Prinsip Kerja Mesin Pendingin

Prinsip Kerja Mesin Pendingin

A. Sistem Pendinginan Absorbsi

            Sejarah mesin pendingin absorbsi dimulai pada abad ke-19 mendahului jenis kompresi uap dan telah mengalami masa kejayaannya sendiri.  Siklus pendinginan absorbsi mirip dengan siklus pendinginan kompresi uap.  Perbedaan utama kedua siklus tersebut adalah gaya yang menyebabkan terjadinya perbedaan tekanan antara tekanan penguapan dan tekanan kondensasi serta cara perpindahan uap dari wilayah bertekanan rendah ke wilayah bertekanan tinggi.

            Pada sistem pendingin kompresi uap digunakan kompresor, sedangkan pada sistem pendingin absorbsi digunakan absorber dan generator.  Uap bertekanan rendah diserap di absorber, tekanan ditingkatkan dengan pompa dan pemberian panas di generator sehingga absorber dan generator dapat menggantikan fungsi kompresor secara mutlak.  Untuk melakukan proses kompresi tersebut, sistem pendingin kompresi uap memerlukan masukan kerja mekanik sedangkan sistem pendingin absorbsi memerlukan masukan energi panas.  Oleh sebab itu, siklus kompresi uap sering disebut sebagai siklus yang digerakkan dengan kerja (work-operated) dan siklus absorbsi disebut sebagai siklus yang digerakkan dengan panas (heat operated).  Gambar 1 menunjukkan persamaan dan perbedaan antara siklus kompresi uap dengan siklus absorbsi.

           

Salah satu keunggulan sistim absorbsi adalah karena menggunakan panas sebagai energi penggerak.  Panas sering disebut sebagai energi tingkat rendah (low level energy) karena panas merupakan hasil akhir dari perubahan energi dan sering kali tidak didaur ulang.  Pemberian panas dapat dilakukan dengan berbagai cara, seperti menggunakan kolektor surya, biomassa, limbah, atau dengan boiler yang menggunakan energi komersial.

1. Prinsip Kerja Siklus Absorbsi

            Dasar siklus absorbsi disajikan pada gambar 2.  Pada gambar ditunjukkan adanya dua tingkat tekanan yang bekerja pada sistem, yaitu tekanan rendah yang meliputi proses penguapan (di evaporator) dan penyerapan (di absorber), dan tekanan tinggi yang meliputi proses pembentukan uap (di generator) dan pengembunan (di kondensor). 

Siklus absorbsi juga menggunakan dua jenis zat yang umumnya berbeda, zat pertama disebut penyerap sedangkan yang kedua disebut refrigeran.  Selanjutnya, efek pendinginan yang terjadi merupakan akibat dari kombinasi proses pengembunan dan penguapan kedua zat pada kedua tingkat tekanan tersebut.  Proses yang terjadi di evaporator dan kondensor sama dengan pada siklus kompresi uap 

Kerja siklus secara keseluruhan adalah sebagai berikut :

Proses 1-2/1-3 :     Larutan encer campuran zat penyerap dengan refrigeran (konsentrasi zat penyerap rendah) masuk ke generator pada tekanan tinggi. Di generator panas dari sumber bersuhu tinggi ditambahkan untuk menguapkan dan memisahkan refrigeran dari zat penyerap, sehingga terdapat uap refrigeran dan larutan pekat zat penyerap.  Larutan pekat campuran zat penyerap mengalir ke absorber dan uap refrigeran mengalir ke kondensor.

Proses 2-7 :            Larutan pekat campuran zat penyerap dengan refrigeran (konsentrasi zat penyerap tinggi) kembali ke absorber melalui katup cekik.  Penggunaan katup cekik bertujuan untuk mempertahankan perbedaan tekanan antara generator dan absorber.

Proses 3-4 :            Di kondensor, uap refrigeran bertekanan dan bersuhu tinggi diembunkan, panas dilepas ke lingkungan, dan terjadi perubahan fase refrigeran dari uap ke cair.  Dari kondensor dihasilkan refrigeran cair bertekanan tinggi dan bersuhu rendah.

Proses 4-5 :            Tekanan tinggi refrigeran cair diturunkan dengan menggunakan katup cekik (katup ekspansi) dan dihasilkan refrigeran cair bertekanan dan bersuhu rendah yang selanjutnya dialirkan ke evaporator.

Proses 5-6 :            Di evaporator, refrigeran cair mengambil panas dari lingkungan yang akan didinginkan dan menguap sehingga terjadi uap refrigeran bertekanan rendah.

Proses 6-8/7-8 :     Uap refrigeran dari evaporator diserap oleh larutan pekat zat penyerap di absorber dan membentuk larutan encer zat penyerap.  Jika proses penyerapan tersebut terjadi secara adiabatik, terjadi peningkatan suhu campuran larutan yang pada gilirannya akan menyebabkan proses penyerapan uap terhenti.  Agar proses penyerapan berlangsung terus-menerus, absorber didinginkan dengan air yang mengambil dan melepaskan panas tersebut ke lingkungan.

Proses 8-1 :           Pompa menerima larutan cair bertekanan rendah dari absorber, meningkatkan tekanannya, dan mengalirkannya ke generator sehingga proses berulang secara terus menerus

2.  Kombinasi Refrigeran – Absorber pada Sistem Pendinginan Absorbsi

Terdapat beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh kombinasi refrigeran dengan zat penyerap untuk layak digunakan pada mesin pendingin absorbsi.  Diantaranya adalah :

1. Zat penyerap harus mempunyai nilai afinitas (pertalian) yang kuat dengan uap refrigeran, dan keduanya harus mempunyai daya larut yang baik pada kisaran suhu kerja yang diinginkan.
2. Kedua cairan tersebut, baik masing-masing maupun hasil campurannya, harus aman, stabil, dan tidak korosif.
3. Secara ideal, kemampuan penguapan zat penyerap harus lebih rendah dari refrigeran sehingga refrigeran yang meninggalkan generator tidak mengandung zat penyerap
4. Refrigeran harus mempunyai panas laten penguapan yang cukup tinggi sehingga laju aliran refrigeran yang harus dicapai tidak terlalu tinggi
5. Tekanan kerja kedua zat harus cukup rendah (mendekati tekanan atmosfir) untuk mengurangi berat alat dan menghindari kebocoran ke lingkungannya 

Saat ini, terdapat dua kombinasi refrigeran-zat penyerap yang umum digunakan, yaitu air-litium bromida (H2O-LiBr) dan amonia-air (NH3-H2O).  Pada kombinasi pertama, air bertindak sebagai refrigeran dan litium bromida sebagai zat penyerap, sedang pada kombinasi kedua, amonia bertindak sebagai refrigeran dan air sebagai zat penyerap.

1)                  Sistem Litium Bromida – air

Sistem litium bromida-air banyak digunakan untuk pengkondisian udara dimana suhu evaporasi berada di atas 0 ºC.  Litium Bromida (LiBr) adalah suatu kristal garam padat, yang dapat menyerap uap air.  Larutan cair yang terjadi memberi tekanan uap yang merupakan fungsi suhu dan konsentrasi larutan. 

Hubungan antara entalpi dengan persentase Litium-Bromida dalam larutan LiBr pada berbagai suhu larutan.  Proses terjadi kristalisasi larutan LiBr-H2O, yaitu pada keadaan yang mana larutan mengalami pemadatan.  Proses yang terjadi pada wilayah melewati batas kristalisasi akan mengakibatkan pembentukan lumpur padat dan penyumbatan sehingga mengganggu aliran di dalam pipa.

2)                  Sistem Air – Amonia

Sistem amonia-air digunakan secara luas untuk mesin pendingin berskala kecil (perumahan) maupun industri, yang mana suhu evaporasi yang dibutuhkan mendekati atau di bawah 0 ºC.  Sistem amonia-air mempunyai hampir seluruh kriteria yang diperlukan di atas, kecuali bahwa zat-zat tersebut dapat bersifat korosif terhadap tembaga dan alloynya, serta sifat amonia yang sedikit beracun sehingga membatasi penggunaannya untuk pengkondisian udara.

Kelemahan sistem amonia-air yang paling utama adalah air yang juga mudah menguap sehingga amonia yang berfungsi sebagai refrigeran masih mengandung uap air pada saat keluar dari generator dan masuk ke evaporator melalui kondensor.  Keadaan ini dapat menyebabkan uap air meninggalkan panas di evaporator dan meningkatkan suhunya sehingga menurunkan efek pendinginan.  Untuk menghindari hal itu, mesin pendingin absorbsi dengan sistem amonia-air umumnya dilengkapi dengan rectifier dan analyzer, 

Amonia yang masih mengandung uap air dari generator melalui rectifier, suatu mekanisma yang bekerja seperti kondenser akibat adanya arus balik uap air dari analyzer.  Di sini, uap air yang mempunyai suhu jenuh yang lebih tinggi diembunkan dan dikembalikan ke generator.  Selanjutnya amonia dan sejumlah kecil uap air diteruskan ke analyzer, dimana uap air dan sebagian kecil amonia diembunkan dan dikembalikan ke generator melalui rectifier, sedangkan amonia diteruskan ke kondensor.   Analyzer pada prinsipnya adalah suatu kolom distilasi, yang umumnya menggunakan air pendingin dari kondensor sebagai media pendingin.

Untuk dapat menghitung penampilan panas di dalam siklus pendinginan absorbsi maka diperlukan data entalpi tiap kombinasi refrigeran-zat penyerap yang digunakan. Perlu diperhatikan bahwa pada diagram tersebut konsentrasi yang ditunjukkan adalah konsentrasi NH3 di dalam larutan NH3-H2O, meskipun dalam hal ini amonia berfungsi sebagai refrigeran dan air sebagai zat penyerap.

3. SISTEM KERJA

                Sistem absorbsi menyerap uap tekanan rendah dari evaporator ke dalam zat cair penguap (absorbing liquid) yang cocok pada absorber. Pada komponen ini terjadi perubahan fasa dari uap menjadi cair, karena proses ini sama dengan kondensasi, maka selama proses berlangsung terjadi pelepasan kalor. Tahap berikutnya adalah menaikan tekanan zat cair tersebut dengan pompa dan membebaskan uap dari zat cair penyerap dengan pemberian kalor.

Pada sistem kompresi uap, siklus yang terjadi dioperasikan oleh kerja (work-operated cycle) karena kenaikan tekanan refrigeran pada saluran discharge dilakukan oleh kompresor. Sedangkan pada sistem absorbsi, siklusnya dioperasikan oleh kalor (heat-operated cycle) karena hampir sebagian besar operasi berkaitan dengan pemberian kalor untuk melepaskan uap refrigeran dari zat cair yang bertekanan tinggi pada generator. Sebenarnya pada sistem ini juga membutuhkan kerja atau usaha untuk menggerakan pompa namun relatif lebih kecil dibandingkan dengan sistem kompresi uap.

                Generator menerima kalor dan membuat uap refrigeran terpisah dari absorbentnya menuju ke kondensor, sementara absorben akan kembali menuju absorber melalui katup trotel. Pada kondensor terjadi pelepasan kalor ke lingkungan sehingga fasa refrigeran berubah dari uap superheat menjadi cair. Selanjutnya refrigeran mengalami penurunan tekanan dan temperatur secara adiabatis pada katup ekspansi sehingga ketika memasuki evaporator temperaturnya akan berada di bawah temperatur lingkungan. Pada komponen evaporator inilah terjadi proses pendinginan suatu produk dimana kalornya diserap oleh refrigeran untuk selanjutnya menuju absorber. Contoh pasangan refrigeran dengan absorbennya adalah air dan LiBr (Litium Bromida) serta NH3 (amonia) dan air.

            Sistem ini hampir sama dalam beberapa hal dengan siklus kompresi uap seperti adanya komponen kondensor, katup ekspansi dan evaporator. Perbedaannya adalah tidak adanya kompresor pada sistem absorbsi digantikan dengan tiga komponen lain diantaranya absorber, pompa dan generator. 

B.            Sistem Pendingin Kompresi

Siklus pendingin kompresi uap merupakan system yang  banyak digunakan dalam system refrigrasi, pada sistem ini terjadi proses kompresi, pengembunan, ekspansi dan penguapan. Secara skematik system ditunjukkan pada gambar 4 dibawah ini :

Kompresi mengisap uap refrigerant dari sisi keluar evaporator  ini, tekanan diusahakan tetap rendah agar refrigerant senantiasa berada dalam fasa gas dan bertemperatur rendah. Didalam kompresor uap refrigerant ditekan sehingga tekanan dan  temperature tinggi untuk menghindarkan terjadinya kondensasi dengan membuang energy kelingkungan. Energi yang diperlukan untuk proses komporesi diberikana oloh motor listrik atau penggerak mula lainnya. Jadi dalam proses kompresi energy diberikan kepada uap refrigerant. Pada waktu uap refrigerant diisap masuk kedalam kompresor  temperature masih tetap rendah akan tetapi ketika selama proses kompresi berlangsung temperature dan tekanannya naik.

Setelah mengalami proses komopresi, uap refrigerant berkerja (fluida kerja ) mengalami proses kondensasi pada kondensor. Uap refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi pada akhirnya kompresi dapat dengan mudah dengan mendinginkannya melalui fluida cair dan udara. Dengan kata lain uap refrigerant memberikan panasnya kepada air pendingin atau udara pendingin melalui dinding kondensor. Jadi dikarena air pendingin atau udara pendingin menyerap panas dari refrigerant maka temperaturnya menjadi tinggi pada waktu keluar dari kondensor. Selama refrigerant mengalami perubahan dari fasa uap ke fasa cair tekanan dan temperature konstan.

Untuk menurunkan tekanan refrigaran cair dari kondensor kita gunakan katup expansi atau pipa kapiler, alat tersebut dirancang untuk suatu penurunan tekanan tertentu. Melalui katup expansi refrigerant mengalami evaporasi yaitu proses penguapan cairan refrigerant pada tekanan dan temperature rendah, proses ini terjadi pada evaporator. Seelama proses evaporasi refrigerant memerlukan atau mengambil bentuk energy panas dari lingkungan atau sekelilingnya sehingga temperature sekeliling turun dan terjadi prose pendinginan.

Untuk memahami proses – proses yang  terjadi pada mesin pendingin  kompresi uap, diperlukan pembahasan siklus termodinamika yang digunakan. Pembahasan diawali dengan daur carnot yang merupakan daur ideal hingga daur kompresi uap nyata.                                                   

1.      Daur Carnot

Daur carnot adalah daur reversible yang didefinisikan oleh dua proses isothermal dan dua proses isentropic. Karena proses reversible dan adiabatic, maka perpindahan panas hanya terjadi selama proses isothermal. Dari kajian thermodinamika, daur carnot di kenal dengan sebagai mesin kalor carnot yang menerima energy kalor pada suhu tinggi, sebagian diubah menjadi kerja dan sisanya dikeluarkan sebagai kalor pada suhu rendah.

Apabila daur mesin kalor carnor dibalik, yaitu proses pengembalian panas dari daerah yang bersuhu rendah ke daerah yang bersuhu tinggi. Skematis peralatan dan diagram T – S daur refrigerasi carnot : 

2.      Daur Kompresi Uap Ideal

Apabila daur carnot diterapakan pada kompresi uap, maka seluruh proses akan terjadi dalam fasa campuran. Untuk itu fluida kerja yang masuk kompresor diusahakan tidak berupa campuran, yang tujuannya mencegah kerusakan.

Pada daur carnot ekspansi isentropic terjadi pada turbin, daya yang dihasilkan digunakan untuk mengerakkan kompresor. Dalam hal ini mengalami suatu kesulitan teknis, maka untuk memperbaikinya digunakan katup ekspansi atau pipa kapiler dengan demikian proses berlangsung pada entalpi konstan.

3.      Daur Kompresi Uap Nyata

Daur kompresi uap nyata mengalami pengurangan efisiensi dibandingkan dengan daur uap standart. Pada daur kompresi uap nyata proses kompresi berlangsung tidak isentropic, selam fluida berkerja melewati evaporator dan kondensor akan mengalami penurunan tekanan. Fluida kerja mendinginkan kondensor dalam keadaan sub dingin dan meninggalkan evaporator dalam keadaan panas lanjut. Penyimpangan daur kompresi uap nyata dari daur uap ideal dapat diperhatikan gambar dibawah ini : 

Gambar perbandingan antara siklus kompresi uap standart dan nyata.

Pada daur kompresi uap nyata preses kompresi berlangsung tidak isentropic, hal ini disebabakan adanya kerugian mekanis dan pengaruh suhu lingkungan selama prose kompresi. Gesekan dan belokan pipa menyebebkan penurunan tekanan di dalam alat penukar panas sebagai akibatnya kompresi pada titik 1 menuju titik 2 memerlukan lebih banyak kerja dibandingkan dengan daur ideal (standart). Untuk menjamin seluruh refrigerant dalam keadaan cair dalam sewaktu memasuki alat ekspansi diusahakan refrigerant meniggalkan kondensor dalam keadaan sub dingin. Kondisi panas lanjut yang meninggalkan evaporator disarankan untuk mencegah kerusakan kompresor akibat terisap cairan.

4.      BAGIAN-BAGIAN PENTING MESIN PENDINGIN

a.       KOMPRESOR

Kompresor memompa bahan pendingin ke seluruh sistem. Gunanya adalah untuk menghisap gas tekanan rendah dan suhu terendah dari evaporator dan kemudian menekan/ memampatkan gas tersebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu tinggi, lalu dialirkan ke kondensor. Jadi kerja kompresor adalah untuk

1)            Menurunkan tekanan di evaporator, sehingga bahan pendingin cair di evaporator dapat menguap pada suhu yang lebih rendah dan menyerap lebih banyak panas dari sekitarnya.

2)            Menghisap gas bahan pendingin dari evaporator, lalu menaikkan tekanan dan suhu gas bahan pendingin tersebut, dan mengalirkannya ke kondensor sehingga gas tersebut dapat mengembun dan memberikan panasnya pada medium yang mendinginkan kondensor.

Ada tiga macam kompresor yang banyak dipakai pada mesin-mesin pendingin yaitu :

1.      Kompresor Torak, kompresinya dikerjakan oleh torak.

2.      Kompresor Rotasi, kompresinya dikerjakan oleh blade atau vane dan roller

3.      Kompresor Centrifugal, kompresor centrifugal tidak mempunyai alat-alat tersebut, kompresi timbul akibat gaya centrifugal yang terjadi karena gas diputar oleh putaran yang tinggi kecepatannya dan impeller.

Ketiga macam kompresor mempunyai keunggulan masing-masing. Pemakaiannya ditentukan oleh besarnya kapasitas, penggunaannya, instalasinya dan jenis bahan pendingin yang dipakai.

b.      KONDENSOR

Kondensor adalah suatu alat untuk merubah bahan pendingin dari bentuk gas menjadi cair. Bahan pendingin dari kompresor dengan suhu dan tekanan tinggi, panasnya keluar melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor ke udara. Sebagai akibat dari kehilangan panas, bahan pendingin gas mula-mula didinginkan menjadi gas jenuh, kemudian mengembun berubah menjadi cair.

c.       EVAPORATOR

Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari dinding – dindingnya, mengambil panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu di bawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor.

d.      SARINGAN

Saringan untuk AC dibuat dari pipa tembaga berguna untuk menyaring kotoran-kotoran di dalam sistem, seperti : potongan timah, lumpur, karat, dan kotoran lainnya agar tidak masuk ke dalam pipa kapiler atau keran ekspansi. Saringan harus menyaring semua kotoran di dalam sistem, tetapi tidak boleh menyebabkan penurunan tekanan atau membuat sistem menjadi buntu.

e.       PIPA KAPILER

Pipa kapiler gunanya adalah untuk :

1)      Menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa tersebut.

2)      Mengontrol atau mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir dari sisi tekanan tinggi ke sisi tekanan rendah.

f.       KERAN EKSPANSI

Keran ekspansi ada 2 macam

1)        Automatic Expasion Valve

2)        Thermostatic Expansion Valve

Thermostatic Exspansion Valve lebih baik dan lebih banyak dipakai, tetapi pada AC hanya dipakai automatic expansion valve, maka disini kita hanya akan membicarakan automatic expansion valve saja. Gunanya untuk menurunkan cairan dan tekanan tekanan evaporator dalam batas-batas yang telah di tentukan dengan mengalirkan cairan bahan pendingin dalam jumlah yang tertentu ke dalam evaporator.

Cara merawat mesin motor

Cara merawat mesin motor

KALAU motor sudah mulai rewel, paling nyebelin! Padahal, biasanya kondisi itu terjadi akibat kita juga yang kurang merawat motor. Untuk menangani motor yang sering rewel ada beberapa hal yang harus diperhatikan:
1.Cek Kondisi Oli
Oli mesin ini sangat penting peranannya untuk melumas komponen-komponen mesin, seperti setang seher, seher, dan ring seher, kruk as serta noken as atau setang klep. Oleh karena itu, jika keberadaan minyak pelumas sudah berwarna kehitam-hitaman atau kelenturan daya lumasnya berkurang, maka sebaiknya diganti. Ganti oli secara periodik dan gunakan merek oli sesuai dengan rekomendasi pabrikan.
2.Cek Kondisi Aki
Jangan dibiarkan air accu melewati batas maksimum dan minimum yang akibatnya bisa mempercepat kerusakan pada sel-sel accu. Tambahkan air aki pada pagi hari
Selain itu, jika baterei atau accu tersebut sudah melemah secepatnya diganti, sebab jika dipaksakan selain kedua kutub positif dan negatif akan mengeluarkan korosi (serbuk putih), korosi tersebut akan menjalar ke bagian kabel-kabel utama yang menghubungkan arus listrik ke saluran lampu, dinamo, atau bagian-bagian lainnya.
Oleh karena itu, jika terjadi hal itu arus listrik yang dihantarkan baterei atau accu tidak sempurna dan bisa menyebabkan kerusakan pada komponen dinamo, kontak mesin maupun switch lampu. Satu hal yang perlu diperhatikan, jika accu sudah lemah atau tidak mampu di starter, jangan dipaksakan dengan mendorong sepeda motor untuk menghidupkannya. Sebab, bisa merusak gigi transmisi.



3.Periksa Rantai dan Gir
Jangan biarkan rantai terlalu kendor, atau terlalu kencang. Terlalu kendor bisa membuat rantai copot dari girnya, sementara terlalu kencang bisa mengakibatkan putus rantai. Cek juga kondisi gir, jika sudah tajam segera ganti karena jika tidak rantai bisa tiba-tiba putus. Bahaya kan, kalau lagi ngebut tiba-tiba putus rantai? 
4.Periksa Kabel Koil dan Busi
Perhatikan keberadaan kabel koil yang menghubungkan arus listrik ke busi. Jika sudah cukup umur dan sudah terlihat ada retakan dan pengerasan pada kabel tersebut, maka sebaiknya diganti. Juga perhatikan keberadaan busi karena busi sangat vital untuk kelancaran satu mesin kendaraan.
5.Perhatikan Selang Bensin
Komponen lainnya yang perlu diperhatikan selang bensin ke karburator. Jangan membiarkan kondisi selang bensin mengeras atau terjadi retakan-retakan, karena bagian dalam selang bisa jadi sudah tidak elastis yang mengakibatkan serbuk kotoran yang berasal dari selang terbawa ke karburator. Yang pada akhirnya akan terjadi penyumbatan suplai bensin dari tanki ke karburator sehingga mengganggu sistem pembakaran.
6.Panaskan Mesin Paling Lama 2 Menit
Panaskan mesin sebelum motor dijalankan, tak perlu lama-lama cukup 1-2 menit. Ini supaya sirkulasi oli bisa melumasi seluruh bagian dalam mesin yang bergerak. Jangan terlalu lama memanaskan, karena akan membuat pipa knalpot menguning selain itu pastinya jadi buang-buang bensin.
7.Periksa Tekanan Angin Ban
Jangan terlalu keras dan juga jangan kurang karena bisa berakibat kembang ban motor rusak.
8.Gunakan Sparepart Asli
Lebih baik mahal sedikit, tapi puas dan tahan lama daripada memakai yang tidak asli, meski murah tapi daya tahan kurang. selamat merawat motor. Jika langkah-langkah tersebut dilakukan dengan benar, motor kesayangan Anda senantiasa tampil prima. (by; ya2tdcc)***

SISTEM PENERUS DAYA

SISTEM  PENERUS  DAYA

            Mesin adalah penghasil tenaga. Komponen yang tersusun dalam kerja ini amat banyak. Diantara yang paling vital adalah cylinder blok (blok mesin), cylinder head (kepala silinder), piston, ring piston, connecting rod (stang piston), dan crankshaft (poros engkol). Selain itu, ada juga mekanisme katup yang terdiri dari camshaft (poros nok), lifter valve, pushrod, timing belt (timing chain) dan katup (valve). Tapi, jangan lupa satu hal yang juga turut menggerakkan mesin. Yaitu, bahan bakar.

Baik tidaknya kerja komponen-komponen dalam mesin amat tergantung pada kualitas serta kuantitas oli dan air radiator. Selain itu, penting juga memperhatikan penyetelan-penyetelan (tune-up). Meskipun kondisi komponen mesin tergantung pada oli, air radiator dan tune-up, dalam hal perawatan dan pemeriksaan mobil, bukan berarti tidak penting mengetahui bagaimana kerja mesin menghasilkan tenaga.

Pada prinsipnya, saat mesin mulai di-starter, poros engkol akan berputar menggerakkan connecting rod. Karena connecting rod bergerak, piston dan ring piston ikut bergerak naik turun. Pada saat poros engkol berputar, timing belt akan menghantarkan gerakan dari poros engkol itu ke poros nok sehingga poros nok juga akan ikut berputar. Putaran poros nok membuat katup terbuka dan tertutup.

Mobil-mobil sekarang umumnya menggunakan mesin 4 tak. Itu berarti, untuk keluarnya tenaga, pada mesin 4 tak perlu 4 langkah piston. Empat langkah itu adalah hisap, kompresi, usaha (power) dan buang.

Pada langkah hisap, piston akan bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Pada saat itu, katup hisap terbuka dan katup buang akan tertutup. Saat katup hisap terbuka, bahan bakar akan terhisap ke dalam ruang bakar. Saat yang bersamaan, poros engkol bergerak 90 derajat pertama.

Di tahap kompresi, piston bergerak dari TMB ke TMA. Pada langkah ini, kedua katup tertutup. Karena tertutup, piston naik. Naiknya piston membuat ruang bakar menyempit. Penyempitan ini mengakibatkan temperatur dan tekanan bahan bakar ikut naik. Di sini, poros engkol bergerak 90 derajat kedua.

Pada saat posisi poros engkol 5 derajat sebelum TMA, bunga api dari busi terlontar. Bunga api itu membakar bahan bakar yang ada di ruang bakar. Pembakaran menghasilkan tekanan yang akan mendorong piston sehingga ia bergerak dari TMA ke TMB. Pada saat yang sama, kedua katup tertutup. Inilah yang disebut langkah usaha (power). Di sini, poros engkol bergerak 90 derajat ketiga.

Berikutnya adalah langkah buang. Pada saat ini piston bergerak dari TMB ke TMA. Katup buang terbuka sementara katup hisap tertutup. Pergerakan piston tersebut mengakibatkan gas buang sisa pembakaran terdorong menuju knalpot. Piston bergerak 90 derajat keempat.

Langkah-langkah ini akan terjadi berulang-ulang sesuai dengan putaran poros engkol. Dengan putaran itu mesin sudah menghasilkan tenaga. Tenaga ini akan dimanfaatkan untuk menggerakkan roda-roda. Selain untuk menggerakkan roda, tenaga juga dikirim ke komponen-komponen yang berfungsi untuk kelangsungan hidup mesin. Misalnya, sistem pengapian, sistem bahan bakar, pengisian, dan sistem kenyamanan semisal AC, power steering.

Penerus Daya ke Roda

Tenaga dari mesin ke komponen-komponen tadi dikirim oleh satu media yang disebut penerus daya. Untuk menggerakan roda-roda misalnya, ada beberapa macam penerus daya. Diantaranya penggerak roda depan dan penggerak roda belakang. Dan ada juga penggerak keempat roda sekaligus atau yang biasa dikenal 4WD (wheel drive).

Model penggerak roda belakang misalnya, peranti penerus daya adalah kopling, transmisi, propeller shaft (kopel), gardan, as roda (axle shaft), bearing roda dan roda-rodanya itu sendiri. Penggerak roda depan juga dibantu oleh peranti-peranti itu, kecuali propeller shaft. Untuk 4WD ada peranti tambahan yang disebut transfer. Selain itu, peranti 4WD juga dilengkapi kopel depan-belakang, gardan depan-belakang, dan as roda depan-belakang.

Kopling ini mempunyai peranan yang sangat penting dalam memutus dan menghubungkan tenaga dari mesin ke transmisi. Untuk mendukung kerjanya itu, di dalam kopling terdapat kanvas kopling, coverclutch (matahari), release bearing (laher). Jika kopling tidak berfungsi dengan baik, maka tenaga yang dihasilkan untuk menggerakkan kendaraan berkurang. Bahkan, kendaraan tidak bisa jalan. Bisa juga kerusakan kopling menyebabkan kesulitan melakukan perpindahan gigi transmisi. Beberapa penyebab kopling yang tidak berfungsi baik, bisa karena usia pemakaian atau bisa juga karena kurang tepatnya cara Anda mengemudi.

Karena itu, kopling sebaiknya juga sering diperiksa. Ada cara konvensional untuk memerika kopling. Hidupkan mesin, kemudian masukkan gigi kendaraan anda ke gigi transmisi 2. Setelah itu injak pedal gas dan pedal rem secara bersamaan. Apabila mesin kendaraan anda mati berarti kanvas kopling masih tebal. Tetapi apabila mesin kendaraan anda tetap hidup berarti berarti kopling sudah slip dan kanvas kopling perlu diganti.

Yang juga penting untuk diperiksa adalah transmisi. Transmisi ini berfungsi untuk mengatur kecepatan kendaraan atau moment. Ia akan mengirimkan tenaga ke gardan melalui kopel. Jika ia tidak berfungsi dengan baik, atau mungkin terjadi salah pemakaian, mesin mobil Anda bisa mati, atau mungkin tarikannya terasa berat dan tak bertenaga.

Tanda paling gampang untuk mengetahui baik tidaknya kerja transmisi mobil Anda adalah dengan melakukan perpindahan gigi. Apabila perpindahan giginya mudah, tidak terdengar bunyi-bunyi yang aneh saat mobil meluncur, itu berarti baik. Selain cara berkendara, kesehatan transmisi juga sangat tergantung pada kualitas dan kuantitas oli.

Pada penggerak roda belakang dan model 4WD, diantara transmisi dan gardan ada kerja kopel. Fungsi utamanya untuk men-stabil-kan ayunan mobil akibat permukaan jalan yang berubah-ubah. Karena permukaan jalan berbeda-beda, maka kopel dilengkapi dengan universal joint. Alat ini bertugas untuk menyesuaikan perubahan sudut permukaan jalan. Ini akan berpengaruh pada kenyamanan Anda berkendara. Apabila universal joint ini macet, maka penerusan daya tidak akan maksimal. Selain itu, body kendaraan akan bergetar saat meluncur. Bila getaran body mobil Anda terasa beda dan berlebihan, sebaiknya Anda mengganti universal joint atau balance kopel.

Begitu juga dengan gardan. Fungsinya amat penting. Ia berfungsi mengubah putaran dari kopel menjadi 90 derajat dan memperbesar momen. Selain itu, ia juga berfungsi untuk membedakan putaran roda kiri dan kanan pada saat belok.

Gejala terjadinya kerusakan pada gardan bisa dideteksi lewat suara dengung yang keluar dari gardan. Untuk itu perlu diperiksa minyak pelumas serta stel ulang persinggungan gigi pada gardan.

Komponen pemindah daya yang tak kalah penting adalah axle shaft dan bearing. Kedua komponen ini berfungsi untuk meneruskan tenaga dan memperlembut putaran roda-roda penggerak. Untuk memaksimalkan umur komponen tersebut, sesuaikan pemakaian beban kendaraan dengan batas-batas yang telah ditentukan. Dan untuk pemeriksaan bearing roda dapat dilakukan dengan mendengarkan bunyi atau dengan mengoyang-goyangkan ban, baik depan maupun belakang. 

Penerus Daya ke Komponen Kenyamanan dan Kelangsungan Hidup Mesin

Selain untuk menggerakkan roda-roda, tenaga mesin juga dimanfaatkan untuk menggerakkan komponen-komponen yang berhubungan dengan kelangsungan hidup mesin dan kenyamanan pengendara. Komponen-komponen tersebut adalah Timing Belt (untuk tipe-tipe tertentu), Van belt alternator, Van belt Air Conditioning (AC) dan Van belt power steering.

Timing belt berperan meneruskan putaran poros engkol ke poros nok. Poros nok sendiri bertugas menggerakkan katup-katup, memutar distributor (delco) pada sistem pengapian. Poros nok juga berfungsi untuk menggerakkan pompa bensin di sistem bahan bakar (pada tipe konvensional).

Karena timing belt berperanan terhadap hidup matinya mesin, maka perlu perawatan secara periodik. Tiap-tiap mobil mempunyai spesifikasi yang berbeda. Biasanya untuk kendaraan sedan waktu penggantian timing belt berdasarkan jarak tempuh kira-kira 50.000 s/d 60.000 km yang ditunjukkan pada odometer.

Bila sudah sampai angka itu, sebaiknya Anda mengganti timing belt. Apabila tidak diganti bisa putus. Sebab, timing belt terbuat dari karet khusus. Dan bila putus, mesin mobil bisa mogok bahkan bisa menyebabkan klep-klep dan silinder head (kepala silinder) bisa bengkok atau cacat. Bila hal itu terjadi , biaya perbaikan akan jauh lebih mahal.

Van belt Alternator berfungsi untuk menggerakkan dynamo ampere (Alternator) pada sistem pengisian, dan untuk menggerakkan pompa air (water pump) pada sistem pendinginan. Apabila van belt ini putus, bisa mengakibatkan kelistrikan mobil tak bekerja. Bahkan mesin mogok. Selain itu, dapat pula mengakibatkan mesin kendaraan mengalami panas yang berlebihan (overheating).

Van belt Air Conditioning (AC) berfungsi untuk menggerakkan kompresor AC. Apabila van belt ini kendor atau putus, kerja AC kendaraan akan terganggu. Ini berarti pengendara gagal mendapatkan kenyamanan AC.

Sedangkan Van belt Power steering berfungsi untuk menggerakkan pompa power steering. Apabila van belt ini putus, steer mobil menjadi berat terutama pada kondisi parkir.

Nah, karena van belt mempunyai peran yang sangat penting, maka ada beberapa hal yang perlu diperiksa tentang kondisi van belt ini. Pemeriksaan bisa dilakukan dengan melihat van belt. Periksa kemungkinan karet atas dengan bagian bawah inti terpisah, bagian pinggir inti dan inti van belt terpisah. Atau, mungkin juga terjadi retak-retak, terpisahnya pemisahan rusuk-rusuk van belt, rusuk-rusuknya sobek atau pecah-pecah di bagian bubungan rusuk van belt. Coba juga menekan-nekan van belt. Dengan cara ini, Anda bisa menguji ketegangan dan kekencangan van belt.

Sistem  Transmisi

                   Sistem transmisi yang terdapat pada kendaraan merupakan kesatuan kerja dari roda gigi. Disebut roda gigi karena roda gigi tersebut bergerigi, dimana gunanya untuk mentransmisikan daya yang cukup besar dengan putaran yang tepat yang mana tidak dapat dilakukan oleh dengan roda biasa (roda gesek).

                   Maka roda tersebut harus bergerigi/bergigi pada kelilingnya, sehingga dapat dilakukan penerusan daya oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkaitan. Selain pemakaian roda gigi pada transmisi, terdapat cara lain untuk meneruskan daya, cara tersebut adalah dengan menggunakan sabuk .

    Sabuk yang digunakan (sabuk rata, sabuk v, sabuk gigi/serempak) dan rantai gigi. Diantara penerus daya tersebut akan lebih ringkas, dapat digunakan untuk putaran tinggi dengan tepat dan daya yang cukup besar.

Transmisi  Secara  Umum

                   Transmisi secara umum merupakan suatu mekanisme yang dipergunakan untuk memindahkan elemen mesin yang satu kegerakan elemen mesin yang lain.

                   Selain itu transmisi juga berfungsi mengubah jumlah putaran dan momen putar mesin, daya mesin serta mengatur keduanya untuk kebutuhan kerja mesin.

                   Ketika kendaraan mulai berjalan diperlukan tenaga yang besar, setelah kendaraan berjalan bukan tenaga lagi yang diperlukan melainkan kecepatan. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut diperlukan trnsmisi yang lebih dari berbagai tingkat perbandingan gigi. Sebuah kotak transmisi pada prinsipnya terdiri atas tiga bagian, yaitu :

·         Poros penggerak

·         Poros yang digerakkan

·         Rangka pengikat

                   Transmisi tersebut ditetapkan antara clutch dengan propeller shaft (FR-Type)atau antara clutch dengan drive shaft (FF-Type).

Gambar 2.1   Tata nama roda gigi ^{( 5 )}

            Untuk memenuhi kebutuhan tersebut diperlukannya transmisi yang terdiri dari berbagai tingkat perbandingan gigi (Gear Ratio).

Gear  Ratio 

                   Perakitan/hubungan gear yang berada dalam kotak transmisi (gear box), antara gear input shaft untuk output shaft dapat diperoleh berbagai kondisi seperti berikut ini :

·         Perbandingan kecepatan putar yang sama ataupun berbeda

·         Perbandingan momen yang dapat sama atau berbeda

·         Arah putaran yang sama atau berbeda

                   Gear kecil (A) bila langsung memutarkan gear (B) yang lebih besar akan menghasilkan :

~ Putaran shaft gear (B) lebih lambat

~ Momen shaft gear (B) lebih besar

~ Arah putaran gear (B) berlawanan dengan shaft gear (A)

                   Begitu pula apabila sebaliknya, jika pemutar (drive) adalah gear yang lebih besar maka akan diperoleh :

~ Putaran shaft gear yang digerakkan (driven) lebih besar

~ Momen shaft gear yang digerakkan (driven) lebih lambat

~ Arah putaran driven berlawanan dengan arah driven 

                   Tetapi juga gear kecil (A) memutar gear besar (B) melalui perantara satu gear maka diperoleh :

~ Putaran shaft gear (B) lebih lambat

~ Momen shaft driven lebih besar

~ Arah putaran shaft gear (B) searah dengan shaft gear (A)

                   Begitu pula sebaliknya jika gear besar sebagai drive dan gear yang lebih kecil sebagai driven maka akan diperoleh :

~ Putaran shaft driven lebih cepat

~ Momen shaft driven lebih kecil

~ Arah putaran drive searah dengan driven

                   Putaran driven shaft yang menjadi lebih lambat atau lebih cepat dan momen yang menjadi lebih kecil atau lebih besar, tergantung dari jumlah gear pada pemutar (drive) dan diputar (driven), perbandingan ini disebut gear ratio.

Fungsi , Kategori  Dan  Jenis  Transmisi  Pada  Kendaraan

                   Adapun fungsi dari sistem transmisi pada kendaraan bermotor antara lain:

·            Mengatur kecepatan kendaraan sesuai dengan beban dan kondisi jalan.

·            Merubah arah putaran roda, sehingga kendaraan dapat berputar maju dan mundur.

·            Memutuskan dan menghubungkan putaran kendaraan sehingga kendaraan dapat berhenti walaupun mesin dalam keadaan hidup.

       Sedangkan pada sistem transmisi dapat dikategorikan menjadi dua bagian, yaitu :

1.     Transmisi langsung dimana sebuah piringan atau roda pada poros yang satu dapat menggerakkan roda serupa pada poros kedua melalui kontak langsung (roda gesek dan roda gigi).

2.  Elemen sebagai penghubung sementara, dimana gerakkan poros pertama akan menggerakkan poros kedua menggunakan elemen penghubung antara (Sabuk dan rantai).

                   Adapun jenis transmisi yang digunakan pada kendaraan dapat digolongkan sebagai berikut :

·      Selective Gear Transmission

·      Automatic Transmission

·      Planetary Gear Transmission

Bagian – Bagian Dari Sistem Transmisi

                   Salah satu tujuan digunakannya transmisi roda gigi adalah untuk mengatur putaran motor yang dipindahkan ke roda-roda belakang dalam bermacam-macam perlambatan dimana letak dari transmisi dibelakang pesawat kopling dan penjelasannya akan dibahas selanjutnya :

a. Main Gear

Main gear terpasang pada main shaft dengan perantara bearing. Jumlah main gear tergantung dengan jumlah tingkat kecepatan yang ada pada transmisi. Untuk transmisi dengan 5-speed (5 tingkat percepatan) terdapat 5 main gear dengan jumlah gear yang berbeda dan fungsi main gear tersebut berfungsi untuk membuat gear ratio bersama-sama dengan counter gear sesuai dengan tingkat kecepatan. 

b. Counter  Gear

terdiri dari beberapa gear yang disatukan, banyaknya gear tergantung dengan banyaknya tingkat kecepatan.

Untuk transmisi dengan 5-speed terdapat 6 counter gear jumlah gear yang berbeda. Counter gear tersebut berfungsi untuk memindahkan putaran dari input shaft (main drive gear) ke main gear sekaligus membuat gear ratio.

c. Reverseidle Gear dan Shaft

Reverseidle gear terpasang pada reverseidle gear shaft dan gear ini berfungsi untuk menghubungkan counter gear dengan main reverse gear sehingga main reverse gear berputar berlawanan arah dengan input shaft (main drive gear).

d. Input Shaft

Input shaft tranmission disatukan dengan main drive gear berfungsi untuk memindahkan putaran dari clutch ke counter gear.

e. Main Shaft

Main shaft berfungsi sebagai output transmisi sekaligus tempat pemasangan main gear dan hub set, antara main shaft ke main gear dan hub set dihubungkan dengan bearing.

f. Interlock  Sistem

Dalam pengoperasian transmisi, setiap tingkat kecepatan hanya boleh terjadi satu gear yang masuk (satu sleeve hub yang berkaitan dengan main gear) karena setiap main gear mempunyai gear ratio yang berbeda, untuk maksud tersebut pada transmisi dipasang interlock pin dan ball seperti yang digunakan pada transmisi.

Cara kerja :

Bila salah satu fork digerakkan (misalnya fork untuk kecepatan mundur) maka interlock ball akan menekan interlock pin, selanjutnya interlock pin menekan interlock ball, sehingga fork shaft untuk light speed dan fork shaft low speed tidak dapat bergerak.

g. Location Ball

Dalam pengoperasian transmisi, gear yang sudah masuk (sleeve hub yang sudah berkaitan dengan main gear) diusahakan agar tidak kembali keposisi netral dengan sendirinya.

Begitu pula gerakan dari fork juga harus dibatasi sesuai dengan gerakan sleeve, sehingga pengemudi dapat merasakan gear yang sudah masuk atau belum. Untuk maksud tersebut digunakan location ball pada setiap fork shaft yang selalu ditekan oleh spring.