Kali ini kita akan mempelajari

tentang sistem pendinginan pada motor

PRINSIP KERJA, KONSTRUKSI, DAN KOMPONEN-KOMPONEN SISTEM PENDINGINAN PADA MOTOR BAKAR TORAK

Adanya pendinginan akan menyebabkan pengurangan besar energi thermal sehingga

pendinginan akan menurunkan efisiensi panas.  Meskipun demikian, pendinginan harus ada karena

dengan tidak adanya pendinginan akan menyebabkan silinder dan torak menjadi terlalu

panas sehingga dapat mengakibatkan:

(1) campuran bahan bakar dan udara yang dihisap oleh torak pada motor bensin dapat terbakar sendiri pada saat langkah kompresi (preignition).

(2) pelumasan akan terganggu karena minyak pelumas dapat ikut terbakar sehingga torak macet yang dapat menimbulkan kerusakan pada silinder dan torak.  Dengan demikian, meskipun sebetulnya pendinginan itu merugikan (mengurangi efisiensi panas) pada motor bakar torak harus ada pendinginan.

(1)mengatur suhu operasi, dan (2)mencegah panas berlebihan (overheating). 

Dengan adanya pengaturan suhu operasi dalam sistem pendinginan maka:

(1) operasi engine akan terjaga pada tingkat panas terbaik,

(2) engine akan terlindungi dari operasi terlampau dingin yang dapat mengakibatkan keausan dan

pemborosan konsumsi bahan bakar, (3) engine terlindung dari preignition, detonasi

(peletusan), ketukan (knock), dan kerusakan pada torak, katup-katup, dan pelumasan. 

Sistem pendinginan (cooling system) motor bakar torak (motor bensin dan motor diesel) didesain terutama untuk:

Bagian yang DidinginkanBagian yang didinginkan oleh pendingin terutama pada bagian di sekeliling dinding silinder karena pembakaran berlangsung di ruang bakar di dalam silinder.

Bahan PendinginBahan pendingin yang umum digunakan pada motor bakar torak adalah udara dan air.  Pendinginan dengan udara disebut juga pendinginan langsung karena udara langsung mendinginkan bagian yang didinginkan.  Pendinginan dengan air disebut pendinginan tidak langsung karena air mendinginkan bagian yang didinginkan, sedangkan air itu sendiri didinginkan oleh udara.

Pendingin Udara          Udara sebagai pendingin mempunyai panas jenis yang sangat kecil

sehingga untuk mendinginkan bagian yang didinginkan dibutuhkan udara dalam jumlah banyak.  Ada dua cara untuk memperoleh jumlah udara banyak, yaitu:

(1)engine dijalankan pada kecepatan yang cukup tinggi (2)dihembus oleh kipas (fan, atau blower).          Sekeliling dinding silinder yang didinginkan oleh udara dilengkapi

dengan sirip-sirip pendingin (fins) guna memperluas kontak dinding silinder dengan udara.  Sirip-sirip pendingin tersebut menjadi ciri utama konstruksi pendingin udara.

Pendingin Air          Air sebagai pendingin mempunyai keuntungan/kelebihan

yang lebih besar dibanding udara, yaitu: (1)panas jenis air yang relatif besar, dan (2)air mempunyai panas penguapan tinggi (536 kalori/gram),

sehingga air tidak akan cepat panas atau menguap dan untuk mendinginkan bagian yang didinginkan tidak dibutuhkan banyak air.

Konstruksi dan Cara Pendinginan    

Pendinginan motor bakar torak dengan media udara terdiri atas:

(1)pendingin udara stasioner (2)pendingin udara dinamis. 

Gambar 15.  Contoh konstruksi pendingin udara stasioner

  

Proses pendinginan pada pendingin udara stasioner ditempuh dengan cara menghadirkan udara melalui hembusan kipas (fan, atau blower) untuk mendinginkan sirip-sirip pendingin di sekeliling dinding silinder.  Ciri konstruksi pendingin udara stasioner yaitu terdiri atas komponen: kipas (blower), penutup dari bahan logam

untuk mengarahkan aliran udara pendingin (metal cowling),

sirip-sirip pendingin (fins, atau finned cylinder), sebagaimana diperlihatkan dalam Gambar 15.  

Proses pendinginan pada pendingin udara dinamis ditempuh dengan cara menghadirkan udara melalui gerakan dinamis dari engine pada saat dijalankan dengan kecepatan yang cukup tinggi, sehingga pada saat berhenti atau diam di tempat tidak akan terjadi pendinginan.  Ciri konstruksi pendingin udara dinamis yaitu sirip-sirip pendingin (fins, atau finned cylinder), seperti ditunjukkan dalam Gambar 16.

Gambar 16.  Contoh konstruksi pendingin udara dinamis

 

Pendinginan motor bakar torak dengan media air ditempuh dengan cara: (1)penguapan(2)kondensasi

(3)peredaran alami (4)peredaran paksa. 

Keempat jenis pendingin tersebut berbeda dalam mengubah air “panas” menjadi air “dingin” untuk mendinginkan silinder.  Air pendingin mendinginkan silinder melalui selimut atau jaket air pendingin di sekeliling silinder (water jacket). 

Pendinginan penguapan (tipe hopper) merupakan cara pendinginan dengan air yang paling sederhana (Gambar 17).  Dinding silinder yang

akan didinginkan berada di dalam bak (hopper) yang dapat diisi dengan air dan terbuka bagian atasnya.  Suhu air pada pendingin dengan cara seperti ini tidak akan naik lebih tinggi dari 100°C.  Air di dalam hopper

suatu saat akan mendidih dan menguap, sehingga perlu ditambahkan air pendingin yang baru.  Tinggi muka air pendingin di dalam hopper dapat

diketahui dengan melihat posisi naik-turunnya pelampung. 

Pendingin tipe hopper ini tidak dapat dipakai untuk engine yang dinamis (mobile). modifikasi terhadap pendingin tipe hopper, yaitu dengan cara mengalirkan air pendingin secara kontinyu (terus-menerus) ke dalam hopper dan mengalirkan keluar dari saluran pembuangan air pendingin (outlet), terutama diaplikasikan untuk mengoperasikan motor diesel selama 24 jam atau lebih tanpa dimatikan (nonstop), seperti contohnya pada saat penggilingan padi atau pada saat digunakan untuk generator listrik (genset).

Gambar 17.  Contoh konstruksi pendingin tipe hopper

Pendinginan secara kondensasi (tipe kondensor) mendinginkan silinder dengan cara mendinginkan uap air yang bergerak ke atas masuk ke dalam pipa-pipa kondensor.  Pendinginan uap air tersebut dilakukan oleh kipas (fan) sehingga terkondensasi menjadi titik-titik embun, kemudian terbentuk tetesan air yang mengalir ke bawah masuk kembali ke dalam selimut air pendingin.          

Sebuah pipa kecil jalur uap digunakan untuk menghubungkan kondensor dengan tangki kondensor.  Pada beban operasi tinggi akan terbentuk uap air yang mengandung udara, dimana udara tersebut akan keluar melalui lubang-lubang kecil pada pipa jalur uap, sedangkan uap air akan terkondensasi menjadi air dan masuk ke dalam tangki kondensor.  Pada beban operasi rendah maka tekanan uap air di dalam kondensor turun dan airnya tersedot mengalir ke bawah masuk ke dalam selimut air pendingin. 

Posisi tutup air pendingin berada di bawah kondensor untuk menghindari kenaikan air langsung ke kondensor.  Konstruksi pendingin tipe kondensor dapat dilihat dalam Gambar 18. 

Gambar 18.  Contoh konstruksi pendingin tipe kondensor

Pendinginan dengan peredaran alami (tipe thermosiphon) mendinginkan silinder dengan cara mendinginkan air “panas” yang mengalir secara alami.  Silinder dan kepala silinder dikelilingi atau diselimuti oleh air pendingin.  Air “panas” di sekitar silinder akan bergerak naik karena berat jenis (densitas)nya turun, sedangkan dari bawah masuk air yang telah didinginkan oleh radiator ke dalam selimut air pendingin, sehingga terbentuk peredaran air secara alami. 

Sesaat setelah engine dihidupkan maka suhu air pendingin akan naik dan terbentuk air “panas” di dalam selimut air pendingin di sekitar silinder.  Akibat kenaikan suhu tersebut akan menyebabkan densitas air “panas” tersebut turun dan bergerak naik ke atas menuju ke kisi-kisi pipa pendingin (radiator).  Air “panas” tersebut baru bisa masuk ke dalam radiator apabila suhunya telah mencapai sekitar (70 – 80)°C yang diatur oleh thermostat.  Thermostat berfungsi untuk mencegah korosi pada radiator oleh suhu air pendingin yang rendah, sehingga thermostat dirancang untuk bisa membuka pada suhu (70 – 80)°C. 

Di dalam radiator, air “panas” didinginkan oleh udara luar yang dihisap ventilator (fan) yang diputar oleh poros engkol melalui transmisi sabuk (fan belt).  Densitas air “dingin” ini menjadi naik dan bergerak turun ke bawah masuk ke dalam selimut air pendingin.  Proses pergerakan air pendingin tersebut berlangsung secara alami selama tinggi permukaan air di bawah tutup radiator adalah sama atau lebih tinggi dari tinggi permukaan air di dalam thermostat.  Dalam Gambar 19 dapat dilihat konstruksi pendingin tipe thermosiphon.

Gambar 19.  Contoh konstruksi pendingin tipe thermosiphon

Pendinginan dengan peredaran paksa (tipe radiator) mendinginkan silinder dengan cara mendinginkan air “panas” yang mengalir secara paksa oleh pompa air.  Sepintas konstruksi pendingin tipe radiator ini hampir sama dengan tipe thermosiphon, perbedaannya terletak pada ada dan tidaknya pompa air, sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 20.         

Selama suhu air “panas” belum mencapai (70 – 80)°C maka air “panas” tersebut hanya akan berputar-putar di dalam selimut air pendingin melalui saluran bypass (Gambar 20).  Keuntungan/kelebihan yang dimiliki pendingin tipe radiator ini adalah: (1) peredaran air pendingin tetap berlangsung meskipun tinggi muka air pendingin berada di bawah thermostat, dan (2) kapasitas pendinginan besar sehingga banyak diaplikasikan untuk engine-engine tugas berat yang dinamis.

Gambar 20.  Contoh konstruksi pendingin tipe radiator

Perawatan Sistem Pendinginan

          Pendinginan pada motor bakar torak terdiri atas dua cara, yaitu:

pendinginan dengan udara pendinginan dengan air.  

Tindakan perawatan motor bakar torak berpendingin udara lebih mudah dan sederhana dibanding motor bakar torak berpendingin air, karena konstruksinya yang lebih sederhana dan ringan.

Perawatan komponen motor bakar torak berpendingin udara          Komponen utama pendingin udara yang perlu dirawat adalah: (1)sirip-sirip pendingin (fins)(2)kipas (fan, atau blower)(3)penutup (metal cowling). 

Tindakan perawatan meliputi pembersihan dan penyetelan.  Pembersihan kotoran yang menempel dilakukan terhadap sirip-sirip pendingin, kipas, dan penutup, sedangkan penyetelan dilakukan terhadap kipas agar posisi dan gerak berputarnyastabil dan mantap.

Perawatan komponen motor bakar torak berpendingin air          Komponen utama pendingin air yang perlu dirawat adalah:

Tindakan perawatan meliputi pembersihan, penyetelan, dan penggantian komponen. 

         Pembersihan dilakukan terhadap komponen hopper, water jacket, kondensor, radiator, ventilator, dan kipas.  Hopper dan water jacket dibersihkan dengan cara dikuras, kondensor dan radiator dibersihkan dengan cara disemprot dengan air bertekanan tinggi atau menggunakan steam (uap air panas bertekanan tinggi) dan kompresor, sedangkan ventilator dan kipas cukup dibersihkan dengan menggunakan kain lap. 

bak (hopper) pelampung (penunjuk tinggi muka air dalam

hopper) selimut / jaket air pendingin (water jacket) Kondensor Thermostat Radiator tutup radiator ventilator pompa air Kipas tali kipas (fan belt). 

Penyetelan dan penggantian dilakukan terhadap komponen thermostat, tutup radiator, dan tali kipas.  Penyetelan dan penggantian

thermostat dilakukan apabila suhu air pendingin cepat naik akibat terhambatnya aliran air “panas” melewati thermostat. 

Dalam Gambar 27 dapat dilihat cara kerja thermostat yang mengalirkan air “panas” ke radiator dan di dalam selimut melalui saluran

bypass. 

Gambar 27.  Cara kerja thermostat pada saat buka (open) dan tutup (closed)

Penyetelan dan penggantian tutup radiator dilakukan apabila katup (valve) tidak bekerja secara optimal dalam meng-alirkan uap dan/atau air “panas” ber-lebihan ke tabung penampung limpahan (overflow tube), seperti ditunjukkan dalam Gambar 28.

Penyetelan dan penggantian tali kipas dilakukan untuk menyetel kekencang-an tali kipas dan menggantinya bila telah mencapai umur operasionalnya.

Gambar 28.  Cara kerja tutup radiator pada saat buka (open)

dan tutup (closed)