dihasilkan oleh pembakaran dan komponen-komponen engine. Diesel engine sangat
tergantung pada cooling system untuk mencapai kemampuan maksimum. Dari ke
lima system engine, cooling system merupakan faktor terbesar yang dapat
mempengaruhi usia pakai engine.
Kerusakan yang dapat terjadi pada cooling system terdiri dari :
1. Kebocoran, baik itu kecil maupun besar
2. Bahan bakar boros
3. Percepatan keausan engine
4. Kerusakan yang tiba-tiba pada engine.
Apabila engine beroperasi tanpa cooling system atau aliran cairan pendingin (coolant)
pada engine terhenti walaupun hanya dalam waktu yang singkat, akan beresiko besar
terhadap kerusakan engine yang signifikan.
Kebanyakan orang berasumsi bahwa system pelumasan merupakan system yang
paling banyak menyebabkan kerusakan engine, tapi kenyatannya penyebab terbesar
kerusakan engine adalah cooling system yang tidak bekerja dengan baik. Engine yang
beroperasi dengan temperature cooling system terlalu dingin menyebabkan pelumasan
yang tidak sempurna karena oli tidak mengalir dan melindungi permukaan logam
dengan baik, begitu juga jika engine yang beroperasi terlalu panas juga menyebabkan
pelumasan yang tidak sempurna karena temperatur yang panas dapat merusak sifat
dasar oli untuk melapisi permukaan.
Pembakaran yang terjadi didalam silinder diesel engine dapat menghasilkan panas
hingga mencapai temperature 3000°F. Apabila engine beroperasi tanpa cooling system
maka dalam waktu sekejap akan terjadi kerusakan. Secara umum engine beroperasi
pada temperature antar 88-98 °C, jika beroperasi terlalu dingin ataupun terlalu panas
maka akan menyebabkan kerusakan pada engine atau usia pakainya menjadi pendek.
PERPINDAHAN PANAS PADA ENGINE
Pendinginan engine tergantung kepada prinsip konduksi, konveksi dan radiasi panas
untuk menjaga engine tetap beroperasi pada temperature operasi. Cairan pendingin
(Coolant) menerima panas konduksi dari komponen logam engine seperti silinder
block, silinder head dan lain-lain. Cairan pendingin (Coolant) kemudian dipompakan
oleh water pump dari engine ke radiator. Pada radiator, energi panas dipindahkan
secara konveksi ke udara yang ditiupkan oleh kipas melewati sirip (fin) radiator.
Panas yang timbul pada komponen-komponen engine juga diradiasikan ke udara
sekeliling.
KOMPONEN-KOMPONEN COOLING SYSTEM
Sebelum pembahasan lebih lanjut tentang cooling system, kita terlebih dahulu sedikit
mengulang kembali komponen-komponen dari cooling system dan fungsinya.
Secara umum komponen- komponen cooling system terdiri dari :
1. Water jacket
2. Water temperature regulator
3. Radiator
4. Pressure cap
5. Water pump
6. Saluran air ( Hoses)
JACKET WATER
Saluran air yang terdapat disekeliling block engine dan cylinder head disebut dengan
jacket water. Normalnya seluruh saluran ini terisi dengan air dan menjaga bagian–
bagian engine supaya memiliki temperatur yang seragam. Karena seluruh permukaan
water jaket terdiri dari logam besi maka air sebagai media pendingin harus di campur
dengan zat kimia anti karat atau disebut juga coolant conditioner.
Fuel yang terbakar didalam silinder diesel engine dapat mencapai temperature 3000°F.
Panas tersebut dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga dan sisanya yang tidak
terpakai dibuang melalui saluran exhaust, juga sebagian akan diserap oleh cylinder
head. Untuk itu pada cylinder head- pun teradapat jacket water yang selalu terisi penuh
dengan air, untuk menjaga terjadinya konduksi panas yang berkesinambungan
WATER TEMPERATURE REGULATOR
Water temperature regulator atau disebut juga thermostat yang berfungsi mengatur
arah aliran coolant ke radiator. Pada saat kondisi engine dingin maka water
temperature regulator menutup, sehingga coolant yang berasal dari engine tidak dapat
mengalir ke radiator tetapi di bypass ke water pump. Hal ini akan membantu engine
mencapai temperature operasi dengan cepat. Ketika engine sudah panas dan mencapai
temperature pembukaan regulator maka water temperature regulator membuka dan
coolant mengalir dari engine menuju radiator untuk didinginkan. Terdapat dua jenis
regulator yang dipergunakan pada engine yaitu :
1. Poppet type
Water temperature regulator tipe ini akan menutup penuh saluran air yang menuju
radiator jika temperature operasi engine belum mencukupi dan pada saat temperature
operasi engine telah tercapai, maka saluran bypass tertutup penuh dan seluruh coolant
mengalir menuju radiator.
2. Bonnet type
Water temperature regulator tipe ini akan menutup penuh saluran air yang menuju
radiator jika temperature operasi engine belum mencukupi dan saat temperature
operasi engine telah tercapai maka water temperature regulator bermodulasi antara
membuka dan menutup saluran bypass untuk menjaga temperature engine agar tidak
terlalu berfluktuasi karena adanya perubahan beban.
WATER PUMP
Water pump berfungsi memompakan cairan pendingin ( coolant) supaya mengalir ke
seluruh system pendinginan dan menyerap panas yang timbul. Beberapa jenis Water
pump digerakkan langsung oleh gear yang berada pada front housing dan ada juga
yang digerakkan oleh Vee belt yang terhubung ke pulley di bagian depan crankshft.
RADIATOR
Cairan pendingin (coolant) mengalir dari engine block ke radiator yang meradiasikan
atau memindahkan panas ke udara. Pada radiator terdapat pipa-pipa kecil (core) yaitu
tempat coolant mengalir dan pada bagian luarnya terdapat sirip-sirip (fin) yaitu
tempat udara mengalir.
Ukuran radiator sudah diperhitungkan oleh pabrik sesuai kemampuannya membuang
panas yang sangat ditentukan oleh performance engine
.
Aliran udara diperoleh dari kipas (fan) yang digerakkan oleh Vee belt atau fan motor.
Caterpillar engine menggunakan dua jenis radiator yaitu :
1. Radiator konvensional, jenis ini memiliki sebuah rangkaian fin dan core yang
tergabung pada radiator
2. Radiator modular, jenis ini memiliki beberapa rangkaian fin dan core yang
tergabung pada radiator. Keuntungan jenis ini adalah, apabila terjadi kerusakan
pada sejumlah rangkaian fin dan core, maka cukup mengganti rangkaian yang
rusak saja.
RADIATOR CAP
Seringkali radiator cap dianggap komponen yang kurang berguna pada cooling
system, namun sebenarnya komponen ini memiliki fungsi yang sangat penting.
Radiator cap memiliki relief valve yang menjaga tekanan didalam cooling system
selalu lebih besar dari tekanan atmosphir. Cooling system dibuat bertekanan dengan
tujuan :
1. Supaya aman beroperasi pada daerah ketinggian.
2. Cooling system dapat beroperasi pada temperature diatas temperature titik didih
air yang normal karena pada beberapa engine yang dilengkapi dengan safety
device, sehingga apabila temperature coolant naik melebihi titik didih air maka
dengan adanya radiator cap, cairan pendingin tidak mendidih.
3. Dengan adanya tekanan pada cooling system maka gelembung udara yang dapat
menyebabkan kavitasi relatif berkurang
Umumnya radiator cap memiliki relif valve yang sanggup menahan tekanan dari
7 Psi hingga 15 Psi.
Ketika temperature coolant naik, tekanan cooling system juga akan naik, cairan
pendingin akan memuai dan volumenya bertambah. Pada saat tekanan mencapai nilai
pembukaan relief valve maka air dan udara yang bertekanan akan dibuang atau
ditampung bila engine menggunakan reservoir. Proses ini berlangsung untuk
mencegah tekanan yang berlebihan pada cooling system.
Valve pada radiator cap juga mencegah kevakuman pada system, valve membuka
ketika tekanan di system lebih rendah 1 Psi dibawah tekanan atmosphere dan
membiarkan udara masuk kedalam system atau coolant yang ditampung pada reservoir
kembali masuk ke radiator.
HOSE DAN PIPA SALURAN CAIRAN PENDINGIN
Pada cooling system terdapat hose dan pipa yang menghubungkan saluran-saluran
pendingin pada engine. Seringkali terjadi kebocoran pada hose dan pipa sehinggacooling system tidak bekerja secara sempurna. Sewaktu melakukan rekondisi pada
cooling system, komponen ini harus dibersihkan, baik dari kotoran maupun karat yang
dapat menyumbat radiator core
JENIS-JENIS COOLING SYSTEM
Caterpillar engine menggunakan tiga tipe cooling system berdasarkan kepada aplikasi
masing-masing engine, yaitu :
1. Tipe konvensional
2. Tipe keel cooler
3. Tipe heat exchanger
COOLING SYSTEM TIPE KONVENSIONAL
Cooling system tipe ini paling banyak dijumpai pada engine genset, captive dan
industrial.
Pada saat engine beroperasi, coolant dipompakan oleh water pump melewati oil cooler
menuju engine block. Dari cylinder block coolant mengalir menuju cylinder head dankemudian ke water temperature regulator housing. Pada saat engine belum mencapai
temperatur pembukaan water temperature regulator, maka coolant akan dibypass
kembali ke water pump. Hal ini dimaksudkan supaya engine dapat dengan cepat
mencapai temperature operasi. Pada saat temperatur engine sudah mencapai
temperature pembukaan water temperature regulator, maka water temperature
regulator akan bermodulasi dalam posisi membuka dan menutup untuk membagi
coollant yang akan mengalir melalui bypass atau radiator. Pada saat temperature
sudah mencapai pembukaan maksimum water temperature regulator, seluruh coolant
akan mengalir melalui radiator. Setelah mengalir melewati radiator, temperature
cairan pendingin turun dan cairan pendingin terhisap oleh water pump melalui bagian
bawah radiator.
Pada engine yang sering berakselerasi , terdapat pipa bypass dari bagian atas radiator
ke saluran masuk water pump atau disebut juga shunt line yang berguna menghindari
kavitasi. Pada saat akselerasi, kecepatan pompa akan naik dengan tiba-tiba dan
tentunya membutuhkan cairan pendingin yang banyak untuk dihisap, sementara supply
yang diberikan oleh radiator relatif sedikit. Dengan adanya shunt line, maka cairan
pendingin yang berada dibagian atas radiator akan mengalir menuju saluran hisap
pompa.
COOLING SYSTEM TIPE KEEL COOLER
Cooling system tipe ini banyak dijumpai pada engine yang diaplikasikan untuk marine
(engine kapal).
Keel cooler adalah system yang menggunakan pipa yang terbuat dari logam tahan
karat yang berada dibawah atau disamping kapal guna mendinginkan cairan pendingin
engine. Coolant mengalir didalam pipa dan air laut yang berada diluar pipa secara
langsung menyerap panas cooling system. Efisiensi dari system ini sangat tergantung
pada :
1. Luas permukaan pipa keel cooler
2. Kecepatan aliran air laut pada sisi luar pipa keel cooler
3. Temperature air laut
4. Kecepatan aliran cairan pendingin pada pipa keel cooler
Cairan pendingin yang berasal dari bagian bawah expansion tank mengalir menuju
saluran inlet, putaran impeller water pump mendorong coolant ke system. Coolant
yang berasal dari water pump terbagi menjadi dua, sebagian mengalir menuju oil
cooler dan sisanya mengalir menuju core aftercooler .
Coolant yang telah melewati oil cooler, dibagi kembali menjadi dua, yaitu sebagian
mengalir menuju engine block dan sisanya mengalir menuju turbocharger housing dan
selanjutnya mendinginkan exhaust manifold.
Coolant yang mengalir ke engine block mendinginkan liner, kemudian menuju
cylinder head. Pada bagian depan cylinder head terdapat water temperature regulator
housing yang mengontrol arah aliran coolant. Saat temperature engine belum
mencapai temperature pembukaan water temperature regulator, maka coolant akan di
bypass menuju water pump
Saat temperature engine sudah mencapai temperature pembukaan water temperature
regulator maka sebagian dari coolant akan mengalir kembali menuju inlet water pump
melalui saluran bypass dan sebagian lagi akan mengalir menuju pipa keel cooler untuk
didinginkan oleh air laut, dari pipa keel cooler, coolant mengalir menuju expansion
tank yang merupakan reservoir coolant
COOLING SYSTEM TIPE HEAT EXCHANGER
Cooling system tipe heat exchanger banyak dijumpai pada engine yang diaplikasikan
pada marine ( engine kapal ) dan industrial dimana system ini memiliki sebuah heat
exchanger yang berfungsi membuang panas yang timbul pada engine.
Heat exchanger berbentuk menyerupai oil cooler dimana pada bagian dalam pipa
mengalir air laut yang dipompakan oleh auxiliary sea water pump dan pada bagian luar
pipa mengalir air pendingin engine.
Cairan pendingin yang berasal dari bagian bawah expansion tank mengalir menuju
saluran inlet, putaran impeller water pump mendorong cairan pendingin ke system.
Cairan pendingin yang berasal dari water pump terbagi menjadi dua, sebagian
mengalir menuju oil cooler dan sisanya mengalir menuju core aftercooler .
Cairan pendingin yang telah melewati oil cooler, dibagi kembali menjadi dua, yaitu
sebagian mengalir menuju engine block dan sisanya mengalir menuju turbocharger
housing dan selanjutnya mendinginkan exhaust manifold.
Cairan pendingin yang mengalir ke engine block mendinginkan liner, kemudian
menuju cylinder head. Pada bagian depan cylinder head terdapat water temperature
regulator housing yang mengontrol arah aliran cairan pendingin. Saat temperature
engine belum mencapai temperature pembukaan water temperature regulator, maka
cairan pendingin akan di bypass menuju water pump.
Saat temperature engine sudah mencapai temperature pembukaan water temperature
regulator maka sebagian dari cairan pendingin akan mengalir kembali menuju inlet
water pump melalui saluran bypass dan sebagian lagi akan mengalir menuju heat
exchanger untuk didinginkan oleh air laut yang mengalir dibagian dalam pipa-pipa
heat exchanger, Setelah melewati heat exchanger, cairan pendingin mengalir menuju
expansion tank yang merupakan reservoir cairan pendingin.
Zinc rod dipasang pada heat exchanger untuk mengurangi karat. Zing lebih rentan
pada karat dari pada logam lain di coolant system. Bila zinc dilalui air laut, seng
tersebut lebih cepat berkarat. Proses berkarat karena air laut ini disebut korosi
galvanic. Batang zinc disebut Anoda dirancang untuk berkarat terlebih dahulu dari
pada benda lain. Batang zinc harus selalu diperiksa, pemeriksaan pertama sebaiknya
dilakukan pada 50 jam pertama dimulai saat engine beroperasi dan kemudian
disesuaikan, tergantung pada hasil pengecekan pertama. Cara pengecekan adalah
dengan melepas zinc rod dari engine dan pukul secara perlahan dengan
menggunakan palu kecil, jika zinc rod hancur maka lakukan penggantian.
POSISI WATER TEMPERATURE REGULATOR PADACOOLING SYSTEM
Posisi water temperature regulator pada cooling system terbagi menjadi dua, yaitu:
1. Controlled inlet water temperature regulator ( thermostat)
2. Controlled outlet water temperature regulator ( thermostat)
CONTROLLED INLET THERMOSTAT
Coolant tetap mengalir dari outlet engine ke heat exchanger, yang dikontrol adalah
aliran coolant yang keluar dari heat exchanger (C-A) menunju expansion tank. Saat
engine berada dalam kondisi dingin, coolant dari outlet engine langsung mengalir ke
expansion tank (A-B) dan tidak ada coolant dari outlet heat exchanger yang mengalir
ke expansion tank(C-A). Ketika temperature engine mencapai temperature pembukaan
regulator maka sebagian cairan pendingin akan mengalir dari outlet engine ke
expansion tank dan sebagian lagi berasal dari outlet heat exchanger. Perbandingan
banyaknya cairan pendingin yang mengalir langsung dari outlet engine ke expansion
tank dan yang berasal dari heat exchanger ditentukan oleh bukaan thermostat, hal
inilah yang mengatur temperature engine.
CONTROL OUTLET THERMOSTAT
Saat kondisi engine masih dingin maka cairan pendingin akan mengalir dari outlet
engine menuju water pump melewati bypass line (A- B). Ketika temperature engine
mencapai temperature pembukaan regulator, sebagian cairan pendingin mengalir
melalui bypass line (A-B) dan sebagian lagi mengalir menuju radiator (A-C). Ketika
regulator terbuka penuh maka seluruh cairan pendingin mengalir menuju radiator
(A-C)
By.Kang Herman
