Rencana Pembelajaran Kegiatan Mingguan (RPKPM). Pertemuan ke Capaian Pembelajaran Topik (pokok, subpokok bahasan, alokasi waktu) Teks Presentasi Media Ajar Gambar Audio/Video Soal-tugas Web Metode Evaluasi dan Penilaian Metode Ajar Aktivitas Mahasiswa Aktivitas Dosen/ Nama Pengajar Sumber Ajar (pustaka) 12. Mahasiswa dapat menjelaskan komponen cara kerja sistem pendinginan motor diesel. Sistem Pendinginan Mesin Diesel Waktu: 1x pertemuan @100 menit Ѵ Ѵ Ѵ - - - - Mahasiswa Menerima materi dan diskusi di kelas -Menerima materi sesuai kontrak pembelajaran -Diskusi materi kuliah -Menyampai kan materi kuliah dan mengaktifka n mahasiswa berdiskusi di kelas Wiranto A M., 1979, Motor Diesel Putaran Tinggi, Ed. 3, Pradnya Paramita, Jakarta Pengajar: Harjono 1
Bab XI. Sistem pendinginan Diskripsi singkat : Energi panas dari hasil pembakaran bahan bakar didalam ruang bakar mesin kalor hanya sebagian kecil yang dapat dirubah (dikonversi) menjadi energy mekanis atau menjadi energy yang berguna. Sistim pendinginan diperlukan untuk mencegah atau mengurangi halhal akibat panas mesin yaitu film (lapisan tipis) minyak pelumas akan menguap dan terbakar, kekuatan bahan akan turun dengan semakin tinggi temperature, temperature yang tinggi akan menaikan kecenderungan detonasi. Media pendingin yang umum digunakan adalah udara dan air, sehingga mesin dapat diklasifikasikan menurut pendinginannya, yaitu mesin berpendingin udara dan mesin berpendingin air. Pendinginan dengan udara digunakan pada mesin dengan kapasitas kecil misalkan pada sepeda motor, dan juga pada mesin yang dengan syarat bobotnya rendah misalkan pada pesawat terbang. Pada mesin ini memerlukan sirip-sirip pemindah (pelepas) panas. Komponen utama sistem pendingin air adalah radiator, tutup radiator, thermostat, dan kipas pendingin. a. Manfaat : Mahasiswa dapat menjelaskan ditribusi energy panas hasil pembakaran, akibat panas yang ditimbulkan. b. Learning Outcomes : Mahasiswa dapat menjelaskan komponen cara kerja sistem pendinginan motor diesel. c. Relevansi : Mahasiswa dapat melakukan perawatan sistem pendingin pada mesin mobil PENYAJIAN URAIAN: a. Contoh : Memberikan contoh sistem pendingin dan contoh yang lebih nyata salah satu sistem pendingin pada mesin yang banyak dipergunakan. b. Ilustrasi : Memberikan penjelasan sistem pendingin disertai dengan gambar, ataupun komponen mesin tersebut di dalam kelas. 2
c. Aktivitas Berdiskusi dengan mahasiswa tentang materi sistem pendingin di dalam kelas dengan benar-benar menghadapai komponen yang sebenarnya d. Tugas Mahasiswa mencari contoh komponen sistem pendingin dengan internet dengan disertai sumber yang jelas dan mengumpulkan salah satu komponen mesin. e. Rangkuman Dengan penjelasan dari dosen waktu kuliah dan diskusi serta tugas yang harus dikumpulkan kemudian dapat dibuat rangkuman tentang materi sistem pendingin. 3
BAB XI SISTIM PENDINGINAN Energi panas dari hasil pembakaran bahan bakar didalam ruang bakar mesin kalor hanya sebagian kecil yang dapat dirubah (dikonversi) menjadi energy mekanis atau menjadi energy yang berguna. Panas dari hasil pembakaran pada mesin diesel yang akan dapat dikonversi menjadi energy berguna berkisar 30 persen, yang hilang bersama-sama gas buang berkisar 30 persen dan yang hilang karena gesekan serta proses pada mesin berkisar 10 persen, maka ada sekitar 30 persen tersisa sehingga harus dibuang oleh sistim pendinginan, karena panas ini akan mengakibatkan naiknya temperature mesin jika tidak dikeluarkan untuk dibuang. Gambar diagram dibawah menunjukan keseimbang panas dari salah satu tipe dari mesin diesel. Jika panas pada mesin tidak dikendalikan akan terus naik dan akan berakibat : 1. Film (lapisan tipis) minyak pelumas akan menguap dan terbakar, sehingga akan menurunkan kualitas pelumasan, yang mengakibatkan gesekan yang hebat antara cincin piston dengan silinder sehingga keausan akan besar dan rusak. 2. Kekuatan bahan akan turun dengan semakin tinggi temperature, komponen yang paling rentan adalah kepala silinder, karena bentuknya yang rumit dan dilewati gas yang buang yang paling panas. 3. Temperature yang tinggi akan menaikan kecenderungan detonasi dan terjadinya pre-ignition. 4
Dengan demikian sistim pendinginan diperlukan untuk mencegah atau mengurangi terjadinya hal-hal diatas. Akan tetapi pendinginan juga jangan sampai terjadi overcooling atau mesin terlalu dingin, karena akan menurunkan efisiensi thermal dan efisiensi totalnya. Akibat yang lain adalah mesin akan sulit distart, dan akan menaikan terjadinya asam sulfat yang sangat korosif yang merusak minyak pelumas dan komponen-komponen yang membatasi ruang bakar dan yang dilewati gas buang.untuk mencegah terbentuknya asam sulfat maka temperature air pendingin dijaga agar lebih besar 70 0 C. 11.1 Media pendingin Media pendingin yang umum digunakan adalah udara dan air, sehingga mesin dapat diklasifikasikan menurut pendinginannya, yaitu mesin berpendingin udara dan mesin berpendingin air. 11.1.1 Pendinginan udara. Pendinginan dengan udara digunakan pada mesin dengan kapasitas kecil misalkan pada sepeda motor, dan juga pada mesin yang dengan syarat bobotnya rendah misalkan pada pesawat terbang. Pada mesin ini memerlukan sirip-sirip pemindah (pelepas) panas yang ukurannya luas dan jumlahnya banyak maka dimensi mesin akan menjadi besar, untuk multi silinder maka mesin akan menjadi lebih besar dan panjang. Pada mesin kapasitas menengah keatas memerlukan fan untuk menghembuskan udara agar pendinginan efektif, sehingga akan menambah ukuran dari mesin. Panas dilepas oleh sirip-sirip ke udara sekelilingnya, dengan demikian untuk menaikan kapasitas perpindahan panas, maka udara perlu dialirkan atau dihembuskan diantara siripsirip tersebut. Pendinginan dengan udara pada mesin bensin maupun mesin diesel kurang begitu efektif sehingga mesin akan panas, untuk itu mesin didesain dengan clearance yang lebih besar antara komponen-komponennya misalkan antara piston dengan silinder, celah katup, dsb. Kelebihan pendinginan udara 1. Tidak memerlukan radiator, mantel air, pompa maka akan mengurangi bobot sampai 20 persen. 2. Desain mesin lebih sederhana. 3. Tidak terlalu sensitive terhadap perubahan suhu dan khususnya temperature rendah yang akan membuat beku air pendingin. 5
4. Temperature yang tinggi akan menaikan efisiensi thermal, karena losses kalor rendah, maka konsumsi bahan bakar akan rendah. 5. Pemanasan mesin pada awal operasi lebih cepat sehingga mengurangi keausan silinder. 6. Temperature rata-rata dari mesin akan mengurangi terbentuknya endapan karbon di dinding ruang bakar, sehingga mengurangi timbulnya detonasi dan pre-ignition. 7. Tidak ada kerusakan pada sistim pendinginan seperti kebocoran, kotor dan mampat pada saluran air pendingin yang akan menyebabkan kerusakan yang parah pada mesin karena over-heat. 8. Tidak memerlukan alat-alat pengatur untuk sistim pendingin. Kelemahan pendinginan udara. 1. Kerja mesin lebih berisik karena tidak ada peredam, demikian juga fan (blower) akan menambah berisik. 2. Karena temperature tinggi maka akan menurunkan efisiensi volumetric (efisiensi pengisian). 3. Daya output yang besar sulit dicapai karena harus didesain fin (sirip-sirip) yang lebar dan rumit. 11.1.2.Pendinginan air Air pendingin dialirkan pada ruang atau celah-celah pada tempat-tempat yang bertemperatur tinggi dan membentuk water jacket (mantel air). Kapasitas dan kecepatan alir diperhitungkan dengan beban pendinginan yang ada dan selanjutnya untuk mendesain pompa sirkulasi yang digunakan. Untuk memperbaik kualitas air maka ditambahkan bahan-bahan kimia dengan tujuan: 1. Untuk menurunkan titik beku. 2. Untuk menaikan titik didih. 3. Menaikan koefisien perpindahan kalor. 4. Mencegah terbentuknya endapan. 5. Mencegah korosi/karat. Saat ini sudah diproduksi oleh banyak pabrikan cairan coolen yang siap pakai, dengan berbagai keunggulannya. 6
Gb. 12.1 Gambar sirkulasi air pendingin mesin mesin diesel Keunggulan pendinginan air. 1. Koefisien perpindahan kalor air kira-kira 350 kali dari udara, sehingga mampu mendinginan komponen-komponen yang temperaturnya tinggi (sumber panas) dengan demikian dapat dibuat mesin dengan kapasitas besar. 2. Kemampuan pendinginan dapat dikontrol dengan mengatur kapasitas pompa sirkulasi dan fan pendingin radiator dengan demikian mesin dapat lebih aman dan kompak. 3. Efisiensi volumetric lebih tinggi. 4. Peredaman lebih baik sehingga operasi mesin lebih halus. Kelemahan pendinginan air. 1. Dibutuhkan radiator, pompa sirkulasi sehingga menambah bobot mesin dan dimensi secara keseluruhan. 2. Memerlukan perawatan yang lebih teliti, terutama terhadap kebocoran pada seal, packing, sambungan-sambungan, saluran yang berupa selang karet yang usia pakainya relative pendek. Jika terjadi bocor maka air akan cepat berkurang 7
sehingga pendinginan akan menurun dan temperature mesin akan naik dengan tajam sehingga air akan mendidih dan menguap, kerusakan fatal dapat terjadi. 3. Air pendingin sensitive terhadap temperature dingin dengan demikian diperlukan bahan additive untuk menurunkan titik bekunya atau menggunakan coolant yang sesuai yang sudah tersedia, buatan dari berbagai pabrikan. 4. Mesin memerlukan pemanasan yang lebih lama untuk mencapai temperature kerjanya. 5. Diperlukan energy untuk pompa dan fan, sehingga menurunkan daya mesin. 11.2 Komponen komponen utama Sistim pendingin Air 1. Radiator. Radiator yang dipakai pada mesin kalor motor bakar, ditinjau bentuk fin (sirip-sirip untuk bidang pelepas panas) yang digunakan ada dua macam : fin berbentuk pelat (flate fin type) dan berbentuk zig-zag (corrugated fin type). Fungsi radiator adalah sebagai tempat penampung air dan sekaligus mendinginkannya.radiator terdiri dari dua penampung yaitu dibagian atas dan dibagian bawah.bagian atas untuk menampung air yang panas sedang dibagian bawah untuk air yang sudah didinginkan dan untuk disirkulasikan ketempat- tempat yang panas. Antara bagian atas dan bagian bawah dihubungkan oleh pipa-pipa berbentuk pipih yang diberi sirip-sirip (fin) pelepas panas. Air mengalir dari penampung atas menuju kebawah dan didinginkan secara radiasi dan juga secara konveksi oleh udara yang diisap oleh fan dari depan kendaraan menuju ke radiator, lalu fan, dan mesin. 2. Tutup radiator. Pada tutup radiator terdapat pressure/relief valve dan vacuum valve, relief valve berfungsi untuk membuang tekanan jika telah melampaui tekanan yang ditentukan, sedang vacuum valve berfungsi untuk mengisap kembali air yang terdapat pada water reserve tank ke radiator sehingga penuh kembali. 8
Gambar Prinsip kerja tutup radiator Gambar atas pada saat radiator panas tekanan didalam radiator tinggi, air memuai dan mendorong katup tekan tinggi dan mengalir ke reservoir tank. Gambar bawah pada saat radiator dingin, air menyusut sehingga tekanan vakum, dan air diisap dari reservoir tank masuk ke radiator. 3. Thermostat. Thermostat adalah katup otomatis yang pembukaan dan penutupan katup ini diatur oleh temperature air pendingin mesin yang mengenai katup secara langsung.pada saat air pendingin masih dingin katup tertutup dan jika air pendingin panas katup terbuka. Pembukaan dan penutupan dapat terjadi karena digunakan wax yaitu media yang pemuaian dan penyusutannya cukup peka terhadap perubahan temperature. Pada saat temperature air pendingin naik maka wax didalam wax case memuai dan mendorong shaft yang akan membuka katup demikian sebaliknya.thermostat mulai membuka pada temperature 82 0 C dan terbuka penuh pada temperature 95 0 C. 9
Akibat kerja thermostat tersebut maka air pendingin disekitar mesin didalam water jacket karena volumenya sedikit temperaturnya akan dengan cepat naik mencapai temperature kerjanya dan kemudian, oleh karena thermostat mulai membuka maka sirkulasi air yang melewati radiator juga mulai terjadi sehingga kenaikan temperature air tidak lagi terjadi karena diatur oleh pendinginan radiator. Gambar Prinsip kerja thermostat 10
Rangkuman Sistem Pendinginan Panas dari hasil pembakaran pada mesin diesel yang akan dapat dikonversi menjadi energy, panas yang tidak berguna harus dibuang oleh sistim pendinginan, karena panas ini akan mengakibatkan naiknya temperature mesin jika tidak dikeluarkan untuk dibuang. Jika panas pada mesin tidak dikendalikan akan terus naik dan akan berakibat : 1. Film (lapisan tipis) minyak pelumas akan menguap dan terbakar, sehingga akan menurunkan kualitas pelumasan, yang mengakibatkan gesekan yang hebat antara cincin piston dengan silinder sehingga keausan akan besar dan rusak. 2. Kekuatan bahan akan turun dengan semakin tinggi temperature, komponen yang paling rentan adalah kepala silinder, karena bentuknya yang rumit dan dilewati gas yang buang yang paling panas. 3. Temperature yang tinggi akan menaikan kecenderungan detonasi dan terjadinya pre-ignition. Mesin dapat diklasifikasikan menurut media pendinginannya, yaitu mesin berpendingin udara dan mesin berpendingin air. Pendinginan dengan udara digunakan pada mesin dengan kapasitas kecil misalkan pada sepeda motor. Pada pendinginan dengan air, Air pendingin dialirkan pada ruang atau celah-celah pada tempat-tempat yang bertemperatur tinggi dan membentuk water jacket (mantel air). Komponen utama sistem pendinginan air adalah radiator, thermostat, dan tutup radiator. Latihan Soal : 1. Sebutkan fungsi pendiginan pada motor bakar diesel 2. Sebutkan jenis media pendingin pada motor bakar 3. Sebutkan kelebihan dan kekurangan pendingin udara 4. Sebutkan komponen sistem pendinginan air 5. Jelaskan fungsi thermostat dan cara kerjanya Jawaban soal akan didiskusikan di kelas 11