## Kaji Eksperimental Rasio Metanol-Bensin Terhadap Konsumsi Bahan Bakar, Emisi Gas Buang, Torsi Dan Daya
Mohamad Rifal 1) dan Nazarudin Sinaga 2)
1) Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Gorontalo e-mail : rivalr48@gmail.com
2) Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro e-mail : nazarsinaga@undip.ac.id

## Abstract
Methanol  (CH3OH)  is  the  one  of  an  alternative  fuel  for  SI  engine.  Methanol  has  a  similiar charakteristic and fisik properties to gasoline. This study using methanol-gasoline fuel blend (M10, M20 and M40). The aim of this study was to determine the effect of using methanol- gasoline  fuel  blend  of    fuel  consumption,  exhaust  emission,  power  and  torque.  In  the experiment,    an  engine  three-cylidre  12  valve  with  tecnology  DOHC  Mivec  and  ECI  MPI injection  System  1193  cc  was  used.  With  a  little  modification  that  is  using  methanol controler  to  maximize  the  result  of  research.  The  experimental  result  showed  that  the fuel consumption decrease with the use of methanol-gasoline ful blend. Each of these reductions in fuel consumption for the M10, M20 and M40 are 1 %, 3% dan 3%. The Power and Torque is increas while using fuel blend than gasoline and it also decrease exhaust emission
Keywords : methanol, gasoline, methanol controler.

## 1. PENDAHULUAN
Pada  saat  ini  krisi  bahan  bakar  merupakan  salah  satu  isu  Internasional maupun  Nasional  yang  sangat  di  khawatirkan.  Di  Indonesia  sendiri,  beberapa tahun  terakhir  ini  mengalami  kelangkaan  bahan  bakar  di  beberapa  daerah. Krisis  bahan  bakar  ini  terjadi  akibat  meningkatnya  populasi  kendaraan bermotor dan semakin menipisnya cadangan minyak bumi di Indonesia maupun dunia.
Salah  satu  bahan  bakar  alternatif  yang  layak  di  pertimbanngkan  untuk mengganti  bahan  bakar  fosil  adalah  metanol  (CH 3 OH).  Penggunaan  metanol sebagai  sumber  energi  alternatif  kurang  mendapat  perhatian  daripada  etanol. Padahal, metanol memiliki rantai karbon yang jauh lebih pendek daripada etanol sehingga  akan  lebih  terbakar  sempurna  dan  melepaskan  gas  buangan karbonmonoksida  (CO)  yang  lebih  sedikit.  Metanol  merupakan  salah  satu sumber  energi  terbarukan  yang  bisa  mengatasi  masalah  tersebut  karena
metanol merupakan salah satu bahan bakar yang dapat digunakan karena sifat- sifat  metanol  yang  dapat  diatomisasi,  diinjeksikan,  dicampur  serta highoxygen content . High oxygen content diperlukan sebagai syarat terjadinya proses oksidasi bahan  bakar  di  ruang  bakar,  sehingga  dapat  mengimprovisasi  nilai brake thermal efficiency serta menurukan emisi [1].
Disisi  lain  methanol  memiliki  keunggulan  dibandingkan  bensin  seperti mampu menaikan performa mesin dan mereduksi gas buang hasil pembakaran. Syayan dkk, melakukan penelitian pada mesin sistem MPI (Ford, Zetec-E) dengan pencampuran bahan bakar methanol (M5, M7.5, M10, M12.5, M15) pada variasi rpm 1500-5000, menujukan hasil bahwa kinerja mesin meningkat. Untuk emisi CO dan HC mengalami penurunan sedangkan CO 2 dan NO x meningkat [2]. Sejauh  ini,  penelitian  eksperimental  telah  mengklaim  bahwa  pencampuran bahan  bakar  etanolataumetanol  dapat  mengurangiemisi  gas  buang  dan meningkatkan  performa  dibandingkan  dengan  mesin  berbahan  bakar  bensin. Metanol  mengandung  oksigen  sebesar  50%,  sehingga  ketika  ditambahkan  ke dalam bensin, campuran bahan bakar mengandung lebih banyak oksigen, hal ini bisa menurunkan emisi karbon monoksida(CO)[3].
Tabel 1 : Karakteristik Methanol dan Bensin Karakteristik Metanol / CH 3 OH  Bensin/Premium RON 106 88 Stoichiometry air/fuel ratio 6,5 14,7 Density (kg/l) 0,79 0,74 Oxygen content by mass (%) 50 0 Volumetric energy content (MJ/l) 15,0 31,7 Heat of vaporization (kJ/kg) 1100 180-350 Specific CO2 emissions (g/MJ) 68,44 73,95 Lower heating value (MJ/kg) 20,09 42,9 Energy per unit mass of air (MJ/kg) 3,12 2,95 Reid vapour pressure (psi) 4,6 7 Adiabatic flame temperature (oC) 1870 2002 Initial boiling point 64 74 50 64 125 90 65 180 End boiling point 66 215
Mohamad  rifal,  dkk  (2015)  melakukan  penelitian  mengenai  pengaruh bahan  bakar  metanol-bensin  M15,  M30  dan  M50  terhadap  konsumsi  bahan bakar dan emisi pada mesin 4 silinder. Hasil penelitiannya menunjukan  bahwa terjadi penurunan konsumsi bahan bakar dengan bertambahnya rasio campuran bahan  bakar.  Penurunan  konsumsi  bahan  bakar  M15,  M30  dan  M50  adalah sebesar 9.5%, 7.2% and 3.1% sebagai mana terlihat pada gambar 1 [4].

## Gambar 1 : Efek Campuran Bahan Bakar Bensin-Metanol Terhadap Konsumsi Bahan Bakar[4].
Emisi  gas  buang  karbon  monoksida  (CO)  dan  hidrokarbon  (HC)  dari penggunaan  M10  tanpa  adanya  modifikasi  pada  mesin  adalah  lebih  rendah dibandingkan ketika menggunakan bahan bakar bensin [3]. Berkurangnya emisi CO  yang  dihasilkan  dari  penggunaan  campuran  methanol  karena  methanol hanya  mengandung  sekitar  37,5%  karbon  (C),  sedangkan  bensin  mengandung 85,8%  karbon.  Karbon  ini  secara  langsung  dikonversi  menjadi  CO  selama pembakaran sehingga penggunaan emisi CO secara kuantitatif akan berkurang ketika menggunakan methanol [5].
Methanol  juga  memiliki  unsur  oksigen  (O2)  yang  jauh  lebih  tinggi dibandingkan  bensin  sebagaimana  terlihat  pada  Tabel  1,  dimana  methanol memiliki  kandungan  oksigen  50%  sedangkan  bensin  0%.  Ketika  methanol ditambahkan ke dalam bensin maka campuran methanol-bensin tersebut akan memiliki lebih banyak oksigen. Hal ini akan menyebabkan reaksi pembakaran di dalam mesin akan menjadi lebih sempurna sehingga mengurangi emisi CO dan HC  [6].    Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  pengaruh penggunaan campuran bahan bakar metanol-bensin terhadap konsumsi bahan bakar, emisi gas buanmg, torsi dan daya.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  metode eksperimen.  Metode  eksperimental  adalah  metode  terbaik  membangun  sebab- akibat  untuk  melakukan  percobaan  yang  dirancang  dengan  hati-hati  dimana dampak dari kemungkinan variabel tersembunyi dikontrol. Bereksperimen berarti mengubah variabel dan mengamati respon dari variabel tersebut.

## Engine And Equipment
Kendaraan uji yang digunakan pada penelitian ini adalah Mitsubishi Mirage yang dipasarkan di Indonesia. Kendaraan uji yang digunakan dapat dilihat pada gambar 2 dan spesifikasi kendaraan uji pada tabel 2 .
Gambar 2 : Kendaraan Uji Mitsubishi Mirage.
Tabel 2 : Spesifikasi Mobil Mitsubishi Mirage Mesin 1.2L, 12Valve, 3 silinder Displacement 1193 cc Teknologi DOHC Mivec Fuel system Electronic Fuel Injection Multipoint Injection /Eci MPI Power max 77 PS(57 kW) di rpm 6000 Torsi max 100 Nm di rpm 4000 Kapasitas tangki bbm 35 Liter Turning radius 4.4 Ukuran ban 165/65 R14 Transmisi Manual 5MT (F5MBD) Gear ratio 1st 3.545 2nd 1.913 3rd 1.31 4th 0.973 5th 0.804 reverse 3.214 final drive 4.055
Kendaraan  uji  dihubungkan  dengan  engine  scanner  untuk  melihat parameter-parameter  yang  akan  di  amati  ketika  kendaraan  sedang  di  jalankan seperti mass air flow (MAF), ignition timing, injection timing, air fuel ratio (AFR), RPM engine dan konsumsi bahan bakar. Emisi gas buang (HC, CO dan CO 2 ) di amati menggunbakan gas analyzer.
Gambar 3.14 Eksperimental Setup.

## Prosedur Pengujian
Penelitian ini menggunakan campuran bahan bakar metanol-bensin dengan variasi komposisi M10, M20 dan M40. Untuk memulai pengujian, kendaraan uju di  naikan  di  atas casis  dynamometer kemudian  menghubungkan  mesin kendaraan dengan engine scanner dan metanol controler .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Konsumsi Bahan Bakar
Pengaruh  penggunaan  bahan  bakar  campuran  metanol-bensin  dapat dilihat  pada  gambar  3,  dimana  konsumsi  bahan  bakar  cenderung  menurun
seiring  dengan  meningkatnya  persentase  metanol.  Ketika  Metanol  di  gunakan sebagai ekstender dengan persentae dibawah dari 50% akan menurunkan tingkat konsumsi  bahan  bakar,  hal  ini  karena  methanol  memiliki  kandungan  50% oksigen.  Kandungan  oksigen  yang  tinggi  ini  akan  menyebabkan  pembakaran yang  terjadi  di  ruang  bakar  akan  mendekati  sempurna,  sehingga  meskipun jumlah  bahan  bakar  yang  masuk  keruang  bakar  sedikit,  akan  menghasilkan power yang besar.
Gambar 3 : Pengaruh Penambahan Metanol Terhadap Konsumsi Bahan Bakar
G ambar 4. Rata-rata Konsumsi Bahan Bakar
Alasan  lain  kenapa  methanol  dengan  persentase  dibawah  50%  memiliki nilai  konsumsi  yang  rendah  adalah  karena  methanol  memili  angka  oktan  yang tinggi  yaitu  sebesar  106  dibandingkan  bensin  premium  yang  hanya  sebesar  88 (lihat table1), dengan nilai oktan 106 yang dimiliki methanol maka bahan bakar ini cocok untuk mesin mobil mirage yang memiliki rasio kompresi 10:1.

## 3.2. Torsi dan Daya
Pada  gambar  5  dan  4  bisa  dilihat  bahwa  performa  kendaraan  ketika menggunakan bahan bakar campuran methanol-bensin meningkat dibandingkan  menggunakan  bensin  murni.  Nilai  torsi  tertinggi  berada  pada campuran  bahan  bakar  M40  sebesar  91,26  Nm  pada  putaran  4200  rpm  dan daya  terbesar  pada  campuran  bahan  bakar  M40  juga  yaitu  sebesar  56,79  kW. Secara  garis  besar  ketika  methanol  digunakan  sebagai  ekstender  bahan  bakar maka performa kendaran meningkat dibandingkan bensin murni.
Gambar 5. (a) Pengaruh Penambahan Metanol Terhadap Daya.
(b) Pengaruh Penambahan Metanol Terhadap Torsi.
Methanol  memiliki  angka  oktan  yang  tinggi.  Apabila  bahan  bakar  yang digunakan  memiliki  angka  oktan  yang  lebih  tinggi  dari  kebutuhan  mesin  maka performa mesin akan berkurang dan emisi gas buang akan meningkat [14]. Pada pengujian ini  kami  menggunakan  kendaraan yang  memiliki  mesin dengan  rasio kompresi  10:1,  sehingga  ketika  mesin  dijalankan  menggunakan  bahan  bakar campuran  methanol-bensin  yang  memiliki  angka  oktan  lebih  tinggi  dari  bensin (premium) murni maka performa mesin akan meningkat. Penyebab lain torsi dan daya  yang  dihasilkan  dari  penggunaan  methanol  meningkat  adalah  karena methanol  memiliki  molekul  oksigen  sebesar  50%  sehingga  kecepatan pembakaran menjadi lebih cepat [18].

## 3.3. Emisi
Efek dari penggunaan bahan bakar campuran methanol bensin pada emisi HC  terhapa  putaran  mesin  yang  berbeda  bisa  dilihat  pada  gambar  6,  grafik tersebut menunjukan bahwa semakin tinggi putaran mesin maka emisi HC yang dihasilkan akan menurun.
Gambar 6 : Pengaruh Penambahan Metanol Terhadap Emisi HC.
Grafik  pada  gambar  7  menunjukan  efek  penggunaan  bahan  bakar campuran  methanol-bensin  pada  emisi  gas  buang  CO  terhadap  putaran  mesin, dimana  semakin  tinggi  putaran  mesin,  maka  emsis  CO  yang  dihasilkan menurun.  Berkurangnya emisi CO yang dihasilkan dari penggunaan campuran methanol  karena  methanol  hanya  mengandung  sekitar  37,5%  karbon  (C), sedangkan  bensin  mengandung  85,8%  karbon.  Karbon  ini  secara  langsung dikonversi  menjadi  CO  selama  pembakaran  sehingga  penggunaan  emisi  CO secara kuantitatif akan berkurang ketika menggunakan methanol [9]
Gambar 7 : Pengaruh Penambahan Metanol Terhadap Emisi CO.
Efek dari penggunaan bahan bakar campuran methanol bensin pada emisi CO2  terhapa  putaran  mesin  yang  berbeda  bisa  dilihat  pada  gambar  8,  grafik tersebut  menunjukan  bahwa  semakin  tinggi  tinggi  putaran  mesin,  maka semakin  tinggi  pula  emisi  CO2  yang  di  hasilkan.  Peningkatan  emisi  CO2  ini terjadi karena pada putaran tinggi reaksi pembakaran yang terjadi pada ruang bakar mendekati sempurna.
Gambar 8 : Pengaruh Penambahan Metanol Terhadap Emisi CO2.

## 4. KESIMPULAN
Penggunaan  campuran  bahan  bakar  metanol-bensin  dapat  menurunkan konsumsi  bahan  bakar  dengan  nilai  konsumsi  untuk  M10,  M20  dan  M40 masing-masing sebesar  1 %, 3% dan 3% atau 5.61 L/h, 5.48 L/h dan 5.43 L/h dibandingkan besin sebesar 5.63 L/h. Disisi lain Ketika kendaraan menggunakan campuran  bahan  bakar  methanol-bensin  maka  torsi  dan  daya  yang  dihasilkan meningkat dibandingkan menggunakan bensin murni dan emisi yang dihasilkan cenderung menurun.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih pada pimpinan Laboratorium Efisiensi dan  Conservasi  Energi  (EECL)  yang  telah  memberikan  dukungan  dan  motivasi dalam menyelesaikan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Lei  Zhu,  C.S.  Cheung,  W.G.  Zhang,  Zhen  Huang,  (2010),” Emissions Characteristic of a Diesel Engine Operating on Biodiesel and Biodiesel Blended with  Ethanol  and  Metanol ”,  International  Journal  of  the  Total  Enviroment (408), ScienceDirect, pp. 914-921.
Syayan S.B, Seyedpour S.M, Ommi F, Moosavy S.H, Alizadeh M, (2011), “ Impact of Methanol–Gasoline Fuel Blends on the Performance and Exhaust Emissions of  a  SI  Engine ”  International  Journal  of  Automotive  Engineering  Vol.  1, Number 3, 219-227.
Liu S.H, Clemente E.R, Hu T.G, Wei Y.J, (2007), “ Study of spark  ignition engine fueled  with  methanol/gasoline  fuel  blends ”,    International  Journal  of  Appl Therm Eng, ScienceDirect, 27, 1904-1910.
Rifal M, Sinaga N, (2015), “Impact of Methanol-Gasoline Fuel Blend on The Fuel Consumption  and  Exhaust  Emission of  a SI  Engine”.  Internasional  Journal of AIP Proceeding
Zhao, Hong., Ge, Yunshan., Tan, Jianwei., Yin, Hang., Zhao, Wei & Dai, Peipei, (2011), “ Effects of Different  Mixing  Ratios  on  Emissions  from  Passengers Cars  Fueled  with  Mehanol/Gasoline  Blends ”,  Journal  of  Environmental Sciences, Vol. 23, hal. 1831-1838.
Hu T G, Ge Y S, Liu S H & Zhou L B, (2007), “ Improvement of Spark-Ignition (SI) Engine  Combustion  and  Emission  during  Cold  Start,  Fueled  with Methanol/Gasoline Blends ”, Energy & Fuels, Vol. 21, hal. 71-75. Ozsezen,  Necati    A,  Canakci,  Mustafa,  (2011),  “ Performance  and  Combustion Characteristics of Alcohol-Gasoline Blends at Wide-Open Throttle ”, Energy, Vol. 36, hal. 2747-2752.
Pulkrabek,  Willard  W, Engineering  Fundamentals  of  the  Internal  Combustion Engine , Prentice Hall, New Jersey,1997. Celik,  M.  Bahattin.,  Ozdalyan,  Bulent&Alkan,  Faruk,  (2011),  “ The  Use  of  Pure Methanol  as  Fuel  at  High  Compression  Ratio  in  a  Single  Cylinder  Gasoline Engine ”, Fuel, Vol. 90, hal. 1591-1598.