Proposal Tugas Akhir
PROPOSAL TUGAS AKHIR
Studi Karakteristik Spray Bahan Bakar Multiholes
Nozzle Pada Motor Bakar Dalam
Disusun Oleh:
Dwi Nusantara Fatwa
(3331080744)
CAHYO DIYANTO
( 3331081417 )
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA
CILEGON – BANTEN
2014
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 1
Proposal Tugas Akhir
“Studi Karakteristik Spray Bahan Bakar Multiholes
Nozzle Pada Motor Bakar Dalam “.
1. Latar Belakang
Injector nozzle atau biasa juga disebut pengabut adalah suatu alat mekanis yang berfungsi untuk menyemprotkan bahan bakar dalam bentuk partikel-partikel halus atau kabut ke dalam suatu udara yang bertekanan (udara terkompresi) didalam ruang bakar silinder , dimana suhu udara yang dipadatkan itu sangat cukup tinggi. Pengabutan dari bahan bakar ke dalam udara yang bersuhu tinggi, menyebabkan bahan bakar menguap lalu membentuk gas dan selanjutnya bahan bakar yang berubah menjadi gas akan terbakar didalam ruang bakar silinder. Injector dirancang sedemikian rupa untuk merubah tekanan bahan bakar dari inection pump yang bertekanan tinggi untuk membentuk kabut yang bertekanan antara 60 – 200 kg/cm², tekanan ini mengakibatkan peningkatan suhu pembakaran di dalam ruang bakar silinder meningkat menjadi 600º C.
Tekanan bahan bakar yang melalui injector nozzle yang berbentuk kabut hanya terjadi pada satu kali pada setiap siklusnya, yaitu pada setiap akhir langkah kompresi saja. Sehingga setelah sekali penyemprotan dalam kapasitas tertentu maka injector nozzle yang dilengkapi jarum berfungsi untuk menutup saluran nozzle ini sehingga kelebihan bahan bakar yang tidak terkabut akan dialirkan kembali ke tangki bahan bakar sebagai kelebihan aliran.
Nozzle terdiri dari 3 jenis yaitu :1. Jenis Single hole Nozzle ( Nozzle berlubang tunggal ) ; semprotan bahan
bakar yang dihasilkan oleh jenis ini berbetuk tirus dengan sudut kira – kira 4 – 15 derajat yang dikeluarkan oleh ujung nozzle berlubang satu ini. Pada single hole nozzle ini semprotan bahan bakar tidak merata bila sudutnya terlalu besar, keadaan ini dapat membatasi sudut semprotan yang bisa dipergunakan. Karena itu single hole nozzle dipakai pada mesin dimana bentuk ruang bakar akan menimbulkan pusaran dan karena tidak begitu membutuhkan pengabutan bahan bakar yang halus dan semprotan yang merata.
2. Jenis kedua ialah Multiholes Nozzle ( Nozzle berlubang banyak) ; semprotan bahan bakar pada jenis ini meluas ke semua bagian ruang bakar yang dangkal, nozzle jenis ini banyak dipergunakan pada motor diesel dengan penyemprotan secara langsung atau direct injective. Makin banyak
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 2
Proposal Tugas Akhir
jumlah bukaan semprotan bahan bakar maka makin kecil tiap bukaannya dan makin memerlukan bahan bakar yang bersih. Biasanya bukaan lubang semprotan mempunyai diameter 0.006 – 0.033 in , dan jumlahnya dapat berbeda – beda antara 3 – 18 lubang pada mesin yang mempunyai ruang bakar silinder yang besar.
3. Jenis yang ketiga ialah Pintle Nozzle ; nozzle jenis ini biasanya digunakan pada motor diesel dengan sistem kamar depan dan kamar pusar, dipasang dengan katup- katup yang ujungnya mempunyai batang atau pena yang disebut dengan “ pintle “ yang bentuk pintlenya disesuaikan dengan bentuk semprotan yang diinginkan. Semprotan pada jenis ini berbentuk silindris yang berlubang dan bertekanan tinggi.
Gambar. Jenis- Jenis Nozzle
2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas dapat di rumuskan permasalahan
pada penyusunan Tugas Akhir dengan judul “Studi Karakteristik Spray Bahan
Bakar Multiholes Nozzle Pada Motor Bakar Dalam “. Ini maka ada beberapa hal
yang menjadi rumusan masalah, antara lain:
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 3
Proposal Tugas Akhir
1. Bagaimana pola karakteristik spray dengan menggunakan Multiholes
Nozzle pada motor bakar dalam ?
2. Dengan menggunakan berbagai variasi tekanan bagaimana pola
perbandingan karakteristik spray pada Multiholes Nozzle, Singlehole
Nozzle, dan pada tipe Pintle?
3. Batasan Masalah
Mengigat luasnya ruang lingkup bahasan tetang “Studi Karakteristik Spray
Bahan Bakar Multiholes Nozzle Pada Motor Bakar Dalam “, maka batasan-
batasan yang digunakan dalam tugas akhir ini antara lain :
1. Tidak dilakukan analisa perhitungan kekuatan material nozzle.
2. Analisa proses pembakaran tidak dilakukan.
4. Tujuan Penelitian
Seperti latar belakang yang di kemukakan di atas, maka maksud dari
penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Untuk mengetahui pola karakteristik spray bahan bakar dengan
menggunakan Multiholes Nozzle.
2. Untuk mengetahui perbandingan pola karakteristik spray bahan bakar
dengan berbagai variasi tekanan dengan menggunakan berbagai tipe
Nozzle.
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 4
Proposal Tugas Akhir
5. Tinjauan Pustaka
No. Nama Judul Tahun Metode Hasil
1. N. Tamaki et all “Improvement of
Atomization
Characteristic of
Spray by Multiholes
Nozzle for Pressure
Atomized Type
Injector “
2010 Menguji karakteristik
atomisasi dari
semprotan multihole
nozzle untuk
digunakan
pada tipe injector
bertekanan.
Hasil ujinya
yaitu dengan
jumlah lubang
pada multi hole
nozzle berjumlah
4, diketahui
bahwa
panjangnya
semprotan lebih
kecil
dibandingkan
dengan atomisasi
single hole
nozzle.
2. Liu Xin et all “Near-Field
Characterization of
Direct Injection
Gasoline Sprays
from Multi-Hole
Injector Using
Ultrafast X-
Tomography”
2005 Metodenya yaitu
dengan menggunakan
ultrafast x-ray
detector dan intense
x-ray beam.
Hasil ujinya
adalah untuk
mengetahui
struktur dan
bentuk
semprotan pada
injeksi langsung
menggunakan
bahan bakar
gasoline .
3. Karimi Kourosh “Multiple-Injection
Diesel Spray
Characterisation at
Elevated Pressures
and Temperatures”
2004 Metodenya yaitu
dengan menggunakan
mesin berkompresi
cepat seperti mesin
diesel 2 tak dengan
ruang semprotan
untuk gambaran di
dalam ruang bakar.
Hasil ujinya
untuk
mengetahui
ukuran
semprotan,
kecepatan
(velocity),
kekentalan
(density), dan
bentuk geometri
dari semprotan.
4. Kusnandar “Analysis of Water 2010 Metodenya yaitu Hasilnya yaitu
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 5
Proposal Tugas Akhir
Hendar et all Mist Density Profile
for Two Nozzle
Interaction Using
Image Processing
Technique “
menguji karakteristik
pengabutan air pada 2
nozzle dengan jarak
masing-masing 5cm
dan tekanan 6,10
sampai 15 bars.
akan didapat
semprotan yang
lebih besar jika
tekanan air juga
besar.
5. Hussein A et all “Effect of Orifice
Diameter on
Characteristics of
Hollow Cone Swirl
Spray Emanating
from Simplex
Nozzles”
2010 Metode yang
digunakan yaitu
mencari tahu efek
diameter lubang
nozzle terhadap sudut
nozzle, panjang
semprotan dan
koeefisien semprotan
keluar.
Dengan
menggunakan
tekanan injeksi
yang lebih besar
maka panjang
semprotan dan
sudut semprotan
akan mengalami
kenaikan.
6. Hameed Amar
Hasan et all
“Improving the
Efficiency of
Micronozzle by
Heated Sidewalls”
2010 Metodenya yaitu
menguji kenaikan
panas dengan
menggunakan medan
listrik pada dinding
micronozzle.
Hasilnya ialah
tidak hanya
membuktikan
perlakuan panas
dapat
meningkatkan
dorongan tapi
juga panas pada
seluruh dinding
dapat
meningkatkan
dorongan dan
spesifik impuls
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 6
Proposal Tugas Akhir
6. Metode Penelitian
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis menggunakan beberapa metode,
yaitu antara lain sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Pengumpulan referensi dari buku-buku atau memanfaatkan internet untuk
memperoleh data yang berhubungan dengan isi penulisan tugas akhir ini.
2. Studi Eksperimen
Melakukan eksperimen mengenai tugas akhir yang akan dilakukan di
Laboratorium Prestasi Mesin Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 7
Proposal Tugas Akhir
Diagram Alir (Flow Chart)
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 8
Mulai
Pembuatan Rig Experiment
NozzlePompaCamera
Tujuan Penelitian
Laporan
Pelaksanaan Experiment
Bentuk SprayPanjang SpraySudut Spray
Analisa
Studi Literatur
Proposal Tugas Akhir
SKEMA PENGUJIAN
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 9
Proposal Tugas Akhir
7. Referensi
o Bae, C. dan Kang, J.,"Diesel Spray Characteristics of a Common-Rail VCO Nozzle Injector”, Proc. Thermofluidynamic Processes in Diesel Engines (THIESEL), (2007).
o W. Arya, Kawano Djoko S, “Simulasi Numerik Pola Semprotan Bahan Bakar Biodiesel Di Ruang Bakar Mexican Hat Dengan CFD Solver Fluent 6.3” Program Pasca Sarjana, Jurusan Teknik Mesin ITS, (2010).
o Obert, Edward F, “Internal combustion engines” Scranton: International Textbook, (1968)
8. Jadwal Pelaksanaan (Time Schedule)
No Aktivitas Minggu ke-
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 Proposal
2 Literatur
Review
3 Eksperimen
4 Pengumpulan
Data
5 Pengolahan
Data dan
Analisa
6 Kesimpulan
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 10
Proposal Tugas Akhir
Program studi s-1 Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Page 11