BAB 1 PENDAHULUAN Dalam pendahuluan ini dipaparkan latar belakang permasalahan tentang perlunya penelitian yang lebih mendalam tentang masalah knock. Permasalahan knock ini selalu menghadang setiap upaya peningkatan daya dan efisiensi dari motor bakar Otto. Upaya untuk menangani permasalahan tersebut agar kinerja motor bakar Otto meningkat, akan disampaikan dalam penelitian ini.
1.1.
Latar Belakang Permasalahan Motor bakar Otto (motor bensin, petrol engine) sampai saat ini masih terus
digunakan secara luas dengan teknologi yang terus dikembangkan. Hal ini disebabkan karena mesin bensin lebih ringan, daya relatif lebih besar dan suara (getaran) lebih halus dibandingkan dengan mesin Diesel. Ada beberapa upaya meningkatkan efisiensi dan daya mesin, antara lain dengan dikembangkannya teknologi hibrida dan peningkatan kualitas bahan bakar, namun demikian motor bakar Otto (bensin) tetap mengalami masalah knock (ngelitik), yang mengakibatkan mesin kehilangan daya, boros bahan bakar dan cepat rusak. Peningkatan daya (tekanan silinder) dapat dilakukan dengan perbesaran sudut pengapian, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.1 [1].
Gambar 1.1. Pengaruh sudut crank pada tekanan silinder untuk berbagai sudut pengapian (spark advance) [1]. 1
Gambar 1.1 menjelaskan pengaruh perbesaran sudut pengapian pada peningkatan tekanan dalam silinder. Hal ini terlihat bahwa semakin besar sudut pengapian (spark advance) akan menghasilkan tekanan yang lebih tinggi di dalam ruang bakar. Jika semakin besar sudut pengapian maka torsi atau daya dan efisiensi akan semakin besar. Torsi maksimum pada kondisi tertentu akan dicapai bila sudut pengapian tepat pada titik MBT (maximum brake torque), seperti ditunjukkan pada Gambar 1.2.
Gambar 1.2. Torsi relatif vs sudut pengapian [1]. Gambar 1.1. menunjukkan bahwa untuk menghasilkan torsi yang tinggi perlu sudut pengapian yang besar. Namun bila terlalu besar, akan mengakibatkan terjadinya knock, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.3.
knock
Gambar 1.3. Pengaruh sudut pengapian terhadap tekanan ruang bakar : (a) normal, (b) knock kecil, (c) knock besar [1]. 2
Berdasarkan Gambar 1.3. untuk mendapatkan daya dan efisiensi yang maksimum adalah dengan mengatur sudut pengapian yang optimum. Sudut pengapian optimum adalah sudut pengapian terbesar sebelum terjadi knock. Knock merupakan fenomena terlepasnya energi yang sangat cepat pada lokasi tertentu, sebelum rambatan api busi mencapai lokasi tersebut. Pelepasan energi tersebut mengakibatkan tekanan dan suhu yang tinggi pada lokasi tersebut. Hal ini menyebabkan campuran bahan bakar-udara pada lokasi tersebut akan terbakar dengan sendirinya (autoignition) secara spontan dan sangat cepat, sehingga terjadi gelombang kejut yang menyebar keseluruh ruang bakar. Rambatan gelombang kejut tersebut menimbulkan resonansi dengan frekuensi alami ruang bakar sehingga terdengar oleh telinga [1]. Tekanan dan suhu yang tinggi adalah hal utama yang menyebabkan terjadinya knock. Pada motor bakar besar tekanan ruang bakar dipengaruhi oleh besar bukaan throttle dan besar putaran. Bila bukaan throttle semakin besar akan mengakibatkan tekanan semakin besar. Besar bukaan throttle diperlukan sesuai dengan besar beban yang harus dipikul. Sebaliknya bila putaran semakin tinggi akan mengakibatkan tekanan semakin rendah. Dengan demikian terjadinya knock dipengaruhi oleh putaran dan besar bukaan throttle (beban). Secara global, bila putaran semakin rendah dan beban semakin besar, akan mengakibatkan semakin besar (cepat) terjadi knock. Hal ini mempengaruhi daya yang dihasilkan. Daya pada kondisi operasional dipengaruhi oleh beberapa faktor pokok, yaitu putaran dan sudut pengapian. Pada sudut pengapian tertentu dan pada besar bukaan throttle (beban) tertentu serta pada berbagai putaran akan menghasilkan
torsi
tertentu. Torsi maksimum pada putaran tertentu dicapai pada sudut pengapian optimum tertentu, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.4.
3
Gambar 1.4. Torsi vs sudut pengapian pada berbagai putaran [1].
Gambar 1.4. menunjukkan torsi maksimum yang dihasilkan pada putaran tertentu akan dicapai pada sudut pengapian optimum yang tertentu. Hal ini menunjukkan bahwa sudut pengapian optimum adalah dinamis, selalu berubah sesuai perubahan putaran setiap saat. Selain hal itu, bila bukaan throttle berubah, akan mempengaruhi tekanan, sehingga akan mempengaruhi besar sudut pengapian optimum juga. Sudut pengapian yang tepat (optimum) adalah pada area dekat dengan dimulainya terjadi knock, yaitu yang dikenal sebagai area KL-MBT (knock limited 4
maximum brake torque). Area KL-MBT ini adalah area akan mulai terjadi knock, atau sudut pengapian saat mulai terjadi knock dikurangi dengan 2 derajat [2] atau 2 % [1]. Area KL-MBT dapat ditentukan bila dan hanya bila knock dapat dideteksi dan diidentifikasi. Deteksi dan identifikasi knock dipergunakan untuk menetapkan kapan saat terjadi knock atau pada sudut pengapian berapa knock terjadi. Dengan demikian hal ini dapat ditetapkan sudut pengapian KL-MBT, pada kondisi putaran dan bukaan throttle tertentu. Sudut pengapian KL-MBT inilah yang dimaksud dengan sudut pengapian optimum. Peta sudut optimum dapat dibuat dari susunan sudut pengapian optimum yang diperoleh pada berbagai kondisi putaran dan bukaan throttle tertentu. Dengan lain kata, walaupun terjadinya knock adalah sangat merugikan, yang harus dihindari, namun terjadinya knock dapat digunakan sebagai penanda KLMBT, yang merupakan batas maksimum besarnya sudut pengapian dalam menghasilkan daya dan efisiensi maksimum. Pendeteksian knock telah dilakukan dengan beberapa cara, antara lain : dengan mendengarkan suara mesin langsung dengan telinga oleh Midgley-Boyd dan Wheeler [3]; pena bergetar oleh : Boyd dan Klimstra [3]; sensor getaran mesin (akselerometer) oleh : Honig dkk. dan Bosch [3]; sensor gaya oleh : Randall dan Powel [3]; sensor suhu oleh : Renault dan Kittelson [3]; sensor ionisasi oleh : Ganti [4]; Kawamura dkk, 1985 dan Collins dkk [3]. Deteksi knock pada motor bakar yang telah dilakukan selama ini adalah berdasar intensitas (besaran, magnitude) sinyal getaran tekanan ruang bakar mesin dengan sensor tekanan. Sensor tekanan ini cukup presisi namun mahal dan tidak tahan lama. Sensor yang banyak digunakan sekarang adalah menggunakan sensor getaran, biasanya berupa akselerometer, yang menggunakan piezo-electric sebagai trandusernya. Kelemahan sistem ini adalah karakteristik yang sering berubah atau tidak stabil, terpengaruh panas mesin, karena harus dipasang pada blok silinder
5
mesin. Dengan demikian perlu diciptakan metode baru dalam deteksi dan identifikasi yang lebih andal serta menggunakan sensor yang lebih stabil.
1.2. Perumusan Masalah Upaya yang telah dilakukan untuk meningkatkan daya dan efisiensi pada motor bakar Otto telah dijalankan dengan beberapa cara, antara lain : dengan memperbaiki kualitas bahan bakar, meningkatkan rasio kompresi (CR, compression ratio) dan disain ruang bakar yang baik. Namun masalah knock tetap menghalangi upaya tersebut, sehingga perlu dilakukan upaya lain. Mesin yang telah melewati tahap produksi, upaya peningkatan daya dan efisiensi maksimum yang dapat dilakukan adalah memperbaiki kondisi operasional, yaitu menjaga agar operasional mesin tetap di luar area terjadinya knock atau menjaga agar kondisi terjadinya knock tidak tercapai. Hal ini dapat dilakukan dengan penyetelan (pengaturan) sudut pengapian tertentu (optimum) sesuai putaran dan besar bukaan throttle. Sebagaimana telah diketahui bahwa sudut pengapian optimum adalah sudut pengapian KL-MBT, yaitu sudut pengapian saat mulai terjadi knock dikurangi 2 derajat. Hal ini menunjukkan bahwa perlu diketahui saat terjadi knock, sehingga perlu adanya deteksi dan identifikasi knock dengan seksama. Deteksi dan identifikasi knock adalah menangkap sinyal knock dan menganalisisnya kapan terjadi, yaitu pada besar putaran dan besar bukaan throttle berapa. Metode deteksi dan indentifikasi
knock yang biasa (lama) digunakan
adalah berdasar pada pengukuran intensitas getaran (besaran amplitude), yang kurang
tahan terhadap gangguan. Sensor getaran yang biasa digunakan harus
ditempel pada blok mesin juga kurang stabil karena terkena panas mesin. Maka diperlukan sensor yang lebih andal, yaitu yang tidak terpengaruh panas mesin dan metode yang baru, yang lebih teliti.
6
1.3.
Keaslian Penelitian Penelitian yang telah tersedia dengan topik : deteksi knock dan pengolahan
sinyalnya pada motor bakar Otto tidak begitu banyak. Berikut karya yang relevan dipaparkan dalam Tabel 1.1 :
Tabel 1.1. Daftar Penelitian yang Tersedia No.
Peneliti, Tahun
Judul
Pokok Bahasan
1
A.Sharma, V.Sugumaran, S.B.Devasena pati, 2014 [5]
Misfire detection in an IC engine using vibration signal and decision tree algorithms
Pola getaran dari knock (misfire) adalah unik, sehingga dapat diekstrak dan dianalisis untuk dideteksi, yang dapat dilakukan dengan metode statistik : algoritma pohon keputusan J48.
2
G.Shu, J.Pan, H.Wei, 2013 [6]
Analysis of onset and severity of knock in SI engine based on in-cylinder pressure oscillations
Menggunakan basis persamaan gelombang tekanan dan kode pembakaran KIVA-3V serta reduksi mekanisme kinetik, untuk menganalisis dan membahas kerumitan identifikasi knock pada berbagai kecepatan putar, yaitu dengan karakterisasi osilasi intensitas tekanan saat knock, yang ditetapkan dengan MAPO (maximum amplitude of pressure oscillations) dan KI20.
3
E.Galloni, 2012 [7]
Dynamic knock detection and quantification in a spark ignition engine by means of a pressure based method
Analisis dinamis dari gelombang tekanan silinder yang ditapis, yang akan memberikan harga ambang batas intensitas knock yang disesuaikan dengan kejadian tiap silinder yang lebih sederhana, tanpa penetapan ambang batas sebelumnya yang sangat rumit.
4
A.S.Bika, L.Franklin, D.B.Kittelson, 2011 [8]
Engine knock and combustion characteristics of a spark ignition engine operating with varying hydrogen and carbon monoxide proportions
Pengaruh komposisi bahan bakar H2-CO terhadap karakteristik kinerja mesin, termasuk pengaruh terjadinya terhadap knock, yang dideteksi dari gelombang tekanan yang ditapis dan diukur knock intensity.
7
Tabel 1.1. Daftar Penelitian yang Tersedia (lanjutan) No.
Peneliti, Tahun
Judul
Pokok Bahasan Modifikasi mesin Diesel menjadi HCCI dengan bahan bakar dimethyl ether dan membuat karakteristiknya, termasuk knock , melalui transformasi paket wavelet dari intensitas gelombang tekanan silinder dan tingkat kenaikan tekanannya. Kuantifikasi subsinyal ke 7 dari paket wavelet, memberikan korelasi maksimum pada deteksi knock , yang memberikan frekuensi antara 8,75 – 10 kHz. Karakterisasi sinyal knock menggunakan metode pengolahan sinyal dengan paket transformasi wavelet, dikorelasikan dengan kecepatan kenaikan tekanan maksimum (maximum pressure rise rate, MPRR), dan percepatan kenaikan tekanan (maximum pressure rise acceleration, MPRA) Menganalisis deteksi knock menggunakan gelombang arus ion, dengan transformasi wavelet, yang menggunakan RMW (real mother wavelet) yang memberi karakteristik pada parameter E.
5
J.Hou, X.Qiao, Z.Wang, W.Liu, Z.Huang, 2010 [9]
Characterization of knocking combustion in HCCI DME engine using wavelet packet transform
6
Z.Zhang, N.Saiki, H.Toda, T.Imamura, T.Miyake, 2009 [10] S.Vulli, J.F.Dunne, R.Potenza, D.Richardson, P.King, 2009 [11]
Detection of Knocking by Wavelet Transform using Ion Current
7
8
9
F.K.Lu, A.A.Ortiz, J.M.Li, C.H.Kim, K.M.Chung, 2008 [12] S.S.Merola, B.M.Vaglieco, 2007 [13]
10 M.M.Ettefagh, M.H.Sadeghi, V.Pirouzpanah, H.A.Tash, 2007 [14]
Time-frequency analysis of singlepoint engine-block vibration measurements for multiple excitationevent identification Detection Of Shock And Detonation Wave Propagation By Crosscorrelation
Analisis waktu dan frekuensi dengan STFT (short time Fourier transform) pada getaran blok silinder melalui sensor akselerometer, pada berbagai kondisi operasi dari mesin yang berbahan bakar bensin (gasoline), 3 silinder.
Knock Investigation By Flame And Radical Species Detection In Spark Ignition Engine For Different Fuels
Penelitian tentang evaluasi fenomena pembakaran saat terjadi knock dan tanpa knock, yang melakukan pengukuran dengan menggunakan metode optis dengan jendela kaca quartz pada bagian bawah ruang bakar, berdasar citra emisi natural dari nyala api dari ultra-violet sampai infra merah. Regresi berjalan rata-rata otomatis (auto regressive moving avarage) (ARMA) atas model parametrik dari sinyal getaran akselerometer yang diparalel dengan tachometer untuk estimasi jendela knock yang sensitif (knock-sensitive window, KSW) untuk menangkap intesitas knock
Knock detection in Spark Ignition Engine by Vibration Analysis of Cylinder Block, a Parametric Modeling Approach
Korelasi silang (crosscorrelation) digunakan untuk analisis kecepatan penyebaran sinyal (gelombang) knock dengan teknik korelasi silang yang non stasioner
8
Tabel 1.1. Daftar Penelitian yang Tersedia (lanjutan) No.
Peneliti, Tahun
11 M.J.Kearney, 2007 [15]
12 B.M.Revier, 2006 [16]
13 M.Zadnik, F.Vincent, F.Galtier, R.A.Vingerhoeds, 2006 [17]
14 J.S.Souder, 2004 [18]
15 C.Hudson, X.Gao, R.Stone, 2000 [19]
Judul
Pokok Bahasan
Knock Signal Conditioning Using the Discrete Fourier Transform and Variable Detection Window Length
Analisis dengan Discrete Fourier Transform (DFT) dikombinasikan dengan deteksi panjang jendela yang tetap dengan posisi yang digeser yang dilakukan setelah titik mati atas, akan menangkap sinyal knock dalam bentuk diskrit untuk selanjutnya dianalisis besaran (intensitas) sinyal pada frekuensi 6 kHz, yang dibandingkan dengan sinyal pada saat tanpa knock . Deteksi knock dengan sensor piezoelectric yang mengeluarkan sinyal getaran yang diambil dengan metode VDWL (variable detection window length) untuk dianalisis dengan DFT . Pengumpulan data sensor tekanan silinder dan mikrofon, dari motor bakar sebelum saat terjadi knock, saat knock dan setelah knock untuk 4 bahan bakar yang berbeda. Teknik band-passfilter and smoothing digunakan untuk memproses data guna menentukan intensitas knock tiap siklus dan membandingkan hasil dari kedua sensor . Kajian tentang model sinyal knock, diperoleh hasil analisis untuk karakteristik operasional gabungan dari detektor knock. Dari analisis waktu-frekuensi dari getaran knock memberikan struktur sinyal multifrekuensi, juga menyatakan bahwa frekuensi resonansi menurun dengan waktu dan menyebabkan suhu, kecepatan suara menurun
Phenomena that Determine Knock Onset in SparkIgnited Engines
Performance Analysis Of Knock Detectors
Closed-Loop Control Of a Multi-Cylinder HCCI Engine
Knock measurement for Fuel Evaluation in Spark Ignition Engines
Sistem kendali tertutup untuk mesin HCCI (homogeneous charge compresstion ignition) dengan mengontrol waktu pembakaran dalam silinder menggunakan katup gas buang yang akan digunakan untuk mengatur sisa gas sisa pembakaran dalam silinder, menurut teknik proposional-integral-diferensial (PID), dilengkapi dengan sensor mikrofon dan akselerometer dan aktuator untuk kendali waktu pembakaran tertutup yang real-time. Analisis data sinyal sensor menggunakan metode auto regressive moving average (ARMA) untuk klasifikasi adanya knock Logaritmic knock intensity (LKI) adalah sebuah metode yang menggunakan energi rata-rata dari sinyal knock untuk mengkualifikasi intensitas knock, yang dikembangkan dengan perioda jendela yang bergeser (shifting)
9
Tabel 1.1. Daftar Penelitian yang Tersedia (lanjutan) Peneliti, Tahun
No.
16 M.Thuillard, 2000 [20]
17 G.Matz, F.Hlawartsch, 1999 [21]
18 J.H.Thomas, B.Dubuisson, M.Agn`Es, D.Peltier, 1997 [22]
19 P.Bidan, S.Boverie, V.Chaumerliac, 1995 [23]
20 G.Vachtsevanos, S.S.Farinwata, D.K.Pirovolou,19 93 [24]
Judul
Pokok Bahasan
A Review Of Wavelet Networks, Wavenets, Fuzzy Wavenets And Their Applications
Metode pengolahan sinyal getaran mesin untuk analisis karakteristiknya guna menetapkan keputusan atas kondisi mesin secara pintar, melalui gabungan dari metode segmentasi wavelet yang digabungkan logika fuzi dan jaringan syaraf tiruan
Time-Frequency Subspace Detectors and Application to Knock Detection
Analisis frekuensi – waktu memaparkan sinyal tekanan ruang bakar dan sinyal getaran mesin, dalam arti intensitas knock, ditampilkan dalam gambar antara frekuensi sebagai sumbu vertikal dengan sudut poros engkol sebagai paparan waktu
Engine Knock Detection From Vibration Signals Using Pattern Recognition
Metode diagnosa untuk mendeteksi knock, yang berbasis pada pengenalan pola dari sinyal akselerometer yang dianalisis dengan menggunakan wavelet, yang akan menghasilkan partisi (pemisahan, pemilahan) keadaan kelas sesuai dengan kondisi dari knock .
Nonlinear Control of a Spark-Ignition Engine
Pengembangan solusi peningkatan pengendalian motor bakar, terutama pada saat transien yang dihasilkan oleh gerakan katup (throttle) dan injeksi bahan bakar secara elektronis. Hal ini dimaksudkan agar memberikan pengendalian perbandingan udara - bahan bakar yang baik, sehingga akan meningkatkan efisiensi.
Fuzzy Logic Control of an Automotive Engine
Pengendalian fuzi untuk motor bakar yang beroperasi pada kecepatan tetap (idle speed), dengan tujuan agar motor bakar dapat beroperasi pada putaran tetap dan mantab walau terjadi gangguan. Disini diberikan model matematik dari peubah keadaan (state variable) dari mesin dan model pengendalian fuzinya. Pengendalian ini akan memberikan harga yang optimum dari besar terbukanya katup (throttle) dan waktu (saat) pengapian yang tepat pada berbagai daerah operasi, agar didapat pengendalian yang baik. Pengaruh knock tidak dibahas.
10
Tabel 1.1. Daftar Penelitian yang Tersedia (lanjutan) Peneliti, Tahun
No.
21 T.A.F.Soelaiman,
Judul
Pokok Bahasan
New Strategies for Detecting Knock in Spark Ignition Engines
Metode pembedaan intensitas knock (difference of knock intensity, DKI) digunakan untuk menganalisis sinyal tingkat knock dari akselerometer yang ditangkap dengan jendela pada saat tertentu, yang secara statistik akan memberikan standar deviasi dan peningkatan yang lebih cepat dari rata-rata.
Characterization of Knock and Prediction of Its Onset in a SparkIgnition Engine
Karakterisasi dari knock dan intensitasnya, pada kondisi operasi terjadi knock. Data dianalisis dilakukan pada rata-rata, distribusi, korelasi dari parameternya saat terjadi knock, sudut engkolnya, intensitas knock, kecepatan pembakaran dan kondisi termodinamika dari gas akhir. Efek dari peubah operasi mesin pada parameter juga diuji.
23 G.Ganti, 1987 [4]
Knock Modeling in Spark Ignition Engines and Study of The Effect of Combustion Instability of Knock
24 M.O.Othman, 1987
Improving the Performance of a Multi-cylinder Engine by Spectrum Analyzer Feedback
Studi tentang fenomena knock, diawali dengan studi tentang kondisi campuran bahan bakarudara sampai kondisi terbakar dengan sendirinya (auto-ignition), untuk memberi gambaran tentang proses pembakaran. Model matematik dari knock dibuat berdasar mekanisme percabangan berantai untuk memperkirakan kelambatan waktu pembakaran. Interaksi gelombang suara dengan pembakaran yang tidak ajeg (stabil) menandakan pembakaran yang tidak stabil dan oleh karena itu menimbulkan knock. Selanjutnya diuji hubungan antara perubahan daya frekuensi natural ruang bakar dan kejadian knock . Analisis spektrum frekuensi dengan transformasi Fourier cepat (fast fourier transform, FFT; discrete fourier transform, DFT) akan menampilkan sebaran sinyal dalam kawasan frekuensi, yaitu akan memaparkan besaran sinyal knock intensity (amplitude, intensitas) versus frekuensi, yang memberikan gambaran komponen (elemen) frekuensi berbagai besar - kecilnya sinyal, mulai dari frekuensi rendah sampai frekuensi tinggi.
1992 [3]
22 K.M.Chun, 1988 [25]
[26]
Dari Tabel 1.1. yang merupakan rangkuman penelitian, telah dilakukan penelusuran tentang sensor yang digunakan untuk deteksi knock meliputi : sensor 11
tekanan [9], [16], [21] ; sensor getaran (akselerometer) adalah yang paling banyak digunakan [14], [15], [18], [3] ; sensor ionisasi [4] ; sensor mikrofon [16]. Tentang pengolahan sinyal digunakan : teknik band-pass-filter and smoothing [18], teknik proporsional-integral-diferensial (PID) dengan analisis data sinyal sensor menggunakan metode : auto regressive moving average (ARMA) ; teknik wavelet [9], [22], [20] ; ARMA [14], [18] ; FFT – DFT [15], [26] ; teknik korelasi [12], [25]. Teknik pengolahan data knock yang telah dilakukan selama ini semuanya berdasar pengukuran intensitas knock, yang rentan terhadap gangguan. Rangkuman macam-macam sensor dan pengolahan sinyal, dapat dilihat pada Tabel 1.2.
Tabel 1.2. Rekapitulasi pustaka deteksi dan identifikasi knock Sensor Deteksi Referensi
Penapisan
Pemrosesan Sinyal
Identifikasi
Pola WaveTekaTapis Regresi Getaran Suara let / EnveIntennan /ion/ aktif / / Mesin Mesin FFT / lope sitas Wasinar BPF Statistik velet Jarak DFT / FFT
Sujono, dkk, 2016 Sharma, dkk, 2014 [5] Zhen, dkk, 2013 [6] Shu, dkk, 2013 [7] Galloni, 2012 [8] Bika, dkk, 2011 [9] Hou, dkk, 2010 [10] Zhang, dkk, 2009 [11] Vulli, dkk, 2009 [12] Merola, dkk, 2007 [14] Ettefagh, dkk, 2007 [15] Kearney, 2007 [16]
12
Tabel 1.2. Rekapitulasi pustaka deteksi dan identifikasi knock (lanjutan)
Sensor Deteksi
Penapisan
Pemrosesan Sinyal
Identifikasi
WaveTekaTapis Regresi Getaran Suara let / EnveIntennan /ion/ aktif / / Mesin Mesin FFT / lope sitas sinar BPF Statistik DFT
Referensi
Pola Wavelet / FFT
Jarak
Ker, dkk, 2006 [28] Revier, 2006 [17] Zadnik, dkk, 2006 [18] Souder, 2004 [19] Li, dkk, 2004 [29] Hudson, dkk 2000 [20] Matz, dkk, 1999 [22] Thomas, dkk, 1997 [23] Soelaiman, 1992 [3] Chun, 1988 [26] Ganti, 1987 [4] Othman, 1986 [27]
1.4.
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. mengembangkan
metode
deteksi
dan
identifikasi
knock
berdasar
pengenalan pola gelombang getaran suara knock pada motor bakar Otto, dan 2. mengembangkan metode penyusunan peta sudut pengapian optimum pada motor bakar Otto, dengan memanfaatkan sensor suara dan pengolahan informasinya. 13
1.5.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini secara umum adalah sebagai berikut : 1. Memberi kontribusi ilmiah pada metode deteksi knock dengan menggunakan sensor mikrofon yang lebih baik dan murah. 2. Memberi kontribusi ilmiah pada metode identifikasi knock berdasarkan pengenalan pola gelombang suara getaran mesin. 3. Memberikan kontribusi ilmiah pada penggabungan metode pengolahan sinyal knock yang lebih sederhana. 4. Memberikan kontribusi ilmiah pada metode penyusunan peta sudut pengapian optimum pada motor bakar Otto. 5. Metode ini dapat dikembangkan untuk mendapat HKI (paten) internasional untuk mengangkat reputasi bangsa dan negara.
1.6.
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Motor bakar Otto yang digunakan adalah motor bakar volume 1600 cc, 4 silinder segaris, 4 langkah dengan sistem karburator dan sistem pengapian menggunakan satu koil dan distributor, serta menggunakan bahan bakar lokal. 2. Kondisi operasi mesin adalah kondisi lingkungan setempat yang biasa, tidak ekstrim, yang fluktuasinya tidak memberi dampak perubahan karakteristik mesin yang signifikan, beroperasi pada putaran mesin antara 1000 – 4000 rpm dan bukaan throttle 20 – 60 %. 3. Pengukuran dikerjakan di laboratorium motor bakar dalam ruang tertutup. 14
1.7.
Sistematika Penulisan Pada awal penulisan diberikan Intisari dan Abstrak dari disertasi kemudian
diikuti dengan bab berikut. BAB 1 PENDAHULUAN
berisi :
Latar Belakang Permasalahan, Perumusan
Masalah, Keaslian Penelitian, Manfaat Penelitian, Tujuan Penelitian, Batasan Masalah, Sistematika Penulisan. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA berisi : Karakteristik Knock, Pengolahan Sinyal Knock, Usulan Metode Baru, Teori Pendukung Metode Baru berisi : Tapis aktif analog, Tapis transformasi diskrit wavelet, Analisis fungsi amplop, Regresi, Selisih Jarak. BAB 3 METODE PENELITIAN berisi : Alat Penelitian,
Disain
Eksperimen
Pengambilan Data Suara, Pengolahan Data Rekaman Suara, Penyusunan Peta KLMTB, Prosedur Pengujian Karakteristik Mesin. BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN berisi : Hasil Perekaman Dengan Sensor Berbeda, Hasil Rekaman Suara Mesin Mobil Berbeda, Hasil Analisis Spektral, Hasil Penapisan, Hasil Proses Sampling, Hasil Proses Windowing, Hasil Fungsi Amplop dan Regresi, Hasil Penetapan Keputusan, Hasil Karakteristik Mesin, Hasil Karakteristik Waktu Pengapian, Hasil Karakteristik Mesin Pengapian Optimum, Hasil Peningkatan Kinerja Mesin. BAB KESIMPULAN
DAN
SARAN
dilanjutkan
DAFTAR
PUSTAKA
5 dan
LAMPIRAN.
15
