Dalam satu dekade terakhir, penurunan kualitas udara, terutama di kawasan perkotaan, menjadi perhatian serius karena berdampak langsung terhadap kesehatan manusia. Sektor transportasi merupakan salah satu kontributor utama peningkatan emisi polutan udara dan gas rumah kaca global. Sebagai respons, banyak negara telah menerapkan kebijakan standar efisiensi bahan bakar pada kendaraan sebagai langkah efektif untuk mengurangi konsumsi minyak, emisi karbon, dan polusi udara. Teknologi mesin pembakaran internal pun berkembang sejalan dengan arah kebijakan tersebut.
Penelitian ini bertujuan menyimulasikan sistem pemutusan aliran bahan bakar saat deselerasi pada mesin berbahan bakar LPG sebagai salah satu upaya penghematan bahan bakar dan pengurangan emisi.
Penggunaan bahan bakar alternatif seperti LPG, etanol, metanol, DME, dan hidrogen merupakan bagian dari kebijakan energi yang diadopsi oleh banyak negara. LPG menjadi salah satu opsi yang menjanjikan karena dapat langsung digunakan pada teknologi kendaraan yang ada dengan penambahan converter kit pada sistem bahan bakar. Meskipun tenaga yang dihasilkan masih lebih rendah dibandingkan bensin, namun emisi gas buang dari mesin LPG terbukti lebih bersih, dan di beberapa negara LPG mampu bersaing dengan bahan bakar konvensional dari sisi ekonomi.
Saat ini, teknologi kendaraan berbahan bakar LPG sudah berkembang setara dengan teknologi Gasoline Direct Injection (GDI), di mana LPG cair disemprotkan langsung ke ruang bakar melalui teknologi Liquid Phase Direct Injection (LPDI). Namun demikian, model converter dan mixer masih menjadi yang paling banyak digunakan, terutama pada kendaraan lama yang dimodifikasi. Umumnya, kendaraan LPG menggunakan sistem bi-fuel yang memungkinkan kendaraan beroperasi secara bergantian pada mode bensin dan LPG. Skema dasar sistem mesin bi-fuel ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1.Skema dasar mesin bi-fuel LPG/bensin dengan converter dan mixer.
Selama beberapa dekade terakhir, berbagai pendekatan telah dilakukan untuk meningkatkan efisiensi konsumsi bahan bakar pada mesin LPG. Campuran stoikiometri (λ = 1) diketahui mampu menghasilkan efisiensi termal yang optimal . Salah satu inovasi yang dikembangkan adalah sistem pengatur suhu LPG guna memperbaiki emisi gas buang. Aliran sirkuit pendingin pada vaporizer dikendalikan oleh katup yang diaktifkan melalui unit kontrol PID. Hasilnya menunjukkan bahwa emisi NO dapat ditekan hingga 2% dibandingkan dengan sistem injeksi LPG standar. Selain itu, penerapan sistem kontrol terbukti mampu menurunkan emisi secara signifikan dibandingkan mode operasi bensin.
Pada sistem converter dan mixer, LPG masuk ke dalam mesin dikendalikan melalui kevakuman pada intake manifold. Saat deselerasi, kevakuman meningkat karena katup throttle tertutup. Hal ini menyebabkan pemborosan bahan bakar dan peningkatan emisi. Salah satu solusi untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan menghentikan aliran LPG selama deselerasi melalui sistem fuel cut-off .
Mengingat sistem dinamis mesin pembakaran internal yang kompleks, termasuk keterkaitan antara aliran bahan bakar, kecepatan mesin, proses pembakaran, dan aliran gas buang, maka penerapan sistem fuel cut-off memerlukan pendekatan kontrol yang sesuai. Dalam penelitian ini, sistem Deceleration Fuel Cut-Off (DFCO) dimodelkan secara komputasional untuk mengontrol solenoid pada converter LPG. Mengingat karakteristik sistem kendaraan yang dinamis dan non-linier, maka pendekatan yang digunakan adalah Fuzzy Logic Controller (FLC). FLC dipilih karena memiliki kestabilan sistem yang baik, mampu menangani sistem black box, serta dapat diaplikasikan pada sistem Multi Input Multi Output (MIMO). Konsep matematis fuzzy tergolong sederhana, mudah dipahami, dan toleran terhadap data yang tidak sempurna.
________________________________________
Pemodelan Sistem
Dalam studi ini, model matematis digunakan untuk merepresentasikan kondisi aktual dari mesin bensin dengan penyalaan sendiri (spark ignition engine). Pemodelan mesin dibagi menjadi beberapa bagian, antara lain dinamika intake manifold dan dinamika mesin . Hubungan antara tekanan udara manifold, suhu udara manifold, dinamika kecepatan poros engkol, serta dinamika bahan bakar digambarkan dalam Gambar 2.
Gambar 2. Pemodelan mesin bi-fuel LPG/bensin.
Untuk lebih detainya dapat dilihat International Journal of Vehicle Structures & Systems
Program Studi D3 Mesin Otomotif UNIMMA merupakan Program Studi Unggulan dan Program Studi Terbaik di Indonesia. Follow Instagram @teknikmesin_otomotifunimma juga Tiktok @teknik.mesin.oto.unimma dan Youtube @ME-Unimma biar nggak ketinggalan informasi terbaru dari kami.
