makalah sistem pendinginan
DESCRIPTION
tugasTRANSCRIPT
MAKALAH
SISTEM PENDINGIN MOTOR BAKAR
Disusun Oleh :
Arif Widayuni
210005028
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL
YOGYAKARTA
Sistem Pendingin Motor Bakar
Motor bakar berfungsi mengubah energi panas yang terkandung dalam bahan bakar
menjadi energi mekanik (gerak). Dari panas yang dihasilkan ini, kira-kira 25% digunakan
sebagai tenaga penggerak, kira-kira 45% hilang terbawa gas buang dan hilang akibat gesekan–
gesekan, sedangkan sisanya kira-kira 30% diserap oleh bagian-bagian motor itu sendiri. Panas
yang diserap ini harus segera dibuang untuk menghindari panas yang berlebihan (over heating)
yang dapat mengakibatkan mesin menjadi rusak. Untuk itu diperlukan serangkaian komponen
yang tergabung dalam suatu sistem pendinginan untuk menjaga mesin tetap pada suhu kerja.
Sistem pendinginan motor bakar adalah serangkaian komponen dalam suatu sistem yang
berfungsi untuk menjaga mesin pada temperatur kerja sehingga mesin dapat beroperasi maksimal
dan mencegah terjadinya overheat. Sistem pendinginan terdiri dari bermacam jenis sesuai dengan
komponen yang didinginkan dan kapasitas motor itu sendiri. Namun pada dasarnya sistem
pendinginan pada motor bakar digolongkan menjadi :
1. Sistem Pendingin Jacket Water (JCW)
2. Sistem Pendingin Lube Oil Cooler (LOC)
3. Sistem Pendingin Intercooler (ICC)
Sistem pendinginan Jacket Water adalah sistem pendinginan menggunakan medium air
ataupun fluida coolant sebagai penyerap panas yang bersirkulasi melaui water jacket (mantel air)
pada blok mesin dan kepala silinder. Selanjutnya medium yang telah menyerap panas dimasukan
kedalam radiator untuk didinginkan. Setelah dingin medium tersebut bersirkulasi lagi untuk
menyerap panas.
Sedangkan proses pendinginan pelumas adalah pelumas dari sump tank dipompa keluar
dengan menggunakan oil gear pump, lalu melalui filter masuk kedalam Oil Cooler dan untuk
selanjutnya masuk kembali kedalam mesin melalui fine filter (filtrasi akhir), tetapi sebelumnya
minyak pelumas melewati thermostat untuk mengatur batasan temperatur pelumas yang masuk
kedalam mesin.
Proses pendingin pada Intercooler Cooling (ICC) adalah udara yang akan masuk ke ruang
bakar dibantu oleh turbo atau supercharger. Udara tersebut masuk ke Intercooler untuk
didinginkan sebelum masuk ke ruang bakar untuk pembakaran. Intercooler digunakan untuk
mendapatkan pasokan udara pembakaran bertemperatur rendah dengan kadar oksigen yang
tinggi, sehingga nantinya bahan bakar dapat terbakar sempurna di ruang bakar. Pada makalah
saya ini tidak akan dibahas lebih jauh mengenai sistem pendingin intercooler dan sistem
pendingin pelumas, hanya sistem pendingin jacket water.
1.Sistem Pendingin Jacket Water (JCW)
Sistem Pendinginan Jacket Water adalah suatu sistem pendinginan yang digunakan untuk
menyerap panas yang dihasilkan dari panas pembakaran pada ruang bakar melalui saluran mantel
air (Water Jacket), dengan medium air ataupun fluida coolant yang disirkulasi oleh pompa.
Tujuan dari sistem ini adalah mengurangi panas berlebih yang dihasilkan oleh kerja mesin.
Sehingga material komponen mesin tidak terjadi overheating, penyebab komponen atau spare
part tertentu menjadi rusak.
Umumnya sistem pendinginan Jacket Water bertanggung jawab untuk menjaga
kestabilan temperatur komponen tertentu yaitu silinder linier dan silinder head. Silinder liner
merupakan komponen tempat terjadi gesekan antara silinder liner dengan piston. Gerakan
translasi piston menyebabkan panas ditambah dengan panas hasil pembakaran menyebabkan
silinder liner menjadi sangat panas. Untuk melindungi panas yang berlebih dilakukan
pendinginan silinder liner pada sisi luar dari ruang bakar dengan cara mengalirkan medium
secara kontinyu.
Silinder head memerlukan pendingin karena pada bagian bawahnya adalah ruang bakar
dan juga tempat pertama keluarnya gas buang sebelum ke exhaust manifold. Dalam silinder head
juga terdapat banyak komponen yang bergerak seperti gerakan rocker arm juga menambah panas
yang terjadi sehingga sangat memerlukan pendinginan.
Gambar Sistem Pendingin Jacket Water
Skema Kerja Sistem Pendinginan Jacket Water
Pada umumnya skema kerja sistem pendinginan Jacket Water terdiri dari 2 fase, yaitu :
1. Fase Pemanasan
Ketika mesin baru akan dihidupkan (biasanya di pagi hari), suhu air pada radiator
berkisar pada suhu ruang yaitu sekitar 23°C. Ketika mesin dinyalakan, air yang berada di dalam
blok mesin bersirkulasi dengan bantuan waterpump melewati selang by-pass tanpa melewati
radiator. Hal ini dikarenakan lubang air menuju radiator masih ditutup oleh termostat, sementara
itu lubang by-pass yang letaknya berseberangan dengan lubang menuju radiator terbuka
memungkinkan waterpump mengalirkan air yang keluar dari blok mesin untuk kembali masuk ke
dalam blok mesin, oil cooler dan cylinder head. Fase ini disebut sebagai fase pemanasan dimana
air yang bersirkulasi di dalam blok mesin sengaja tidak di dinginkan agar suhu kerja mesin,
berkisar di 85-90°C cepat tercapai.
2. Fase Pendinginan
Ketika mesin mencapai suhu kerja, temperatur air pada sistem sirkulasi fase pendinginan
pun naik hingga 85-90°C. Ketika air dengan temperatur tersebut sampai ke rumah thermostat,
thermostat yang oleh pabrikan di-set untuk membuka pada suhu antara 85-90°C membuka,
sehingga memungkinkan air dari blok mesin masuk ke radiator. Dengan membukanya
thermostat, ujung dari thermostat tersebut menutup lubang by-pass yang berseberangan dengan
jalur keluar air.
Dengan tertutupnya lubang by-pass tersebut juga memungkinkan waterpump untuk
memompa air dari dalam radiator untuk menjaga temperatur kerja dari mesin tersebut. Air yang
keluar dari blok mesin masuk ke radiator untuk didinginkan. Didalam radiator air tersebut
dialirkan melalui pipa radiator yang tersusun rapat (bersentuhan) dengan kisi-kisi atau sirip
radiator dengan tujuan panas air yang melewati pipa radiator dapat berpindah secara konduksi ke
sirip radiator. Selanjutnya pipa raiator dan sirip-sirip radiator didinginkan dengan bantuan tiupan
angin dari fan, baik mekanik maupun elektrik. Disaat mesin berkerja pada putaran rendah, suhu
kerja mesin turun dari 85°C, maka otomatis si thermostat kembali menutup untuk menjaga
temperatur air tidak berkurang dari suhu kerja mesin, dan akan membuka kembali ketika suhu
tersebut tercapai kembali.
Gambar Skema Aliran Air Radiator
Komponen Sistem Pendinginan Jacket Water
Adapun komponen-komponen Jacket Water terdiri dari :
1. Radiator
Berfungsi untuk mendinginkan cairan pendingin yg telah menjadi panas setelah
melewati komponen mesin. Radiator terdiri dari tabung atas dan bawah yg dihubungkan
dengan pipa tertutup rapat dengan sirip-sirip yang berfungsi untuk mengalirkan sekaligus
mendinginkan air pendingin.
Gambar Radiator
2. Tutup Radiator
Tutup radiator dilengkapi dengan tutup radiator yang bertekanan dan menutup
radiator dengan rapat. tutup radiator dilengkapi dengan 2 buah katup yaitu katup vakum
dan katup tekan. Tutup radiator ini berfungsi untuk menaikkan titik didih cairan
pendingin dan menjaga agar volume air pendingin selalu tetap.
Gambar Tutup Radiator
3. Thermostat
Pada umumnya efesiensi kerja mesin akan maksimal jika suhu kerja mesin pada
80-93°C. Thermostat berfungsi untuk mempercepat tercapainya suhu kerja mesin saat
mesin masih dingin dan mempertahankan mesin selalu pada suhu kerjanya. Thermostat
dipasang antara radiator dan sirkuit pendingin (silinder block dan silinder head).
Thermostat bekerja seperti katup otomatis yang bekerja berdasarkan panas, dimana pada
waktu dingin katup akan menutup dan pada waktu panas katup akan membuka.
Gambar Thermostat
4. Kipas (Impeler)
Radiator didinginkan oleh aliran udara luar yang mengalir melewati sirip-siripnya.
Pada saat kendaraan berhenti aliran udara tidak akan cukkup untuk mendinginkan
radiator. Untuk mengatasi hal ini maka dibelakang radiator dipasang kipas pendingin
untuk membantu agar aliran udara selalu cukup untuk mendinginkan radiator. Ada 2 jenis
kipas yang sering digunakan pada kendaraan yaitu kipas yang digerakan oleh motor
listrik dan kipas manual yang digerakan oleh poros engkel mesin itu sendiri melalui talli
kipas/V-belt.
Gambar Kipas Radiator
5. Tangki Cadangan (Reservoir Tank)
Reservoir Tank dihubungkan ke radiator melaui selang overflow. Reservoir Tank
ini berfungsi untuk menjaga agar volume air pendingin selalu stabil.
Gambar Tangki Reservoir
6. Pompa Air (Water Pump)
Berfungsi untuk mensirkulasikan air pendingin dengan tekanan. Pompa yang
digunakan umumnya adalah type sentrifugal. Pompa ini digerakan oleh poros engkel
melalui tali kipas(v-belt). Pada bagian kepala pompa merupakan dudukan tempat
pemasangan kipas pendingin radiator.
Gambar Pompa Air Radiator
7. Slang Radiator
Slang radiator adalah komponen yang berfungsi sebagai pipa atau slang yang
menghubungkan aliran air pendingin antara radiator dan blok mesin atau kepala silinder.
Slang radiator biasanya terbuat dari bahan elastis berupa karet yang tahan panas.
Gambar Slang Radiator
8. Kran Radiator
Pada bagian bawah radiator terdapat saluran pembuangan yang berfungsi untuk
membuang endapan kotoran dari medium atau cairan pendingin dan kootoran lainya pada
sistem pendinginan yang dapat menggangu sirkulasi air. Jadi, kran radiator berfungsi
menutup saluran pembuangan radiator. Untuk pembuangan endapan biasanya dilakukan
secara manual dengan membuka kran radiator.
Gambar Tutup Kran Radiator
2.Sistem Pendingin Pelumas (Lube Oil Cooling)
Umunya sistem pendingin Jacket Water hanya bertanggung jawab menjaga temperatur
komponen yang tidak bergerak seperti silinder linier blok mesin dan kepala silinder. Sedangkan
komponen yang bergerak seperti crankshaft, camshaft, rocker arm, valve, piston, conecting root
dan komponen begerak lainya juga mengalami kenaikan temperatur yang tinggi karena gesekan
akibat kerja mesin.
Biasanya temperatur panas pada komponen tersebut diserap oleh oli, sehingga selain
sebagai pelumas, oli juga berfungsi sebagai media pendingin atau penyerap panas. Maka oli juga
mengalami kenaikan temperatur yang tinggi yang dapat mempengaruhi viskositas sehingga
pelumasan jadi kurang baik dan komponen bergerak yang terlumasi oli bisa rusak karena
overheating. Sehingga diperlukan juga sistem pendinginan oli (lube oil cooling).
Sistem pendingin oli biasanya terhubung dengan sistem pendingin Jacket Water karena
medium atau media pendingin oli berasal dari sirkulasi air pada radiator. Berikut adalah
rangkaian sistem pendingin oli :
Gambar oil cooler yang terhubung jacket water cooler
Skema Sistem Pendingin Pelumas
Pada sistem pelumasan, oli biasanya dipompa dengan oil pump untuk bersirkulasi
kembali ke ruang mesin untuk pelumasan. Oli biasanya didinginkan terlebih dahulu di oil
cooler / heat exchanger. Oli yang bertemperatur tinggi dari ruang mesin masuk kedalam pipa
didalam oil cooler. Didalam oil cooler di sekeliling pipa tersebut terdapat ruang sirkulasi air
biasanya berebentuk tabung. Pipa saluran oli dan ruang sirkulasi air didalam oil cooler tidak
terhubung sehingga oli dan air tidak bercampur.
Panas dari oli yang melewati pipa oil cooler diserap oleh sirkulasi air yang dipompa oleh
water pump sehingga temperatur oli turun dan siap disirkulasikan ke ruang mesin untuk
pelumasan. Air yang keluar dari oil cooler selanjutnya dipompa ke radiator untuk didinginkan,
setelah didinginkan selanjutnya air tersebut disirkulasikan lagi ke water jacket dan oil cooler
untuk pendinginan oli dan mesin begitu seterusnya.
Gambar Oil Cooler
3.Sistem Pendingin Intercooler (ICC)
Pada motor bakar yang menggunakan turbo atau supercharger maka pasokan udara yang
masuk ke ruang bakar di supply oleh governor dan turbo tersebut. Turbo atau supercharger
digerakkan oleh tekanan gas buang sisa pembakaran yang menggerakkan turbin pada turbo.
Melalui rotor putaran tersebut diteruskan ke putaran turbin blower, turbin blower menghisap
udara luar untuk supply udara ke ruang bakar.
Pasokan udara dari turbo bertemperatur cukup tinggi, sehingga kadar oksigennya pun
kurang. Alhasil pembakaran di ruang bakar kurang sempurna karena kurang oksigen pada udara
pembakaran di ruang bakar. Sehingga diperlukan intercooler yang berfungsi mendinginkan dan
memampatkan udara untuk pembakaran sehingga udara yang masuk ke ruang bakar
bertemperatur rendah dengan kadar oksigen tinggi dan nantinya pembakaran bahan bakar di
ruang bakar bisa sempurna.
Intercooler berbentuk seperti radiator dengan saluran dan sirip-sirip pendingin, hanya
saja intercooler digunakan untuk mendinginkan udara udara dari turbo sebelum masuk ke ruang
bakar. Prosese pendinginanya juga menggunakan tekanan angin (udara bebas) dari luar dan
sirkulasi air radiator pada lantai atau dinding intercooler untuk menyerap kalor pada udara yang
akan masuk kedalam ruang bakar. Biasanya intercooler dipasang di bagian depan kendaraan
untuk sirkulasi udara yang baik.
Gambar kerja Intercooler