SIKLUS GABUNGAN

            Siklus gabungan ialah dimana adanya persamaan antara siklus motor bensin dengan siklus motor diesel di dalam proses pembakaran di dalam silinder ,dapat kita lihat dibawah ini.

1. SIKLUS MOTOR BENSIN

Siklus Otto merupakan siklus motor bakar yang banyak digunakan untuk motor bakar dengan bahan bakar bensin, ditunjukkan pada gambar 2–12. Ada beberapa proses yang berlangsung pada siklus Otto ini seperti pada gambar diatas yaitu:

1.            Proses 0 - 1 yaitu pembukaan katup isap dan pengisapan campuran udara bahan bakar ke dalam silinder.

2.            Proses 1 - 2 yaitu proses kompresi yang berlangsung secara isentropic (adiabatic reversible) dimana seluruh katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup.  Udara dan bahan bakar dimampatkan, dimana temperature dan tekanan pada tingkat 2 lebih tinggi dari tingkat 1.

3.            Proses 2 - 3  yaitu proses pembakaran yang berlangsung secara isovolumetrik (volume konstan).  Pada proses ini terjadi pengapian campuran bahan bakar dan udara oleh busi. Kalor dipindahkan ke system yang mengakibatkan peningkatan temperature, tekanan dan entropi. Jumlah perpindahan kalor ke system adalah:

         Q_2-3 = m . c_v . (T₃ – T₂)   …………………………………………………….               2.3.

Dimana :    m      : massa (kg)

                  c_v        : Kalor spesifik volume konstan (J/kg-mol K)

                  T       : Temperatur.

4.            Proses 3 - 4 yaitu proses ekspansi yang berlangsung secara isentropic.  Dimana gas hasil pembakaran berekspansi secara isentropic dan juga disebut langkah kerja dimana tekanan dan temperature akan menurun.  Hingga akhir proses ekspansi, katup isap dan buang tetap tertutup.

0

2

3

4

1

Volume (V)

V1

V2

Te K anan

(P)

 

                                           

Gambar 2.12. Siklus Otto Motor Bakar Bensin Ideal dan actual.

5.            Proses 4 - 1 yaitu proses pembukaan katup buang yang berlangsung secara isovolumetrik (volume konstan). Kalor dipindahkan dari system pada volume konstan, akibat interaksi kalor antara system dan reservoir yang bertemperatur rendah mengakibatkan penurunan temperature, tekanan dan entropi. Jumlah kalor yang dipindahkan dari system adalah :

Q_4-1 = m . c_v . (T₄ – T₁)   ………………………………………………………             2.4.

Effesiensi termal siklus otto adalah :

               =                                          …………………………        2.5                                                                                       

Volume dan temperature akhir proses kompresi dan ekspansi di berikan oleh hubungan isentropic berikut :

     …………………………………………………..        2.6

sehingga perumusan efisiensi menjadi :

η _term = 1 -   =  1 -      (  konstan)                  …………………………             2.7

6.            Proses 1 - 0  yaitu proses pengeluaran gas hasil pembakaran dari dalam silinder secara isobaric (tekanan konstan).

2.         SIKLUS DAN DIAGRAM P – V MOTOR DUA LANGKAH

Diagran P – V motor bensin dua langkah dapat ditunjukkan pada gambar 2-16 dengan urutan proses sebagai berikut :

1.      Kompresi mulai pada saat titik 1 setelah penutupan lubang pembuangan;  garis 1 -2 adalah garis kompresi.

2.      Pada saat mencapai titik 2, campuran terbakar dengan  ledakan dan tekanan naik hingga titik 3;  garis 2 – 3 adalah garis pembakaran.

3.      Setelah pembakaran gas berekspansi dan melakukan kerja mekanik;  garis ekspansi digambarkan dengan garis 3 – 4.  

4.      Titik 4 adalah permulaan pembuangan; gas bekas mengalir ke udara luar yang digambarkan dengan garis 4 – 5. 

5.      Titik 5 adalah permulaan pembilasan.  Campuran baru mengalir ke dalam sillinder dan mendesak sisa gas bekas ke lubang pembuangan.  Tekanan dalam silinder hampir sama dengan tekanan atmosfer.  Pembilasan dan pengisian silinder digambarkan dengan garis 5-6-5,  pada saat ini lubang pembuangan juga tertutup.

Lalu setelah itu prosesnya berulang kembali.  Luas bidang diagram yang diarsir merupakan kerja teoritis yang dihasilkan tiap proses kerja yang  diumpamakan dengan  suatu skala tertentu.

Gambar 2.16.

Diagram P-V motor bensi 2 tak.

Diagram P – V aktual berdasarkan pergerakan piston ditunjukkan pada gambar 2 – 16 dibawah ini :

                                                         

4.1.      SIKLUS DIESEL

Siklus Diesel merupakan siklus motor bakar yang mempunyai efisiensi paling rendah.  Karena tekanan maksimum yang dihasilkan relativ lebih tinggi, untuk konstruksinya dibuat lebih kokoh yang juga dimanfaatkan untuk menahan goncangan.

Ada beberapa proses pada siklus Diesel seperti ditunjukkan pada gambar 4 - 6 :

P

1

2

3

3

Q3-1

Q2-3

0

Tekanan

Volume     (V)

 

Gambar 4-6.

Diagram P – V Siklus Diesel

Proses yang terjadi pada siklus diesel diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :

1.      Proses  0-1:  pembukaan katup isap dan pengisapan udara ke dalam silinder.

2.      Proses 1-2:  proses kompresi yang berlangsung secara isentropic dimana seluruh katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup.  Udara dan bahan bakar dimampatkan secara isentropic.

3.      Proses 2-3: proses pembakaran yang berlangsung secara isobaric (tekanan konstan).  Pada proses ini bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder yang berisi udara bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi yang melebihi temperature penyulutan bahan bakar sehingga terjadi proses pembakaran secara spontan. Jumlah kalor yang dipindahkan ke system sama dengan :

                        Q_2-3 = m . c_p . (T₃ – T₂)   ……………………………………….        (3 – 1)

4.      Proses 3-3:  proses ekspansi yang berlangsung secara isentropic.  Dimana gas hasil pembakaran berekspansi secara isentropic dan juga disebut langkah kerja.  Hingga akhir proses ekspansi, katup-katup isap dan buang tetap tertutup.

5.      Proses 3-1: yaitu proses pembukaan katup buang yang berlangsung secara isovolumetrik (volume konstan).  Pada akhir proses ini diumpamakan bahwa tekanan di dalam silinder sama dengan tekanan atmosfir.

6.      Proses 1-0:  proses pengeluaran gas hasil pembakaran dari dalam silinder secara isobaric (tekanan konstan). Jumlah kalor yang dibuang dari system sama dengan :

Q_3-1 = m . c_v . (T₃ – T₁)   ……………………………………….  ……                (3 – 2)

Effisiensi Thermal Siklus Diesel adalah :

    =      ……………………     (3 – 3)

Dengan menggunakan hubungan temperature dan volume pada proses 1 – 2 dan 3 – 3, sehingga rumus effisiensi menjadi :

                                       ………………………....        (3 -4)

Dimana  r_c = adalah perbandingan pancung (cutoff ratio) = V₃/V₂.

Dari persamaan tersebut terlihat bahwa siklus otto lebih effisien daripada siklus diesel.

Proses-proses yang sama antara Siklus Motor Bensin Dan Siklus Motor Diesel.

1. proses kompresi yang berlangsung secara isentropic (adiabatic reversible) dimana    seluruh katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup.  Udara dan bahan bakar dimampatkan, dimana temperature dan tekanan pada tingkat 2 lebih tinggi dari tingkat 1.
2. proses ekspansi yang berlangsung secara isentropic.  Dimana gas hasil pembakaran berekspansi secara isentropic dan juga disebut langkah kerja dimana tekanan dan temperature akan menurun.  Hingga akhir proses ekspansi, katup isap dan buang tetap tertutup.
3. proses pembukaan katup buang yang berlangsung secara isovolumetrik (volume konstan).  Pada akhir proses ini diumpamakan bahwa tekanan di dalam silinder sama dengan tekanan atmosfir
4. proses pengeluaran gas hasil pembakaran dari dalam silinder secara isobaric (tekanan konstan).