BAB VI
SIKLUS OTTO DAN DIESEL
Siklus Otto diaplikasikan pada Motor Bensin sedangkan Siklus Diesel diaplikasikan pada Motor Diesel yang keduanya termasuk dalam kelompok Motor Pembakaran Dalam (Internal Combustion Engine), yaitu motor yang proses pembakarannya terjadi didalam sistem torak silinder.
Pada tahun 1876, Nicolaus A. Otto dan Eagen Langen berhasil mengembangkan suatu mesin berbahan bakar. Bahan bakar dan udara bertekanan 1 ata dimasukkan kedalam silinder, kemudian dikompresi, dinyalakan dengan busi sehingga menghasilkan gas pembakaran yang bertekanan tinggi dan mampu mendorong torak untuk melakukan langkah ekspansi, selanjutnya membuang gas pembakaran tersebut. Efisiensi yang didapat oleh mesin ini adalah 11%. Mesin ciptaan Otto ini disebut mesin pembarkaran dalam 4 langkah dan dipatenkan pada 1886.
Pada tahun 1892, Rudolf Diesel menerima hak patennya atas penemuan cara kerja Mesin Pembakaran Dalam (MPD). Rudolf segera memulai proyek besarnya mengembangkan apa yang dekemudian hari dikenal sebagai Mesin Diesel. Pada tanggal 10 Agustus 1893, Rudolf berhasil mewujudkan impiannya yakni terciptanya mesin diesel pertama di dunia. Atas temuannya itu, ia mendapatkan hak paten bernomor 608845. Pada tahun yang sama terbit bukunya yang berjudul “Theory and Construction of A Rational Heat Engine for Substitution of the Steam Engines and that Today Admitted Combustion Engines”, melalui penerbit Springer, Berlin. Saat itu pula, Rudolf menandatangani kontrak kerja dengan Augusburger, Krupp, dan Sulzer, sambil menerbitkan buku berikutnya, “Nachtraege for the Theory og the Diesel Engine”.
Sebelum membahas lebih jauh tentang kedua siklus tersebut, ada beberapa hal yang perlu untuk diketahui.
5.1 Hal-hal Penting pada Motor Pembakaran Dalam
Berikut ini akan diuraikan hal-hal penting yang berkaitan dengan Motor Pembakaran Dalam, terutama untuk Motor Bensin dan Motor Diesel
Gambar 6.1. Kontruksi sistem torak silinder Motor Bensin atau Motos Diesel
1. Cylinder Bore (d) adalah diameter-dalam dari silinder (d)
2. Piston Area (A) adalah luas lingkaran piston yang berdiameter sama dengan cylinder bore.
3. Dead center (titik mati) adalah batasan posisi piston, saat piston bergerak balik atau kembali. Titik Mati ada 2 yaitu :
a. Titik Mati Atas (TMA) atau Top Dead Center (TDC) adalah titik mati yang dekat dengan busi.
b. Titik Mati Bawah (TMB) atau Bottom Dead Center (BDC) adalah titik mati yang jauh dari busi
4. Stroke atau Langkah (S) adalah jarak yang dilalui piston saat bergerak antara TMA dan TMB.
5. Volume, dalam sistem torak silinder tersebut ada 3 macam volume, yaitu :
a. Volume Stroke (Vs) atau volume Langkah adalah volume yang dihasilkan oleh gerakan piston ketika bergerak dari TMA ke TMB, atau volume ruang bakar ketika piston berada di TMB.
b. Volume Clerence atau Volume Celah (Vc) adalah volume ruang bakar, ketika piston berada di TMA
c. Volume Total adalah jumlah volume langkah dan volume celah.
V = Vs + Vc
6. Compression Ratio atau perbandingan kompresi ( CR atau r )adalah perbandingan antara volume total dengan volume clearance.
7. Dua Langkah dan Empat Langkah
Berdasarkan pripsip kerjanya Motor Bensin atau Motor Diesel dibagi menjadi dua yaitu : Dua Langkah dan Empat Langkah
a. Motor Bensin Dua Langkah adalah motor yang setiap dua langkah pistonnya atau satu putaran poros engkol menghasilkan satu tenaga kerja atau menghasilkan satu langkah kerja.
b. Motor Bensin Empat Langkah adalah motor yang setiap empat langkah pistonnya atau dua putaran poros engkol menghasilkan satu tenaga kerja atau satu langkah kerja. Ke empat langkah tersebut adalah :
– Langkah Hisap, Piston bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk terbuka dan katub buang tertutup, sehingga bahan bakar masuk ke dalam ruang bakar.
– Langkah Kompresi : Piston bergerak dari TMB ke TMA, kedua katup dalam keadaan tertutup, sehingga tekanan gas naik
– Langkah Expansi : Piston bergerak dari TMA ke TMB, kedua katup masih dalam keadaan tertutup, karena terjadi ledakan maka piston terdorong ke TMB dengan tenaga yang besar.
– Langkah Buang : Piston bergerak dari TMB ke TMA, katup terbuka dan katup masuk tetap tertutup, sehingga gas buang (flue gas) keluar lewat saluran buang, menuju ke knalpot.
Gambar 6.2. Empat langkah Motor Bensin
Gambar 6.3. Empat langkah Motor Diesel
Gambar 6.4. Gerakan piston dan kondisi katup motor 4 langkah
8. Perbandingan Motor Bensin dan Motor Diesel
5.2 Siklus Otto
Proses 1-2 : Kompresi secara Isentropik
Proses 2-3 : Pemasukan kalor / Pemanasan secara Isokhoris
Proses 3-4 : Ekspansi secara Isentropik
Proses 4-2 : Pembuangan kalor secara Isokhoris
5.3 Siklus Diesel
5.4 Hal-hal lain yang terkait ……………………..
Soal – soal
Siklus Otto dengan perbandingan kompresi 8, mengambil udara dengan kondisi : 27 oC, 1 atm. Temperatur maksimum 1100 oK.