basic engine

12/02/14 By. ABIGAIN PAKPAHAN 1


• Delivery Trucks• Passenger Bus• Yard Tractors• Etc.

Sejak 1991 automotive engines are turbocharged and charge air cooled


• Number of Cylinder (s)Number of Cylinder (s)• Engine SeriesEngine Series• Aspirated MethodAspirated Method• Engine DisplacementEngine Displacement

Nomenclature Content


BASIC ENGINEBASIC ENGINE

• PENGERTIANPENGERTIAN• KLASIFIKASI ENGINEKLASIFIKASI ENGINE• PERBEDAAN ENGINE GASOLINE & DIESELPERBEDAAN ENGINE GASOLINE & DIESEL• PERBEDAAN ENGINE 2 & 4 LANGKAHPERBEDAAN ENGINE 2 & 4 LANGKAH• UNSUR-UNSUR PEMBAKARANUNSUR-UNSUR PEMBAKARAN• PROSES KERJA (SIKLUS)PROSES KERJA (SIKLUS)• PERFORMANCE ENGINEPERFORMANCE ENGINE• ENGINE SYSTEMENGINE SYSTEM


PENGERTIAN

Engine: Adalah sebuah alat pengubah energi panas (heat energy) menjadi energi gerak (mechanical energy). Melalui proses pembakaran (combustion process).

Heat Energy Mechanical Energy


KONSEP PERUBAHAN ENERGI


KLASIFIKASI ENGINEENGINE

Internal CombustionEngine

External CombustionEngine

Jet engine

ReciprocatingPiston

RotaryWankel

Turbin Uap

Turbin Gas

Mesin Uap

Diesel Engine Gasoline/Gas Engine

Two Stroke Four Stroke Two Stroke Four Stroke


I T E M GASOLINE DIESELSiklus Pembakaran Siklus OTTO Siklus SABATHE

Perbandingan Kompresi

Rendah (6:1 – 10:1) Tinggi (12:1 – 23:1)

Metode Pemasukan Fuel + Udara Udara

Bahan Bakar Bensin Solar

Metode Penyalaan Busi (spark plug) Kompresi

Sistem Bahan Bakar Karburator Pompa Injeksi + Injektor

Efisiensi Panas Rendah (25 – 30%) Tinggi (30 – 37%)

Getaran & Suara Kecil Besar

Konstruksi Ringan Berat

PERBEDAAN GASOLINE & DIESEL


KEUNTUNGAN DIESEL VS GASOLINE

• Pemakaian bahan bakar lebih hemat, karena efisiensi panas lebih tinggi

• Daya tahan operasional lebih lama

• Gangguan lebih sedikit, karena tidak ada sistem pengapian

• Momen yang dihasilkan lebih tinggi


KEKURANGAN DIESEL VS GASOLINE

• Karena tekanan kompresi tinggi, menimbulkan getaran dan suara yang lebih besar

• Bahan& konstruksi lebih rumit dan kuat, agar dapat tahan pada kompresi tinggi, sehingga bobot persatuan-HP lebih berat

• Perawatan sistem bahan bakar lebih rumit

• Membutuhkan kapasitas baterai & motor starter lebih besar, agar dapat memutar crankshaft dengan kompresi tinggi.


Aktivitas….1


PERBEDAAN ENGINE 2 & 4 LANGKAH

• pengisapan, kompresi, power (kerja), dan pembuangan.• Sedangkan perbedaannya pada jumlah putaran crankshaft per siklus yang menghasilkan kerja.

• Engine 2 Langkah:

Dua kali langkah piston - satu kali putaran crankshaft - menghasilkan satu kali langkah kerja.

• Engine 4 Langkah:

Empat kali langkah piston - dua kali putaran crankshaft - menghasilkan satu kali langkah kerja.

Kerja engine 2 & 4 langkah adalah sama, yakni:


UNSUR-UNSUR PEMBAKARAN

Syarat terjadinya pembakaran yaitu adanya 3 unsur,yakni: udara, bahan bakar dan panas.

Air + Fuel + Heat = Combustion


PROSES PEMBAKARAN ENGINE

ELEMENTSAIRFUELHEAT

STROKEINTAKECOMPRESSIONPOWEREXHAUST

COMBUSTION

HEAT

WORK


UDARA

7821

7821

7821

7821

Lapisan Atmosfermengandung:* 21% Oksigen* 78% Nitrogen* 1% Lain-lain


Syarat Udara

Sejuk/kelembabanTemperatur

Udara yang dibutuhkan dalam pembakaran pada engine adalah yang mempunyai kerapatan (density) yang tinggi, sehingga banyak mengandung O2..

Faktor yang mempengaruhi density udara:


UDARA DIDALAM SILINDER DIATAS TORAK


BAHAN BAKAR (FUEL)


Energy Panas Dari Pembakaran Bahqan Bakar


PERBANDINGAN UDARA & BB


TABEL CALORIFIC VALUE

JENISBAHAN BAKAR

Gross CalorificValue

Minyak tanahMinyak solarMinyak dieselMinyak bakar

19.740 btu/lb19.570 btu/lb19.140 btu/lb18.635btu/lb

Sumber: Buku Bahan Bakar Pertamina


Aktivitas….2


PANAS (HEAT)

Gasoline, Panas pada engine gasoline diperoleh dari letikan bunga api spark plug.

Diesel Panas pada engine diesel diperoleh dari udara yang dikompresikan dalam ruang bakar.


Proses Terjadinya Panas Pada Langkah Kompresi


Proses Terjadinya Panas

Udara yang dihisap oleh piston didalam silinder

kemudian dikompresikan,dan karena adanya

penyempitan ruang maka molekul-molekul udara

saling bergesekan dan menimbulkan panas.


SIKLUS KERJA

Intake strokeCompression strokePower strokeExhaust stroke

Siklus kerja engine empat langkahadalah:


INTAKE STROKE


Intake

Piston bergerak dari TDC ke BDC

Intake valve membuka & exhaust valve

menutup

Udara luar terhisap

(karena di dalam ruang bakar kevakumannya lebih

tinggi)


Pergerakan Piston Pada Langkah Isap


Posisi Katup Pada Langkah Isap


EFISIENSI VOLUMETRIK


Efisiensi Volumetrik adalah

persentase pemasukan udara

yang dihisap terhadap volume

ruang bakar yang tersedia.


PENGISAPAN

Gasoline Engine Pada gasoline engine yang dihisap adalah Udara + Bahan bakar.

Diesel Engine Pada diesel engine yang dihisap adalah Udara murni.


COMPRESSION STROKE


Compression

Piston bergerak dari BDC ke TDC

Kedua valve menutup

Udara dikompresikan dan terjadi

Panas (karena ruangnya dipersempit)


PERGERAKAN PISTON PADA LANGKAH KOMPRESI


PERBANDINGAN KOMPRESI


0 4 8 12 16 18 24 28 32

20

60

80

100

120

40

200

400

800

1000

1200

600

PERBANDINGAN KOMPRESI

TE

KA

NA

N K

OM

PR

ES

I (k

g/cm

2 )

TE

MP

ER

AT

UR

UD

AR

A (

Oc)

Grafik hubungan tekanan & temperatur kompresi


POWER STROKE


Langkah Kerja / Power Stroke

Gas pembakaran mengembang

(ekspansi karena panas, yang menyebabkan gaya dorong)

Kedua valve menutup

Piston terdorong turun ke BDC


PERGERAKAN PISTON PADA LANGKAH USAHA


PENGEMBANGAN GAS PEMBAKARAN


EXHAUST STROKE


LANGKAH BUANG / EXHAUST STROKE

Piston bergerak dari BDC ke TDC

Intake valve menutup

Exhaust valve membuka

Gas sisa pembakaran terbuang

(melalui exhaust valve & exhaust manifold)


PERGERAKAN PISTON PADA LANGKAH BUANG


VALVE OVER LAPPING

Over-lapping adalah kondisi kedua valve

(intake & exhaust) membuka secara

bersama-sama (simultan).

Fungsi Over-lapping:

a. Proses pembilasan ruang bakar

b. Membuka intake port lebih awal,

sehingga pemasukan udara lebih

banyak.


INTAKE & EXHAUST VALVE SAMA-SAMA TERBUKA


Aktivitas….3


PERFORMANCE ENGINE

By. ABIGAIN PAKPAHAN 5012/02/14

1. Displacement (volume langkah total)

2. Compression ratio

3. Efisiensi panas

KEMAMPUAN (Performance) ENGINE DIPENGARUHI OLEH BEBERAPA FAKTOR, ANTARA LAIN:


VOLUME LANGKAH TOTAL

Volume langkah total besarnya sudah ditentukan (f ix)dari manufacturer.

Volume langkah adalah volume yang terjadi bila piston bergerak dari TDC sampai BDC.

Sedangkan volume total sebuah engineadalah volume langkah dikalikan denganjumlah keseluruhan sil indernya.


Perhitungan

VL = π . D2 . L . n

Keterangan:VL = Volume langkah total (Displacement)…… … ccD = Diameter silinder …………………………… cmL = Langkah piston (stroke) ……………………. cmn = Jumlah silinder


Length ofStroke

Diameter of bore

Stroke Volume


PERBANDINGAN KOMPRESI / COMPRESSION RATIO

Perbandingan Kompresi (Compression ratio)

adalah perbandingan volume antara

pada saat posisi BDC dan TDC.


POSISI PISTON DALAM PERBANDINGAN KOMPRESI


a. Panjang langkah piston

b. Bentuk cylinder head

c. Design bentuk piston crown

YANG MEMPENGARUHI BESARNYAPERBANDINGAN KOMPRESI


EFISIENSI PANAS

Efisiensi panas suatu engine adalah

perbandingan panas yang diubah menjadi

kerja efektif terhadap panas

yang dihasilkan oleh pembakaran.


KESEIMBANGAN PANAS

Proses pembakaran di dalam cylinder

menghasilkan panas. Panas tersebut ada

yang diubah menjadi tenaga efektif dan

sebagian lagi hilang.


PERSENTASE DISTRIBUSI PANAS

Effective work

Exhaust loss

Cooling loss

Mechanical loss

By. ABIGAIN PAKPAHAN 6012/02/14

Heat generated

A

CB

LossesHeat

Effective Heat

A : Exhaust loss 30%B : Cooling loss 30%C : Mechanicals loss 7%


Penjelasan

Effective Work Jumlah panas yang efektif menjadi tenaga putar pada crankshaft

Exhaust Loss Jumlah panas yang hilang bersama gas buang

Cooling Loss Engine harus memberikan panas yang terus-menerus, dan untuk mencegah over-heating engine harus didinginkan dengan coolant & oil. Panas yang hilang akibat pendinginan disebut cooling loss.

Mechanical Loss Panas yang hilang akibat untuk menggerakkan aksesoris, seperti: pompa-2, valve dan kerugian gesekan.


Perbandingan Efisiensi Panas

Item Gasoline Diesel

Effective Work 24% - 30% 30% - 37%

Exhaust loss 35% 30%

Cooling loss 30% 30%

Mechanicals loss 7% 7%


URUTAN PENYALAAN/FIRING ORDER

Untuk engine yang jumlah cylinder lebih

dari 2 mempunyai urutan penyalaan tertentu

yang disebut f ir ing order.


Contoh:

Engine 4 Cylinder

Dengan FO : 1 - 3 - 4 - 2

Engine 6 Cylinder

Dengan FO : 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4


BENTUK POROS ENGKOL/CRANKSHAFT

2 3

41

1/4

2/3


1/6

5/2 3/4

6 CylinderFO : 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4

FORMASI POROS ENGKOL UNTUK 6 SILINDER


1

3

4

2

P

E I

P

C

C

I

C

E

EP

E C

P

I

I

Cyl 0o 360o 540o 720o180o

Penyebaran Power


Aktivitas….4

basic engine

Automotive