[Spark Ignition Engine] Yang Mempengaruhi Besarnya Energi Panas Hasil Pembakaran di Ruang Bakar

Assalamu’alaikum wR wB.

Salam sejahtera buat kita semua, semoga kita semua selamat di jalan sampai ke tujuan.

Kita lanjutkan obrolan kita tentang perubahan tekanan dalam ruang bakar yang dipengaruhi oleh perubahan panas dan perubahan volume yg ditunjukkan oleh persamaan [1]:

yang pernah  kita bahas sebelumnya yang mana [2]

Karena  sudah kita ketahui dan bisa dicari turunannya, maka untuk menyelesaikan persamaan    tinggal menentukan besarnya  seluruh panas yang dihasilkan dari pembakaran .

Besarnya  dipengaruhi oleh banyaknya massa campuran bensin + udara yang masuk silinder yang berhasil di bakar. Nah disini rahasia konstruksi porting sangat berpengaruh, karena massa yg berhasil dihisap piston sesuai dengan efisiensi volumetrik jalur masuk selama klep-in membuka [3].

yang mana HV (heating value) adalah nilai panas dari bahan bakar yang digunakan, IVC dan IVO adalah intake valve close dan open, m adalah masa yang terhisap sebagai fungsi sudut crankshaft. Besarnya massa yang masuk ke dalam silinder sesuai dengan kecepatan aliran (flow rate) seperti persamaan berikut [4] :

yang mana

Yang merupakan variabel tak bebas adalah CD, Ar dan pT, yang dipengaruhi oleh variabel sudut crank (). Tapi yg penting untuk diperhatikan bahwa besarnya flow rate, sebanding dengan besarnya CD yang ditentukan oleh persamaan [5]

Yang mana [6]

Yang mana

Jadi bisa disimpulkan bahwa banyaknya masa yng masuk silinder sangat dipengaruhi oleh kondisi klep-in (lebar klep, tinggi bukaan, durasi bukaan). Dan kondisi ini yang menyebabkan pada saat langkah hisap sampai klep-in tertutup, tidak semua volume dalam silinder terisi, inilah yang disebut Efisiensi volumetrik (Volumetric Efficiency). Pada kondisi mesin 4-tak (SI dan Disel) umumnya, kurva VE sebagai fungsi kecepatan piston, seperti tampak pada gambar berikut;

Dalam mesin dengan pengapian busi, mekanisme perpindahan panas utama dari gas dalam  silinder ke dinding silinder adalah dengan cara konveksi, sisanya 5% dari radiasi Dengan menggunakan model Newton, kerugian panas ke dinding diberikan oleh [6]:

Yang mana

Jika kerugian panas karena penyerapan oleh dinding silinder diperhitungkan, maka persamaan [1] perupahan tekanan dalam silinder menjadi [7]

Dari beberapa penelitian koefisien perpindahan panas (h) ditentukan oleh persamaan in [8]i :

Yang mana :

Jadi panas yang diserap blok silinder justru mengurangi besarnya energi panas yang dihasilkan pembakaran. Kemudian panas yg tersisa memberikan kontribusi terhadap tekanan dalam silinder. Nah berdasarkan persamaan2 di atas disusunlah sebuah simulator (dengan menggunakan bahasa pemrograman Matlab) untuk mengetahui kinerja sebuah engine 4-tak.

Simulator ini memiliki variabel bebas sudut crankshaft/bandul (), yang mana dengan variabel bebas ini dapat menentukan performance parsial yang terkait dengan performance utamanya. Performance utamanya adalah power dan parsialnya adalah peak pressure position, 50% MFB, dll.

Di artikel berikutnya aakan kita diskusikan beberapa contoh spek motor harian yang beredar di tanah air, kemudian kita akan simulasikan untuk mendapatkan gambaran mengenai performance nya.

Terimakasih buat bro2 yang masih mau menyimak dan nggak bosen dengan artikel memusingkan kayak gini. Buat suhu yg lebih ahli, mohon koreksi dan masukannya. Semoga bermanfaat, wassalamu’alaikum wR wB.