pemodelan dan simulasi performa sapu...
TRANSCRIPT
PERMODELAN DAN SIMULASI PERFORMA SAPU ANGIN I DENGAN ENGINE PE-M 40 BERSIKLUS MILLER MENGGUNAKAN MATLAB
SIMULINK
Oleh:
Galih Priyo Atmojo
2106 100 035
Dosen Pembimbing:
Dr. M. Nur Yuniarto, S.T.
TUGAS AKHIR
GALIH PRIYO ATMOJO
2106 100 035
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA
JUMAT, 01 JULI 2011
LATAR BELAKANG
Kompetisi kendaraan hemat bahan bakar antarpelajar se-Asia (Sirkuit Sepang, Malaysia)
Kendaraan Sapu Angin I(232 km/liter bensin)Engine : PE-X 40 SI ICEFuel : gasolineTransmission : sprocket chain
Engine PaijoExperiment 40 cc (PE-X 40)(Siklus Otto)
Engine Paijo Experiment Miller 40 cc (PE-M 40)(Siklus Miller)
modifikasi
Evaluasi performamodifikasi
Permodelan sistem & Simulasi Matlab/Simulink
PERMASALAHAN
• Bagaimana cara membuat permodelan sistem kendaraan untukmengevaluasi performa dan konsumsi bahan bakar kendaraan SapuAngin I bersiklus Miller?
• Bagaimana cara menyimulasikan interaksi antara dinamikakendaraan, pengemudi, dan sirkuit dengan menggunakan software Matlab Simulink?
BATASAN MASALAH
• Kondisi dan properti kendaraan Sapu Angin I diperoleh berdasarkandata dan informasi dari tim Shell Eco Marathon Asia 2010 MesinITS.
• Karakteristik lintasan kendaraan yang digunakan adalahkarakteristik sirkuit Internasional Sepang, Malaysia.
• Properti input yang divariasikan adalah properti dari engine PaijoExperiment Miller 40 cc(PE-M 40).
TUJUAN TUGAS AKHIR• Membuat model kendaraan untuk mengevaluasi performa dan
konsumsi bahan bakar Sapu Angin I bersiklus Miller.• Mensimulasikan model sistem yang terdiri dari dinamika kendaraan
Sapu Angin I bersiklus Miller, pengemudi, dan sirkuit denganmenggunakan software Matlab Simulink.
• Mengetahui mode mengemudi terbaik untuk mendapatkankonsumsi bahan bakar paling efektif.
MANFAAT TUGAS AKHIR• Mengetahui performa dan konsumsi bahan bakar kendaraan Sapu
Angin I dengan engine bersiklus Miller. • Dapat mempermudah pengembangan Sapu Angin selanjutnya.• Mengetahui perbandingan antara penggunaan siklus Miller dengan
siklus Otto standar pada motor pembakaran dalam.
TINJAUAN PUSTAKA
• Abdulhamid (2008) permodelan untuk evaluasi dilakukan dengan penjelasan dan perumusan matematis, yang kemudian dirangkai menjadi blok-blok sesuai logika dan alur perhitungan
• Assanis, dkk (2000) membuat model sistem truk yang terdiri dari engine, torque converter, driveline
• Grunditz dan Jansson (2009) pemodelan untuk sistem kendaraan hybrid terdiri dari tiga subsistem, yaitu environment, driver demand, dan vehicle
• Willard W. Pulkrabek (1996) perhitungan matematis termodinamika pada engine bersiklus Miller ideal
• Poompipatpong (2008) siklus Miller pada mesin diesel• Lee, Chang Ro & Park, Bong Chul (2006) Perlakuan pengendara dimodelkan sebagai model
PI-controller• Lee, Jeongwoo (2009) model kendaraan konvensional sederhana untuk memperoleh
konsumsi bahan bakar. Model terdiri dari dua bagian utama, model kendaraan dan model roda• MathWorks, Inc (1998) contoh permodelan sistem transmisi yang menghubungkan torsi
keluaran transmisi menjadi kecepatan kendaraan dan kecepatan keluaran transmisi yang dipengaruhi rasio final drive, beban jalan, dan kecepatan roda kendaraan
Willard W. Pulkrabek (1996), Massa total aktual yang masuk
kedalam silinder pada tiap siklus, berubah mengikuti effisiensivolumetris engine:
SITTHIRACHA (2006), Model engine :Performa engine dipengaruhiefisiensi volumetrik engine, termodinamika, dan kerugian gesek
MODEL ENGINE
DIAGRAM P-v
TIMING VALVE SIKLUS MILLER(Poompipatpong ,2007)
MODEL ENGINE
Efisiensi siklus MILLER vs rpm(Poompipatpong ,2007)
Poompipatpong (2007 aplikasi Siklus Miller pada mesin diesel berbahan bakar gas alam. Siklus Miller tanpa supercharger dapat meningkatkan efisiensi termal brake 1,08% dan brake spesific fuel
consumption (bsfc) sebanyak 4,58%. Pada penelitian tersebut, Poompipatpong melakukan 3 variasi waktu penutupan katup hisap, yakni 350, 510, dan 770.
APLIKASI SIKLUS MILLER
MODEL DRIVER
Driver menentukan perlakuan mengemudi kendaraan yang berupa kecepatan
Grunditz dan Jansson (2009)
MODEL ENVIRONMENT
Penggambaran kondisi lintasan berdasarkan panjang lintasan dan kemiringan
Grunditz dan Jansson (2009)
Simulasi Engine PE-M 40
Torsi Brake fungsi rpm
@1500-2750 rpm, torsi = 4,01 -3,94 Nm
Torsi maksimum 4,52 Nm @ 2100 RPM
Simulasi Engine PE-M 40
Fuel flow rate fungsi rpm
@1500-2750 rpm, fuel flow rate = 3,43x10-6 - 6,17x10-6 kg/s
Simulasi Sapu Angin I dengan Engine PE-M 40
Parameter lomba : 5 lap jarak total = 13,054 kmWaktu tempuh maksimal = 28 menit (1680 sekon)
Simulasi :
Akselerasi V=0-30 km/jam 83 sekon
Simulasi Sapu Angin I dengan Engine PE-M 40
Daya engine sesaat vs referensi(engine on pada kecepatan konstan)
Kecepatan = 30 km/jam 996,5 km/liter
Simulasi Sapu Angin I dengan Engine PE-M 40
Daya engine sesaat vs referensi(engine on/off pada kecepatan konstan)
Kecepatan = 30 km/jam 1540 km/liter
KESIMPULAN• Engine bersiklus Miller dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi konsumsi
bahan bakar.
• Gaya hambat yang berpengaruh paling besar adalah kemiringan lintasan.
• Besarnya kecepatan kendaraan ikut menentukan besarnya tingkat konsumsibahan bakar. Hal ini berhubungan dengan efektivitas daya dan torsi yang digunakan pada kecepatan tertentu.
• Mode mengemudi sangat menentukan tingkat konsumsi bahan bakar yang mampu dicapai. Mode mengemudi kecepatan konstan dengan kondisi enginemenyala memiliki konsumsi bahan bakar 996,5 km/liter. Mode stop and gomemiliki efisiensi konsumsi bahan bakar yang lebih baik, yakni 1540 km/liter biladibandingkan dengan kecepatan konstan.
SARAN• Model engine hanya merupakan gambaran kasar karakteristik PE-M 40 bersiklus
Miller. Untuk mendapatkan hasil yang lebih riil, model engine bisa diperoleh daridata pengujian.
• Belum ada referensi yang dapat menggambarkan model engine secaramendetail. Hendaknya perlu dikembangkan model engine yang lebih baik danlebih detail.