Karakteristik Dan Optimasi Performansi Mesin SI-PFI Satu Silinder Berbahan Bakar Bioetanol E50–E100 Dengan Pengontrolan Terpadu Pada Parameter Desain – Operasi Dan Pembakaran

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.

[img]
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: https://repository.its.ac.id/id/eprint/59474

Actions (login required)

View Item View Item