TEKNIN MOTOR BAKAR INTERNAL (Engine Cooling System) Oleh: IR. I WAYAN SUJANA, MT. ASROFUL ANAM, ST., MT. Jurusan Teknik Mesin S-1 Institut Teknologi Nasional Malang

Tinjauan umum Engine atau motor atau mesin mobil merupakan penghasil tenaga atau power yang akan dimanfaatkan untuk menjalankan mobil. Tenaga atau power mesin dihasilkan dari proses pembakaran didalam ruang bakar silinder. Mesin mobil di Indonesia umumnya mesin 4 tak dengan 4 silinder dengan putaran mesin terendah sekitar 700 rpm (rotasi per menit) sampai putaran mesin maksimum sekitar 8.000 rpm.

Berarti pada mesin 4 silinder tersebut saat putaran terendah setiap menitnya akan terjadi 1.400 kali proses pembakaran dan pada putaran maksimum setiap menitnya akan terjadi 16.000 kali proses pembakaran, sehingga temperatur pembakaran dapat mencapai sekitar 2.000o C. Maka dapat dibayangkan bahwa komponen mesin terutama torak/piston, silinder, katup-katup dan kepala silinder mendapat beban panas yang luar biasa selama mesin hidup. Sehingga mesin mobil membutuhkan sistem pendingin (cooling system).

Engine cooling system Engine cooling system diperlukan dalam mesin bensin dan diesel dengan tujuan untuk meredam panas yang dihasilkan oleh engine atau mengurangi keausan komponen – komponen mesin melalui penyerapan panas. Mesin pembakaran dalam yang menjadi sumber tenaga pada kendaraan bermotor memerlukan komponen pendingin untuk menjaga suhu kerja tetap optimal.

Engine tanpa cooling system Akibat bila engine tidak ada sistem pendinginan: Akan terjadi pemanasan yang lebih atau overheating Komponen-komponen mesin rentan haus. Bahan logam akan kehilangan kekuatan bahkan dapat mencair. Ruang bebas antara komponen yang bergerak akan terhalang, karena timbul tegangan termal yang mengakibatkan clearance tidak sesuai antara komponen. dan Kemampuan sistem pelumas akan turun.

Gangguan akibat overheating Bahan akan memuai pada suhu tinggi. Contoh: torak yang terbuat dari logam paduan aluminium akan kehilangan kekuatannya pada suhu tinggi (300ºC), bagian atas torak akan berubah bentuk atau bahkan mencair. Ruang bebas terhalang, antara komponen yang saling bergerak bila terjadi pemuaian. Terjadi tegangan termal, yaitu tegangan yang dihasilkan oleh perubahan suhu. Misalnya cincin torak yang patah, torak yang macet karena adanya tegangan tersebut.

Pelumas lebih mudah rusak, karena panas yang berlebihan Pelumas lebih mudah rusak, karena panas yang berlebihan. Jika suhu naik sampai 250 ºC, 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. Pembakaran tidak normal, pada motor bensin cenderung terjadi ketukan (knocking).

Fungsi sistem pendingin Untuk mengurangi panas motor, panas yang dihasilkan oleh pembakaran campuran udara dan bahan bakar dapat mencapai sekitar 2000° C. Panas yang cukup tinggi ini dapat melelehkan logam atau komponen lain yang digunakan pada motor, sehingga motor harus dilengkapi dengan sistem pendingin. Untuk mempertahankan agar temperatur motor selalu pada temperatur kerja, yaitu 80-100°C. Pada saat komponen motor mencapai temperatur tersebut, komponen motor akan memuai sehingga celah (clearance) pada masing-masing komponen menjadi tepat. Disamping itu kerja motor menjadi maksimum dan emisi gas buang yang ditimbulkan menjadi minimum.   

Untuk mempercepat motor mencapai temperatur kerjanya, kerja motor yang kurang baik akan meningkatkan emisi gas buang yang berlebihan. Hal tersebut dapat terjadi karena pada saat motor bekerja pada temperatur yang dingin maka campuran bahan bakar dengan udara yang masuk ke dalam silinder tidak sesuai dengan campuran yang dapat menghasilkan kerja motor yang maksimum, dan temperatur dinding silinder yang dingin mengakibatkan pembakaran menjadi tidak sempurna. Untuk mendinginkan ruangan di dalam ruang penumpang, khusunya di negara-negara yang mengalami musim panas.

Macam-macam engine cooling system Sistem pendingin air, yaitu sistem pendingin pada mesin yang memanfaatkan fluida air sebagai coolant. Sistem pendingin udara, yaitu sistem pendingin pada mesin yang memanfaatkan aliran udara yang melewati sirip di blok mesin Sistem pendingin oli, sebenarnya bukanlah sebagai pendingin mesin utama, namun pendukung sistem pendingin utama (sistem pendingi air / udara) untuk menjaga suhu mesin tetap optimal, contoh: Satria FU

Komponen-komponen engine cooling system

Fungsi komponen-komponen engine cooling system Kantong air, terdapat pada rongga-rongga blok mesin dan kepala silinder, yang fungsinya selalu dipenuhi air pendingin. Slang air atas, untuk mengalirkan fluida air panas mesin ke radiator. Slang air bawah, untuk mengalirkan air yang telah didinginkan radiator kembali bersirkulasi ke mesin. Radiator, untuk memindahkan panas dari air ke sirip-sirip radiator dan selanjutnya ke udara yang melewati radiator. Termostat, untuk menutup dan membuka aliran air dari mesin ke radiator.

Pompa air, untuk mempercepat sirkulasi air pada sistem pendinginan. Ventilator atau kipas, untuk mengalirkan udara melewati radiator supaya pendinginan tidak hanya tergantung pada udara dari kecepatan mobil. Tutup radiator, untuk mengatur tekanan air dalam sistem pendinginan. Reservoir, sebagai tempat persediaan air dan untuk meyeimbangkan perbedaan volume air pendingin akibat panas.

Cara kerja engine cooling system Cara kerja sistem pendinginan air mesin dimulai pada saat mesin sudah hidup, mulai dari kondisi temperatur mesin masih dingin atau bertemperatur udara luar atmosfir, kemudian diharapkan mesin cepat panas atau cepat mencapai temperatur kerja yang diinginkan (80°C s.d 1000 C) dan selanjutnya mempertahankan temperatur kerja mesin tersebut, jangan sampai temperatur mesin dibawah batas tersebut dan juga jangan sampai temperatur mesin diatas batas atas tersebut diatas (overheating).

Cara kerja engine cooling system pada temperatur dingin sampai temperatur kerja Pada awal mesin dihidupkan (bertemperatur udara atmosfir), pompa air berputar, maka terjadi sirkulasi air hanya di dalam rongga blok motor dan kepala silinder. Air tidak dapat bersirkulasi melewati radiator, karena termostat masih tertutup (Kerja termostat mengikuti temperatur air pendingin Oleh karena sirkulasi air hanya di dalam mesin dan air tidak didinginkan radiator, maka komponen mesin dan air menjadi cepat panas atau disebut dengan mesin telah panas, mencapai temperatur kerja yang diinginkan, yaitu 80°C s.d 1000 C.

Cara kerja engine cooling system pada temperatur kerja Agar temperatur mesin stabil pada temperatur kerja, maka air pendingin yang panas harus disirkulasikan dan didinginkan radiator. Oleh karena itu saat mesin panas termostat terbuka dan sirkulasi air tidak hanya di dalam mesin, tetapi melewati termostat, slang bagian atas, radiator, slang bagian bawah, pompa air, dan ke dalam mesin, termostat dan seterusnya. Akibatnya panas air pada radiator akan berpindah ke sirip-sirip radiator dan terus berpindah ke udara yang melewati radiator.

Dengan sirkulasi air yang terus menerus melewati radiator dan didinginkan oleh udara yang selalu lewat dari depan kendaraan ke arah mesin, maka temperatur air yang cenderung semakin panas akan didinginkan, sehingga mesin akan terjaga tidak melebihi batas panas temperatur kerja. Kipas yang berputar akan menjamin kecukupan aliran udara yang melewati radiator.

Cara kerja termostat pada engine cooling system

Termostat yang digunakan pada sistem pendinginan biasanya berjenis wax thermostat/termostat lilin. Kerja termostat mengikuti temperatur air pendingin, ketika air masih dibawah temperatur kerja, lilin belum meleleh dengan cukup sehingga termostat menutup, dan ketika air mulai mencapai temperatur kerja, lilin semakin mencair dan mampu melawan pegas yang ada sehingga termostat mulai membuka dan akan semakin membuka penuh bersamaan dengan naiknya temperatur kerja mesin. Jadi, air pendingin semakin panas, termostat semakin terbuka, maka air yang didinginkan radiator semakin banyak. Demikian juga sebaliknya jika air pendingin semakin turum temperaturnya, termostat semakin tertutup, maka air yang didinginkan radiator semakin sedikit.

Thanks