Siklus Termodinamika Motor Bakar

Siklus Termodinamika Motor Bakar

Siklus aktual dari proses kerja motor bakar sangat komplek untuk digambarkan, karena itu pada umumnya siklus motor bakar didekati dalam bentuk siklus udara standar (air standar cycle). Dalam air standar cycle fluida kerja menggunakan udara, dan pembakaran bahan bakar diganti dengan pemberian panas dari luar. Pendinginan dilakukan untuk mengembalikan fluida kerja pada kondisi awal. Semua proses pembentuk siklus udara standar dalam motor bakar adalah proses ideal, yaitu proses reversibel internal.

 

1. Siklus Otto

Siklus standar udara pada motor bensin disebut Siklus Otto, berasal dari nama penemunya, yaitu Nicholas Otto seorang Jerman pada tahun 1876. Diagram P – V dari Siklus Otto untuk motor bensin dapat dilihat pada gambar.

 

Diagram Siklus Otto Ideal

Sumber : Thermodynamics, Cengel, 1994 : 457

    

Langkah kerja dari Siklus Otto terdiri dari :

1.              Langkah kompresi adiabatis reversibel (1-2)

2.              Langkah penambahan panas pada volume konstan (2-3)

3.              Langkah ekspansi adiabatis reversibel (3-4)

4.              Langkah pembuangan panas secara isokhorik (4-1)

 

Dalam siklus udara standar langkah buang (1-0), dan langkah isap (0-1) tidak diperlukan karena fluida kerja udara tetap berada didalam silinder. Apabila tekanan gas dan volume silinder secara bersamaan pada setiap posisi torak dapat diuraikan maka dapat digambarkan siklus aktual motor bensin yang bentuknya seperti ditunjukkan pada gambar.

Siklus Aktual Otto

Sumber : Thermodynamics, Cengel, 1994 : 457

 

Langkah siklus motor bensin aktual terdiri dari

1.              Langkah Kompresi

2.              Langkah pembakaran bahan bakar dan langkah ekspansi

3.              Langkah pembuangan

4.              Langkah  isap

 

2.2.2   Siklus Diesel

Pada tahun 1890 di Jerman Rudolph Diesel merencanakan sebuah motor dengan menkompresikan udara sampai mencapai temperatur nyala dari bahan bakar, kemudian bahan bakar diinjeksikan dengan laju penyemprotan sedemikian rupa sehingga dihasilkan proses pembakaran pada tekanan konstan. Penyalaan terhadap bahan bakar diakibatkan oleh satu kompresi dan bukan oleh penyalaan busi seperti halnya motor cetus api (S.I Engine)

 

Diagram P-V dan T-S siklus diesel

Sumber : Thermodynamics, Cengel, 1994 : 464

 

            Langkah siklus ini terdiri dari :

1.              Langkah isap (0-1) secara isobarik

2.              Langkah kompresi (1-2) secara isentropik

3.              Langkah pemasukan kalor (2-3) secara isobarik

4.              Langkah kerja (3-4) secara isentropik

5.              Langkah pelepasan kalor secara isokhorik (4-1)

6.              Langkah buang (1-0) secara isobarik

 

2.2.3    Siklus Trinkler

Siklus trinkler merupakan gabungan antara siklus otto dengan siklus diesel. Pada siklus ini pemasukan kalor sebagian pada volume konstan seperti dalam siklus otto, dan sebagian lagi pada tekanan konstan dalam siklus diesel. Kombinasi demikian merupakan gambaran yang lebih baik pada motor-motor pembakaran dalam modern.

 

 Diagram Siklus Dual Motor Diesel

Sumber : Thermodynamics, Cengel, 1994 : 466

 

Langkah kerja siklus dual motor diesel teoritis terdiri dari :

1.              Langkah kompresi adiabatis reversibel (1-2)

2.              Langkah pemberian panas pada volume konstan (2-X)

3.              Langkah pemberian panas pada tekanan konstan (X-3)

4.              Langkah ekspansi adiabatis reversibel (3-4)

5.              Langkah pembuangan panas (4-1)