149x Filetype PDF File size 0.83 MB Source: simpel.its.ac.id
Ringkasan penelitian tidak lebih dari 500 kata yang berisi latar belakang penelitian, tujuan dan tahapan metode penelitian, luaran yang ditargetkan, serta uraian TKT penelitian yang diusulkan. RINGKASAN Mesin diesel kapal dual-fuel (DF) diproyeksikan dapat memenuhi regulasi IMO Tier III pada Annex VI MARPOL 73/78 convention. Hal tersebut dikarenakan hasil emisi pembakaran mesin diesel DF dengan gas lebih bersih daripada mesin pada mode diesel konvensional. Hasil pembakaran yang bersih tersebut dipengaruhi faktor subtitusi bahan bakar gas (BBG) yang dominan dibandingkan dengan bahan bakar diesel (pilot fuel). Pengaturan injeksi bahan bakar merupakan bagian vital yang berpengaruh terhadap proses pembakaran, salah satunya dapat menggunakan strategi split injection. Strategi tersebut diaplikasikan pada bahan bakar yang digunakan untuk proses pembakaran. Hingga saat ini penelitian strategi tersebut condong pada injeksi pilot fuel. Pada penelitian ini, strategi split injection dilakukan pada BBG sedangkan bahan bakar dieselnya menggunakan single injection untuk mendapatkan alternatif baru dengan kemudahan operasional. Hipotesis dari penelitian ini yaitu bahwa upaya tersebut dapat digunakan untuk mendapatkan gaseous-air mixture yang lebih baik untuk proses pembakaran. Sehingga hasil performa dan emisi gas buang menjadi lebih baik. Penelitian ini bertujuan untuk membuat sistem split injection untuk BBG pada mesin diesel DF dan menganalisa dampaknya terhadap performa dan emisi gas buang yang dihasilkan. Metode yang dipakai dalam penelitian ini yaitu dengan simulasi pemodelan GT-Power dan CFD serta uji eksperimen laboratorium mesin diesel Yanmar tipe TF 85 yang dimodifikasi menjadi mode DF dengan pengaturan split injection pada sistem gas common rail. Variasi untuk pengujian simulasi dan eksperimen yaitu mengatur injection timing dari setiap injeksi BBG, kecepatan putaran mesin, dan prosentase pembebanan. Dari penelitian ini ditargetkan adanya luaran berupa publikasi internasional dan dapat ditemukan luaran metode baru untuk memperbaiki kinerja mesin diesel. Kata kunci maksimal 5 kata BBG; CFD; dual fuel; diesel; split injection Latar belakang penelitian tidak lebih dari 500 kata yang berisi latar belakang dan permasalahan yang akan diteliti, tujuan khusus, dan urgensi penelitian. Pada bagian ini perlu dijelaskan uraian tentang spesifikasi khusus terkait dengan skema. LATAR BELAKANG Hingga saat ini mesin diesel masih digunakan karena efisiensinya yang lebih unggul daripada mesin otto. Karakteristik yang menguntungkan pada mesin diesel perlu dimaksimalkan. Ketatnya regulasi seperti IMO MARPOL 73/78 pada kapal memaksa penurunan emisi gas buang sebersih mungkin tanpa adanya pengurangan performa mesin, utamanya emisi NOx (Rutkowski, 2016). Salah satu cara yang dapat dilakukan yaitu menggunakan bahan bakar gas (BBG) dalam mode dual fuel (DF) pada mesin diesel, yang mana juga mampu menekan biaya operasional mesin (Ehsan and Bhuiyan, 2010). Sayangnya, masih ditemukan kekurangan yang cukup signifikan saat mesin diesel DF dioperasikan. Saat beban tinggi mesin diesel DF lebih sering terjadi knocking dan saat beban rendah efisiensi termal memburuk (Sahoo et al., 2009, Alla et al., 2000). Salah satu faktor penyebab tersebut yaitu pola injeksi yang berpengaruh terhadap percampuran bahan bakar dan udara. Agar mendapatkan performa dan hasil gas buang yang memuaskan mesin diesl DF membutuhkan pola gaseous fuel-air mixture yang baik (Yousefi et al., 2018, Guo et al., 2017, Wu et al., 2017, Wang et al., 2016b). Strategi multiple injection atau split injection merupakan salah satu upaya yang dapat digunakan untuk masalah tersebut menurut Ma et al. (2015). Namun, selama ini strategi tersebut digunakan pada injeksi bahan bakar diesel yang digunakan sebagai pilot fuel pada mesin diesel DF, sedangkan BBG merupakan bahan bakar yang dominan pada proses pembakaran. Pembelian mesin baru dengan teknologi yang sama menjadi pertimbangan dari segi harga dan biaya instalasi, utamanya mesin besar seperti pada kapal. Selain itu, untuk mesin yang dimodifikasi, kontrol terhadap sistem injeksi yang telah ada pada mesin menjadi sebuah risiko yang berpengaruh terhadap asuransi. Sehingga, diharapkan kontrol terhadap sistem injeksi gas merupakan alternatif baru yang dapat digunakan untuk semua mesin. Oleh sebab itu, pada penelitian ini akan dikaji upaya peningkatan performa mesin dan pengurangan emisi gas buang pada mesin diesel DF dengan mengunakan strategi split injection pada sistem injeksi BBG. Dalam penelitian ini akan dilakukan pembuatan model simulasi dan eksperimen di Laboratorium Mesin Kapal, Departemen Teknik Sistem Perkapalan. Model sistem split injection untuk BBG akan dibuat dengan memodifikasi mesin diesel DF yang tersedia. Sistem ini kemudian dibandingkan dengan kinerja mesin diesel DF saat sebelum dimodifikasi. Tinjauan pustaka tidak lebih dari 1000 kata dengan mengemukakan state of the art dan peta jalan (road map) dalam bidang yang diteliti. Bagan dan road map dibuat dalam bentuk JPG/PNG yang kemudian disisipkan dalam isian ini. Sumber pustaka/referensi primer yang relevan dan dengan mengutamakan hasil penelitian pada jurnal ilmiah dan/atau paten yang terkini. Disarankan penggunaan sumber pustaka 10 tahun terakhir. TINJAUAN PUSTAKA Hingga saat ini metode split injection pada mesin diesel konvensional ataupun pada mode DF. Metode tersebut membagi injeksi pilot fuel menjadi beberapa bagian, umumnya dua bagian, berupa perbandingan proporsional dari mode single injection seperti 1:1 atau 1:2, dan memungkinkan untuk ukuran lainnya. Tentunya dalam proses penginjeksiannya diberikan dwell time sehingga kedua injeksi terpisah. Parameter pengukuran teknis pembagian massa injeksi dan pengaturan dwell time dapat melalui pengaturan injection timing setiap injeksi. Hal tersebut dapat berpengaruh besar terhadap proses pembakaran yang terjadi di dalam silinder. Efek dwelling time dan jumlah pilot yang meningkat menyebabkan BSFC meningkat (Li et al., 2016a). Bagaimanapun dari beberapa eksperimen yang telah dilakukan strategi ini telah mengurangi emisi gas buang yang cukup signifikan. Seluruh strategi split injection menyebabkan NOx dan jelaga berkurang karena proses percampuran yang lebih baik (Sindhu et al., 2017, Yu et al., 2017, Hiwase et al., 2013). Gambar 2.1 Besarnya emisi gas buang NOx dan jelaga dengan beberapa variasi injeksi (Sindhu et al., 2017). Sensitifitas terhadap pemilihan injeksi pertama berdampak pada proses pembakaran. Dalam eksperimen yang dilakukan oleh Ma et al. (2015) dengan strategi after injection (massa injeksi pertama lebih besar) dan menggunakan metode heavy EGR hingga 50% didapatkan bahwa HRR lebih besar, peak pressure yang lebih besar pula. Selain itu efisiensi pembakaran meningkat karena proses percampuran yang lebih baik, dengan in-cylinder temperature yang lebih besar, sayangnya hal ini tidak memberikan dampak yang signifikan terhadap penurunan emisi gas buang. Namun, dari eksperimen Sindhu et al. (2017) dapat diambil data bahwa emisi gas buang NOx dapat direduksi seminimum mungkin dengan first injection dengan strategi before injection (Gambar 2.1), dengan meningkatkan rasio EGR, dan memperlambat injection timing, sayangnya hal ini mereduksi secara signifikan performa mesin. Gambar 2.2 Jumlah konsumsi bahan bakar dan emisi NOx dengan variasi EGR dan main injection timing yang berbeda (Qi et al., 2011). Selain kelebihan pada pengurangan emisi NOx, strategi before injection tersebut juga mengindikasikan peningkatan jelaga meskipun tidak signifikan. Begitu juga pada eksperimen oleh (Qi et al., 2011) didapatkan hasil yang sama, dan hal tersebut berakibat terhadap peningkatan konsumsi bahan bakar saat rasio EGR ditingkatkan (Gambar 2.2). Penggunaan EGR menyebabkan konsentrasi oksigen berkurang sehingga mengurangi burn rate ketika diffusion combustion dimulai, sehingga pembakaran yang stabil lebih sulit dicapai. Tabel 2.1 Beberapa penelitian strategi split injection pada mesin diesel.
no reviews yet
Please Login to review.