MOTOR BAKAR TORAK

PENULIS : KOMPERSI ENERGI : FACEBOOK : MULTISERVIS

motor-bakar

Materi kuliah Motor Bakar oleh Dr. Eng. Nurkholis Hamidi, ST., M.Eng tentang jenis-jenis motor bakar, prinsip kerja, perhitungan efisiensi siklus dan perbandingan efisiensi siklus dari jenis-jenis motor bakar:

Mesin Kalor:

1. Mesin Pembakaran Luar (Mesin Uap):

• Macam bahan bakar yang bisa digunakan lebih banyak
• Mesin uap lebih bebas getaran
• Turbin uap lebih praktis untuk daya tinggi, misal > 2000 PS

2. Mesin Pembakaran Dalam  (Motor Bakar Torak):

• Mesin lebih sederhana, kompak, ringan
• Temperatur seluruh bagian mesin lebih rendah
• Lebih efisien

Energi Kimia -> Energi Panas -> Power

Motor Bakar                      Daya:

Automobiles
Power Generation
Submarines
Diesel Locomotive

Motor Bakar:

1. Motor bakar 4 langkah (four strokes engine)

-> Setiap satu siklus kerja memerlukan 4 kali langkah kerja, 2 putaran poros engkol.

2. Motor bakar 2 langkah (two strokes engine)

Setiap satu siklus kerja memerlukan 2 kali langkah kerja, 1 kali putaran poros engkol. Motor bakar 2 langkah tidak mempunyai katup isap maupun katup buang, dan digantikan oleh dua lubang yaitu lubang buang dan lubang isap.

Siklus Ideal Motor Bakar:

– Jenis Motor Bakar :

• Motor Bensin (Spark Ignition Engine)
• Motor Diesel (Compression Ignition Engine)

– Siklus Udara pada Motor Bakar :

• Siklus udara volume-konstan (siklus Otto)
• Siklus udara tekanan-konstan (siklus Diesel)
• Siklus udara tekanan terbatas (siklus Gabungan)

Siklus Ideal Otto

1. Fluida kerja dianggap gas ideal
2. Langkah isap (0 → 1) merupakan proses tekanan konstan.
3. Langkah kompresi (1 → 2) merupakan proses isentropik
4. Proses pembakanan pada volume konstan (2 → 3) adalah proses pemasukan kalor.
5. Langkah kerja (3 → 4) merupakan proses isentropik
6. Langkah pembuangan (4 → 1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan.
7. Langkah buang (1 → 0) terjadi pada tekanan konstan

Thermal efficiency of the Otto cycle:

We see that increasing the compression ratio increases the thermal efficiency.  However, there is a limit on r depending upon the fuel.  Fuels under high temperature resulting from high compression ratios will prematurely ignite, causing knock.

Siklus Ideal Diesel (Tekanan Konstan)

1. Fluida kerja dianggap gas ideal
2. Langkah isap (0 → 1) merupakan proses tekanan konstan.
3. Langkah kompresi (1 → 2) merupakan proses isentropik
4. Proses pembakanan pada tekanan konstan (2 → 3) adalah proses pemasukan kalor.
5. Langkah kerja (3 → 4) merupakan proses isentropik
6. Langkah pembuangan (4 → 1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan.
7. Langkah buang (1 → 0) terjadi pada tekanan konstan

Thermal efficiency of the Diesel cycle

Siklus Tekanan Terbatas:

1. Fluida kerja dianggap gas ideal
2. Langkah isap (0 → 1) merupakan proses tekanan konstan.
3. Langkah kompresi (1 → 2) merupakan proses isentropik
4. Proses pemasukan kalor pada volume konstan (2 → 3).
5. Proses pemasukan kalor pada tekanan konstan (3 → 3a)
6. Langkah kerja (3a → 4) merupakan proses isentropik
7. Langkah pembuangan (4 → 1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan.
8. Langkah buang (1 → 0) terjadi pada tekanan konstan

Effisiensi siklus

Untuk jumlah pemasukan kalor sama dan perbandingan kompresi sama

η_{volume-konstan} > η_{tekanan-terbatas} > η_{tekanan-konstan}

Untuk jumlah pemasukan kalor sama dan tekanan maksimum yang sama

η_{tekanan-konstan} > η_{tekanan-terbatas} > η_{volume-konstan}

The compression ratio r of an engine is the ratio of the maximum volume to the minimum volume formed in the cylinder.

The mean effective pressure (MEP) is a fictitious pressure that, if it operated on the piston during the entire power stroke, would produce the same amount of net work as that produced during the actual cycle.