engine cooling system

Sistem Pendinginan Mesin Sangat diperlukan

Menurut neraca panas, pada motor bakar hanya akan diperoleh sekitar 25 persen hasil pembakaran, bakar yang dapat diubah menjadi energi mekanik, sebagian besar panas akan keluar melalui gas buang (kira-kira 34 persen), melalui sistem pendinginan (kira-kira 32 persen) dan sisanya akan melalui kerugian pemompaan dan gesekan.

Berdasarkan neraca panas di atas maka fungsi pendinginan pada motor menjadi penting, karena panas yang akan terserap oleh sistem pendinginan dapat mencapai 32 persen,

Bila mesin tidak didinginkan akan terjadi pemanasan yang lebih (overheating) dan akan mengakibatkan gangguan- gangguan sebagai berikut:

a) Bahan akan lunak pada suhu tinggi. Contoh: torak yang terbuat dari logam paduan aluminium akan kehilangan kekuatannya (kira-kira sepertiganya) pada suhu tinggi

(300ºC), bagian atas torak akan berubah bentuk atau bahkan mencair.

b) Ruang bebas (clearance) antara komponen yang saling bergerak menjadi terhalang bila terjadi pemuaian karena panas berlebihan, misalnya torak akan memuai lebih besar (karena terbuat dari paduan aluminium) daripada blok silinder (yang terbuat dari besi tuang) sehingga

gerakan torak menjadi macet.

c) Terjadi tegangan termal, yaitu tegangan yang dihasilkan oleh perubahan suhu, misalnya cincin torak yang patah, torak yang macet karena adanya tegangan tersebut.

d) Pelumas lebih mudah rusak oleh karena panas yang berlebihan. Jika suhu naik sampai 250 ºC pada alur cincin, pelumas berubah menjadi karbon dan cincin torak akan macet sehingga tidak berfungsi dengan baik, pada suhu 500 ºC pelumas berubah menjadi hitam, sifat pelumasannya turun, torak akan macet sekalipun masih mempunyai ruang bebas.

Sebaliknya bila motor terlalu dingin akan terjadi masalah, yaitu:

a) Pada motor diesel bila udara yang dikompresi dingin akan mengeluarkan asap putih dan menimbulkan ketukan dan motor tidak mudah dihidupkan.

b) Kalau pelumas terlalu kental, akan mengakibatkan motor mendapat tambahan tekanan

c) Uap yang terkandung dalam gas pembakaran akan terkondensasi pada suhu kira-kira 50 ºC

B. NAMA DAN FUNGSI KOMPONEN PADA COOLING SYSTEM

            Cooling system atau sistem pendingin terdiri dari beberapa componen diantaranya:

1.       Water Pump,

2.       Lubang-Lubang Pada Engine Block Dan Cylinder Head (water jacket).

3.      Temperatur Regulator (termostat) Dan Rumahnya.

4.       Radiator

5.       Radiator Cap (tutup radiator).

6.      Hose serta pipa-pipa yang terhubung.

7.   kipas pendingin.

8.   Sensor panas.

9. Tangki reservoir.

a.   Water Pump

Pompa air berfungsi untuk menyirkulasikan air pendingin dengan jalan membuat perbedaan tekanan antara saluran isap dengan saluran tekan pada pompa. Pompa air yang biasa digunakan adalah pompa sentrifugal. Pompa air ini digerakkan oleh mesin dengan bantuan tali kipas (“V” belt) dan puli dengan perbandingan putaran antara pompa air dengan mesin pada zx200 adalah X 0,8. Hal ini dimaksudkan agar dapat mengalirkan air pendingin sesuai dengan operasi mesin.

Pompa ini terdiri dari: (a) Poros, (b) Impeller, dan (c) Water

Seal.

b.   Jacket Water

Saluran coolant yang terdapat disekeliling block engine dan cylinder head disebut jacket water. Jacket water merupakan ruangan besar pada block dan head yang mengelilingi cylinder pada engine, ruangan ini normalnya dipenuhi coolant untuk menjaga agar suhu engine merata. Karena seluruh permukaan jacket water terdiri dari logam besi maka air sebagai media pendingin harus di campur dengan zat kimia anti karat atau disebut juga coolant conditioner.

  

c.   Water Temperatur Regulator(thermostat)

Water temperatur regulator atau thermostat mengatur aliran coolant menuju radiator. Saat engine dalam kondisi dingin, thermostat menutup aliran air menuju radiator dan coolant dari engine akan dialirkan menuju water pump melalui bypass tube lalu kembali ke engine. Ini akan membantu agar engine dapat mencapai suhu kerja dengan cepat. Saat engine panas, thermostat akan mengalirkan air menuju radiator untuk didinginkan sebelum memasuki engine. Thermostat tidak secara penuh membuka atau menutup, tetapi berada dalam posisi keduanya untuk mempertahankan agar suhu engine tetap konstan. Suhu engine yang tepat sangatlah penting. Engine yang terlalu dingin tidak akan bekerja menghasilkan suhu yang cukup tinggi untuk mendapatkan pembakaran yang effisien dan akan menyebabkan munculnya endapan pada sistem pelumasan engine. Engine yang terlalu panas akan menyebabkan engine panas (overheat) dan menyebabkan kerusakan yang serius pada engine.

Cara kerja katup termostat adalah sebagai berikut:

Pada saat suhu air pendingin rendah katup tertutup atau saluran dari mesin ke radiator terhalang oleh wax (lilin) yang belum memuai. Bila suhu air pendingin naik sekitar 82-95⁰ maka lilin akan memuai dan menekan karet. Karet akan berubah bentuk dan menekan poros katup. Oleh karena posisi poros tidak berubah maka maka karet yang sudah berubah tersebut akan membawa katup untuk membuka

 

   d. Radiator

Dalam hal ini yang dimaksud Radiator adalah body radiating heat, yaitu komponen yang memancarkan panas ke udara. disebut juga radiator, yaitu komponen yang berfungsi untuk pendingin, pada kendaraan juga disebut radiator; disebut heat core. Untuk meningkatkan efficiency radiator, harus dibuat penampang seluas mungkin. Umumnya,radiator terdiri dari radiator core yang dibuat dengan menempelkan bahan metal berbentuk fins disekitar tabung tempat cooling water mengalir dengan cara di las dan dua buah tangki berisi cooling water pada masing masing core.

Tangki yang terpasang diatas dan bagian bawah heat core mengalirkan hot water ke tangki atas dan cold water ke tangki bawah menggunakan prinsip convection.

Konstruksi radiator terdiri dari:

a) Tangki atas

Tangki atas berfungsi untuk menampung air yang telah panas dari mesin. Tangki atas dilerngkapi dengan lubang pengisian, pipa pembuangan dan saluran masuk dari mesin. Lubang pengisian harus ditutup dengan tutup radiator, pipa pembuangan untuk mengalirkan kelebihan air dalam sistem pendinginan yang disebabkan oleh ekspansi panas dari air keluar atau ke tangki reservoir. Saluran masuk ditempatkan agak keujung tangki atas.

b) Inti radiator (radiator core)

Inti radiator berfungsi untuk membuang panas dari air ke udara agar suhu air lebih rendah dari sebelumnya. Inti radiator terdiri dari pipa-pipa air untuk mengalirka air dari tangki atas ke tangki bawah dan sisrip-sirip pendingin untuk membuang panas air dalam pipa-pipa air. Udara juga dialirkan  diantara sirip-sirip pendingin agar pembuangan panas secepat mungkin. Warna inti radiator dibuat hitam agar pepindahan panas radiasi dapat terjadi sebesar mungkin. Besar kecilnya inti radiator tergantung pada kapasitas mesin dan jumlah pipa-pipa air dan sisrip-siripnya

c) Tangki bawah

 Tangki bawah berfungsi untuk menampung air yang telah didinginkan oleh inti radiator dan selanjutnya disalurkan ke mesin melalui pompa. Pada tangki bawah juga dipasangkan saluran air yang berhubungan dengan pompa air dan saluran pembuangan untuk membuang air radiator pada saat membersihkan radiator dan melepas radiator.

f.    Radiator Cap

Tutup radiator berfungsi untuk menaikkan titik didih air pendingin dengan jalan menahan ekspansi air pada saat air menjadi panas sehingga tekanan air menjadi lebih tinggi daripada tekanan uadar luar. Di samping itu pada sistem pendinginan tetrtutup, tutup radiator berfungsi untuk mempertahankan air pendingin dalam sistem meskipun dalam keadaan dingin atau panas. Untuk maksud tersebut tutup radiator dilengkapi dengan katup pengatur tekanan (relief valve) dan katup vakum

 

 

Cara kerja katup-katup pada tutup radiator adalah sebagai berikut:

Pada saat mesin dihidupkan suhu air pendingin segera naik dan akan menyebabkan kenaikan volume air sehingga cenderung keluar saluran pengisian radiator, keluarnya air tersebut ditahan oleh katup pengatur tekanan sehingga tekanan naik, kenaikan tekanan akan menaikkan titik didih air yang berarti mempertahankan air pendingin dalam sistem, bila kenaikan suhu sedemikian rupa sehingga menyebabkan kenaikan volume air yang berlebihan, tekanan air akan melebihi tekanan yang diperlukan dalam sistem, karenya air akan mendesak katup pengatur tekanan untuk membuka dan air akan keluar melalui katup ini ke pipa pembuangan. (Gambar 11a). Pada saat suhu air pendingin turun akan terjadi penurunan volume, yang akan menyebabkan terjadinya kevakuman dalam sistem yang selanjutnya akan membuka katup vakum sehingga dalam sistem tidak terjadi kevakuman lagi (Gambar 11b). Sistem yang menggunakan tangki reservoir, kevakuman akan diisi oleh air sehingga air dalam sistem akan tetap (Gambar 12). Bila sistem tidak menggunakan tangki reservoir maka yang masuk adalah udara.

            g.  Hose serta pipa-pipa yang terhubung.

                  Hose berfungsi sebagai penghantar air pendingin, ada dua buah hose pada sistem pendingin yaitu lower hose(gambar 13a) dan upper hose(gambar 13b).

h.  kipas pendingin.

            Kipas berfungsi untuk mengalirkan udara pada inti radiator agar panas yang terdapat pada inti radiator dapat dipancarkan ke udara dengan mudah.

   i.  Sensor panas.

a). Coolant temperatur sensor

            ketika temperatur air pendingin naik, maka nilai tahanan pada coolant temperatur sensor akan berkurang sebanding dengan kenaikan suhu air pendingin, akibatnya arus dari temperatur gauge yang mendapat ground melewati coolant temperatur sensor akan variatif, semakin tinggi temperatur air, maka nilai tahanan sensor semakin rendah, arus yang bisa melewati sensor semakin besar, akibatnya jarum penunjuk pada temperatur gauge akan bergerak ke arah H atau naik.

b). Overheat switch

            ketika temperatur air sudah mencapai angka 105⁰C maka overheat switch akan aktif yaitu tehubung ke ground, memberi sensing ke MC dan overheat indikator lamp akan menyala dengan disertai buzzer.


j. Tangki reservoir.

                  Air pendingin selalu diperiksa dan ditambahkan bila diperlukan, sebagai penampung air saat panas dan mengembang serta cadangan air saat diperlukan, guna memudahkan semua itu maka dipasang tangki reservoir.

C.  SIRKULASI AIR PENDINGIN

            Water pump digerakkan oleh putaran crank shaft melalui V belt, untuk mensirkulasikan air dengan tekanan tertentu ke sirkuit pendingin, setelah dari pompa air pendingin pertama-tama menuju ke oil cooler untuk mendinginkan oli pelumas engine dan oil-oil sistem lainnya, kemudian, air tersebut mengalir ke sylinder block, didalam sylinder block,air pendingin tersebut mengalir ke sekitar sylinder liner dan mendinginkan sylinder liner dan ruang bakar, setelah itu masuk ke water jacket sylinder head untuk mendinginkan nozzle atau injector,  intake dan exhoust valve juga permukaan sylinder head, air tersebut kemudian masuk ke termostat, termostat mendistribusikan air pendingin ke dua saluran, yaitu ke water pump dan radiator, volume air yang didistribusikan tersebut tergantung pada temperaturnya, air yang mengalir ke radiator didinginkan oleh udara yang dihembuskan oleh kipas.

D. HAL-HAL YANG HARUS DIPERHATIKAN

1) Pemeliharaan/servis Radiator dan tutup radiator.

1) Pemeliharaan/servis Termostat

Untuk menservis termostat dilakukan dengan cara:
(a) membuka termostat dari sistem pendinginan, (b) memeriksa termostat dengan cara: menaruh termostat pada tempat yang

berisi air (lihat gambar 21) . Periksalah suhu saat pembukaan katup dengan jalan manaikkan suhu air sedikit demi sedikit. Termostat harus diganti bila ternyata terdapat kerusakan, (c) mamasang kembali termostat pada sistem.

  

 2). pemerikasaan dan servis radiator.

Pemeriksaan dan Perbaikan radiator dilakukan sebagai berikut:

(a) Pemeriksaan pipa-pipa dan bagian yang disolder pada tangki atas dan bawah dari kemungkinan bocor, kalau perlu diperbaiki atau diganti

(b) Periksa sirip dan inti radiator dan perbaiki sirip yang menghambat saluran udara dengan menggunakan obeng pipih.

(c ) Bila yang tersumbat dari intinya melebihi 20 persen radiator harus diganti

(d) Periksalah slang radiator dan jika ternyata rusak atau keras harus diganti

(e) Periksalah katup pengatur pada tutup radiator dan katup vakum dari kemungkinan pegasnya yang lemah atau dudukannya kurang rapat. Jika katup membuka pada tekanan di bawah harga spesifikasi(49 kPa(0.5 kgf/cm², 7 psi)) atau ada kerusakan lain , tutup radiator harus diganti (Gambar 

3) Pemeliharaan/servis Pompa air

Untuk servis pompa air dilakukan dengan membongkar, membersihkan, mengganti seal-seal yang bocor, memastikan kerapatannya dan merakit kembali. Untuk memahami pompa air dapat dilihat pada gambar.

E.  GANGGUAN PADA SYSTEM PENDINGIN

1). Terjadi Overcooling (mesin dingin)

Terjadinya Overcooling dapat diamati pada temperatur air pendingin yang selalu rendah (jauh di bawah temperatur kerja idealnya). Jika hal ini terjadi berarti Overcooling. Dari neraca panas hal ini berarti terjadi kenaikan kerugian karena pendinginan (cooling loos). Dengan adanya kenaikan cooling loos ini berarti daya mekanis yang dihasilkan sudah pasti berkurang. Tetapi pada mesin tidak terasa betul, yang lebih terasa adalah adanya kenaikan pamakaian bahan bakarnya. Jadi over cooling sepertinya tidak berakibat menurunnya daya mekanis mesin yang dihasilkan melainkan menaiknya konsumsi bahan bakar yang diperlukan mesin.

2). Terjadi Over heating

Terjadinya over heating dapat diamati pada temperatur air pendingin yang selalu tinggi (jauh diatas temperatur kerjanya). Jika hal ini terjadi berarti over heating. Dari neraca panas hal ini sebetulnya akan menurunkan kerugian panas karena pendinginan (cooling loss). Tetapi dengan kenaikan temperatur mesin yang diamati pada air pendingin ini selanjutnya akan menyebabkan beberapa komponen mesin mangalami perubahan bentuk yang berlebihan akibat pemuaiannya seperti piston pada silinder, akibat lanjutan yang dapat dirasakan adalah adanya kenaikan kerugian akibat gesekan, secara prinsip penyebab dari over heating adalah aliran dari air pendingin dan udara pada radiator yang mengalami ganguan. Kemungkinan

tali kipas.