ENGINE
PERFORMAN
CE ANALYSIS
 KERJA
=> Definisi kerja
Dalam bidang teknik, kerja didefinisikan sebagai perubahan posisi suatu
benda terhadap gaya yang berlawanan. Ini juga merupakan proses
pemindahan energi melalui penerapan gaya pada suatu benda, yang
menghasilkan perpindahan.
Gaya (dorongan, tarikan, angkat) yang diterapkan pada suatu benda
akan menggerakkannya pada suatu jarak
KERJA
Sebagai contoh, pekerjaan dilakukan pada sebuah beban jika beban
tersebut dinaikkan melawan gravitasi. Apabila GAYA dan JARAK berada
pada arah yang sama, KERJA dapat dinyatakan dalam pernyataan
tersebut: KEKUATAN (kg) dikalikan JARAK (meter).
WORK = FORCE (kg) x DISTANCE (m)
TORQUE
Torsi adalah upaya memutar (atau memuntir) dan diukur dalam kg.m. Anda
mengerahkan torsi pada kunci pas saat melonggarkan mur.
TORQUE
Tekanan yang meningkat hasil dari pembakaran bahan bakar dan gas di atas
piston memberikan torsi ke poros engkol.
KERJA, TORSI DAN DAYA
Anda tidak boleh mencampuradukkan torsi dengan kerja atau tenaga. Ingat,
torsi adalah upaya putaran yang dilakukan mesin untuk menggerakkan roda
atau sproket melalui sistem powertrain.
KERJA, TORSI DAN DAYA
Gerak (sesuatu yang bergerak) diindikasikan oleh KERJA atau DAYA. TORQUE
hanyalah upaya memutar yang mungkin atau mungkin tidak menyebabkan
gerakan. Ini tidak menunjukkan gerakan.
Ketika menerapkan tarikan F (kg) pada jarak L (m) dari pusat putaran, TORSI
diberikan oleh:
TORSI = F L kg, m
DAYA DAN TENAGA KUDA
Seekor kuda berjalan 1 meter dalam satu menit, menarik beban seberat
75kg.
Pekerjaan yang sama dapat dilakukan secara perlahan atau cepat.
Daya adalah tingkat kecepatan di mana pekerjaan dilakukan dan dapat
dinyatakan dengan
DAYA DAN TENAGA KUDA
Daya adalah tingkat kecepatan di mana pekerjaan dilakukan dan dapat
dinyatakan dengan
DAYA = Pekerjaan yang telah dilakukan
Interval Waktu
Mesin bertenaga tinggi dapat melakukan banyak pekerjaan dalam waktu singkat; mesin
bertenaga rendah membutuhkan waktu lebih lama untuk melakukan sedikit pekerjaan
Horsepower (PS adalah istilah yang digunakan dalam sistem metrik untuk menilai
tenaga mesin. Satu tenaga kuda adalah kekuatan satu ekor kuda.
Dahulu, kemampuan mesin untuk melakukan pekerjaan dibandingkan dengan
kemampuan kerja kuda. Sebagai contoh, Mesin 15 PS dapat melakukan
pekerjaan 15 kuda.
1 PS adalah pekerjaan yang dilakukan ketika satu putaran dicapai dalam satu
detik pada torsi 75kg.m.
PS = Pferdestärken
RPM DAN TENAGA KUDA
MESIN
Pengertian kecepatan sudut
Revolusi tiga perempat sama dengan 270 derajat atau 2 phi radian
Kecepatan putaran mesin ditunjukkan dengan putaran per menit; yaitu rpm atau
(RPM), yang merupakan singkatan dari “REVOLUTIONS PER MINUTE”
Istilah “putaran per detik”, digunakan untuk mendefinisikan “1 PS” dan “1 HP”.
Oleh karena itu, perlu memperjelas hubungan antara “rpm” dan rev/detik.
Contohnya, apabila 3/4 putaran dicapai dalam satu menit, ini bisa ditunjukkan
dengan :
1) “0,75 putaran/menit” dalam hal putaran, atau
2) “270” derajat/menit atau 3/2 phi”. Dalam hal kecepatan sudut.
Nilai dari (1) di atas adalah 3/4; yaitu 270/360, yang secara substansial sama
dengan nilai yang ditunjukkan pada (2).
Sebagai rata-rata indikasi sudut, rad. (radian: satu putaran = 360 derajat = 2
phi rad) digunakan secara luas. Jadi, mari kita tunjukkan “rpm” dengan
menggunakan radian.
Karena N rpm sama dengan 2 phi/60 x N (rad./detik), maka PS = (2 phi/60 x
75) x N x T, dengan ketentuan torsi adalah T (kg.m).
Kemudian, jika persamaan di atas disederhanakan,
PS = 0.001396 N.T
or HP = 0.001376 N.T
dimana N = RPM
T = kg.m
Kenaikan Torsi dan Torsi Mesin
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, torsi adalah upaya memutar. Torsi ini
diterapkan di poros engkol oleh piston yang bergerak ke bawah pada langkah
tenaga. Torsi yang lebih besar diterapkan ketika dorongan pada piston lebih keras.
Karena itu, torsi yang lebih besar diimbangi dengan ruang bakar yang lebih tinggi.
Torsi, jika diukur pada dinamometer, hanya dapat diketahui dari beban pada skala
dan panjang lengan rem.
Kenaikan Torsi dan Torsi Mesin
•
Torsi yang dikembangkan oleh
mesin bervariasi dengan
kecepatan mesin. Torsi ini lebih
tinggi pada kecepatan menengah
dengan tekanan pembakaran
yang lebih tinggi yang
dikembangkan, karena muatan
udara yang cukup penuh. Hal ini
karena ada waktu yang cukup
bagi silinder untuk terisi penuh.
• Namun, torsi mesin lebih rendah pada
kecepatan yang lebih tinggi karena lebih
sedikit udara yang dimasukkan ke dalam
silinder, karena lebih sedikit waktu yang
tersedia untuk mengisi silinder. Oleh
karena itu, bahan bakar yang diinjeksikan
dan dibakar akan lebih sedikit, sehingga
menghasilkan lebih sedikit dorongan pada
piston, yang menyebabkan torsi mesin
lebih rendah.
Sering dikatakan bahwa sebuah mesin itu ulet atau tidak ulet. TORQUE RISE
digunakan sebagai nilai untuk mengindikasikan kemampuan tarikan mesin.
Kenaikan Torsi didefinisikan di bawah ini:
Ketika torsi yang dibutuhkan untuk bekerja lebih besar dari torsi maksimum mesin
dan pekerjaan terus berlanjut, rpm mesin turun lebih rendah dan lebih rendah
sampai mesin berhenti.
•
•
Semakin tinggi torsi maksimum di atas torsi pada output terukur dan semakin rendah
rpm mesin pada torsi maksimum, semakin banyak waktu yang tersedia untuk mesin
sebelum berhenti. Hal ini memungkinkan operator memiliki waktu yang cukup untuk
mengambil langkah-langkah (baik mengurangi beban atau menggeser kecepatan
gigi transmisi) untuk mencegah mesin berhenti ketika menyadari bahwa rpm mesin
menurun.
Ini adalah keunggulan mesin yang memiliki kemampuan menarik yang baik
KURVA DAYA KUDA
Seperti yang dijelaskan sebelumnya, tenaga kuda mesin
dihitung dengan rumus HP = 0,001376 TN. Anda dapat
melihat bahwa torsi T dan putaran mesin N adalah faktor
penting untuk menentukan tenaga kuda mesin. Dengan
demikian, tenaga kuda akan meningkat ketika putaran
mesin terus naik dan torsi tetap tinggi.
Jika torsi menjadi rendah, tenaga kuda berhenti
meningkat dan mulai turun.
Berkurangnya torsi karena governor pada rpm tinggi
menyebabkan penurunan tenaga kuda.
HP maksimum disebut output terukur dan rpm pada
output terukur disebut rpm terukur. Yang ditunjukkan di
atas adalah kurva untuk satu engine tertentu. Torsi, HP
dan rasio konsumsi bahan bakar, semuanya berubah
secara otomatis sesuai dengan perubahan rpm. Jadi,
kurva performa mesin diperoleh dengan memplotkan
nilai-nilai ini pada grafik.
FUEL CONSUPTION RATIO
Jika kurva konsumsi bahan bakar
telah diplot seperti yang
ditunjukkan di samping, nilai
minimum 185 g/H.P.h disebutkan
dalam spesifikasi sebagai praktik
umum.
Konsumsi bahan bakar per tenaga
kuda yang dikeluarkan dalam satu
jam diberikan dalam gram per liter.
Gram diplot pada kurva performa
mesin di sepanjang kurva torsi dan
kurva tenaga kuda.
FUEL CONSUPTION RATIO
•
dimana
B = konsumsi bahan bakar per jam
liter/jam
G = konsumsi bahan bakar g/HP. h
F = bahan bakar dengan berat jenis
tertentu
Ne = Nilai daya kuda rata-rata
Satuannya adalah g/HP.h. Secara
praktis, akan lebih mudah
menggunakan tingkat konsumsi
bahan bakar per jam yang
diberikan dalam liter, bukan dalam
gram. Hal ini dapat dihitung
dengan menggunakan rumus
berikut ini jika berat jenis bahan
bakar dan jatah konsumsi bahan
bakar dalam g/HP.jam diketahui
pada output tertentu.
FUEL CONSUMPTION RATIO
Bila rasio konsumsi bahan bakar adalah 185g/H.P.h untuk mesin dengan daya
kuda terukur 100 HP, bahan bakar yang dikonsumsi adalah :
Perhitungan 22 liter di atas adalah untuk operasi beban penuh selama satu
jam. Hanya sedikit mesin yang bekerja terus menerus dengan beban penuh.
Sebuah buldoser mundur tanpa muatan, truk dan scrapper kosong dan
mungkin akan turun ke bawah.
Kondisi beban mesin dapat berubah banyak. Beban rata-rata dapat berkisar
antara 35% hingga 80% dari beban maksimum.
FUEL CONSUMPTION RATIO
Mesin yang bekerja dengan beban rendah menggunakan sekitar 35 persen
lebih sedikit bahan bakar daripada yang digunakan pada beban penuh pada
kecepatan yang sama.
Tergantung pada kondisi pengoperasian, tingkat konsumsi bahan bakar
dapat ditentukan seakurat mungkin dengan mengalikannya dengan tingkat
efisiensi waktu yang diberikan di bawah ini:
Load Condition
Low
Medium
High
Time Efficiency
0.35
0.60
0.80
FUEL CONSUMPTION RATIO
CONTOH : Untuk mesin 100 HP yang menggunakan 22 liter selama satu jam
dengan beban penuh:
Digunakan di bawah beban rendah
22 x 0,35 = 8 liter
Digunakan di bawah beban sedang
22 x 0,60 = 13 liter
Digunakan di bawah beban maksimum
22 x 0,80 = 18 liter
Abbreviations ICFN / IFN
I = ISO Standard (3046) C = Continuous F = Fuel stop power
N = Net power
IFN Power rating corresponds to ISO Overload Power. It is intended for
applications where intermittent power is utilized less than 1 hour within any
period of 12 hours of continuous operation. The average load factor must
not exceed the continuous rating.
Peringkat Daya IFN sesuai dengan Daya Kelebihan ISO. Ini dimaksudkan
untuk aplikasi di mana daya intermiten digunakan kurang dari 1 jam dalam
jangka waktu 12 jam operasi terus menerus. Faktor beban rata-rata tidak
boleh melebihi peringkat kontinu.
FUEL CONSUMPTION RATIO
210g/kWh at1300 rpm
0.7457 x 210 = 156.597
156.597g/Hp.h at 1300 rpm
200g/kWh at 1400 rpm
0.7457 x 200 = 149.14
149.14g/Hp.h at 1400 rpm
Engine Volvo TAD1150VE
IFN Power at 1300 rpm 213 Kw
290 Hp
at 1800 rpm 235 Kw
320 Hp
at 2100 rpm 235 Kw
320 Hp
FUEL CONSUMPTION RATIO
210g/kWh at1300 rpm
0.7457 x 210 = 156.597
156.597g/Hp.h at 1300 rpm
200g/kWh at 1400 rpm
0.7457 x 200 = 149.14
149.14g/Hp.h at 1400 rpm
dimana
B = konsumsi bahan bakar per jam
liter/jam
G = konsumsi bahan bakar g/HP. h
F = bahan bakar dengan berat jenis
tertentu
Ne = Nilai daya kuda rata-rata
F = 0.84 kg/liter
FUEL CONSUMPTION RATIO
Untuk mesin 350 HP yang menggunakan 62 liter selama satu jam dengan
beban penuh:
Digunakan di bawah beban rendah
62 x 0,35 = 21.7 liter
Digunakan di bawah beban sedang
62 x 0,60 = 37.2 liter
Digunakan di bawah beban maksimum
62 x 0,80 = 49.6 liter
Rata - rata perjam (21.7 + 37.2 + 49.6 + 62) : 4 = 42.625 liter perjam
Standar daya
Performa mesin sesuai dengan ISO 3046, BS 5514 dan DIN 6271. Data
teknis berlaku untuk mesin tanpa kipas pendingin dan beroperasi dengan
bahan bakar dengan nilai kalori 42,7 MJ/kg (18360 BTU/lb) dan densitas 0,84
kg/liter (7,01 lb/US gal, 8,42 lb/lmp gal), juga jika hal ini melibatkan
penyimpangan dari standar.
Faktor-faktor yang mempengaruhi
tenaga dan performa mesin
Ada beberapa faktor yang
memengaruhi tenaga dan performa
mesin.
Tekanan atmosfer, tekanan uap
parsial, dan suhu atmosfer adalah
yang paling penting.
(1) Udara menjadi lebih tipis saat
tekanan atmosfer menurun atau
suhunya dinaikkan. Lebih sedikit
oksigen yang dapat digabungkan
dengan bahan bakar yang
terkandung dalam udara yang lebih
tipis, sehingga mengakibatkan
hilangnya tenaga mesin.
Faktor-faktor yang mempengaruhi
tenaga dan performa mesin
(2) Uap atau air yang terkandung di
udara tidak ada gunanya untuk
pembakaran bahan bakar.
Semakin besar tekanan uap parsial
(semakin besar kelembapannya),
semakin sedikit oksigen yang ada di
udara, sehingga mengurangi tenaga
mesin.
Faktor-faktor yang mempengaruhi
tenaga dan performa mesin
(3) Penurunan tekanan
atmosfer yang hampir
sebanding dengan
peningkatan ketinggian
mengakibatkan
hilangnya tenaga mesin
Faktor-faktor yang mempengaruhi
tenaga dan performa mesin
(4) Jika kondisi pengujian
untuk output mesin berbeda,
output mesin yang dihitung
harus dikoreksi ke nilai yang
seharusnya diberikan mesin
dalam kondisi atmosfer
standar seperti yang
ditentukan oleh standar
industri.
Faktor-faktor yang mempengaruhi
tenaga dan performa mesin