06 m

N

= 2000 rpm

K

= 1

Luas permukaan piston A

= π/4 D 2

= π/4 (0,06) 2 = 0,002827 m 2 Daya indikator: Ip = = = 14135 W = 14,135 kW

8. Daya Rem (Brake Power) 

 Daya rem merupakan daya yang dihasilkan mesin yang diukur pada poros engkol. Daya

rem sering pula disebut daya poros atau daya efektif karena daya inilah yang digunakan untuk memutar beban. Daya rem dapat dirumuskan dengan: Daya rem (bp)

= Daya indicator – Daya gesekan

= ip - fp Daya rem (bp)

=

dimana : bp = daya rem (watt) N

= putaran mesin (rpm)

R

= jarak sumbuh ke beban (m)

W = beban statis S

(N)

= Pembacan pada spring balance (N)

  Perbandingan daya rem dengan daya indicator merupakan efisiensi mekanis motor, dengan demikian efisiensi mekanis dapat dirumuskan: 

= bp / ip x 100 %

Contoh Soal: Suatu motor bensin 4 tak, 4 silinder mempunyai diameter silinder 76 mm, panjang langkah piston 100 mm. Pada putaran 2800 rpm tekanan ratarata didalam silinder 860 kPa. Pengujian pada dinamometer dengan jarak ke beban 50 cm, menggunakan beban 100 N spring balance menunjukkan 98 N. Tentukan: a. Daya indicator b. Daya rem c. Daya gesek d. Efisiensi mekanis

Solusi: D

= 76 mm = 0,076 m

L

= 100 mm

Pm = 860 kPa N

= 2.800 rpm

K

=4

R

= 0,5 m

W = 100 N S

= 98 N

A

= π/4 D2

= π/4 (0,076) 2 = 0,00454 m2

= 0,1 m = 860.000 N/m2

a.  Daya indikator

 

ip = = = 36.440 W = 36,44 kW b. Daya rem bp = = = 29.040 W = 29,04 kW

c. Daya gesek fp = ip - bp = 36,44 - 29,04 = 7,4 kW d. Efisiensi mekanis ηm = bp / ip x 100 % = 29,04/ 36,44 x 100 % = 79,7 %

9. Torsi (Torque) Gaya dari tekanan hasil pembakaran (F), mendorong piston sehingga terurai menjadi gaya kesamping (Fk) dan gaya diteruskan ke poros engkol (Fst). Torsi merupakan gaya yang bekerja tegak lurus maka gaya Fst terurai menjadi gaya Fp. Dengan demikian torsi yang dihasilkan adalah: T = Fp x R Besar torsi yang dihasilkan mesin tergantung dari besarnya tekanan rata-rata didalam silinder

10. Efisiensi Volumetrik   Efisiensi volumetrik merupakan perbandingan antara jumlah campuran udara dan bahan bakar yang masuk ke dalam silinder dibanding dengan ruang yang ada di dalam silinder. Efisiensi volumetric dapat dirumuskan: 

Efisiensi volumetrik merupakan parameter efektivitas dari sistem induksi. Pada motor bensin sistem induksi terdiri dari saringan udara, karburator, intake manifold, saluran masuk (intake port), pembukaan katup. Besar efisiensi volumetrik dengan pemasukan alami sebesar 80 - 90 %.

Efisiensi volumetrik dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya : 1. Perbandingan udara dan bahan bakar, jenis bahan bakar, penguapan bahan bakar di saluran masuk. 2. Perbandingan tekanan saluran buang dengan saluran masuk. 3. Perbandingan kompresi 4. Putaran mesin 5. Disain lubang saluran masuk dan saluran buang 6. Geometri, ukuran, tinggi angkat, saat pembukaan katup masuk maupun katup buang.

11. Offset Engine dan Offset Mesin offset engine adalah mesin yang sumbu silinder dengan sumbu poros Piston engkol tidak segaris. Tujuan offset engine untuk meningkatkan torsi mesin dan mengurangi gaya gesek piston ke dinding silinder saat langkah usaha. Offset piston adalah sumbu silinder dengan sumbu piston tidak segaris. Tujuan offset piston adalah bersama dengan offset engine untuk meningkatkan torsi mesin dan mengurangi gaya gesek piston ke dinding silinder saat langkah usaha.