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