Perbedaan Motor Pendinginan Air Dan Pendinginan Udara

Hai, Selamat Sore menjelang malaam.
kali ini admin akan memberikan sedikit ilmu yang admin dapat dari buku karya Guru besar Universitas Indonesia yaitu Prof Nakoela.
Nama Nakoela pasti sudah tidak asing lagi di telinga Mahasiswa Teknik Indonesia, Yaaap Nakoela adalah nama kendaraan yang digunakan oleh mahasiswa UI di dalam kontes mobil hemat energi (KMHE).

Mengapa Diperlukan Pendinginan ?

Kita harus mengambil inisiatif untuk membuang panas yang dihasilkan dalam ruang bakar yaitu dengan mendinginkannya, agar motor tidak terlalu panas. Jika motor tidak diinginkan, maka akan terjasi pemanasan lebih dan akan mengakibatkan gangguan-gangguan sebagai berikut :

1.     Bahan akan lunak pada suhu tinggi. Sebagai contoh paduan alumunium sebagai bahan torak akan cepat kehilangan kekuatannya pada suhu tinggi (lihat gambar 1.1), kira-kira sepertiganya pada suhu 300^oC bila dibandingkan pada suhu normal. Bagian atas torak dapat berubah bentuk atau akan mencair bila suhunya terlalu tinggi dan hal seperti ini tidak akan dapat dihindari.

Gambar 1.1 Suhu Tergantung dari Kekuatan Kelelahan dari Alloy Aluminium

2.    Celah (Clearance) diperlukan antara komponen-komponen yang bergerak satu terhadap yang lainnya agar tidak saling bersinggungan. Gerakan komponen-komponen ini akan terhalang bila terjadi pemuaian karena panas. Dalam kenyataan pemuaian torak lebih besar dari silinder. Silinder dari besi cor diameter 80 mm pada suhu 100^oC dan torak alumunium pada suhu 250^oC, perbedaan pemuaiannya adalah 0,35 mm. Dan menjadi 0,43 mm pada suhu 300^oC. Karena itu clearance nya harus dibuat lebih besar dari angka diatas, tapi juga tidak boleh terlalu  besar karena torak akan mengeluarkan suara berisik sewaktu bekerja dengan tenaga kecil.

3.      Tegangan thermal. Tegangan dihasilkan oleh panas karena perubahan suhu dari satu tempat ke tempat lain. Sebagai contoh pada motor 2 langkah, suhu akan tinggi pada pintu buang dan rendah pada pintu bilas juga permukaan didalam silinder, sehingga silinder dapat saja menjadi tidak bulat akibat deformasi thermal. Sering terjadi cincin torak patah dan torak macet akibat perubahan bentuk dari silinder.

4.      Thermal resistance dari bahan pelumas. Pelumas lebih mudah rusak oleh panas dan pada logam sekalipun pada suhu rendah. Jika suhu naik sampai 250^oC  pada luar cincin, pelumas berubah menjadi karbon dan cincin torak akan macet, sehinga tidak berfungsi sebagai mana mestinya, peristiwa ini disebut ring stick (cincin macet) pada suhu 300^oC pelumas cepat berubah menjadi hitam, dan sifat pelumasnya turun, torak akan macet sekalipun masih mempunyai clearance.

5.   Terjadinya pembakaran yang tidak normal. Motor bensin cendrung untuk knok. Jika knock terjadi, suhu naik tinggi pada torak (lihat gambar 1.2) dan preignition mudah terjadi.

Gambar 1.2 Kenaikan Suhu Disebabkan Knocking

Akhirnya motor mati dengan atau tanpa macetnya torak. Sekarang kita mudah mengerti mengapa motor harus didinginkan. Sekalipun torak dibuat dari keramik yang tahan terhadap suhu tinggi pelumas tidak akan tahan lama.

Pada kasus yang lain bila motor terlalu dingin, akan terjadi persoalan lain yaitu :

1.   Pada motor bensin bahan bakar agar sukar menguap dan campuran udara bahan bakar menjadi gemuk. Hal ini menyebabkan pembakaran menjadi tidak sempurna. Sedangkan pada motor Diesel bila udara yang dikompresi dingin akan mengeluarkan asap putih dan menimbulkan knocking dan motor tidak mudah dihidupkan kalua terlalu dingin.

2.      Kalau pelumas terlalu kental, akan mengakibatkan motor mendapat tambahan tekanan.

3.    Uap yang terkandung dalam gas pembakaran akan berkondensasi pada suhu kira-kira 50^oC pada tekanan atmosfir. Dan pada suatu saat di mana suhu lebih tinggi dari yang tersebut di atas pada suatu tekanan yang tinggi akan menghasilkan titik-titik air yang menempel pada dinding silinder. Hal ini akan mempercepat keausan silinder dan cincin torak. Ini disebut keausan karena torsi pada suhu rendah.

Jadi persoalan akan timbul bila motor terlalu panas atau terlalu dingin. Pendinginan dapat dilakukan dengan udara atau dengan air (lihat gambar 1.3).

Kedua metoda ini telah digunakan secara luas pada motor serba guna dan secara singkat dapat diuraikan sebagai berikut :

Gambar 1.3 Perbedaan Konstruksi Sistem Pendinginan Udara dan Air

A.     Pendingin Udara

Ada dua acara yang digunakan.

1.        Pendingin tekanan. Menggunakan kipas angin (fan) untuk menimbulkan dan mengalirkan angin.

2.  Pendinginan oleh aliran udara secara alamiah. Jadi tidak menggunakan fan. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1.3 (a). sebagian panas yang dihasilkan oleh pembakaran mengalir melalui dinding ruang bakar. Panas dengan mudah keluar ke bagian luar, sehingga menurunkan suhu dinding ruang bakar.

Disini ada dua acara panas mengalir:

1.        Derajat kemudahan aliran panas melalui dinding. Konduktivitas thermal.

2.  Derajat kemudahan perpindahan panas dari dinding ke dalam udara atau air pendingin. (perpindahan panas).

Ad. 1)  Konduktivitas panas dari paduan aluminium lebih tinggi dari besi cor. Untuk keramik beberapa kali lebih rendah dari aluminium.

Ad. 2)  Aliran panas dalam udara lebih kecil seperseratus kali dari pada dalam air. Karena itu perlu dilengkapi dengan sirip-sirip pendingin untuk memperbesar luas permukaan yang dilalui oleh panas, sedangkan udara ditekan agar mengalir melalui sirp-sirip. Untuk tujuan ini digunakan sebuah fan dan sirip-sirip diselubungi oleh plat pengaman sehingga aliran udara yang ditimbulkan oleh fan akan melintasi sirip-sirip dengan efektif. Pada sepeda motor, biasanya sirip-sirip tidak menggunakan plat selubung sehingga secara alamiah udara akan mengalir di antara sirip-sirip. Sirip yang panjang dan tebal sangat efisien dalam pendinginnya. Torak tidak didinginkan langsung sehingga cendrung panasnya berlebihan. Sebagian besar panas yang terbentuk pada bagian atas torak mengalir ke silinder melalui cincin torak dan sebagian kecil mengalir ke udara melalui ruangan poros engkol. Jadi cincin torak tidak hanya mencegah kebocoran dari gas pembakaran dan oli tapi juga mendinginkan torak.

B.      Pendinginan Air

1.      Metode mendidih (boiling method). Air harus diisi penuh dalam radiator dan fan tidak diperlukan.

2.        Radiator method. Air yang menjadi panas didinginkan oleh udara dengan cara menggunakan fan.

Pada motor pendinginan air, jarang terjadi pemanasan lebih karena secara efisien air menyerap panas dari dinding namun demikian harus mengikuti ketentuan sebagai berikut :

1.        Air perlu sekali. Bahkan anti beku (anti freeze) harus dimasukkan dalam air. Kualitas air harus bagus.

2.     Suhu air harus ditahan antara (70-80^oC) untuk mencegah keausan karena korosi pada suhu rendah. Umumnya untuk ini digunakan sebuah thermostat.

3.        Sebagian air dalam water jacket kemungkinan mendidih dan menimbulkan pemanasan lebih.

C.     Perbandingan Pendinginan Udara Dengan Air

Pendinginan air dapat diandalkan dan tidak mudah menimbulkan pemanasan lebih. Tapi sistem ini tidak dapat bekerja tanpa air, sehingga menambah berat motor dan untuk pemanasan motor memerlukan waktu. Sebaliknya pada pendinginan udara, mudah terjadi pemanasan lebih. Pendinginan udara lebih cocok untuk  motor-motor kecil karena pada motor-motor besar cenderung menimbulkan persoalan.

Keuntungannya di sini tidak diperlukan air, karena itu tidak perlu khawatir terhadap pembekuan air. Selain itu konstruksi motor menjadi lebih sederhana dan ringan. Dan pemanasan motor lebih cepat. Pendinginan udara lebih disukai di daerah-daerah dingin atau yang suhunya rendah sekali seperti di eropa.

Nah, sekarang kalian sudah mengetahui kan perbedan dari Pendinginan Udara dan Pendinginan Air.Semoga Bermanfaat :)









Daftar Pustaka :
Soenarta Nakoela dan Shoichi Furuhama. 2002. Motor Serba Guna, Jakarta: PT Pradnya Paramita.

Tweet

Subscribe to receive free email updates: