Studi Banding Performansi Motor Disel Isuzu 4 JA-1 Injeksi Langsung
Kinerja suatu motor pembakaran dalam pada umumnya dipengaruhi oleh beberapa parameter, diantaranya kapasitas silinder dan nisbah kompresi. Semakin besar kapasitas silinder, semakin besar keluaran daya dihasilkan oleh motor. Salah satu upaya meningkatkan kinerja motor yang dapat dilakukan tanpa mengubah dimensi fisik dari motor adalah menggunakan sistim induksi paksa (force induction).
Induksi paksa merupakan suatu sistim mekanik untuk mendorong lebih banyak udara ke dalam silinder dengan tekanan diatas tekanan atmosfir melalui proses pemampatan udara masukan. Proses pemampatan udara dapat dilakukan melalui sistim supercharging yang digerakkan oleh mekanisme roda gigi atau sabuk yang dihubungkan ke puli poros engkol motor, atau melalui sistim turbocharging yang memanfaatkan energi dari gas buang. Karena adanya proses pemampatan udara sebelum masuk ke dalam silinder, maka kepadatan udara masuk semakin meningkat serta jumlah oksigen yang digunakan untuk berkangsungnya proses pembakaran juga meningkat dibanding metode konvensional yang hanya menarik udara segar ke dalam silinder [3]. Dengan meningkatnya kuantitas oksigen yang masuk ke dalam silinder, lebih banyak bahan bakar yang dapat terbakar dengan sempurna, sehingga meningkatkan efisiensi volumetrik dan semakin banyak energi
Pembakaran yang dapat dikonversi menjadi kerja mekanik
Permasalahan yang timbul pada saat mengadopsi sistim induksi paksa adalah meningkatnya temperatur udara masukan yang mengiringi proses pemampatan udara, sehingga tekanan di dalam silinder pada awal langkah kompresi menjadi lebih tinggi. Peningkatan temperatur udara masukan ini akan berdampak pada peningkatan temperatur dan tekanan di d2. Dasar Teori
Daya keluaran yang dihasilkan motor sebanding dengan kecepatan rotasi dan kuantitas udara yang dapat dimampatkan di dalam silinder. Dengan asumsi kecepatan rotasi motor konstan, satu-satunya upaya untuk dapat meningkatkan daya motor adalah dengan meningkatkan kuantitas udara yang masuk ke dalam silinder.
Berdasarkan persamaan gas ideal,
Jika konstan, dimana = konstanta gas universal, maka massa udara, yang masuk silinder berbanding lurus dengan tekanan dan berbanding terbalik dengan temperatur absolutnya.
Massa udara yang masuk silinder = volume yang dipindahkan (swept volume) oleh piston, ![]()
´ kerapatan udara.alam silinder pada siklus selanjutnya, sehingga katup, silinder dan kepala torak menjadi terlalu panas dan motor menjadi overheating. Karena alasan ini, beberapa motor yang mengadopsi sistim induksi paksa harus menurunkan nisbah kompresinya.
Menurunkan nisbah kompresi, ternyata juga Sistim induksi paksa, baik dengan menggunakan supercharger maupun turbocharger, masing-masing memiliki keuntungan dan kerugian. Supercharger mampu beroperasi mulai pada putaran idle karena digerakkan secara langsung mengikuti putaran poros engkol motor. Turbocharger tidak beroperasi pada putaran idle karena opeasionalnya memanfaatkan tekanan limbah gas buang untuk menggerakkan turbin kompresornya. Dengan pertimbangan kemampuannya untuk beroperasi pada putaran rendah dalam percobaan ini digunakan sistim supercharging [2]. Supercharger (S) digerakkan dengan memanfaatkan putaran poros engkol motor (M) melalui mekanisme puli yang dihubungkan dengan puli poros engkol motor melalui sabuk (belt). Intercooler udara ke air (I), digunakan untuk mendinginkan kembali udara yang dimampatkan supercharger sehingga temperatur udara termampatkan yang masuk ke silinder menjadi lebih rendah. Sebagai fluida pendingin digunakan campuran air + ethylene glycol, disirkulasikan oleh pompa air (P) yang beroperasi memanfaatkan putaran poros engkol motor ke radiator ekstra (RE). Dalam percobaan ini, digunakan intercooler tipe tabung tubular udara ke air
Dalam percobaan ini, digunakan supercharger tipe sliding vAkibat sampingan yang tidak dapat dihindari dari aplikasi sistim induksi paksa adalah meningkatnya temperatur udara karena proses pemampatan, sehingga menurunkan kerapatan udara yang masuk ke dalam silinder dan kuantitas oksigen yang masuk silinder lebih rendah. Untuk mengurangi akibat sampingan yang merugikan ini, ditambahkan perangkat penukar kalor yang dikenal dengan intercooler ke dalam sistim. Intercooler ditempatkan diantara keluaran supercharger dan saluran hisap motor. Skema dari sistim beserta instalasi fluida pendinginnya ditunjukkan dalam Gambar dengan nisbah tekanan maksimum 1,5:1 atau boost pressure 0,5 bar. Untuk meningkatkan nisbah tekanan, diameter puli supercharger dapat diperkecil, sehingga putarannya semakin tinggi dan dihasilkan tekanan dorong yang lebih besar.menimbulkan permasalahan lain, yaitu menurunnya dimana SG = specific gravity bahan bakar pada 60°F. Untuk solar = 815 kg/m3.
Metodologi Penelitian
Uji performa motor dilakukan dengan menggunakan dinamometer rem air pada tiga kondisi yang berbeda: konvensional (tanpa supercharger dan intercooler); dengan supercharger; dengan supercharger + intercooler.
Alat dan Bahan
- Motor disel: Isuzu 4-JA-1, injeksi langsung, kapasitas silinder 2499 cm3 dan nisbah kompresi: 18,4 : 1.
- Dinamometer rem air: Zollner/3n19A.
- Supercharger, jenis sliding vane dengan boost pressure 0,5 bar. Merk: Brambo.
- Intercooler udara-air jenis tabung tubular (pipa galvanis) dengan koil pendingin pipa tembaga.
- Radiator ekstra dengan dimensi 40 cm ´ 30 cm ´ 3 cm dengan fan elektrik yang beroperasi secara kontinyu.
- Pompa air eksternal untuk mensirkulasikan air pendingin.
- Pressure gauge untuk mengukur tekanan udara yang akan masuk ke dalam silinder.
- 2 buah termokopel tipe J, masing-masing untuk mengukur temperatur udara yang akan masuk ke dalam silinder dan termperatur air yang keluar dari radiator ekstra masuk ke dalam intercooler.
- 2 buah gelas ukur, masing-masing untuk mengukur kuantitas bahan bakar yang masuk ke dalam pompa bahan bakar dan yang dikembalikan.
- Fluida pendingin: menggunakan larutan aquadest-ethylene glycol dengan konsentrasi 50 : 50.
- Stowatch, digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan guna mengkonsumsi 50 ml bahan bakar.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar