Tesis ini membahas optimasi kinerja motor bakar empat langkah menggunakan bahan bakar campuran bensin dan bioethanol. Bensin yang digunakan memiliki nilai oktan 88, 92, dan 98, sedangkan komposisi bioethanol divariasikan mulai E0 sampai dengan E40 dengan kelipatan 10% volume. Optimasi kinerja dilakukan menggunakan Engine Control Module (ECM) dengan pengaturan waktu penyalaan sebesar 2o CA lebih awal dan durasi injeksi bahan bakar dengan pengurangan sebesar 10% dan penambahan sebesar 10% dari kondisi standar. Untuk mendapatkan data kinerja pada kondisi standar dan kondisi setelah optimasi dilakukan dengan pengujian engine dynamometer pada kecepatan 1000, 1500, 2000, dan 2500 rpm pada kondisi wide open throttle. Dari hasil penelitian diketahui bahwa kinerja optimal (peningkatan daya dan torsi, serta penurunan specific fuel consumption) dicapai dengan pengaturan waktu penyalaan 2o CA lebih awal disertai dengan pengurangan durasi injeksi bahan bakar sebesar 10%.
This thesis discusses the optimization of the performance of a four-stroke internal combustion engine using a mixture of gasoline and bioethanol. The gasoline used in this research has octane number 88, 92, and 98, while the bioethanol composition is varied from E0 to E40 with increment of 10% volume. The performance optimization is done using the Engine Control Module (ECM) by advancing the ignition time of 2o CA and the setting the fuel injection duration with a reduction of 10% and an addition of 10% of the standard conditions. To obtain the performance data of before and after the optimization, the engine dynamometer is tested at speeds of 1000, 1500, 2000, and 2500 rpm at wide open throttle conditions. The results of the study show that the optimum performance (higher power and torque, and lower specific fuel consumption) is achieved by setting the ignition time of 2o CA earlier (advanced) accompanied by a reduction in fuel injection duration by 10%.
Penelitian ini berfokus pada analisa dari optimasi unjuk kerja mesin satu silinder 150cc menggunakan bahan bakar bensin oktan 88 dengan variasi bioetanol. Optimasi dilakukan dengan mengubah ignition timing dan durasi injeksi pada injector mesin menggunakan programmable engine control module (ECM). Unjuk kerja mesin yang diukur dalam penelitian ini adalah Daya, Torsi dan Spesific fuel consumption menggunakan dynamometer. Penelitian ini menggunakan metode beban 100% atau WOT (Wide Open Throttle) dengan perbedaan putaran shaft dynamometer, yaitu pada putaran shaft dynamometer 1000 RPM, 1500 RPM, 2000 RPM, dan 2500 RPM. Untuk variasi bahan bakar, penulis menggunakan lima variasi, yaitu E0, E10, E20, E30, dan E40. Optimasi dilakukan dengan mengubah ignition timing bertambah dua derajat dari kondisi standar dan mengubah durasi injeksi. Nilai RON (Research Octane Number) akan meningkat sebanding dengan peningkatan persentase nilai bioetanol yang dicampurkan. Nilai Torsi dan Daya akan meningkat sebanding dengan peningkatan persentase nilai bioetanol. Dengan meningkatnya nilai RON maka perubahan ignition timing ke arah advance dan perubahan Injection Duration mendekati kondisi AFR lean akan meningkatan Torsi hingga 2.36 Nm dan Daya sebesar 0.61 kW.. Dengan meningkatnya Daya dan Torsi maka hasil emisi CO2 akan meningkat hingga 1.4% serta emisi CO menurun hingga 2.7%.
This research focus on analysis of performance optimation on 4-stroke 150cc one cylinder internal combustion engine using octane 88 gasoline fuel mixed with several number variations of bioethanol. Optimation done by changing ignition timing and injection duration from engines injector using programmable engine control module (ECM). Engine performance measured in this research are Torque, Power and Spesific Fuel Consumption using dynamometer. The methods of this research is using 100% load or can be mentioned as Wide Open Throttle (WOT) with different shaft speed variations in 1000, 1500, 2000 and 2500 RPM. Variations of mixed bioethanol varying in E0, E10, E20, E30 and E40 with the number as the percentage of bioethanol mixed. Optimation do with the change of ignition timing plus 2 degree CA and the change of injection duration from the normal condition. Research Octane Number (RON) increased with the higher bioethanol percentage. Torque and Power produced by engine will increased too. With a higher RON value, so the change of ignition timing with advance direction and the change of Injection Duration when approaching lean AFR conditions will increase Torque up to 2.36 Nm and Power up to 0.61 kW. With the increase of Torque and Power, the amount of CO2 will increase up to 1.4% and CO will decrease up to 2.7%.
Berdasarkan arahan dari pemerintah melalui Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral, mengeluarkan Permen ESDM No.12/2015 mengenai pemanfaatan Bioetanol (E100) sebagai campuran BBM diproyeksikan akan mencapai 5% pada tahun 2020 dan 20% pada tahun 2025 khususnya pada bidang transportasi. Perlu dilakukan penelitian yang akan dicari nilai Research Octane Number (RON) paling optimal sebagai dasar untuk menentukan kombinasi persentase fuel grade bioetanol dengan bahan bakar yang telah tersedia di pasaran. Fokus utama penelitian ini yaitu optimasi unjuk kerja mesin empat langkah bervolume 150cc dengan bahan bakar bioetanol menggunakan engine control module (ECM). Dalam penelitian ini pengujian mesin dilakukan dengan bantuan engine dynamometer test dimana mesin terpasang pada perangkat dyno. Bahan bakar yang digunakan dalam penelitian ini merupakan bahan bakar campuran antara bensin oktan 88 dengan ethanol bervolume 40% sampai 60% (E40, E50 dan E60). Hasil uji dari campuran bahan bakar tersebut memilki tren naik dikarenakan nilai oktan yang juga naik. Namun kenaikkan pada hasil uji masih belum maksimal, upaya optimasi menggunakan Engine Control Module (ECM) keluar menjadi solusi tanpa harus mengubah spesifikasi atau komponen yang ada pada mesin. Percobaan yang dilakukan menggunakan ECM yaitu dengan mengubah derajat pengapian dan durasi injeksi pada mesin. Pengubahan pada perangkat Engine Control Module bertujuan untuk mendapatkan hasil performa yang lebih baik. Hal ini berdasarkan karakter mesin yang diubah titik pengapiannya akan mengakibatkan bahan bakar yang terbakar akan semakin banyak. Dari fenomena tersebut, daya dan torsi yang dihasilkan akan semakin tinggi. Pengujian emisi dilakukan menggunakan AVL Compact Diagnostic System. Hasil pengujian emisi menunjukkan pembakaran yang mendekati stoikiometri yaitu ketika kadar karbon dioksida dan nitrogen oksida maksimum, sedangkan kadar karbon monoksida dan hidrokarbon minimum. Berdasarkan hasil penelitian, bahan bakar campuran yang menghasilkan torsi dan daya maksimum yaitu Bensin RON 88 E40 dengan pengaturan pengaturan ignition timing +8°bTDC dan injection duration -10%. Specific fuel consumption mencapai minimum pada bahan bakar Bensin RON 88 E60 dengan pengaturan ignition timing +8°bTDC dan injection duration -10%. Kadar karbon dioksida dan nitrogen oksida mencapai maksimum pada bahan bakar Bensin RON 88 E40 dengan pengaturan ignition timing +8°bTDC dan injection duration -15% serta pengaturan ignition timing +8°bTDC dan injection duration -10%. Sedangkan kadar karbon monoksida mencapai nilai minimum pada Bensin RON 88 E50 pengaturan ignition timing +8°bTDC serta injection duration -15% dan hidrokarbon mencapai minimum pada Bensin RON 88 E60 pengaturan ignition timing +4°bTDC serta injection duration -10%.
Based on appeals from the government through the Minister of Energy and Mineral Resources Regulation, ESDM Regulation No.12 / 2015 regarding the use of Bioethanol (E100) as a gasoline fuel mixture is projected to reach 5% in 2020 and 20% in 2025 especially in the transportation sector. Mixing fuel grade bioethanol with gasoline fuel will increase the Research Octane Number (RON) value. Research needs to be done to find the value of the most optimal Research Octane Number (RON) value will be sought as a basis for determining the percentage combination of fuel grade bioethanol with gasoline fuels that are already available on the market. The main focus of this thesis is to optimize the performance of a 150cc engine with bioethanol fuel using Engine Control Module (ECM). In this research, the performance test is done by using the engine dynamometer test where the engine is attached to the dynamometer components. The fuel that are used in this research is a mixture between RON 88 gasoline and bioethanol with 40% - 60% volume (E40, E50, and E60). The performance from this mixture has an increase because of the mixtures octane number is also increase. But that result still not reach the optimum value. A solution using Engine Control Module (ECM) is carried out because we can optimize the engine without changing any parts or specification. The performance test using the Engine Control Module (ECM) is done by changing the ignition angle and the injection duration. The final result in this research consist of power, torque, specific fuel consumption (SFC), and exhaust gas emissions. Emission testing is carried out using the AVL Compact Diagnostic System. The results of emission tests show that the combustion approaching stoichiometry is when the levels of carbon dioxide and nitrogen oxides are maximum, while the levels of carbon monoxide and hydrocarbons are minimum. Based on the results of the research, a gasoline-bioethanol fuel mixture that produces maximum torque and power is RON 88 E40 Gasoline with ignition timing +8°bTDC and injection duration of -10%. Specific fuel consumption reaches a minimum in RON 88 E60 Gasoline with ignition timing +8°bTDC and -10% injection duration. The levels of carbon dioxide and nitrogen oxides reach maximum in RON 88 E40 Gasoline with ignition timing +8°bTDC and injection duration -15% and ignition timing +8°bTDC and injection duration -10%. While the levels of carbon monoxide reach a minimum in RON 88 E50 Gasoline with ignition timing +8°bTDC and injection duration -15%, and hydrocarbons reach a minimum in RON 88 E60 with ignition timing +4°bTDC and injection duration -10%.
Dari hasil penelitian ditarik kesimpulan pada data pertama dan kedua, bahwa torsi dan daya terbesar didapat sebesar 39,72 Nm dan 10,4 kW, didapat pada campuran bahan bakar E50 dengan pengaturan ignition timing +8 obTDC dan injection duration -10%. Data ketiga yang didapat yaitu Specific Fuel Consumption terhemat didapat pada campuran bahan bakar E60, dengan pengaturan pengaturan ignition timing +6 obTDC dan injection duration -10%, yaitu sebesar 329,15 g/kWh. Data keempat yang didapat adalah emisi HC dimana diperoleh emisi terkecil diproduksi pada bahan bakar campuran E40 dengan pengaturan ignition timing +8 obTDC dan injection duration -10%, yaitu sebesar 79,75 ppm. Data kelima yang didapat adalah emisi CO2 dimana produksi terkecil didapat saat bahan bakar campuran E40 dengan pengaturan ignition timing kondisi base dan injection duration kondisi base, yaitu 11,72%. Data keenam yang didapat adalah emisi CO dimana produksi terkecil didapat saat bahan bakar campuran E60 dengan pengaturan ignition timing +8 obTDC dan injection duration -15%, yaitu sebesar 0,13. Data terakhir yang didapat adalah NOx dengan produksi terkecil didapat pada bahan bakar campuran E40 dengan pengaturan ignition timing kondisi base dan injection duration kondisi base, yaitu sebesar 488,77 ppm.
From the results of this study concluded that on the first and second obtained data, ÃÂ the greatest torque and power obtained by 39.72 Nm and 10.4 kW, obtained in the E50 fuel mixture with ignition timing settings +8 obTDC and injection duration -10%, and prove that the setting caused combustion timing happens when piston near to Top Dead Center (TDC) condition. The third obtained data are the Specific Fuel Consumption saved in the E60 fuel mixture, with ignition timing settings +6 obTDC and injection duration -10%, which is 329.15 g/kWh. The ÃÂ fourth obtained data is the HC emission which is the smallest emission produced on the E40 mixture fuel with ignition timing +8 obTDC and injection duration of -10%, which is 79.75 ppm. The fifth obtained data is CO2 emissions where the smallest production is obtained when the E40 fuel mixture with ignition timing base and injection duration base settings, which is 11.72%, proves that this setting produces more incomplete combustion. The sixth obtained data is CO emission where the smallest production is obtained when the E60 mixture fuel with ignition timing +8 obTDC and injection duration -15%, which is equal to 0.13%, proves that this setting produces more complete combustion. The last obtained data is NOx with the smallest production obtained on the E40 mixture fuel with ignition timing conditions in base condition and injection duration in ÃÂ base conditions, which is 488.77 ppm.