BAB I
PENDAHULUAN
KOMPONEN AC MOBIL
A. KOMPONEN UTAMAKomponen utama AC mobil terdiri dari kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Gambar di bawah ini menunjukan rangkaian komponen-komponen tersebut. Warna merah untuk sisi tekanan tinggi, dan warna biru untuk sisi tekanan rendah.
1. KOMPRESOR
a. Kompresor tipe resipro (Crank Shaft)
Kompresor tipe ini bekerja dengan memanfaatkan gerak putar dari mesin yang diterima oleh crank shaft kompresor. Di dalam kompresor gerak putar dari crank shaft diubah menjadi menjadi gerak bolak balik torak untuk menghisap dan memampatkan refrigerant.
Prinsip kerja kompresor torak terdiri dari dua langkah, yaitu langkah hisap dan langkah kompresi. Saat langkah hisap torak bergerak turun dari titik mati atas ke titik mati bawah, volume silinder mengembang sehingga tekanan di dalam silinder turun atau terjadi kevakuman di dalam silinder. Akibatnya katup hisap membuka dan refrigerant masuk ke dalam silinder. Proses ini berlangsung sampai torak mencapai titik mati bawah.
b. Kompresor tipe Swash Plate
Pada kompresor jenis ini, gerakan torak diatur oleh swash plate pada jarak tertentu dengan 6 atau 10 silinder. Ketika salah satu sisi pada torak melakukan langkah tekan, maka sisi yang lainnya melakukan langkah isap. Pada dasarnya, proses kompresi pada tipe ini sama dengan proses kompresi pada kompresor tipe crank shaft. Perbedaannya terletak pada adanya tekanan oleh katup isap dan katup tekan. Selain itu , perpindahan gaya pada tipe swash plate tidak melalui batang penghubung (connecting rod), sehingga getarannya lebih kecil. Gambar dibawah ini memperlihatkan bagian-bagian dari kompresor tipe swash plate.
Sistem kerja kompresor tipe ini sama dengan kompresor tipe swash plate. Namun dibandingkan dengan kompresor tipe swash plate, penggunaan kompresor tipe wobble plate lebih menguntungkan, diantaranya adalah kapasitas kompresor dapat diatur secara otomatis sesuai dengan kebutuhan beban pendinginan. Selain itu, pengaturan kapasitas yang bervariasi akan mengurangi kejutan yang disebabkan oleh kopling magnetic (magnetic clutch). Cara kerjanya, gerakan putar dari poros kompresor diubah menjadi gerak bolak-balik oleh plat penggerak (drive plate) dan wobble plate dengan bantuan guide ball. Gerakan bolak-balik ini selanjutnya diteruskan ke torak melalui batang penghubung. Berbeda dengan jenis kompresor swash plate, kompresor jenis wobble plate hanya menggunakan satu torak untuk satu silinder.
Meskipun jenis kompresor di atas mempunyai cara kerja dan konstruksi yang berbeda, namun pada prinsipnya sama, yaitu menekan refrigerant dan menghasilkan laju aliran massa refrigerant. Sebenarnya masih ada tipe kompresor lainnya, yaitu kompresor tipe rotary vane dan tipe scroll, namun jarang digunakan. Berikut ini gambar kompresor tipe wobble plate.
2. KONDENSOR
di depan radiator agar memperoleh aliran udara maksimum. Gambar di bawah ini menunjukkan konstruksi kondensor.
Refrigeran dalam fase uap pada tekanan dan temperatur tinggi, mengalir ke dalam kondensor melalui saluran masuk yang terletak di bagian atas. Di dalam kondensor, refrigerant mengalami proses pendinginan dan perubahan fase dari gas menjadi cair akibat pelepasan kalor ke udara lingkungan, sehingga keluar dari kondensor, refrigerant ada dalam fase cair pada temperature rendah.
3. Katup Ekspansi
Bagian-bagian katup ekspansi terdiri dari orifice, sensor, pipa kapiler, diafragma, pen penekan, plat dan bola, dan pegas. Di dalam sensor dan pipa kapiler berisi gas yang mudah mengembang (refrigerant, CO2). Selain menurunkan suhu dan tekanan refrigerant, katup ekspansi termostatik juga berfungsi mengatur banyaknya refrigerant yang mengalir di dalam system AC mobil. Banyaknya aliran refrigerant disesuaikan dengan beban panas pada evaporator.
Prinsip kerja katup ekspansi termostatik dapat dijelaskan sebagai berikut. Pada kondisi beban panas normal, refrigerant cair bertekanan tinggi masuk ke dalam katup ekspansi melewati orifice dalam jumlah yang sesuai dengan di atur pembukaannya oleh pegas. Pada kondisi ini tekanan di sisi atas diafragma sama dengan tekanan di sisi bawah. Saat melewati orifice, refrigerant mengalami proses pengabutan sehingga tekanan dan temperaturnya turun yang selanjutnya mengalir ke evaporator.
Ketika beban panas di evaporator meningkat, refrigerant yang mengalir pada saluran keluar evaporator akan mengalami kenaikan temperature. Kondisi ini menyebabkan gas yang ada di dalam sensor dan pipa kapiler akan mengembang dan mengalami kenaikan tekanan. Selanjutnya, gas akan menekan diafragma dan mendorong plat dan pegas melalui pen penekan. Ini menyebabkan saluran orifice terbuka lebih lebar sehingga lebih banyak refrigerant yang mengalir ke evaporator.
saluran keluar evaporator mengalami penurunan temperature. Hal ini menyebabkan gas yang ada di dalam sensor dan pipa kapiler mengalami penyusutan. Akibatnya tekanan di sisi atas diafragma menjadi lebih kecil dari pada tekanan di sisi bawah. Pegas akan menekan plat dan bola ke atas. Akibatnya saluran orifice akan mengecil sehingga hanya sedikit refrigerant yang mengalir ke evaporator. Kondisi ini akan berlangsung terus sampai beban panas kembali normal.
Gambar di bawah menunjukkan katup ekspansi jenis pipa orifice.
Berbeda dengan katup ekspansi termostatik, katup ekspansi pipa orifice hanya berfungsi menurunkan tekanan refrigerant dan tidak mengatur jumlah aliran refrigerant ke evaporator. Oleh karena itu, pada system AC yang menggunakan katup jenis ini, di saluran sebelum masuk evaporator di pasang akumulator yang berfungsi untuk menampung sementara refrigerant sebelum masuk evaporator. Pada katup ekspansi pipa orifice terdapat sebuah lubang kecil yang berdiameter tetap sebagai media untuk menurunkan tekanan refrigerant dan kasa penyaring (filter screen) di sisi masuk dan keluar untuk menyaring kontaminan yang terbawa oleh refrigerant. Namun, katup pipa orifice jarang sekali digunakan pada unit AC mobil di Indonesia. Biasanya digunakan pada mobil-mobil keluaran Eropa atau Amerika.
4. Evaporator
B. KOMPONEN PENDUKUNG
Komponen pendukung pada system AC mobil terdiri dari receiver (filter dryer), accumulator, minyak pelumas (oli kompresor), shaft seal, pipa refrigerant, idle up, pulley dan belt, dan ekstra fan.
1. Receiver (Filter Dryer)
2. Accumulator
Accumulator biasanya digunakan pada system AC mobil yang menggunakan pipa orifice sebagai alat penurun tekanan refrigerant. Accumulator terletak diantara evaporator dan kompresor. Accumulator berfungsi sebagai alat penampung sementara refrigerant cair yang bertemperatur rendah, serta campuran minyak pelumas dari evaporator. Refrigeran yang telah disimpan berupa gas, dialirkan dari bagian atas accumulator melalui saluran isap menuju ke kompresor. Accumulator juga berfungsi mencegah refrigerant cair agar tidak mengalir ke kompresor. Di dalam accumulator terdapat desiccant seperti pada receiver.
Oli kompresor pada system AC berfungsi sebagai pelumas bagian-bagian kompresor yang bergesekan, untuk meredam panas dan melancarkan pergerakan bagian-bagian kompresor. Sebagian kecil oli kompresor bercampur dengan refrigerant dan ikut bersirkulasi melewati kondensor dan evaporator. Minyak pelumas kompresor harus memenuhi persyaratan sebagai berikut.
a. Mempunyai struktur kimia yang stabil, tidak mudah berreaksi dengan refrigerant atau benda lain yang digunakan pada system pendingin.
b. Tidak merusak bahan tembaga pada suhu 120oC. c. Tidak mengandung air, ter, lilin, dan kotoran lainnya. d. Mempunyai titik beku yang rendah.
e. Tidak berbusa.
f. Mempunyai tahanan listrik (dielektrik) yang kuat.
g. Dapat memberikan pelumasan yang baik pada temperature tinggi maupun rendah. Proses penyaluran dan jenis minyak pelumas pada tiap-tiap kompresor berbeda. Untuk kompresor jenis resipro, penyaluran minyak pelumas dari bagian bawah kompresor (di bak alas kompresor) yang diisap oleh pompa yang terpasang di bagian belakang kompresor. Kemudian minyak pelumas yang masuk ke dalam saluran poros engkol dialirkan kedua jurusan, yaitu ke bagian bearing muka-belakang dan ke dinding piston melalui pena piston. Minyak pelumas yang sudah disalurkan ke bagian-bagian tersebut akan kembali lagi ke bak alas kompresor untuk sirkulasi berikutnya.
Pada kompresor tipe swash plate, terdapat plat rotasi miring yang menggerakkan torak ke kana dan ke kiri. Minyak pelumas yang keluar dari saluran dalam poros penggerak mengalir hingga ke permukaan plat rotasi miring akibat gaya sentrifugal. Minyak pelumas yang terhambur dengan putaran plat rotasi miring ini mampu melumasi torak sehingga tidak cepat aus.
4. Shaft seal
5. Pipa refrigerant
Pipa refrigerant AC terbuat dari karet (pipa elastic) dan pipa logam yang tahan terhadap tekanan dan temperature tinggi serta tahan terhadap getaran. Bagian dalam pipa logam terbuat dari tembaga dan alumunium yang diproses dengan baik sehingga lebih tahan terhadap unsur kimia dalam refrigerant. Pipa karet dibuat berlapis-lapis agar lebih kuat menahan kebocoran dan reaksi unsur kimia.
6. Iddle Up
Alat ini berfungsi menaikkan puaran mesin ketika AC mobil dihidupkan (saat putaran mesin masih idling/stasioner) sehingga mesin mobil terhindar dari beban yang berlebihan (overload). Ada dua jenis Iddle up, yaitu jenis Vacuum Switch Valve (VSV) dan Throttle Position (TP).
Pada vacuum switch valve terdapat komponen coil magnet, compression spring, dan moving core. Coil magnet pada VSV terhubung secara parallel dengan magnetic clutch pada kompresor, sehingga apabila magnetic clutch bekerja, coil magnet pada VSV akan menimbulkan tenaga magnet.
b. Throttle Position
Throttle Position (TP) terdiri atas diafragma dan throttle valve. Dalam hal ini VSV berfungsi mengatur ruang diafragma pada TP, sehingga ruang diafragma tersebut dapat terhubung dengan sumber vacuum (vacuum tank) dan di saat tertentu terhubung dengan udara luar. Pada saat AC mobil dihidupkan dan mesin mobil dalam keadaan stasioner, maka koil magnet pada VSV akan bekerja dan menimbulkan tenaga magnet. Tenaga magnet tersebut akan menggerakkan moving core untuk menghubungkan ruang diafragma dengan vacuum tank.
7. Pulley dan belt
Pulley berfungsi sebagai rumah belt. Pulley dan belt merupakan komponen penerus tenaga dari mesin ke kompresor AC mobil. Jenis belt yang digunakan pada AC mobil diantaranya adalah V belt dan ribbed belt. Perbedaan keduanya terletak pada bentuk dan kemampuan meneruskan tenaga. Jenis ribbed belt memiliki kemampuan meneruskan tenaga lebih baik dari pada jenis V belt dan tidak mudah slip.
8. Kipas (Extra Fan)
Ekstra fan berfungsi mensirkulasikan udara di dalam dan di luar kabin. Motor blower terdapat di dalam kabin, sedangkan fan (extra fan) terletak di luar kabin. Blower pada kabin terdiri atas motor penggerak dan blower/ sudu-sudu yang digerakkan. Umumnya, tipe blower yang sering digunakan adalah tipe sirrocco. Extra fan yang terdapat di luar kabin (pada kondensor) juga terdiri dari motor penggerak dan fan yang digerakkan. Jenis fan yang umum digunakan adalah jenis axial flow.
C. KOMPONEN KELISTRIKAN
Komponen kelistrikan terdiri dari sakelar (Selector switch), kopling magnet (Magnetic clutch), thermostat (Thermoswitch), pengatur suhu elektronik (Thermistor), pressure switch, relay, dan amplifier.
1. Sakelar (Selector switch)
kecepatan putaran blower evaporator. Sakelar terdiri dari tombol putar (menunjuk posisi off, low, medium, dan high) dan terminal listrik.
Saat tombol diputar pada posisi off, hubungan antar terminal terputus. Pada posisi low, sakelar akan menghubungkan terminal line ke posisi low dan kompresor. Pada posisi medium, sakelar akan menghubungkan terminal line ke posisi medium dan kompresor. Pada posisi high, sakelar akan menghubungkan terminal line ke posisi high dan kompresor. Untuk mengetahui adanya arus listrik yang menghubungkan antar terminal pada sakelar, digunakan multitester.
2. Kopling magnet (Magnetic Clutch)
Kopling magnet berfungsi memutus dan menghubungkan kompresor dengan pully penggeraknya. Saat mesin mobil bekerja, pulley berputar karena terhubung dengan mesin melalui belt. Pada saat ini kompresor belum bekerja. Ketika system AC dihidupkan, amplifier memberikan arus listrik ke koil stator sehingga timbul medan electromagnet yang akan menarik pressure plate dan menekan permukaan pulley. Hal ini menyebabkan pressure plate berputar mengikuti putaran pulley sehingga kompresor akan berputar. Kopling magnet
Rotor merupakan bagian yang berputar yang terhubung dengan poros mesin melalui belt. Diantara permukaan bagian dalam dari rotor dan front housing dari kompresor terpasang bantalan.
Pressure plate merupakan bagian yang dipasang pada poros kompresor
3. Thermostat (Thermoswitch)
Alat ini berfungsi memberikan sinyal kondisi temperature kabin ke kompresor secara otomatis. Di dalam thermostat terdapat sensor yang akan mendeteksi suhu pada evaporator. Jika thermostat rusak, evaporator bisa membeku karena pemutus arus listrik tidak bekerja. Tanda-tanda kerusakannya antara lain keluarnya asap dari kisi-kisi AC serta adanya tetesan air seperti embun yang keluar dari evaporator. Thermostat juga berfungsi mengatur proses kerja kompresor AC. Pada thermostat terdapat tabung indra panas yang berisi gas yang sangat peka terhadap perubahan suhu. Tabung ini terpasang pada evaporator di bagian saluran angin keluar. Ketika suhu penguapan refrigerant cair di dalam evaporator naik, gas di dalam tabung indra panas akan memuai dan mendorong alas diafragma ke atas. Dengan demikian, sakelar yang terhubung dengan magnetic clutch akan mendapat aliran listrik, sehingga kompresor bekerja. Sebaliknya, jika suhu pada saluran angin keluar di evaporator turun melewati batas normal, gas di dalam tabung indra panas akan menyusut. Alas diafragma yang sebelumnya terdorong oleh tekanan gas akan kembali ke bawah karena terikan pegas, sehingga sakelar memutus arus listrik ke kopling magnet. Akibatnya kompresor berhenti bekerja.
4. Pengatur suhu elektronik (Thermistor)
oleh amplifier untuk menghidupkan dan mematikan kompresor. Pada suhu tinggi, tahanan thermistor rendah, amplifier akan mengalirkan arus listrik dari baterai ke kopling magnet, sehingga kompresor bekerja. Pada saat suhu rendah, tahanan thermistor tinggi, amplifier akan memutus arus listrik dari baterai ke kopling magnet, sehingga kompresor tidak bekerja.
5. Pressure Switch
Pressure switch merupakan komponen kelistrikan AC mobil yang berfungsi memutus dan menghubungkan aliran listrik yang menuju ke kompresor yang bekerja berdasarkan tekanan refrigerant. Pada tekanan refrigerant yang tidak normal, pressure switch akan bekerja. Pressure switch yang banyak digunakan pada system AC mobil adalah tipe dual pressure switch. Pressure switch dipasang pada pipa yang berisi cairan diantara receiver dan katup ekspansi. Alat ini mampu mendeteksi ketidaknormalan tekanan di dalam system dan akan memutus aliran listrik yang menuju kopling magnet jika terjadi tekanan yang terlalu tinggi atau terlalu rendah, sehingga kompresor berhenti bekerja. Pressure switch akan bekerja pada tekanan 448 psi untuk R-134a dan 378 psi untuk R-12.
Jika terdapat kebocoran pada pipa, seal, dan pada sambungan antar komponen sehingga tekanan dalam system cukup rendah, sekitar 28 psi untuk R-134a dan 378 psi untuk R-12, pressure switch akan mematikan kopling magnet.
6. Relay
Kemagnetan pada koil relay akan menghubungkan titik-titik kontak relay yang akan mengalirkan arus listrik yang cukup besar dari baterai ke kopling magnet ataupun ke motor blower. Jika kunci kontak memutuskan arus listrik ke koil relay, maka kontaktif relay akan terputus secara otomatis sehingga arus listrik dari baterai ke kopling magnet ataupun ke motor blower akan terputus.
7. Amplifier
Amplifier merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi mengatur kerja AC mobil agar selalu dalam kondisi aman dan sesuai dengan keinginan pemakai. Pada prinsipnya amplifier bekerja sebagai relay otomatis yang menghubungkan dan memutus aliran listrik dari baterai yang menuju ke kopling magnet. Terdapat dua jenis amplifier yang digunakan pada AC mobil, yaitu temperature control amplifier dan temperature control idling stabilizer amplifier.
a. Pengatur suhu (Temperature Control)
b. Idling stabilizer amplifier
Idling stabilizer amplifier berfungsi sebagai pengatur AC mobil agar selalu bekerja pada batas minimal putaran mesin mobil. Ini dimaksudkan agar pada putaran rendah mesin tidak mengalami kelebihan beban (overload) ketika system AC bekerja. Sumber sensor putaran mesin diambil dari system pengapian, yaitu minus (-) ignition coil. Sinyal listrik yang didapat kemudian diolah secara elektronik di dalam amplifier yang hasilnya dapat membuka dan menutup kontak relay amplifier. Selanjutnya sinyal listrik yang menghubungkan baterai dengan kopling magnet diatur agar hanya bekerja mengalirkan arus listrik dari baterai ke kopling magnet pada batas putaran minimal (umumnya 850 – 1050 rpm).
Sistem Kelistrikan AC Mobil
Gambar di bawah menunjukkan rangkaian kelistrikan AC mobil.
Urutan cara kerja kelistrikan AC mobil dapat dijelaskan sebagai berikut. a. Ignition switch dihidupkan (ON)
b. Blower switch dihidupkan (ON) mengakibatkan heater relay bekerja mengalirkan arus listrik dan memutar motor blower.
kopling magnet dan ECU mesin. Proses ini terjadi jika pressure switch bekerja dengan tekanan refrigerant sesuai standar berikut.
R-134a : 28 – 448 psi R-12 : 29,4 – 378 psi
d. Thermostat akan memberikan informasi suhu pada evaporator ke amplifier. Saat suhu evaporator di bawah 3oC – 10oC, kopling magnet akan mati dan kompresor berhenti bekerja.
e. Saat kopling magnet bekerja, amplifier akan mengirim sinyal ke ECU mesin agar VSV bekerja dan meningkatkan putaran mesin.
