Komponen Sistem Pendingin

 SISTEM PENDINGINAN

Pada mesin bahan bakar dibakar di dalam silinder untuk merubah dari energi panas ke dalam tenaga gerak. Tapi energi panas yang dihasilkan tidak semuanya dirubah ke dalam tenaga. Hanya kira-kira 25% energi yang dimanfaatkan secara efektif. Kira-kira sebesar 45% lainnya hilang saat gas buang atau gesekan dan 30% diserap oleh mesin itu sendiri.

Panas yang diserap oleh mesin harus dibuang ke udara dengan segera, sebab bila tidak mesin akan menjadi terlalu panas dan dapat mempercepat keausan. Maka sistem pendingin dilengkapi di dalam mesin untuk pendinginan dan mencegah panas yang berlebihan.

Umumnya mesin didinginkan oleh sistem pendingin udara atau sistem pendingin air. Mesin mobil banyak menggunakan sistem pendingin dengan air.

Referensi

Pada mesin bensin hanya 23 sampai 28% energi panas dari hasil pembakaran bahan bakar di dalam silinder yang dimanfaatkan secara efektif sebagai tenaga. Sedangkan sisanya terbuang dalam beberapa bentuk seperti diperlihatkan dibawah ini.

Gambar 1. Keseimbangan Panas

SISTEM PENDINGINAN AIR

Sistem pendingin air lebih rumit dan selain itu biayanya mahal dibanding dengan sistem pendingin udara. Tapi mempunyai banyak keuntungan. Mesin dengan pendingin air lebih aman, sebab ruang bakar dikelilingi oleh pendingin (terutama air dengan additive dan anti beku), juga bertindak sebagai peredam bunyi. Air pendingin yang panas dapat juga digunakan sebagai sumber panas untuk pemanas udara di dalam kendaraan.

1)    Konstruksi

Sistem pendingin air dilengkapi oleh water jacket, pompa air, radiator, thermostat, kipas, slang karet dan lain-lain.

Gambar 2. Konstruksi Sistem Pendinginan Air

2. Fungsi

1) Bila mesin masih dalam keadaan dingin

Gambar 3. Bila mesin masih dalam keadaan dingin

Pendingin diberi tekanan oleh pompa air dan bersirkulasi (seperti yang ditunjuk arah panah pada gambar). Ketika mesin masih dalam keadaan dingin, air pendingin masih dalam keadaan dingin dan thermostat masih tertutup, sehingga cairan bersirkulasi melalui selang bypass dan kembali ke pompa air.

2) Bila mesin dalam keadaan panas

Gambar 4. Bila mesin dalam keadaan panas

Setelah mesin menjadi panas, thermostat terbuka dan katup bypass tertutup dalam bypass sirkuit. Cairan pendingin setelah menjadi panas di dalam water jacket (yang menyerap panas dari mesin) kemudian disalurkan ke radiator untuk didinginkan dengan kipas dan putaran udara dengan adanya gerakan maju kendaraan itu sendiri. Cairan pendingin yang sudah dingin ditekan kembali oleh pompa air ke water jacket.

PENTING !

Jangan menghidupkan mesin dengan thermostat tidak terpasang. Sirkuit bypass akan selalu terbuka, menyebabkan air pendingin melalui bypass radiator dimana air pendingin tersebut didinginkan. Hal ini akan mengakibatkan mesin menjadi panas berlebihan (over heating).

RADIATOR

Radiator mendinginkan cairan pendingin yang telah menjadi panas setelah melalui saluran water jacket. Radiator terdiri dari tangki air bagian atas (upper water tank), tangki air bagian bawah (lower water tank) dan radiator core pada bagian tengahnya.

Cairan pendingin masuk ke upper tank dari selang atas (upper hose). Upper tank dilengkapi dengan tutup radiator untuk menambah air pendingin. Selain itu juga dihubungkan dengan slang ke reservoir tank sehingga air pendingin atau uap yang berlebihan dapat ditampung. Lower tank dilengkapi outlet dan kran penguras.

Inti radiator (radiator core) terdiri dari pipa-pipa yang dapat dialalui air pendingin dari upper tank ke lower tank. Selain itu juga dilengkapi dengan sirip-sirip pendingin fungsinya untuk menyerap panas dari cairan pendingin. Radiator letaknya di depan kendaraan, sehingga radiator dapat didinginkan oleh gerakan dari pada kendaraan itu sendiri.

Gambar 5. Radiator

INTI RADIATOR

Inti radiator  (radiator core) terdiri dari pipa-pipa dimana cairan pendingin melaluinya dari upper ke lower tank. Juga dilengkapi dengan sirip-sirip pendingin (fin). Panas cairan pendingin pertama dipindahkan (diserap) ke sirip-sirip, yang didinginkan oleh kipas dan udara akibat gerakan dari kendaraan, yang mengalir melalui sirip-sirip pada saat kendaraan sedang bergerak.

Gambar 6. Inti radiator

Ada 2 tipe inti radiator (radiator core), yang perbedaannya tergantung model pada sirip-sirip pendinginnya. Tipe plate (flat fin type) dan tipe lekukan (currogated fin type) seperti terlihat pada gambar.

Beberapa kendaraan modern menggunakan versi terbaru, yaitu tipe lekukan, dari radiator tipe SR, Inti radiator tipe lekukan, dari radiator tipe SR, Inti radiator tipe radiator SR ini hanya mempunyai susunan pipa tunggal (sinle row) sehingga bentuk keseluruhannya menjadi tipis dan ringan dibandingksn dengan radiator biasa.

Gambar 7. Tipe inti radiator

TUTUP RADIATOR

Pada umumnya radiator dilengkapi dengan tutup radiator. (radiator cap) yang bertekanan dan menutup rapat pada radiator. Ini memungkinkan naiknya temperatur pendingin 100 ^oC tanpa terjadi mendidih. Penggunaan tutup radiator yang bertekanan (pressure cap) diutamakan sebab efek pendinginan radiator bertambah dan membuat perbedaan suhu antara udara luar dan cairan pendingin. Ini berarti ukuran radiator dapat berkurang (menjadi tipis) tanpa mengurangi pendinginan yang diperlukan.

Pada tutup radiator dilengkapi relief valve dan vacuum valve seperti pada gambar. Bila volume pendingin bertambah saat temperatur mulai naik, maka tekanan juga akan bertambah. Bila tekanan naik hingga mencapai 0,3 – 1,0 kg/cm² pada 110 - 120 ^oC relief valve akan membuka dan membebaskan kelebihan tekanan melalui overflow pipe.

Gambar 8. Cara kerja relief valve

Temperatur cairan pendingin berkurang setelah mesin berhenti dan membentuk ruangan vakum di dalam radiator. Vacuum valve akan membuka secara otomatis untuk menghisap udara segar mengganti kevakuman dalam radiator. Kemudian cairan pendingin dalam radiator pada tekanan atmosfir bila mesin sudah benar-benar menjadi dingin.

Gambar 9. Cara kerja vacuum valve

TANGKI CADANGAN (RESERVOIR TANK)

Tanki cadangan (reservoir tank) dihubungkan ke radiator dengan slang overflow. Bila volume cairan pendingin berekspansi disebabkan naiknya temperatur, maka cairan pendingin yang berlebihan di kirim ke tanki cadangan. Bila temperatur turun, maka cairan pendingin yang ada di dalam tangki cadangan akan kembali ke radiator. Ini untuk mencegah terbuangnya cairan pendingin dan untuk menjamin agar tetap dapat mengirimkan cairan pendingin saat diperlukan penambahan secara tetap.

Gambar 10. Air pendingin dalam keadaan dingin dan panas 

 

POMPA AIR

Pompa air  (water pump) mengirim cairan pendingin melalui sistem pendingin dengan tekanan. Umumnya yang banyak yang digunakan adalah tipe pompa sentrifugal (centrifugal pump). Pompa air ditempatkan dibagian depan blok silinder dan digerakkan oleh tali kipas (V belt), V ribbed belt, atau timing belt.

Gambar 11. Pompa air

THERMOSTAT

Temperatur cairan pendingin tergantung dengan mesin. Pada umumnya efisiensi operasi mesin yang tertinggi, adalah bila temperaturnya kira-kira pada 80^o – 90^oC (176-194^oF).

Sangat penting sekali bahwa temperatur yang cepat mencapai batas optimal (yang paling baik) secepat mungkin setelah mesin hidup.

Panasnya (suhunya) tidak boleh menurun, terutama dalam musin dingin. Thermostat dirancang untuk mempertahankan temperatur cairan pendingin dalam batas yang diizinkan.

Thermostat adalah semacam katup yang membuka dan menutup secara otomatis sesuai temperatur cairan pendingin. Thermostat dipasang antararadiator dan sirkuit pendingin mesin. Bila temperatur pendingin rendah, katup menutup untuk mencegah agar air tidak masuk ke radiator. Bila temperatur meningkat katup akan membuka dan dengan demikian cairan pendingin mengalir ke radiator.

Gambar 12. Thermostat

1) Konstruksi 

Thermostat dioperasikan oleh wax sealed yang  ada didalam silinder, volume wax ini berubah disebabkan oleh temperatur. Perubahan valume dalam wax menyebabkan silinder bergerak turun atau naik, mengakibatkan katup membuka atau menutup.

Thermostat dilengkapi dengan jiggle valve yang digunakan untuk mengalirkan air dari sistem pendingin saat menambahkan cairan pendingin ke dalam sistem.

KIPAS PENDINGIN

Radiator didinginkan oleh udara luar. Tetapi pendinginannya belumlah cukup bila kendaraan tidak bergerak. Kipas pendingin (cooling fan) bertujuan untuk menambah pendinginan. Kipas pendingin ditempatkan dibelakang radiator.

Kipas pendingin digerakkan oleh poros engkol melalui tali kipas (belt) atau dengan motor listrik.

1) Sistem kipas pendingin yang digerakkan oleh Belt.

Kipas pendingin jenis ini digerakkan terus menerus oleh poros engkol melalui tali kipas. Kecepatan kipas berubah sesuai dengan kecepatan mesin dan hal tersebut belum cukup besar, ketika mesin berputar lambat. Bila mesin berputar pada kecepatan tinggi, kipas juga berputar dengan cepat dan putaran ini menambah tahanan pada saat yang sama. Ini menyebabkan kehilangan tenaga dan menimbulkan bunyi pada kipas.

Kopling fluida (sealed silicone oil) biasanya dipasangkan antara pompa air dan kipas pendingin untuk mengatasi proiblem seperti tersebut diatas. 

Tali kipas penggerak kipas pendingin digerakkan oleh V-belt atau dengan tali kipas yang bergigi (ribbed belt).

Gambar 13. Sistem Kipas Pendingin Yang Digerakkan Oleh Belt

2) Sistem Kipas Pendingin yang Digerakkan oleh Motor Listrik.

Kipas pendingin (cooling fan) digerakkan oleh motor listrik. Motor listrik ini menerima sinyal dan sensor temperatur pendingin yang dikirimkan dari kepala silinder. Ketika temperatur meningkat pada suatu tingkat yang ditetapkan, sinyal ini merangsang motor relay menggerakkan motor, dan kemudian menggerakkan kipas pendingin. Kipas pendingin hanya bekerja bila dibutuhkan. Ini berarti bahwa mesin dapat mencapai temperatur operasi yang optimal dengan lebih cepat.

Selain itu juga membantu mengurangi penggunaan bensin, dan bunyi kipas.

Gambar 14. Sistem Kipas Pendingin yang Digerakkan Oleh Motor Listrik

V BELT, V RIBBED BELT

Kipas pendingin umumnya digerakkan oleh tali kipas (belt). Unit bagian lainnya pada mobil seperti pompa air, alternator, pompa power steering, dan pendingin compressor juga digerakkan oleh tali kipas (belt) atau tali kipas yang bergigi (V ribbed belt). Belt sangat sederhana sekali dalam pemindahan tenaga karena tidak dibutuhkan pelumasan.

1) V-Belt

Tali kipas (belt) sudah digunakan beberapa tahun yang lalu sampai sekarang. Dan disebut V Belt sebab mempunyai bagian yang terpotong berbentuk V yang menambah efisiensi pemindahan tenaga. V Belt umumnya terdiri dari karet sintetis, tetron atau penguat lainnya, dan dilapisi dengan kanvas pada kedua sisinya. V-belt tipe COG dengan gigi semi-elliptical adalah salah satu jenis dari V-belt.

Gambar 15. V-Belt Conventional dan Tipe COG

2) V Ribbed Belt

Tali kipas (V-belt) secara bertahap diganti dengan tali kipas yang bergigi (V Ribbed belt) yang mempunyai penampang seperti gambar. Tebal keseluruhannya kurang dari V belt. V Ribbed belt mempunyai bentuk rusuk V-shaped rib pada bagian sisi pulley.

Mereka mempunyai efesiensi pemindahan tenaga yang besar dan panas yang tinggi, tahan lama dibanding dengan V Belt serta berkurangnya bidang gesek sehingga mengurangi panas.

Gambar 16. Bagian V Belt

Penting

Bila menservis V Belt  dan V Ribbed belt, perhatikan bahwa belt harus mempunyai ketegangan yang benar.Bila belt kendor akan menyebabkan bunyi dan slip. Bila terlalu keras akan merusak puli dan bantalan poros. Oleh karena itu stel tegangan sesuai ukuran yang disarankan dengan menggunakan tension gauge.

KOPLING FLUIDA YANG DIKONTROL TEMPERATUR

Kopling fluida yang dikontrol temperatur (temperatur-controlled coupling) adalah sebuah alat yang mengatur kecepatan kipas pendingin dalam 2 tahap sesuai dengan temperatur udara luar yang melalui radiator.

Saat temperatur udara rendah, dapat menurunkan kecepatan kipas sehingga mesin cepat menjadi panas dan dapat mengurangi bunyi putaran kipas. Bila temperatur tinggi, akan menambah kecepatan kipas untuk mendinginkan radiator dengan lebih efisien.

Gambar 17. Kopling Fluida

Share: