Pengaruh saat injeksi (Injection Timing) dan rasio emulsi terhadap karakteristik motor diesel dan emisi gas buang

WIDJANARKO, Dwi, Ir. I Made Suardjaja, MSc.,Ph.D

2004 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Emisi gas buang berupa oksida nitrogen (NOx) yang tinggi dan jelaga (particulate matter) yang menyebabkan warna asap hitam pekat merupakan masalah utama dalam penggunaan motor diesel. Salah satu metode untuk mengatasi NOx dan jelaga adalah dengan menggunakan bahan bakar emulsi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengamati pengaruh saat injeksi dan rasio emulsi terhadap karakteristik motor diesel dan emisi gas buang dan menentukan saat injeksi yang terbaik pada motor diesel dengan bahan bakar emulsi yang ditunjukkan dengan sfc dan emisi gas buang yang paling rendah. Motor diesel yang digunakan dalam penelitian ini adalah motor diesel empat langkah satu silinder berpendingin air, volume langkah piston 421 cm3, diameter silinder 83,4 mm, dan panjang langkah torak 76,2 mm. Engine dioperasikan pada posisi tuas pengatur kecepatan maksimum selama pengujian. Bahan bakar yang digunakan adalah minyak solar murni (0% W/O), dan bahan bakar emulsi dengan perbandingan (volume) 10%, 20%, dan 30% W/O. Pengujian dilakukan pada putaran engine 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, dan 2200 putaran per menit (rpm) dengan variasi saat injeksi 14,5; 16; 19; dan 23 derajat sebelum titik mati atas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa daya tertinggi untuk semua kondisi saat injeksi dan rasio emulsi terjadi pada putaran 2000 rpm. Perubahan saat injeksi mempengaruhi karakteristik/unjuk kerja motor diesel berupa torsi, daya, dan bmep. Unjuk kerja cenderung menurun akibat memajukan saat injeksi. Makin besar rasio emulsi, emisi gas buang cenderung menurun secara signifikan sedangkan unjuk kerja motor diesel tidak menurun secara signifikan. Saat injeksi yang terbaik ditinjau dari emisi gas buang yang dihasilkan oleh motor diesel untuk bahan bakar dengan rasio emulsi 10% dan 30% adalah 19 derajat sebelum TMA. Bila dibandingkan emisi yang dihasilkan dengan solar murni, untuk rasio emulsi 10% CO turun sampai 50%, HC turun 52%, dan kepekatan turun 17% dan untuk rasio emulsi 30% CO turun sampai 50%, HC turun 54%, dan kepekatan turun 70%). Saat injeksi yang terbaik untuk rasio emulsi 20% adalah 16 derajat sebelum TMA (CO turun sampai 80%, HC turun 60%, dan kepekatan turun 60%),

The main problems in diesel engine operation are the high NOx emission and particulate matters. One of the methods in reducing NOx and particulate matters is applying water emulsion fuel in diesel engine. The objectives of this research are to observ the influence of injection timing and emulsion ratio on diesel engine characteristics and exhaust gas emission. The best injection timing due to the use of water emulsion fuel is determined based on the lowest sfc and exhaust gas emission. The research was conducted at the Conversion Energy Laboratory, at the Mechanical Enginering Department of Gadjah Mada University. The engine used is a single cylinder four stroke diesel engine, water cooled, piston displacement of 421 cm3, cylinder diameter of 83,4 mm, and 76,2 mm stroke. The engine was operated at full load (wide open trottle) during testing. Nissalco hydraulic dynamometer SF-15 from Nissan Motor was used to determine the engine characteristics. The engine was operated at 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, and 2200 rpm with diesel oil, and water emulsion fuel of 10%, 20%, and 30% emulsion ratio, at four injection timing variation of 14,5; 16; 19; and 23 degree before top dead center. The results of this research show that the highest power for all injection timing and emulsion ratios is at 2000 rpm. The performance of engine tends to decrease due to advancing injection timing. The emission of exhaust gas decreased significantly when the emulsion ratio increases, whereas the performance of engine decreased not significantly. The best injection timing based on the lowest exhaust gas emission for 10% and 30% emulsion ratio is 19 degree before top dead center (comparing with emission produced by diesel fuel, reduction of CO up to 50%, HC up to 52%, and opacity up to 17% and for 30% emulsion ratio reduction of CO up to 50%, HC up to 54%, and opacity up to 70%). The best injection timing for 20% emulsion ratio is 16 degree before top dead center (reduction of CO up to 80%, HC up to 60%, and opacity up to 60%).

Kata Kunci : Saat injeksi, rasio emulsi, motor diesel, emisi gas buang, injection timing, emulsion ratio, diesel engine, exhaust gas emission