KAJIAN NUMERIK PERBANDINGAN UNJUK KERJA WATER PUMP ENGINE KOHLER CS4 123 CC BERBAHAN BAKAR GASOLINE DAN LPG

Transkripsi

1 KAJIAN NUMERIK PERBANDINGAN UNJUK KERJA WATER PUMP ENGINE KOHLER CS4 123 CC BERBAHAN BAKAR GASOLINE DAN LPG Nama : Guntur Agus Sucipto Nrp : Dosen pembimbing: HENDRO NURHADI, Dipl.-Ing, Ph.D JURUSAN D3 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

2 LATAR BELAKANG Seiring naiknya harga bahan bakar minyak (BBM). Maka Kebijakan untuk memakai bahan bakar gas merupakan bagian dari upaya penghematan energi. Langkah tersebut merupakan akibat semakin menipisnya cadangan minyak bumi di Indonesia. Berdasarkan data SKK Migas tahun 2013, cadangan minyak Indonesia saat ini kurang dari 3,7 miliar barel dan diprediksi jika tidak mendapatkan cadangan minyak baru, minyak di Indonesia akan habis tahun lagi ME Energi Angin & Matahari

3 Data luas lahan peetanian yanga membutuhkan pompa irigasi 3

4 Peta lahan pertanian dijawa timur

5 permasalahan Bagaimana perbandingan unjuk kerja water pump engine kohler cs4 123cc berbahan bakar bensin dan LPG pada pompa irigasi Kohler CS4? 5

6 TUJUAN PENELITIAN Membandingkan unjuk kerja water pump engine kohler cs4 123 cc berbahan bakar bensin dan LPG 6

7 BATASAN MASALAH Engine yang dianalisis adalah merk Kohler CS4 berbahan bakar bensin. Metode simulasi menggunakan software Lotus Engine Simulation dengan standar SAE J (5/1985). Full Gas System adalah suplai gas LPG untuk digunakan sebagai bahan bakar pengganti bensin. Bahan bakar gas yang digunakan dalam simulasi adalah Gasoline dan LPG. Volume tabung gas LPG diabaikan. Tidak membahas debit dan volume keluaran gas LPG Tidak melakukan analisa pelumasan. Tidak membahas reaksi kimia pada penggunaan bahan bakar gas. Perpindahan panas secara radiasi dari engine block ke lingkungan sekitar diabaikan. Compression ratio yang digunakan untuk water pump engine kohler cs4 123 cc adalah 8,3:1 Pemuaian pada material engine block dan piston akibat panas diabaikan. Udara atmosfer diasumsikan sebagai gas ideal. Conversion Energy Presentation, Group

8 MANFAAT Hasil ini diharapkan dapat menjadi sumbangan pemikiran bagi ilmu pengetahuan serta dapat memberi informasi kepada masyarakat tentang penggunaan bahan bakar yang ramah lingkungan dan efisien Secondary Infobook, The Need Project,

9 SEPESIFIKASI ENGINE Nama : Pompa Air Engine Merk : Kohler Tipe : CS4 - Kohler 123 Mesin : Kohler Tak 4.4 HP / 3600 rpm Bahan Bakar : Bensin Kapasitas Bahan Bakar : 3.9 liter Kapasitas Oli : 0.6 liter 9

10 PERANGKAT LUNAK YANG DIGUNAKAN Lotus Engine Simulation (LES) Berfungsi untuk menyelidiki unjuk kerja engine,tekanan, dan temperatur 10

11 ALUR PENELITIAN Mulai A Observasi lapangan Studi literatur Kesimpulan dan Saran Didapat spesifikasi water pump engine yang dipakai Simulasi kinerja engine pada Lotus Engine Simulation Apakah Konvergen? Tidak Laporan Akhir Ya Data Hasil Simulasi Validasi Hasil Simulasi Perhitungan Manual Selesai Tidak Ok? Ya Grafik dan Data A 11

12 Diagaram Alir pemodelan dengan Lotus Engine Simulation

13 Siklus Udara Volume Konstan (Siklus OTTO) Siklus volume konstan sering disebut dengan siklus ledakan ( explostion cycle) karena secara teoritis proses pembakaran terjadi sangat cepat dan menyebabkan peningkatan tekanan yang tiba-tiba. Penyalaan untuk proses pembakaran dibantu dengan loncatan bunga api. ME Energi Angin & Matahari

14 SEKEMA SIMULASI PADA LES 14

15 Data Hasil Simulasi Unjuk Kerja Menggunakan Bahan Bakar Gasoline setandart RPM Power (KW) BHP (HP) B. Torque (N.m) BMEP (Bar) BSFC (gr/kw.h) V. Eff (%)

16 UNJUK KERJA BRRAKE POWER Brake Power Brake Power (KW) GASOLINE STD LPG STD LPG 1 (AFR 12 ig 10) LPG 2 (AFR 15.5,ig 16) Dimana : N = 3600 rev per minutes T = 7.8 Nm Dilakukan perhitungan sebagai berikut : RPM = 2.93 Kw rpm Brake Power No (rev/min) (kw) hasil pengujian pada LPG 1 menunjukkan performa brake power yang lebih baik daripada Gasoline STD. Penggantian gasoline dengan LPG pada kondisi operasional menghasilkan rata - rata kenaikan 3.36%. 16

17 UNJUK KERJA BRRAKE TORQUE Brake Torque (N.m) Brake Torque RPM GASOLINE STD LPG STD LPG 1 (AFR 12; Ig 10) LPG 2 (AFR 15.5;ig 16) Nilai maksimum terdapat pada LPG 1 yaitu sebesar 9.3 N.m (1000 RPM).Sedangkan brake torque maksimum saat engine menggunakan bahan bakar gasoline terjadi pada putaran 1000 RPM dengan harga sebesar 9.1 N.m. Hasil secara keseluruhan menunjukkan bahwa brake torque berada pada posisi puncak saat start up mesin. Peningkatan harga brake torque disebabkan oleh semakin banyaknya jumlah bahan bakar dan udara yang masuk ke ruang bakar sehingga menghasilkan gaya dorong pada piston yang lebih besar hasil pengujian pada LPG 1 menunjukkan performa brake torque yang lebih baik dari pada Gaoline STD. Penggantian bensin dengan LPG pada kondisi operasional menghasilkan rata - rata kenaikan brake torque sebesar +3,36 %. 17

18 Unjuk Kerja Brake Mean Effective Pressure (BMEP) BMEP (bar) RPM BMEP GASOLINE STD LPG STD LPG 1 (AFR 12 ; ig 10) LPG 2 (AFR 15.5 ;ig 16) Dimana : T = Torsi 7.8 ( Nm ) V d = Volume Silinder (0,125 dm 3 ) Dilakukan perhitungan sebagai berikut : = = 7.83 bar rpm BMEP No (rev/min) (Bar) Hasil pengujian pada LPG 1 menunjukkan BMEP yang lebih baik daripada Gasoline STD. Penggantian gasoline dengan LPG 1 pada kondisi operasional menghasilkan rata - rata kenaikan BMEP sebesar +9.3%

19 Unjuk Kerja Brake Spesific Fuel Consumption (BSFC) BSFC (gr/kw.h) RPM BSFC GASOLINE STD LPG STD LPG 1 (AFR 12;ig 10 ) LPG 2 (AFR 15.5 ;ig 16) Dimana: = P = 2.94 KW Dilakukan perhitungan sebagai berikut : = gr/kw.hr rpm BSFC No (rev/min) (gr/kw.hr) Hasil pengujian pada LPG 1 menunjukkan BSFC yang lebih baik daripada Gasoline STD. Penggantian gasoline dengan LPG 1 pada kondisi operasional menghasilkan rata - rata penurunan BSFC sebesar %. 19

20 Unjuk Kerja volumetric Efficiency Volumetric Eff Vol. Eff. (%) RPM rpm BSFC No (rev/min) (gr/kw.hr) GASOLINE STD LPG STD LPG 1 (AFR 12 ;ig 10) LPG 2 (AFR 15.5 ;ig 16) Dimana : = 98 pada T=25 0 C (Sumber : Tabel Robert W Fox, Introduction to Fluid Mechanic) = 3,314 gr/s V d = Volume Silinder (1,25 x 10-4 m 3 ) N = 3600 rpm Dilakukan perhitungan sebagai berikut : = 74,26 % Secara umum, semua hasil pengujian pada LPG menunjukkan volumetric efficiency yang lebih rendah daripada gasoline STD kecuali LPG 1. Sedangkan hasil terbaik Penggantian gasoline dengan LPG terdapat pada LPG 2, yaitu pada kondisi operasional, rata - rata penurunan volumetric efficiency sebesar -1,99 % 20

21 GRAFIK TEKANAN Pressure (Bar) In Cylinder Pressure vs CAD (6500 RPM) gasoline std Bagian yang diperbesar CAD LPG STD LPG AFR 12 ig 10 LPG AFR 15.5 ig GASOLINE STD LPG STD Engine berbahan bakar LPG, khususnya LPG STD cenderung mengalami kenaikan tekanan yang cukup signifikan yaitu sebesar %, sedangkan untuk LPG 1 dan LPG 2 tekanannya dibawah gasoline standart, yaitu sebesar % dan -30 %.

22 GRAFIK TEMPERATUR GASOLINE STD c CAD LPG STD c lpg STD(AFR 15,5 ; ig 10) CAD LPG C LPG ( AFR 12; Ig 10) CAD LPG 2 Engine berbahan bakar LPG, khususnya LPG STD cenderung mengalami kenaikan temperatur yang cukup signifikan yaitu sebesar +0.13%, dibandingkan dengan gasoline standart CAD

23 KESIMPULAN Performa engine (brake torque, brake power, BMEP dan BSFC) berbahan bakar LPG secara keseluruhan dapat dimaksimalkan dengan cara waktu pengapian kondisi ideal,yaitu 10 o BTDC serta pengaturan AFR pada keadaan 12 (LPG 1) dengan kenaikan masing - masing sebesar +3,36 %; +3,36 %; +9,3 % dan penurunan sebesar -4,90 %. Engine berbahan bakar LPG, khususnya LPG STD cenderung mengalami kenaikan tekanan yang cukup signifikan yaitu sebesar %, sedangkan untuk LPG 1 dan LPG 2 tekanannya dibawah gasoline standart, yaitu sebesar % dan -30 %; +4,48 % Engine berbahan bakar LPG, khususnya LPG STD cenderung mengalami kenaikan temperatur yang cukup signifikan yaitu sebesar +0.13%, dibandingkan dengan gasoline standart. 23

24 SARAN Perlu dilakukan penelitian langsung atau pengaplikasian, sehingga data lebih akurat. Sebaiknya dilakukan studi mengenai potensi peningkatan rasio kompresi mengingat angka oktan yang dimiliki oleh LPG sangat tinggi (berkisar dari ). Sebaiknya harga combustion duration diatur sendiri dan disesuaikan dengan literatur yang sudah ada sehingga hasil simulasi lebih akurat. Dengan kata lain, tidak menggunakan durasi default pada Lotus Engine Simulation karena setting default tersebut merupakan combustion duration bahan bakar gasoline. 24

25 TERIMAKASIH 25