48
INVESTIGASI EKSPERIMENTAL EFEK EXHAUST GAS RECIRCULATION MENGGUNAKAN CATALYTIC CONVERTER PADA KARAKTERISTIK PERFORMA GASOLINE ENGINE SKRIPSI Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Strata 1 (S1) Pada Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Oleh: DICKY PRADIPTA PUTRA 165214061 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2020 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

INVESTIGASI EKSPERIMENTAL EFEK EXHAUST GAS …

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

INVESTIGASI EKSPERIMENTAL EFEK EXHAUST GAS

RECIRCULATION MENGGUNAKAN CATALYTIC CONVERTER PADA

KARAKTERISTIK PERFORMA GASOLINE ENGINE

SKRIPSI

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Memperoleh

Gelar Sarjana Strata 1 (S1) Pada Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Oleh:

DICKY PRADIPTA PUTRA

165214061

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF EXHAUST GAS

RECIRCULATION EFFECTS USING CATALYTIC CONVERTER ON

CHARACTERISTICS PERFORMANCE OF GASOLINE ENGINE

FINAL PROJECT

To Fulfill one of the Requirements to Obtain

Strata (S1) Bachelor Degree in the Department of Mechanical Engineering

Sanata Dharma University

DICKY PRADIPTA PUTRA

165214061

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL……. ....................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN………....................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN…………. .................................................................. iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................. v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI................................. vi

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii

NOMENKULATUR ............................................................................................ xiv

ABSTRAK ……………………………………………………………………...xv

ABSTRACT. ........................................................................................................ xvi

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 3

1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................... 3

1.4 Batasan Penelitian .................................................................................. 3

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................. 4

BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................. 5

2.1 Tinjauan pustaka ..................................................................................... 5

2.2 Siklus Engine Four Stroke ...................................................................... 6

2.3 Siklus Otto .............................................................................................. 7

2.2.1 Brake Torque dan Brake Power ......................................................... 8

2.2.2 Brake Spesific Fuel Consumption (BSFC) ........................................ 8

2.2.3 Brake Thermal Effisiensi (BTE) ........................................................ 9

2.4 Exhaust Gas Recirculation (EGR) .......................................................... 9

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

x

2.5 Catalytic ................................................................................................ 11

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 14

3.1 Tahapan Penelitian ............................................................................... 14

3.2 Parameter Penelitian ............................................................................. 15

3.3 Rancangan Rangkaian Peralatan Penelitian ......................................... 16

3.4 Alat Penelitian ...................................................................................... 17

3.4.1 Gasoline Engine ............................................................................... 17

3.4.2 Bahan bakar ..................................................................................... 18

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 19

4.1 Pengaruh variasi pembebanan engine dengan menggunakan persentase

EGR valve terhadap brake torque dan brake power. ........................... 19

4.2 Pengaruh variasi pembebanan engine dengan menggunakan persentase

EGR valve terhadap brake spesific fuel consumption. ......................... 26

4.3 Pengaruh variasi pembebanan engine dengan menggunakan persentase

EGR valve terhadap brake thermal efficiency. ..................................... 30

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 34

5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 34

5.2 Saran ..................................................................................................... 36

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 37

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik pengaruh emisi NOx pada gas buang, menggunakan variasi

EGR valve . ...................................................................................... 2

Gambar 1.2 Grafik pengaruh emisi HC pada gas buang menggunakan variasi

tanpa catalytic converter dan menggunakan catalytic converter . .. 2

Gambar 2.1 Diagram tekanan-perpindahan untuk mesin empat langkah ............. 6

Gambar 2.2 (a) Diagram p-v, (b) Diagram T-s..................................................... 7

Gambar 2.3 Exhaust Gas Recirculation (EGR) .................................................. 10

Gambar 2.4 Catalytic Converter .......................................................................... 11

Gambar 2.5 Grafik Perbandingan emisi CO menggunakan CC dan tanpa CC. .. 13

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................................. 15

Gambar 3.2. Skematik Engine ............................................................................. 16

Gambar 3.3 Gasoline Engine. .............................................................................. 17

Gambar 4.1 Grafik pengaruh brake torque dan brake power pada rpm 2000

menggunakan variasi EGR valve................................................... 21

Gambar 4.2 Grafik pengaruh brake torque dan brake power pada rpm 3000

menggunakan variasi EGR valve................................................... 22

Gambar 4.3 Grafik pengaruh brake torque dan brake power pada rpm 4000

menggunakan variasi EGR valve................................................... 23

Gambar 4.4 Grafik pengaruh brake torque dan brake power pada rpm 5000

menggunakan variasi EGR valve................................................... 24

Gambar 4.5 Grafik pengaruh brake torque dan brake power pada rpm 6000

menggunakan variasi EGR valve................................................... 25

Gambar 4.6 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

spesific fuel consumption pada variasi putaran mesin 2000 rpm. . 27

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

Gambar 4.7 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

spesific fuel consumption pada variasi putaran mesin 3000 rpm. . 27

Gambar 4.8 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

spesific fuel consumption pada variasi putaran mesin 4000 rpm. . 28

Gambar 4.9 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

spesific fuel consumption pada variasi putaran mesin 5000 rpm. . 28

Gambar 4.10 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

spesific fuel consumption pada variasi putaran mesin 6000 rpm. . 29

Gambar 4.11 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

thermal efficiency pada variasi putaran mesin 2000 rpm. ............. 31

Gambar 4.12 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

thermal efficiency pada variasi putaran mesin 3000 rpm. ............. 31

Gambar 4.13 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

thermal efficiency pada variasi putaran mesin 4000 rpm. ............. 32

Gambar 4.14 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

thermal efficiency pada variasi putaran mesin 5000 rpm. ............. 32

Gambar 4.15 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

thermal efficiency pada variasi putaran mesin 6000 rpm. ............. 33

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Spesifikasi Gasoline engine ................................................................. 17

Tabel 3.2 Spesifikasi Bahan bakar Pertamax ....................................................... 18

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

NOMENKULATUR

Lambang Nama Satuan Halaman

B Jarak Lengan Torsi M 6

Sfc Konsumsi Bahan Bakar Spesifik kg/kW.jam 6

F Gaya N 6

ṁa Lau Aliran Udara kg/s 8

ṁf Laju Aliran Bahan Bakar kg/s 6,7,8

ṁEGR Laju Aliran Exhaust Gas Recirculation kg/s 8

N Putaran Kerja rev/m 6

P Daya Kw 6,7

T Torsi Nm 6

LHV Harga Panas dari Bahan Bakar kJ/kg 7

Ƞth Efisiensi Thermal % 7

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xv

ABSTRAK

Perkembangan kendaraan bermotor saat ini menjadi lebih meningkat,

engine yang banyak digunakan adalah gasoline engine, yang menghasilkan polusi

udara diakibatkan oleh emisi gas polutan seperti HC, CO, NOx. Salah satu cara

untuk menurunkan NOx pada gasoline engine dengan menggunakan Exhaust

Gas Recirculation (EGR). Dengan menambahkan Catalytic Converter dapat

mengkonversi emisi gas buang (CO, HC dan NOx) sehingga mampu

meningkatkan performa engine. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui

karakteristik variasi EGR valve dan catalytic converter terhadap performa

gasoline engine.

Pengujian dilakukan dengaan menvariasikan pembebanan 0%, 25%,

50%, 75%, 100%, dengan variasi EGR valve 0%, 25%, 50%, 75%, 100%, dan

pada putaran mesin 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm.

Hasil penelitian menunjukan bahwa brake torque dan brake power

tertinggi pada pembukaan EGR valve 50% pada pembebanan 100% sebesar

12.4%, nilai brake spesific fuel consumption terendah pada pembukaan EGR valve

100% pada pembebanan 25% sebesar 23% dan nilai brake efficiency tertinggi

pada pembukaan EGR valve 50% pada pembebanan 100% sebesar 12,4%.

Kata kunci : gasoline, exhaust gas recirculation (EGR), catalytic converter, emisi,

performa.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xvi

ABSTRACT

The development of motorized vehicles is currently increasing, the most

widely used machines are gasoline engines, which produce air pollution caused by

emissions of pollutant gases such as HC, CO, NOx. One way to reduce NOx in a

gasoline engine is by using Exhaust Gas Recirculation (EGR). By adding a

Catalytic Converter, it can increase exhaust emissions (CO, HC and NOx) so as to

improve engine performance. The purpose of this study was to measure the

reaction of the EGR valve and catalytic converter to the performance of a gasoline

engine.

The test was carried out by varying the loading of 0%, 25%, 50%, 75%,

100%, with variations of the EGR valve 0%, 25%, 50%, 75%, 100%, and at

engine speed 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm.

The results showed that the brake torque and brake power were at the

opening of the EGR valve at 50% at 100% loading of 12.4%, the specific brake

value for fuel consumption at the opening of the EGR valve was 100% at 25%

loading by 23% and the brake efficiency value at opening EGR valve 50% at

100% loading of 12.4%.

Keywords : gasoline, exhaust gas recirculation (EGR), catalytic converter,

emissions, performance.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada masa ini perkembangan kendaraan bermotor menjadi lebih

meningkat, salah satu engine yang sering di gunakan adalah gasoline engine.

Pembakaran pada gasoline engine terjadi akibat poses reaksi kimia bahan bakar

dan udara yang di padatkan pada ruang bakar, di beri nyala api pada spark plug

untuk terjadinya ledakan pada ruang bakar untuk mendorong piston turun ke

bawah menjadi torsi, daya dan mengasilkan gas buang. Sebagian besar kendaraan

bermotor tersebut menghasilkan emisi gas buang yang buruk, baik akibat

perawatan yang kurang memadai ataupun dari penggunaan bahan bakar dengan

kualitas kurang baik (Bappenas, 2009). Proses pembakaran yang tidak

sempurna mengakibatkan polusi udara oleh emisi gas polutan seperti HC, CO,

NOx yang dikeluarkan melalui saluran buang kendaraan bermotor (Wardhana,

1995).

Salah satu cara untuk menurunkan NOx pada gasoline engine dengan

menggunakan Exhaust Gas Recirculation (EGR) (Septiyanto et al., 2017). Prinsip

kerja dari EGR adalah dengan mensirkulasikan aliran gas buang kembali ke dalam

ruang bakar. Pencampuran udara dan gas buang mengakibatkan penurunan

konsentrasi oksigen, karena gas buang memiliki panas dan tekanan lebih tinggi

dibandingkan dengan tekanan udara atmosfer (Ariset al, 1986).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Gambar 1.1 Grafik pengaruh emisi NOx pada gas buang, menggunakan

variasi EGR valve (Hussain et al., 2012).

Penggunaan EGR pada valve 25% dengan beban motor 100%, mampu

mengurangi konsentrasi NOx yang signifikan. Penggunaan EGR pada motor

bakar tidak hanya mengakibatkan menurunnya NOx. Namun, terdapat beberapa

kerugian dari EGR yaitu performa motor menurun, konsumsi bahan bakar

meningkat dan emisi seperti HC juga meningkat (Umam, 2009).

Jenis Catalytic Converter ini dapat mengkonversi emisi gas buang (CO,

HC dan NOx) cukup tinggi (80 - 90%) (Warju, 2006). Gas buang yang melalui

catalityc converter terjadi proses reduksi dan oksidasi, dikarenakan adanya proses

penurunan laju aliran masa udara pada ruang catalytic converter yang

mengakibatkan turunya temperatur udara.

Gambar 1.2 Grafik pengaruh emisi HC pada gas buang menggunakan

variasi tanpa (cc) catalytic converter dan menggunakan (cc) catalytic converter

(Moktar, 2012).

Gafik pada gambar 1.2 diatas, memunjukan bahwa dengan Catalytic

Converter mengalami penurunan kadar emisi HC yang signifikan dibanding tanpa

Catalytic Converter, terjadi karena gas buang yang melalui catalityc converter

terjadi proses reduksi dan oksidasi yang cukup baik. Dengan adanya penurunan

hidrokarbon (HC) pada catalytic converter maka penggunaan EGR di variasikan

dengan mengunakan catalytic converter, variasi tersebut digunakan untuk

mengurangi HC gas baung yang kembali ke ruang bakar. Hal ini di sebabkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

karena HC menimbulkan jelaga yang dapat mengotori pada dinding EGR dan

mempengaruhi nyala api rendah, dengan nyala api yang rendah menghasilkan

pembakaran tidak sempurna dan durasi pembakaran lebih lama.

Pada penelitian ini sistem EGR dan catalytic converter pada gasoline

engine diharapkan mampu meningkatkan performa engine, sehingga pada

penelitian ini akan dilakukan pengujian penggunaan EGR dan catalytic converter

terhadap parameter performa engine.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan penjelasan sub bab pada latar belakang dapat dirumuskan

masalah pada penelitian ini mengenai pengaruh variasi EGR (Exhaust Gas

Recirculation) valve dan catalytic converter terhadap performa gasoline engine.

1.3 Tujuan Penelitian

Sesuai dengan rumusan masalah yang diajukan dalam penelitian ini,

maka tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui karakteristik variasi EGR

valve dan catalytic converter terhadap performa gasoline engine, diantaranya:

1. Brake Torque dan Brake Power

2. Brake Spesific Fuel Consumption

3. Brake Thermal Efficiency

1.4 Batasan Penelitian

Batasan penelitian yang ditentukan dalam melakukan penelitian

EGR valve dan catalytic converter adalah :

1. Engine yang digunakan untuk penelitian adalah Gasoline Engine 150cc.

2. ECU (Engine Control Unit) menggunakan ECU BRT Juken 5.

3. Pembebanan maksimal pengujian pada Dynamo meter sebesar 50 kg.

4. Temperature kerja mesin di kondisikan pada temperatur 70⁰ C.

5. Penelitian ini menggunakan bahan bakar pertamax 92.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4

1.5 Manfaat Penelitian

Beberapa manfaat yang diperoleh setelah melakukan penelitian, antara

lain:

1. Menambah kajian referensi penelitian tentang pengaruh variasi EGR valve

dan catalytic converter yang dapat digunakan untuk meningkatkan

performa.

2. Mengetahui pengaruh performa gasoline engine terhadap variasi EGR valve

dan catalytic converter.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan pustaka

Penelitian yang dilakukan oleh (Zhao et al., 2020) mengenai “Potentials

Of Egr And Lean Mixture For Improving Fuel Consumption Andreducing The

Emissions Of High-Proportion Butanol-Gasoline Engines At Lightload”

mempelajari tentang sirkulasi ulang gas buang (EGR) untuk mengurangi emisi

NOx dan meningkatkan kinerja mesin seperti dengan EGR, yang dapat

mengurangi emisi NOx pada prosentase EGR valve yang tinggi, sementara EGR

dapat mengurangi NOx hingga 90%.

(Moktar, 2012) dengan jurnal yang berjudul “Catalityc Converter Jenis

Katalis Pipa tembaga Berlubang untuk Mengurangi Emisi Kendaraan Bermotor”

Dari hasil pembahasan dapat disimpulkan bahwa model dengan Catalytic

Converter mengalami penurunan emisi HC sebesar 28,354%, emisi CO 36,904%

dan emisi CO2 sebesar 49,7338%, hal ini menunjukkan bahwa dengan

menggunakan catalityc converter secara umum dapat mengurangi emisi yang

signifikan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

6

2.2 Siklus Engine Four Stroke

Di dalam motor pembakaran dalam empat-langkah, piston melakukan

empat langkah translasi di dalam silinder untuk tiap dua putaran dari crankshaft.

Gambar 2.1 Diagram tekanan-perpindahan untuk mesin empat langkah

(Moran, Michael J, Fundamentals of Engineering Thermodynamics:56 )

Pada Gambar 2.1 memperlihatkan skema hubungan antara tekanan

dengan mekanisme perpindahan dari piston yang dapat di lihat dengan

menggunakan osiloskop. Pada saat katup masuk terbuka, maka piston melakukan

langkah isap untuk menarik campuran baru ke dalam ruang bakar. Pada gasoline

engine campuran baru yang masuk adalah campuran antara bahan bakar dan

udara. Langkah selanjutnya, pada saat kedua katup silinder tertutup maka piston

melakukan langkah kompresi, sehingga temperature dan tekanan dalam silinder

akan naik. Proses pembakaran kemudian dilakukan saat kedua katup pada posisi

tertutup, sehingga menghasilkan campuran gas bertekanan dan bersuhu tinggi.

Pada gasoline engine, pembakaran terjadi pada saat mendekati akhir dari langkah

kompresi dengan menggunakan bantuan spark plug sebagai pematik api. Setelah

langkah kompresi, maka akan diikuti langkah kerja (power stroke) berupa

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

7

ekspansi campuran gas hasil pembakaran yang kemudian mendorong piston untuk

bergerak menuju titik mati bawah. Sesaat menjelang langkah kerja berakhir, akan

dimulai fase langkah buang, dimana gas hasil pembakaran akan dikeluarkan dari

dalam ruang bakar melalui katup buang (Moran, Michael J, Fundamentals of

Engineering Thermodynamics:56 ).

2.3 Siklus Otto

Siklus Otto merupakan siklus ideal yang mengasumsikan bahwa

penambahan kalor terjadi ketika piston berada pada titik mati atas.

(a) (b)

Gambar 2.2 (a) Diagram p-v, (b) Diagram T-s

(Moran, Michael J, Fundamentals of Engineering Thermodynamics:56 )

Pada Gambar 2.2. Siklus otto terdiri dari empat proses yang secara

internal reversibel didalam satu rangkaian. Proses 1-2 merupakan kompresi

isentropik pada udara yang terjadi selama piston bergerak dari titik mati bawah

menuju titik mati atas. Proses 2-3 merupakan proses terjadinya pelepasan kalor

pada volume konstan dari sumber eksternal ke udara ketika piston berada pada

titik mati atas. Proses 3-4 merupakan proses ekspansi isentropik. Siklus

diselesaikan dengan proses 4-1 yang terjadi pada volume konstan dimana kalor

akan dikeluarkan dari udara pada saat piston berada pada titik mati bawah.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8

Siklus otto terdiri dari proses yang secara internal reversibel, daerah pada

diagram T-s dan p-v pada Gambar 2.3 secara berturut-turut dapat diartikan sebagai

kalor dan kerja. Pada diagram T-s, daerah 2-3-a-b-2 mewakili kalor yang

ditambahkan per satuan massa dan daerah 1-4-a-b-1 mewakili kalor yang dibuang

per satuan massa. Pada diagram p-v daerah 1-2-a-b-1 menunjukan besarnya kerja

yang dimasukkan per satuan massa pada proses kompresi dan daerah 3-4-b-a-3

merupakan kerja yang telah dilakukan per satuan massa selama proses ekspansi

buang (Moran, Michael J, Fundamentals of Engineering Thermodynamics:56 ).

2.2.1 Brake Torque dan Brake Power

Torsi yang dihasilkan suatu mesin dapat diukur dengan menggunakan

dynamometer yang dikopel dengan poros output mesin. Dynamometer yang

bertindak seolah-olah seperti sebuah rem dalam sebuah mesin, maka daya yang

dihasilkan poros output ini sering disebut sebagai Brake Power (Heywood 1988).

bFT (2.1)

Dimana dalam satuan SI:

T = torsi (Nm)

F = gaya (N)

b = jarak lengan (m)

TP

60

2 (2.2)

Dimana dalam satuan SI:

P = daya (kW)

T = torsi (Nm)

N = putaran kerja mesin (rpm)

2.2.2 Brake Spesific Fuel Consumption (BSFC)

Brake spesific fuel consumption atau konsumsi bahan bakar spesifik

adalah parameter unjuk kerja mesin yang berhubungan langsung dengan nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

9

ekonomis sebuah mesin, karena dengan mengetahui hal ini dapat dihitung jumlah

bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah daya dalam selang

waktu tertentu (Heywood, 1988).

P

Sfcfm

(2.3)

Dimana dalam satuan SI:

Sfc = spesific fuel consumtion (kg/kW.jam)

fm = massa bahan bakar (kg/s)

P = daya (kW)

2.2.3 Brake Thermal Effisiensi (BTE)

Brake thermal effisiensi adalah daya yang dihasilkan lebih kecil dari

pada energi yang dibangkitkan piston, karena sejumlah energi hilang akibat rugi-

rugi mekanis. Dengan alasan ekonomis perlu dicari kerja maksimum yang dapat

dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan bakar. Efisiensi thermal (ƞth)

dirumuskan dengan persamaan berikut (Heywood 1988) :

%100

LHV

P

mf

ht (2.4)

Dimana dalam satuan SI:

Ƞth = efisiensi thermal (%)

fm = laju massa bahan bakar (kg/s)

LHV = harga panas bahan bakar (kJ/kg)

2.4 Exhaust Gas Recirculation (EGR)

Exhaust Gas Recirculation (EGR) adalah sebuah teknologi di mana

teknik ini bertujuan untuk mengurangi kadar NOx pada gas buang. Cara kerja

EGR adalah mensirkulasikan sebagian gas buang kembali ke dalam ruang bakar

melalui intake manifold seperti yang terlihat pada Gambar 2.3.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

10

Gambar 2.3 Exhaust gas recirculation (EGR)

(https://www.liberaldictionary.com/exhaust-gas-recirculation/)

Penggunaan EGR pada gasoline engine biasanya hanya dibatasi 5-20 %

dari gas buang saja. Hal ini disebabkan pada mesin bensin pada saat langkah isap

udara dan bahan bakar sudah bercampur, bila gas buang yang disalurkan terlalu

banyak maka akan mengakibatkan kegagalan pembakaran (Misfires) (Pulkrabeck,

2010) .

Penggunaan dan konstruksi EGR yang dirancang dengan benar dapat

meningkatkan efisiensi mesin dengan jalan. Reduced throttling losses dengan

adanya EGR yang dapat memberikan gas tambahan kedalam intake manifold

maka akan mengurangi beban kerja throtlle secara keseluruhan. Reduced heat

rejection dapat menurunkan suhu pembakaran pada mesin dan tidak hanya

menurunkan kadar NOx yang terbentuk tetapi juga mengurangi hilangnya energi

panas pada ruang bakar. Reduced chemical dissociation, berkurangnya suhu pada

pembakaran puncak, tentunya kan berpengaruh juga pada proses pembakaran.

Reduced specific heat ratio, pengurangan panas pada akhirnya juga akan

mengurangi beban kerja piston secara keseluruhan (Galloni et al., 2013).

Penerapan EGR pada mesin bensin sangat efektif untuk menurunkan

kadar NOx, dan dengan EGR akan menurunkan konsumsi bahan bakar.

Penggunaan EGR secara signifikan akan meningkatkan perfoma mesin. Engine

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

11

brake power meningkat kira-kira 20%, konsumsi bahan bakar turun sekitar 7%,

sementara NOx turun sampai 12%. (Iliev, 2015)

Jumlah EGR dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut (Heywood,

1988):

%100%

amm

mEGR

EGR

EGR [2.5]

Dimana :

= laju massa exhaust gas recirculation (kg/s).

am = laju massa udara (kg/s).

2.5 Catalytic

Catalytic converter merupakan alat pengendali emisi gas buang yang

dapat mengubah gas dan polutan beracun menjadi polutan yang tidak terlalu

beracun dengan mengkatalitis reaksi redoks (reaksi oksidasi dan reduksi).

Catalityc converter berfungsi untuk mempercepat oksidasi emisi Hidrokarbon

(HC) dan Carbon Monoksida (CO), serta mereduksi Nitrogen Oksida (NOx)

seperti pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Catalytic Converter

(https://www.liberaldictionary.com/catalytic/)

Gas carbon monoksida dihasilkan dari proses pembakaran yang tidak

sempurna akibat dari pencampuran bahan bakar dan udara yang terlalu kaya.

Boleh dikatakan bahwa terbentuknya CO sangat tergantung dari perbandingan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

12

campuran bahan bakar yang masuk dalam ruang bakar. Menurut teori bila terdapat

oksigen yang melebihi perbandingan campuran ideal (teori) campuran menjadi

terlalu kurus maka tidak akan terbentuk CO. Tetapi kenyataannya CO juga terjadi

dan dihasilkan pada saat kondisi campuran terlalu kurus. Proses terjadinya CO :

2C + O2 → 2CO

2CO + O2 → CO2

Akan tetapi reaksi ini sangat lambat dan tidak dapat mengubah seluruh sisa

CO menjadi CO2. (Swisscontact, 2000).

Catalytic Converter pada dasarnya merupakan sebuah reaktor unggun tetap

(Fixed Bed Reaktor) yang beroperasi dinamis dan mengolah zat-zat yang

mengandung emisi gas buang berbahaya menjadi zat-zat yang tidak berbahaya.

Catalytic Converter merupakan sebuah converter (pengubah) yang menggunakan

media yang bersifat katalis, dimana media tersebut diharapkan dapat membantu

atau mempercepat terjadinya proses perubahan suatu zat (reaksi kimia) sehingga

gas seperti CO dapat teroksidasi menjadi CO2 (Springer-Verlag. New York Inc,

1970). Pada tipe ini dirancang untuk mengurangi gas-gas polutan seperti CO, HC

dan Nox yang keluar dari exhaust system dengan cara mengubah melalui reaksi

kimia menjadi CO2. Uap air (H2O) dan Nitrogen (N) (Emission Control Toyota,

2000). Jenis Catalytic Converter ini dapat mengkonversi emisi gas buang (CO,

HC dan NOx) cukup tinggi (80 - 90%) (Warju, 2006).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

13

Gambar 2.5 Grafik Perbandingan emisi CO menggunakan (CC)

catalytic converter dan tanpa (CC) catalytic converter.(Moktar, 2012)

Catalytic converter mengalami penurunan kadar emisi CO sebesar

36,904% dibanding tanpa catalytic converter, hal ini terjadi karena gas buang

yang keluar melalui catalityc converter terjadi proses reduksi dan oksidasi yang

cukup baik. Reaksi yang terjadi pada catalytic converter adalah sebagai berikut.

NOx + CO → N2 + CO2

NOx + HC → N2 + CO2 +H2O

O2 + CO → CO2

O2 + HC → H2O + CO2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

14

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tahapan Penelitian

Pada penelitian ini menggunakan langkah-langkah penelitian seperti

Gambar 3.1. dalam diagram alir penelitian berikut ini:

Studi Pustaka dan Pembuatan Desain

Gasoline Engine

Persiapan Alat dan Bahan Pembuatan Sistem

dan Komponen Gasoline Engine

Set Up Experiment

Proses Perakitan Komponen Gasoline Engine:

1. Engine

2. Dynamometer

3. EGR

4. Catalityic Converter

END

Pengambilan Data Eksperimen

Validasi hasil

Pembahasan Hasil Analisis

Kesimpulan dan Saran

Hidupkan engine

Setting engine sampai temperature 70° C.

Katup EGR dibuka, selisih ketinggian oli pada pipa U

diukur untuk menghitung debit (Q).

Temperature

engine sesuai?

Bahan bakar dibuka, selisih bahan bakar pada gelas

ukur di ukur untuk menghitung Debit (Q).

Setting dynamometer pada load display untuk

mengetahui hasil beban saat engine berkerja.

Analisi data hasil

Setting RPM pada Juken display untuk mengetahui

putaran poros engine saat berkerja.

Setting ulang RPM, valve EGR, dan bahan bakar.

Kemudian mengulang langkah percobaan dari awal untuk

setiap variasi pembukaan EGR valve

START

NoYes

Yes No

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

15

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian

3.2 Parameter Penelitian

Penelitian ini, menggunakan variabel bebas dan variabel terikat seperti

berikut:

Variabel bebas :

1. Beban [%] 0, 25, 50, 75, 100

Pada penelitian ini prosentase beban dibagi menjadi 5 bagian yaitu 0%,

25%, 50%, 75%, dan 100%. Sedangkan prosentase beban yang saya

gunakan hanya sebesar 50% putaran baut, jika pembebanan lebih dari 50%

mesin tidak mampu untuk memutarkan pully.

2. Putaran Mesin [rpm] 2000, 3000, 4000, 5000, 6000

3. EGR valve [%] 0, 25, 50, 75, 100

Pada penelitian ini prosentase beban dibagi menjadi 5 bagian yaitu 0%,

25%, 50%, 75%, dan 100%. Sedangkan prosentase beban yang saya

gunakan hanya sebesar 20% dari jumlah gas buang yang keluar pada

exhaust, jika gas buang lebih dari 20% mengkibatkan mesin susah menyala.

Variabel terikat:

1. Brake Torque dan Brake Power

2. Brake Spesific Fuel Consumption (BSFC)

3. Brake Thermal Efficiency (BTE)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

16

3.3 Rancangan Rangkaian Peralatan Penelitian

Engine yang digunakan pada penelitian ini tersusun seperti pada

Gambar 3.2 :

Engine

Dynamometer

F

Anemometer

T

Throttle

Body

Filter

udaraEGR Valve

ExhaustL

Load Display

T

EGR

Temperature

T

Engine

Temperature

Exhaust

Temperature

Tangki Bahan

Bakar

Intake Catalytic

Gelas Ukur

Gambar 3.2. Skematik Engine

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

17

Gambar 3.3 Gasoline Engine.

3.4 Alat Penelitian

Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini sebagai berikut:

1. Engine 150 cc.

2. Dynamometer pembebanan maksimal 50 kg.

3. Catalytic converter.

4. Alat ukur temperature (thermocouple) pada Engine, EGR, dan Exhaust.

5. Alat ukur laju aliran udara anemometer pada filter udara.

6. Alat ukur debit aliran dengan orifice plate pada inlet EGR.

3.4.1 Gasoline Engine

Pada penelitian ini gasoline engine yang digunakan tipe engine four

stroke 1 cylinder dengan spesifikasi pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Spesifikasi Gasoline engine

(https://www.yamaha-motor.co.id/product/xabre/)

Model of engine type 1 Cylinder, 4 cycle, SOHC,

fuel injection.

Cylinder bore 57 mm

Cylinder stroke 58.7 mm

Compression ratio 10.4 : 1

Cylinder Volume 149.7 cc

Maximum power 12 kW at 8500 rpm

Maximum torque 14.3 Nm at 7500 rpm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

18

3.4.2 Bahan bakar

Bahan bakar yang di gunakan pada penelitian ini adalah Pertamax 92

dengan spesifikasi pada Tabel.3.2.

Tabel 3.2 Spesifikasi Bahan bakar Pertamax

(https://www.pertamina.com/industrialfuel/media/24240/pertamax.pdf)

Jenis Gasoline fuel

Nilai kalor 44791 KJ/kg

Berat Jenis 729 kg/m3

Nilai RON

(Research Octane Number) 92

Rasio Kompresi 10:1 - 11:1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

19

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengaruh variasi pembebanan engine dengan menggunakan

persentase EGR valve terhadap brake torque dan brake power.

Pengaruh variasi pembebanan engine dengan menggunakan persentase

EGR valve terhadap brake torque dan brake power ditunjukkan pada Gambar 4.1,

Gambar 4.2, Gambar 4.3, Gambar 4.4, Gambar 4.5. Hasil percobaan peningkatan

pembebanan engine terhadap semua persentase EGR valve menunjukkan nilai

brake torque dan brake power semakin meningkat. Sesuai dengan Persamaan 2.1

dan 2.2 jika gaya pengereman yang diberikan semakin besar maka nilai brake

torque dan brake power yang dihasilkan akan semakin besar (Heywood, 1988).

Pada gambar 4.2 menunjukan putaran mesin 3000 rpm dengan

pembebanan 100% mengalami peningkatan nilai brake torque dan brake power

yang signifikan sebesar 12.4% pada EGR valve 50%. Hal ini disebabkan karena

adanya penggunaan EGR dan catalytic converter yang dapat meningkatkan proses

pembakaran akibat gas buang, dan dapat mempengaruhi kenaikan tekanan pada

ruang bakar (Pradeep & Sharma, 2007). Gas buang yang masuk ke dalam intake

dapat memberi pengaruh reaksi oksidasi yang lebih cepat pada ruang bakar,

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

20

diakibatkan massa jenis senyawa meningkat akibat penurunan temperatur gas

buang pada catalytic converter sehingga massa jenis gas buang yang masuk ke

ruang bakar menjadi lebih padat. Tekanan ruang bakar menjadi lebih meningkat

dikarenakan adanya perubahan temperatur akibat reaksi oksidasi, sehingga

meningkatkan daya kerja piston yang lebih cepat umtuk menghasilkan putaran

mesin yang lebih tinggi. RPM putaran mesin yang tinggi mengindikasikan bahwa

brake torque dan brake power meningkat (Zhao et al., 2020).

Tetapi hal ini tidak terjadi pada gambar 4.3 putaran mesin 4000 rpm

dengan pembebanan 100%, dimana terjadi penurunan nilai brake torque dan

brake power karena peningkatan EGR valve 100%. Penurunan nilai brake torque

dan brake power juga terjadi seiring pengaruh peningkatan beban dan EGR yang

berlebih pada putaran mesin. Hal ini disebabkan karena meningkatnya gas buang

yang masuk ke dalam ruang bakar akan menyebabkan durasi reaksi oksidasi

menjadi lebih lama dan menghasilkan nyala api yang rendah, dikarenakan

konsentrasi oksigen berkurang. Dengan nyala api yang rendah menghasilkan

pembakaran tidak sempurna dan durasi pembakaran lebih lama, mengakibatkan

temperatur dan tekanan di ruang bakar menurun menunjukan bahwa brake toque

dan brake power menurun (Ã & Tauzia, 2008).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

21

25 50 75 100

0

1

2

3

4

5

6

Bra

ke T

orq

ue

(N

.m)

Load (%)

Putaran Mesin 2000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

(a)

25 50 75 100

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Bra

ke P

ow

er

(kW

)

Load (%)

Putaran Mesin 2000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

(b)

Gambar 4.1 Grafik pengaruh (a) brake torque dan (b) brake power pada rpm

2000 menggunakan variasi EGR valve.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

22

25 50 75 100

0

1

2

3

4

5

6

Bra

ke T

orq

ue (

N.m

)

Load (%)

Putaran Mesin 3000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

(a)

25 50 75 100

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Bra

ke P

ow

er

(kW

)

Load (%)

Putaran Mesin 3000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

(b)

Gambar 4.2 Grafik pengaruh (a) brake torque dan (b) brake power pada rpm

3000 menggunakan variasi EGR valve.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

23

25 50 75 100

0

1

2

3

4

5

6

Bra

ke T

orq

ue (

N.m

)

Load (%)

Putaran Mesin 4000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

(a)

25 50 75 100

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Bra

ke P

ow

er

(kW

)

Load (%)

Putaran Mesin 4000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

(b)

Gambar 4.3 Grafik pengaruh (a) brake torque dan (b) brake power pada rpm

4000 menggunakan variasi EGR valve.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

24

25 50 75 100

0

1

2

3

4

5

6

Bra

ke T

orq

ue (

N.m

)

Load (%)

Putaran Mesin 5000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

(a)

25 50 75 100

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Bra

ke P

ow

er

(kW

)

Load (%)

Putaran Mesin 5000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

(b)

Gambar 4.4 Grafik pengaruh (a) brake torque dan (b) brake power pada rpm

5000 menggunakan variasi EGR valve.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

25

25 50 75 100

0

1

2

3

4

5

6

Bra

ke T

orq

ue (

N.m

)

Load (%)

Putaran Mesin 6000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

(a)

25 50 75 100

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Bra

ke P

ow

er

(kW

)

Load (%)

Putaran Mesin 6000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

(b)

Gambar 4.5 Grafik pengaruh (a) brake torque dan (b) brake power pada rpm

6000 menggunakan variasi EGR valve.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

26

4.2 Pengaruh variasi pembebanan engine dengan menggunakan

persentase EGR valve terhadap brake spesific fuel consumption.

Pengaruh variasi pembebanan engine dengan menggunakan persentase

EGR valve terhadap brake spesific fuel consumption ditunjukkan pada Gambar

4.6, Gambar 4.7, Gambar 4.8, Gambar 4.9, Gambar 4.10. Hasil percobaan pada

seluruh grafik menunjukkan nilai brake spesific fuel consumption menurun seiring

dengan peningkatan pembebanan putaran engine terhadap semua persentase EGR

valve. Sesuai dengan Persamaan 2.3 penurunan BSFC terjadi karena brake power

yang dihasilkan oleh bahan bakar semakin besar, begitu juga sebaliknya. Pada

putaran engine 4000 rpm diberi pembebanan 25% terjadi penurunan nilai BSFC

yang signifikan sebesar 23% pada katup EGR valve 100%. Ini terjadi karena

penggunaan EGR dan catalytic converter dapat meningkatkan proses oksidasi

pada ruang bakar, yang disebabkan oleh penurunan tekanan didalam catalytic

converter yang menngakibatkan penurunan temperatur pada gas buang. Gas

buang yang akan masuk kembali ke ruang bakar memiliki masa jenis yang lebih

padat, sehingga membantu tekanan pada ruang bakar menjadi lebih meningkat

untuk menghasilkan brake power dan mengurangi BSFC (Zhao et al., 2020) (Zuo

et al, 2020) .

Pada gambar 2.6 putaran mesin 2000 rpm dengan pembebanan 25%

terjadi peningkatan nilai BSFC pada EGR valve 100% dibandingkan dengan EGR

valve yang lain. Hal ini disebabkan karena peningkatan laju aliran massa EGR

yang masuk ke dalam ruang bakar, mengakibatkan berkurangnya konsentrasi

oksigen di ruang bakar yang menyebabkan durasi pembakaran menjadi lebih

lama, sehingga menghasilkan nyala api yang lebih rendah. Dengan nyala api yang

rendah mengakibatkan temperatur dan tekanan di ruang bakar menurun, sehingga

nilai BSFC yang dihasilkan meningkat. Pengaruh tersebut menunjukan bahwa

EGR yang berlebihan dapat menghalangi pembakaran (Pan et al, 2020).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

27

25 50 75 100

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Bra

ke S

pesific

Fuel C

onsum

ption (

kg/k

W.h

)

Load (%)

Putaran Mesin 2000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

Gambar 4.6 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake spesific

fuel consumption pada variasi putaran mesin 2000 rpm.

25 50 75 100

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Bra

ke S

pesific

Fuel C

onsum

ption (

kg/k

W.h

)

Load (%)

Putaran Mesin 3000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

Gambar 4.7 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake spesific

fuel consumption pada variasi putaran mesin 3000 rpm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

25 50 75 100

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Bra

ke S

pesific

Fuel C

onsum

ption (

kg/k

W.h

)

Load (%)

Putaran Mesin 4000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

Gambar 4.8 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake spesific

fuel consumption pada variasi putaran mesin 4000 rpm.

25 50 75 100

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Bra

ke S

pesific

Fuel C

onsum

ption (

kg/k

W.h

)

Load (%)

Putaran Mesin 5000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

Gambar 4.9 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake spesific

fuel consumption pada variasi putaran mesin 5000 rpm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

Gambar 4.10 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

spesific fuel consumption pada variasi putaran mesin 6000 rpm.

25 50 75 100

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Bra

ke S

pe

sific

Fu

el C

on

sum

ptio

n (

kg/k

W.h

)

Load (%)

Putaran Mesin 6000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

30

4.3 Pengaruh variasi pembebanan engine dengan menggunakan

persentase EGR valve terhadap brake thermal efficiency.

Pengaruh variasi pembebanan engine dengan menggunakan persentase

EGR valve terhadap brake thermal efficiency ditunjukkan pada Gambar 4.11,

Gambar 4.12, Gambar 4.13, Gambar 4.14, Gambar 4.15. Hasil percobaan

menunjukkan nilai brake thermal efficiency meningkat seiring dengan

peningkatan pembebanan terhadap semua persentase EGR valve. Sesuai dengan

Persamaan 2.4 jika nilai kalor bahan bakar semakin besar untuk menghasilkan

brake power maka nilai brake thermal efficiency semakin meningkat (Heywood,

1988). Hal ini juga terjadi pada gambar 4.12 putaran mesin 3000 rpm dengan

pembebanan 100% mengalami peningkatan nilai brake thermal efficiency yang

signifikan sebesar 12.4% pada EGR valve 50% dibandingkan EGR valve yang

lain. Disebabkan karena gas buang yang telah melewati catalytc converter

memiliki temperatur yang rendah, di akibatkan oleh penurunan tekanan di dalam

catalytic converter. Gas buang yang masuk kedalam ruang bakar dengan

temperatur rendah memiliki masa jenis udara yang padat, sehingga meningkatkan

tekanan ruang bakar mejadi lebih tinggi (Zhao et al., 2020).

Pada gambar 4.14 putaran mesin 5000 rpm dengan pembebanan 100%

terjadi penurunan nilai brake thermal efficiency pada EGR valve 100%

dibandikan dengan EGR valve 0%. Penurunan nilai brake thermal efficiency juga

terjadi seiring meningkatnya putaran mesin. Disebabkan karena penggunaan EGR

yang berlebih dapat membuat nyala api rendah dikarenakan konsentrasi oksigen

berkurang. Dengan nyala api yang rendah terjadi pembakaran tidak sempurna dan

durasi pembakaran lebih lama mengakibatkan nilai brake thermal yang dihasilkan

menurun. Sehingga EGR yang berlebihan dapat menghalangi pembakaran (Pan et

al., 2020).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

Gambar 4.11 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

thermal efficiency pada variasi putaran mesin 2000 rpm.

25 50 75 100

0

5

10

15

20

25

30

Bra

ke T

herm

al E

ffic

iency (

%)

Load (%)

Putaran Mesin 3000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

Gambar 4.12 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

thermal efficiency pada variasi putaran mesin 3000 rpm.

25 50 75 100

0

5

10

15

20

25

30

Bra

ke T

herm

al E

ffic

ien

cy (

%)

Load (%)

Putaran Mesin 2000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

25 50 75 100

0

5

10

15

20

25

30

Bra

ke T

herm

al E

ffic

iency (

%)

Load (%)

Putaran Mesin 4000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

Gambar 4.13 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

thermal efficiency pada variasi putaran mesin 4000 rpm.

25 50 75 100

0

5

10

15

20

25

30

Bra

ke T

herm

al E

ffic

iency (

%)

Load (%)

Putaran Mesin 5000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

Gambar 4.14 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

thermal efficiency pada variasi putaran mesin 5000 rpm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

25 50 75 100

0

5

10

15

20

25

30

Bra

ke T

herm

al E

ffic

iency (

%)

Load (%)

Putaran Mesin 6000 rpm

EGR valve 0%

EGR valve 25%

EGR valve 50%

EGR valve 75%

EGR valve 100%

Gambar 4.15 Grafik pengaruh pembebanan dan EGR valve terhadap brake

thermal efficiency pada variasi putaran mesin 6000 rpm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

34

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis, dengan penggunaan EGR valve dan catalytic

converter pada gasoline engine dapat disimpulkan:

1. Terjadi peningkatan brake torque dan brake power yang signifikan

dibandingkan dengan EGR valve 0%, akibat mengunakan EGR valve dan

catalytic converter dengan peningkatan brake torque dan brake power

sebesar 12.4% pada putaran mesin 3000 rpm dengan EGR valve 50% dan

pembebanan 100%.

Perhitungan kenaikan data brake torque yang signifikan pada putaran

mesin 3000 rpm dengan pembukaan EGR valve 50% dan pembebanan

100%.

%43,12

%1002458,4

2458,47736,4

%100

max

max

maxmax

T

T

Nilai

NilaiNilaiT

default

default

Perhitungan kenaikan data brake power yang signifikan pada putaran

mesin 3000 rpm dengan pembukaan EGR valve 50% dan pembebanan

100%.

%43,12

%1003332,1

3332,14989,1

%100

max

max

maxmax

P

P

Nilai

NilaiNilaiP

default

default

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

35

2. Pada putaran mesin 4000 rpm dengan EGR valve 100% dan pembebanan

25% terjadi penurunan brake spesific fuel consumption yang signifikan

dibandingkan dengan EGR valve 0%, akibat menggunakan EGR valve dan

catalytic converter dengan penurunan brake spesific fuel consumtion sebesar

23%.

Perhitungan kenaikan data brake spesific fuel consumption yang

signifikan pada putaran mesin 4000 rpm dengan pembukaan EGR valve

100% dan pembebanan 25%.

%23

%1004922,1

4922,11485,1

%100

max

max

maxmax

BSFC

BSFC

Nilai

NilaiNilaiBSFC

default

default

3. Nilai brake thermal efficiency mengalami peningkatan yang signifikan

dibandingkan dengan EGR valve 0%, sebesar 12.4% akibat menggunakan

EGR valve dan catalytic converter pada putaran mesin 3000 rpm dengan

EGR valve 50% dan pembebanan 100%.

Perhitungan kenaikan data brake thermal efficiency yang signifikan pada

putaran mesin 3000 rpm dengan pembukaan EGR valve 50% dan

pembebanan 100%.

%4,12

%1004146,20

4146,209524,22

%100

max

max

maxmax

BTE

BTE

Nilai

NilaiNilaiBTE

default

default

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

36

5.2 Saran

Dari penelitian yang sudah dilakukan ada beberapa hal yang pelu

diperbaiki yaitu:

1. Penelitian dapat dikembangkan dengan menambahkan variasi pemanas

udara pada filter udara sebelum masuk ke intake manifold yang kemudian

dibandingkan dengan penelitian ini.

2. Penelitian ini dapat dikembangkan dengan menambahkan variasi

perbandingan kompresi pada ruang bakar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

37

DAFTAR PUSTAKA

Ã, A. M., & Tauzia, X. (2008). Experimental study of various effects of exhaust

gas recirculation ( EGR ) on combustion and emissions of an automotive

direct injection diesel engine. 33, 22–34.

https://doi.org/10.1016/j.energy.2007.08.0 10

Bappenas, S. (2009). Rancang Bangun Catalytic Converter Material Substrat

Tembaga Berlapis Mangan Untuk Mereduksi Emisi Gas Karbon Monoksida

Motor Bensin.

Galloni, E., Fontana, G., & Palmaccio, R. (2013). Effects of exhaust gas recycle in

a downsized gasoline engine. Applied Energy, 105, 99–107.

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.12.046

Hussain, J., Palaniradja, K., Alagumurthi, N., & Manimaran, R. (2012). Effect of

Exhaust Gas Recirculation ( EGR ) on Performance and Emission

characteristics of a Three Cylinder Direct Injection Compression Ignition

Engine. Alexandria Engineering Journal, 51(4), 241–247.

https://doi.org/10.1016/j.aej.2012.09.004

Iliev, S. (2015). A comparison of ethanol and methanol blending with gasoline

using a 1-D engine model. Procedia Engineering, 100(January), 1013–1022.

https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.01.461

Moktar, A. (2012). Catalytic Converter Jenis Katalis Pipa Tembaga Berlubang

Untuk Mengurangi Emisi Kendaraan Bermotor. Jurnal Gama, 8(September),

125–131.

Pan, M., Qian, W., Wei, H., Feng, D., & Pan, J. (2020). Effects on performance

and emissions of gasoline compression ignition engine over a wide range of

internal exhaust gas recirculation rates under lean conditions. Fuel,

265(November 2019), 116881. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116881

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

38

Pradeep, V., & Sharma, R. P. Ã. (2007). Use of HOT EGR for NO x control in a

compression ignition engine fuelled with bio-diesel from Jatropha oil. 32(x),

1136–1154. https://doi.org/10.1016/j.renene.2006.04.017

Septiyanto, A., Maulana, S., & Nugroho, A. (2017). PENGARUH EXHAUST GAS

RECIRCULATION ( EGR ) TERHADAP PERFORMA DAN EMISI JELAGA

MESIN. 129–136.

Umam. (2009). Study Analysis Of Performance, Combustion Process And

Noemission Of Diesel Engine With Egr System Using Angle Globe Egr Valve

By Experiment.

Wardhana, A. . (1995). Rancang Bangun Catalytic Converter Material Substrat

Tembaga Berlapis Mangan Untuk Mereduksi Emisi Gas Karbon Monoksida

Motor Bensin. 2.

Warju. (2006). TESIS PENGARUH PENGGUNAAN CATALYTIC CONVERTER

TEMBAGA BERLAPIS MANGAN TERHADAP KADAR POLUTAN GAS

BUANG MOTOR.

Zhao, L., Qi, W., Wang, X., & Su, X. (2020). Potentials of EGR and lean mixture

for improving fuel consumption and reducing the emissions of high-

proportion butanol-gasoline engines at light load. Fuel, 266(November

2019), 116959. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116959

Zuo, Q., Xie, Y., Guan, Q., Zhu, G., E, J., Zhu, X., Tang, Y., Wang, Z., & Chen,

W. (2020). Effect of critical dual-carrier structure parameters on performance

enhancement of a dual-carrier catalytic converter and the gasoline engine

system. Energy Conversion and Management, 204(November), 112325.

https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.112325

https://www.lksotomotif.com/2019/07/fungsi-catalytic-converter-dan-jenis.html

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI