## PENINGKATAN PERFORMA AC MOBIL MELALUI PERCEPATAN PEMBUANGAN KALOR  KE DALAM GAS-FUEL  VAPORIZER  SYSTEM DENGAN  KENDALI FLOW- DIVERTION VALVE

## Sutoyo, Wahyudi
Teknologi  Mesin,  Program  vokasi,  Universitas  Muhammadiyah  Yogyakarta,  Bantul,
Indonesia, 55183
Email: sutoyo@umy.ac.id

## ABSTRAK
Konsep sistem bahan bakar gas secara umum menggunakan unit penguap (vaporizer) yang mengambil  kebutuhan  kalor  melalui  aliran  air  pendingin (engine-cooling  system). Sistem kerja vaporizer yang  membutuhkan  suplay  kalor  memiliki  potensi  untuk  membantu pembuangan  kalor  dalam  hal  ini  sistem  AC  kendaraan.  Sebuah  metode  dipilih  dengan pemasangan  penukar  kalor  kalor  antara  sistem  AC  dan vaporizer. Untuk  optimalisasi kinerjanya digunakan sebuah katup kontrol flow-divertion valve (FDV) untuk menyesuaikan kebutuhan kalor pada sistem bahan bakar gas.
Hasil  analisa  data  menunjukkan  terjadi  perubahan enthalpy  (h) refrigerant  sebelum  dan sesudah  katup  ekpansi/  pipa  kapiler  yaitu  h3  dan  h4  turun  pada  240  kJ/kg.  COP  sedikit mengalami  peningkatan  dengan  angka  efisiensi  naik  sebesar  0,03.  Thermostat  sebagai saklar pengontrol suhu kabin mengalami kerja lebih singkat yaitu turun dari 2,5 menit ke 2 menit, hal ini menandakan  bahwa kerja kompresor AC lebih singkat. Kerja kompresor yang singkat  akan  mampu  memangkas  beban  kerja  mesin  sehingga  ada  penurunan  konsumsi bahan bakar dibanding sebelumnya.
Kata kunci : Gas, vaporizer, COP, FDV

## A. PENDAHULUAN
Penelitian  terkait  performa  kendaraan  dengan  bahan  bakar  LPG  pernah  dilakukan Cheviz  (2005).  Pada  praktiknya  desain  pada  perubahan  sistem  bahan  bakar (fuel  system) dilakukan  melalui  konsep single  fuel  (gas) maupun dual  fuel  (liquid-gas). Untuk menerapkannnya  maka  harus  ada  penyesuaian  komponen  engine  (Bosch,  2010).  Konsep sistem  bahan  bakar  gas  secara  umum  menggunakan  unit  penguap (vaporizer) yang mengambil  kebutuhan  kalor  melalui  aliran  air  pendingin (engine-cooling  system). Sistem
kerja  vaporizer  yang  membutuhkan  suplay  kalor  memiliki  potensi  untuk  membantu pembuangan kalor dalam hal ini sistem AC kendaraan.
Permasalahan  saat  ini  secara  umum  sistem  AC  merupakan  beban  berat  bagi  mesin kendaraan sehingga konsumsi bahan bakar akan melonjak selama penggunaannya. Sebuah pemikiran inovatif melihat bahwa ada potensi  pendinginan (potential cooling effect) pada unit vaporizer yang memerlukan kalor dalam kerjanya. Setiyo, M (2016) dalam penelitian berjudul “A  simulation  for  predicting  potential  cooling  effect  on  LPG-fuelled  vehicles” menunjukkan  bahwa  mesin  2000  cc  dengan  bahan  bakar  LPG,  pada  3000  rpm  terdapat potential  cooling  effect lebih  dari  1.3  kW,  sedangkan  pada  putaran  rendah  kisaran  1000 rpm hanya terukur kisaran 0.5 kW. Jika potensi pendinginan tersebut dimanfaatkan untuk membantu pembuangan kalor dari system AC, diprediksi akan meningkatkan coefficient of performance (COP) dari AC mobil. Dampak positifnya adalah pemangkasan konsumsi bahan bakar dan reduksi konsentrasi emisi di udara.

## B. METODOLOGI
Tahapan  awal  dalam  upaya  peningkatan  performa  AC  mobil  ini  adalah  dengan membuat desain model katup kontrol FDV dengan dua layer/ lapisan katup (Gb. 1)
Gambar 1. Konstruksi katup FDV
Pada sistem Air Conditioner mobil sebelum penambahan Heat Exchanger (HE) , perlu diukur  temperatur  refrigerant  sebelum compressor ( T R-in-komp ),  masuk  kondensor  ( 𝑻 𝑹 − 𝒊𝒏 ) dan  keluar  kondensor  ( 𝑻 𝑹 − 𝒐𝒖𝒕 ). Pengukuran  ini  dengan  syarat  mobil  pada  putaran  mesin
1500  RPM  dengan  jumlah  penumpang  terisi  minimal  50%  dari  kapasitasnya.  Mengukur tekanan  refrigerant  sebelum  dan  sesudah compressor ( P high dan P low ),  Temperatur  kerja evaporator  ( T evap )  dan  temperature  kerja  kondensor  ( T cond ).  Dalam  penghitunagn  COP diubah dalam satuan Kelvin. Enthalpy refrigerant masuk kompresor (h 1 ), keluar kompresor (h 2 ),  masuk  katup  ekpansi  (h 3 ),  dan  keluar  katup  ekpansi  (h 4 ).  Melakukan  perhitungan untuk mengetahui perpindahan kalor ( 𝑸 𝒂 − 𝒊𝒏 ) dari refrigerant ke udara melalui kondensor (nilainya dapat diasumsikan sama dengan ( 𝑸 𝑹 − 𝒐𝒖𝒕 ). Berdasarkan angka perpindahan kalor yang  terjadi  melalui  kondensor  maka  selanjutnya  mempertimbangkan  angka 𝑻 𝑹 − 𝒊𝒏 untuk pemilihan heat  exchanger .  Mencatat  data  waktu  pemutusan  saklar  idle-up  dan Menghitung  kerja  kompresor  ( W in )  .  Menghitung  COP  dan  efisiensi  yang  diperoleh. Memasang penukar kalor (HE) dalam konsep Counter Flow. Pemasangan desain FDV yang dibuat  pada  kendaraan  uji,  selanjutnya  diambil  data  akhir  dan  perhitungan  mengenai peningkatan COPR dan efisiensinya. Data yang digunakan adalah h 1 , h 2 , h 3 , h 4 , T evap , T cond , W in , Q out , COP actual , COP ideal , efiisensi, dan waktu kerja idle up .

## C. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada proses pengambilan data awal suhu ruang kabin yang dijaga konstan pada 18- 19°C,  dengan  cara  pengaturan  pada  saklar  thermostat.  Gambar  2  menunjukkan  bahwa butuh  waktu  kisaran  15  menit  dari  mulai  kompresor  bekerja  hingga  tercapai  suhu  kerja 19°C.
Gambar 2. Beban pendinginan
Hasil  pengukuran  awal  parameter  yang  dibutuhkan  sebagai  bahan  pembanding dalam penelitian ini dilakukan selama 6 kali pencatatan, dapat dilihat pada Tabel 1 berikut :
Tabel 1. Data pengukuran awal.
Dari  data  tabel  1,  maka nilai  tekanan  refrigerant dapat  dikonversikan  dalam  satuan bar  menjadi  P low 2,12  bar  dan  P high 10,18  bar.  Selanjutnya  dengan  menggunakan  tabel properti  Refrigerant  P-h  R134a  dapat  diketahui  data  enthalpy.  Dengan  menggunakan bebrapa  persamaan  dapat  dihitung  beberapa  parameter  seperti  ditunjukkan  tabel  2 berikut :
Tabel 2. Data parameter awal pembanding.
Berdasar  tabel  2  tersebut  diketahui  bahwa  kondisi  performa  AC  mobil  sebelum penambahan sistem FDV pada mobil dengan sistem BBG memiliki efisiensi sebesar 0,86.
Data akhir (setelah pemasangan HE dan FDV) kemudian diperoleh data pengukuran seperti ditunjukkan tabel 3.
Tabel 3. Data parameter akhir

## Tabel 4. Data akhir peningkatan performa AC
Berdasar  tabel  4  tersebut  diketahui  bahwa  kondisi  performa  AC  mobil  meningkat performanya dengan COPactual 4,79 dari sebelumnya 4,53,dan  memiliki efisiensi sebesar 0,89.  Gambar  2  memperlihatkan  perbandingan  sifat  property  refrigerant  sebelum  dan sesudah eksperimen.
Gambar 2. Perubahan properti Refrigerant
Perubahan performa AC (Gb.3) melalui perbandingan nilai efisiensi 0.86 menjadi 0,89 meningkat 0,03. Nilai kalor ( Q out ) yang dilepaskan kondensor naik semakin tinggi dari 210 kJ/kg menjadi 220 kJ/kg.
Pemutusan sistem idle-up semakin cepat 0,5 menit menandakan bahwa temperatur kabin  cepat  tercapai.  Dalam  hal  ini  dapat  diartikan  bahwa  beban  kompresor  tereduksi selama  sistem  AC  digunakan,  sehingga  beban  mesin  berkurang  berdampak  pengurangan konsumsi bahan bakar.

## D. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulannya  secara  umum  adalah  bahwa  sistem  yang  dibangun  ini  mampu meningkatkan  performa  AC  mobil  dan  memberikan  dampak  penghematan  bahan  bakar, sekaligus diprediksi mereduksi jumlah emisi pembakaran.
Untuk penelitian berikutnya dapat diupayakan perbaikan pada desain dan dilakukan pengukuran konsumsi bahan bakar spesifik.

## E. REFERENSI
Bosch. (2010). LPG Spark Plugs. Road Claiton Vic: Robert Bosch (Australia) Pty Ltd.
Cengel,YA,. Boles, MA,. (2005), Thermodinamics, an engineering approach , Mc Graw-Hill.
Ceviz,  M  A.,  YÜksel,  F.  (2005).  Cyclic  variations  on  LPG  and  gasoline-fuelled  lean  burn  SI engine, Renewable Energi 31 (2006) 1950–1960.
Datta, S P., Das, P K., Mukhopadhyay, S. (2014). "Effect of Refrigerant Charge, Compressor Speed andAir Flow Through the Evaporator on the Performance of an Automotive Air  Conditioning  System". International  Refrigeration  and  Air  Conditioning Conference. Paper 1470.
Pottker,  G.,  Hrnjak,  PS.  (2012).  "Effect  of  Condenser  Subcooling  of  the  Performance  of Vapor  Compression  Systems:Experimental  and  Numerical  Investigation".
International Refrigeration and Air Conditioning Conference. Paper 1328.
Setiyo,  M  (2016)  “A  simulation  for  predicting  potential  cooling  effect  on  LPG-fuelled vehicles” AIP Conference Proceedings 1717, 030002