SIKLUS TERMODINAMIKA

      Konversi energi yang terjadi pada motor bakar torak berdasarkan pada siklus termodinamika. Proses sebenarnya amat komplek, sehingga analisa dilakukan pada kondisi ideal dengan fluida kerja udara.

Idealisasi proses tersebut sebagai berikut:

1.    Fluida kerja dari awal proses hingga akhir proses.

2.    Panas jenis dianggap konstan meskipun terjadi perubahan temperatur pada udara.

3.    Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara adiabatik, tidak terjadi perpindahan panas antara gas dan dinding silinder.

4.    Sifat-sifat kimia fluida kerja tidak berubah selama siklus berlangsung.

5.    Motor 2 (dua) langkah mempunyai siklus termodinamika yang sama dengan motor 4 (empat) langkah.

Gambar Diagram P-V dan T-S siklus otto

(Cengel & Boles, 1994 : 451)

1.    Siklus Otto (Siklus udara volume konstan)

Pada siklus otto atau siklus volume konstan proses pembakaran terjadi pada volume konstan, sedangkan siklus otto tersebu ada yang berlangsung dengan 4 (empat) langkah atau 2 (dua) langkah. Untuk mesin 4 (empat) langkah siklus kerja terjadi dengan 4 (empat) langkah piston atau 2 (dua) poros engkol. Adapun langkah dalam siklus otto yaitu gerakan piston dari titik puncak (TMA=titik mati atas) ke posisi bawah (TMB=titik mati bawah) dalam silinder.

Gambar 2. 2. Diagram P-V dan T-S siklus otto

(Cengel & Boles, 1994 : 458)

Proses siklus otto sebagai berikut :

Proses 1-2 : proses kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston bergerak menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume clearance sehingga tekanan dan temperatur udara naik.

Proses 2-3 :  pemasukan kalor konstan, piston sesaat pada (TMA=titik mati atas) bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan dan temperatur meningkat hingga nilai maksimum dalam siklus.

Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston turun menuju (TMB=titik mati bawah), energi dilepaskan disekeliling berupa internal energi.

Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada (TMB=titik mati bawah) dengan mentransfer kalor ke sekeliling dan kembali mlangkah pada titik awal.

Beberapa rumus yang digunakan untuk menganalisa sebuah siklus Otto adalah sebagai berikut :

1. Proses Kompresi Adiabatis

T2/T1 = r^(k-1);  p2/p1 = r^k

2. Proses Pembakaran Isokhorik

T3 = T2 + (f x Q / Cv) ;   p3 = p2 ( T3 / T2)

3. Proses Ekspansi / Langkah Kerja

T4/T3 = r^(1-k) ;   p4/p3 = r^(-k)

4. Kerja Siklus

W = Cv [(T3 – T2) – (T4 – T1)] 

5. Tekanan Efektif Rata-rata (Mean Effective Pressure)

pme = W / (V1 – V2)

6. Daya Indikasi Motor

Pe = pme . n . i . (V1-V2) . z

Dimana parameter – parameternya adalah :

p = Tekanan gas (Kg/m^3)

T = Temperatur gas (K; Kelvin)

V = Volume gas (m^3)

r = Rasio kompresi (V1 – V2)

Cv = Panas jenis gas pada volume tetap ( kj/kg K) 

k = Rasio panas jenis gas (Cp/Cv)

f = Rasio bahan bakar / udara

Q = Nilai panas bahan bakar (kj/kg)

W = Kerja (Joule)

n = Putaran mesin per detik (rps)

i = Index pengali;  i=1 untuk 2 tak dan i=0.5 untuk 4 tak

z = Jumlah silinder

P = Daya ( Watt )

DAFTAR PUSTAKA

https://temonsoejadi.wordpress.com/2014/04/25/siklus-mesin-otto-diesel-dan-gabungan/ (Di Akses Rabu, 25 Maret 2015, jam 22:30 )