KARAKTERISTIK UNJUK KERJA MESIN DENGAN BAHAN BAKAR GANDA BENSIN-HIDROGEN PADA VARIASI KOMPRESI RASIO

Heryoga Winarbawa, Dr. Ir. Jayan Sentanuhadi, S.T. M.Eng., IPU., ASEAN .Eng

2012 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Kelangkaan bahan bakar fosil merupakan satu wacana global yang terus dibahas guna pencarian energi alternatif. Emisi gas buang bahan bakar fosil, selain mengakibatkan pemanasan global, juga menghasilkan masalah kesehatan yang signifikan. Berbagai upaya telah dilakukan banyak orang diseluruh dunia demi menghadapi konsekuensi atas penggunaan sumber energi ini. Banyak peneliti percaya bahwa hidrogen akan menjadi solusi alternatif yang ideal. Kelebihan hidrogen sebagai bahan bakar tambahan yaitu, mudah terbakar, yang memungkinkan hidrogen terbakar pada campuran bahan bakar miskin. Pembakaran pada campuran bahan bakar miskin mengakibatkan menurunnya suhu pembakaran. Juga berdampak pada berkurangnya polusi. Namun, sifat hidrogen yang mempunyai energi penyalaan yang rendah, menimbulkan masalah. Panas dari ruang bakar dapat menginisiasi penyalaan dini dari hidrogen sendiri dan menimbulkan knocking Mesin uji yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin 4-langkah silinder tunggal dengan sistem induksi bahan bakar injeksi elektronik. Sistem induksi bahan bakar gas hidrogen mengggunakan mixer yang dipasang pada intake manifold sebelum injektor bensin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui prestasi mesin dan emisi gas buang pada berbagai variasi persentase perbandingan antara gas hidrogen dengan bensin 0-100%, dengan interval 10% dan pada putaran mesin yang bervariasi, yaitu 3000-5000 RPM, dengan interval 500 RPM. Pengaturan laju konsumsi bensin dilakukan dengan mengubah parameter pada piggyback sedangkan pengaturan laju konsumsi gas hidrogen dilakukan dengan menggunakan needle valve. Pada pengujian prestasi dan emisi pembakaran mesin dengan bahan bakar ganda (bensin-hidrogen) dapat diketahui bahwa kompresi rasio 9,2 dapat menghasilkan torsi yang diperoleh dapat mencapai 14 N.m pada putaran mesin 5000 RPM dengan komposisi hidrogen dibawah 50%. Akan tetapi bila jumlah hidrogen dinaikkan diatas 50% terjadi penurunan torsi yang signifikan. Pada kompresi rasio 9,2, daya yang dihasilkan memiliki kecenderungan meningkat ketika ditambahkan hidrogen sampai persentase 30%, namun setelah persentase hidrogen melebihi 30%, daya yang dihasilkan mempunyai kecenderungan menurun. Adapun kecenderungan penurunan torsi dan daya disebabkan karena knocking dan misfiring. Sedang untuk kompresi rasio 8,4; 7,1; dan 6,5 tidak terjadi peningkatan torsi dan daya yang signifikan. Hal ini dikarenakan penurunan kompresi guna menghindari knocking tidak tepat. Terdapat perbedaan yang mencolok antara bentuk kurva grafik kompresi rasio 9,2 dan 8,4 dengan kompresi rasio 7,1 dan 6,5. Perbedaan ini mengindikasikan bahwa kompresi rasio 7,1 dan 6,5 terlampau rendah untuk mesin uji, sehingga konsumsi bahan bakar spesifik yang dihasilkan terlampau tinggi, sehingga dinilai tidak efisien. Pada pengukuran emisi gas buang dapat diketahui bahwa kandungan karbon monoksida (CO) dan hidrokarbon (HC) semakin berkurang saat persentase gas hidrogen bertambah, Hal ini disebabkan karena gas hidrogen tidak mengandung unsur karbon sehingga tidak membentuk senyawa emisi

Fossil fuels scarcity became a global discourse that continues to be discussed in order to find alternative energy. The emission, besides resulting global warming also results in health problem. Various attempts have been made by many people around the world face the consequences of using this energy source. Many researchers believe that hydrogen will be the ideal alternative solution. Advantages of hydrogen as additional fuel that is, highly flammable, which allows the hydrogen burning on poor fuel mixtures. Combustion on poor fuel mixture resulting in a combustion temperature decreased. Also have an affects the pollution reduction. However, the nature of hydrogen has a low ignition energy, cause problems. The heat from the combustion chamber can initiate premature ignition of the hydrogen itself and cause knocking The test engine used in this experiment is a 4-stroke single cylinder engine with electronic fuel injection. Fuel induction system of hydrogen gas was applied to the engine using hydrogen converter installed on the intake manifold before the gasoline injector. This experiment aims to determine engine performances and exhaust emissions at various percentage ratios between hydrogen gas and gasoline 0-100%, with interval 10% and in various engine speeds, 3000-5000 RPM, with interval 500 RPM. The adjustment for the flow rate of gasoline was done by changing the parameters on the piggyback while the adjustment of hydrogen gas consumption rate was done by using a needle valve. On performance tests and emission combustion engine with dual fuel (gasoline-hydrogen) can be seen that the compression ratio of 9.2 can produce a torque that is obtained can reach 14 Nm at 5000 RPM with the engine speed is below 50% hydrogen composition. However, when the amount of hydrogen is increased above 50% significantly decrease torque. At a compression ratio of 9.2, the power generated has a tendency to increase when hydrogen is added to the percentage of 30%, but after the hydrogen percentage exceeds 30%, the power generated has a tendency decreased. The trend of decrease in torque and power is due to knocking and misfiring. For the compression ratio 8.4; 7.1; and 6.5 an increase in torque and power significantly is not occurs. This is due to decreased compression is not appropriate to avoid knocking. There is a striking difference between the curvature of the graph of compression ratio of 9.2 and 8.4 with a compression ratio of 7.1 and 6.5. This difference indicates that the compression ratio of 7.1 and 6.5 is too low for the engine testbed, so that the brake specific fuel consumption produced too high, which means inefficient. In the measurement of exhaust emissions can be seen that the content of carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) decreases when the percentage of hydrogen gas increases, This is due to hydrogen gas does not contain elements that do not form a compound of carbon emissions

Kata Kunci : Mesin, Empat Langkah, Bahan Bakar Ganda, Hidrogen, Knocking