Sistem Pendinginan

Sistem Pendinginan

1) 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.

Gambar 1.  Neraca panas pada mesin

Berdasarkanneraca 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 be rubah 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 sili nder (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, atau  cincin macet ( ring stick). Pada suhu 500 ºC pelumas berubah menja di hitam, sifat pelumasannya turun, torak  akan macet sekalipun masih mempunyai ruang bebas.

e) Pembakaran tidak normal. Motor bensin cenderung untuk terjadi ketukan (knocking).

Sebaliknya bila motor terlalu dingin akan terjadi masalah, yaitu:

a) Pada motor bensin bahan bakar akan sukar menguapdan campuran udara bahan bakar menjadi gemuk. Hal  ini menyebabkan pembakaran menjadi tidak sempurna.

b) Pada motor diesel bila udara yang dikompresi dingin akan mengeluarkan asap putih dan menimbulkan ketukan dan motor tida k mudah dihidupkan.

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

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

2)  Macam Sistem Pendinginan 

a)  Sistem Pendinginan Udara

(1)   Pendinginan oleh aliran udara secara  alamiah.

Pada sistem ini panas yang dihasilkan oleh pembakaran gas dalam ruang bakar sebagian dirambatkan keluar dengan menggunakan sirip-sirip  pendingin  (cooling  fins) yang dipasangkan di bagian luar silinder (Gambar 2). Pada tempat yang suhunya  lebih tinggi yaitu pada ruang bakar diberi sirip pendingin yang lebih panjang daripada sirip pendingin  yang terdapat di sekitar silinder yang suhunya lebih  rendah.

Gambar 2.Pendinginan Udara Secara Alamiah

(2)  Pendinginan oleh tekanan udara

Udara yang menyerap panas dari sirip-sirip  pendingin harus berbentuk aliran atau udaranya hrus mengalir agar suhu udara di sekitar sirip tetap rendah  sehingga penyerapan panas tetap berlangsung sempurna. Hal ini dapat dicapai dengan jalan menggerakkan sirip pendingin atau udaranya. Bila sirip  pendingin yang digerakkan atau mesinnya bergerak seperti pada sepedamotor. Pada mesin stasioner aliran udaranya diciptakan dengan cara menghembuskannya melalui blower yang dihubungkan langsung dengan poros engkol Gambar 3 menunjukkan pendinginan udara menggunakan kipas/blower yang terpasang pada  roda gila ( flywheel fan), yang dianggap tidak efisien  karena tanpa pengarah aliran  (shroud). Agar aliran udara pendingin lebih dapat mendinginkan sirip-sirip  digunakan pengarah (Gambar 4)

Gambar 3.Kipas udara pada roda gila

Gambar 4.  Kipas pada roda gila dengan pengarah aliran

b)  Sistem Pendinginan Air

Pada sistem ini sebagian panas dari hasil pembakaran dalam ruang bakar diserap oleh air pendingin setelah  melalui dinding silinder. Oleh karena itu di luar silinder dibuat mantel air  (water jacket). Pada system pendinginan air ini air harus bersirkulasi. Adapun sirkulasi air dapat berupa 2 (dua) macam, yaitu:

(1)  Sirkulasi alamiah/Thermo-syphon

(2)  Sirkulasi dengan tekanan

Pada sistem pendinginan air dengan sirkulasi alamiah,  air pendingin akan mengalir dengan sendirinya yang diakibatkan oleh perbedaan massa jenis air yang telah  panas dan air yang masih dingin (Gamb ar 5). Agar air  yang panas dapat dingin, maka sebagai pembuang panas dipasangkan radiator (Gambar 6). Air yang berada dalam mantel air dipanaskan oleh hasil pembakaran sehingga suhunya naik, sehingga massa  jenisnya akan turun dan air ini didesak ke atas oleh air  yang masih dingin dari radiator. Agar pembuangan panas dari radiator terjadi sebesar mungkin maka pada  sistem pendingin dilengkapi juga dengan kipas yang berfungsi untuk mengalirkan udara pada radiator agar  panas pada radiator dapat dibuang atau diserap udara.

Gambar 5.Prinsip sirkulasi alamiah  

Gambar 6.Sirkulasi alamiah  di mesin

Pada sirkulasi dengan tekanan pada prinsipnya sama  dengan sirkulasi alam, tetapi untuk mempercepat  terjadinya sirkulasi maka pada sistem dipasang pompa air (Gambar 7)

Gambar 7.Sirkulasi dengan tekanan

3)  Proses Pendinginan Pada Mesin

Pada mesin bensin ataupun pada mesin diesel proses pendinginan tergantung pada sistem pendinginan yang digunakan. Pada pendinginan  udara, panas akan berpindah dari dalam ruang bakar melalui kepala silinder,  dinding silinder dan piston secara konduksi. Selanjutnya  yang melalui dinding dan kepala slinder, panas akan berpindah melalui sirip-sririp (fins) dengan cara konveksi  ataupun radiasi di luar silinder.

Pada pendinginan air secara alamiah, proses perpindahan panas/pendinginan melalui perubahan massa  jenis air yang menurun karena panas selanjutnya air akan  berpindah secara alamiah berdasarkan rapat massa sehingga terjadi sirkulasi ala miah untuk pendinginannya. Untuk mempercepat pembuangan panas pada sistem  pendinginan air dipasangkan radiator. Melalui radiator ini  panas akan dibuang ke udara melalui sirip-sirip radiator.  Pada pendinginan air dengan tekanan, sirkulasi akan dipercepat oleh putaran kipas pompa sehingga sirkulasi air  pada sistem ini akan lebih baik.