Paloboran, Marthen (2018) Karakteristik Dan Optimasi Performansi Mesin SI-PFI Satu Silinder Berbahan Bakar Bioetanol E50–E100 Dengan Pengontrolan Terpadu Pada Parameter Desain – Operasi Dan Pembakaran. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02111460010002-Disertation.pdf - Accepted Version Download (18MB) | Preview |
Abstract
Penggunaan bioetanol dengan persentase sampai dengan 20% dalam gasolin pada
mesin percik sistem injeksi tidak memerlukan perubahan dan penyesuaian settingan mesin
untuk mendapatkan hasil pembakaran yang lebih baik. Hal ini dikarenakan pada komposisi
tersebut, bioetanol akan bersifat sebagai pengungkit angka oktan sehingga proses
pembakaran tuntas dapat dicapai. Dalam kondisi tersebut mesin dapat bekerja dengan baik
dan terhindar dari detonasi atau ketukan yang dapat merusak komponen mesin dan
mengurangi effisiensi energi sehingga daya mesin meningkat dan emisi pembakaran
menurun. Sementara itu, pada konsentrasi bioetanol 20 – 40% dalam gasoline diperlukan
penyesuaian pengaturan parameter mesin berupa menaikkan perbandingan kompressi
mesin atau memajukan pengapian bahan bakar. Hal ini disebabkan angka oktan bahan
bakar campurann akan semakin meningkat dengan bertambahnya persentase bioetanol
dalam gasolin. Sedangkan penyesuaian secara terpadu pada parameter desain, operasional
dan pembakaran mesin harus dilakukan jika menggunakan bahan bakar E50 – E100 untuk
menghasilkan performansi mesin yang tinggi dan emisi yang rendah. Hal ini diperlukan
untuk mengurangi perbedaan mencolok antara karakteristik gasolin dan bioetanol lebih dari
50% yang dapat menyebabkan ketidakstabilan pembakaran dan berdampak pada
penurunan tekanan silinder, peningkatan kerugian panas dan emisi pembakaran terutama
pada kecepatan mesin yang tinggi. Hasil pengujian menunjukkan waktu pengapian bahan
bakar semakin meningkat seiring meningkatnya persentase bioetanol dalam bahan bakar,
yaitu 16, 20 dan 24o TMA untuk bahan bakar E50, E70 dan E85. Sedangkan jika
menggunakan bahan bakar bioetanol murni waktu pengapian bahan bakar cenderung stabil
di angka 20o sebelum titik mati atas. Hasil pengujian juga memperlihatkan bahwa torsi
E100 lebih superior dibandingkan dengan E50, E70 dan E85 meskipun untuk mencapai
torsi maksimalnya diperlukan injeksi bahan bakar E100 sebesar 42.53% lebih besar
dibanding E50, 39.05% dibandingkan E70 dan 32.54% lebih besar dibandingkan E85.
Hasil optimasi dengan menggunakan metode respon permukaan dan program nonlinear
menunjukkan trend bahwa torsi, efisiensi termal dan konsumsi bahan bakar spesifik
meningkat serta emisi CO dan HC menurun jika persentase bioetanol meningkat dalam
campuran. Hasil RSM juga menunjukkan bahwa nilai prediksi optimasi Torsi diperoleh
pada kondisi; waktu pengapian bahan bakar, perbandingan kompresi dan putaran mesin
secara berturut-turut yaitu; 24o BTDC, 13:1, dan 7300 – 8000 RPM untuk seluruh jenis
bahan bakar.
===================================================================================================
The usage of gasoline and bioethanol blend up to 20% in percentage for spark ignition of
port fuel injection engine does not need any adjustment on the machine for better
combustion process result. It is caused by the fuel that would act as an octane booster so
the detonation of the engine could be avoided then the energy efficiency increases and
hydrocarbon emissions decreases. Meanwhile, bioethanol of 25-40% in gasoline requires
the adjustment for increasing of the compression ratio of engine or advancing of ignition
timing of fuel to accommodate an increase of the octane rating. An integrated system for
controlling the design, operation and combustions parameters of the engine is required
when the engine runs with E50–E100 fuel. Application of this method is required to
minimize contradictory properties both of those fuels which are caused by the instability
of the combustion. The case could be decreasing the power and increasing loss of energy
and hydrocarbon emission particularly on the high speed of the engine. The work showing
the ignition timing was increase along with the increase of bioethanol percentage in the
fuel blended, those were 16, 20 and 24o BTDC for E50, E70 and E85 respectively.
Meanwhile, the ignition timing tends to be stable on 20o BTDC when the engine runs with
pure bioethanol. The study also revealed that the brake torque of pure bioethanol is higher
than those with the gasoline-bioethanol blend. Nevertheless, the injection volumes of E100
is higher than those of gasoline-bioethanol blend. The work noted that the injection
volumes of E100 were 42.53% higher than E50 and 39.05% higher than E70 as well as
32.54% higher than E85 respectively. Moreover, by using RSM methods and nonlinear
programming, it was found the trend of increasing of brake torque, brake thermal
efficiency, and BSFC as well as decreasing of CO and HC emissions when the percentage
of bioethanol in the blend is increased. The RSM results also shows that the predicted
torque optimization values are obtained under conditions; ignition timing, compression
ratio and speed of engine on 24o BTDC, 13: 1, and 7300 - 8000 RPM for all types of fuel
respectively.
| Item Type: | Thesis (Doctoral) |
|---|---|
| Additional Information: | RTM 621.436 1 Pal k |
| Uncontrolled Keywords: | Gasolin, bioetanol konsentrasi tinggi, optimasi, waktu pengapian |
| Subjects: | T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21001-(S3) PhD Thesis |
| Depositing User: | Paloboran Marthen |
| Date Deposited: | 08 Oct 2020 04:49 |
| Last Modified: | 08 Oct 2020 04:49 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/59474 |
Actions (login required)
 |
View Item |