PERBAIKAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA DAN
SISTEM PENDINGIN MESIN TOYOTA KIJANG 5K
(KOMPRESOR DAN KONDENSOR)
PROYEK AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Ahli Madya
Oleh :
TAUFIQ DWI SETIAWAN NIM. I 8609032
PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur penulis panjatkan terhadap Allah SWT, yang
telah mencurahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga laporan proyek akhir dengan
judul PERBAIKAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA DAN SISTEM
PENDINGIN MESIN TOYOTA KIJANG 5K (KOMPRESOR DAN KONDENSOR)
dapat terselesaikan dengan baik tanpa suatu halangan apapun. Laporan proyek akhir
ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam mata kuliah proyek akhir
dan merupakan syarat kelulusan bagi mahasiswa D III Teknik Mesin Otomotif
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dalam memperoleh gelar Ahli
Madya (A.Md)
Dalam penulisan laporan Proyek Akhir ini penulis menyampaikan banyak terima
kasih atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun, dengan ini
penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Didik Djoko Susilo, ST. MT. selaku Kepala Jurusan Teknik Mesin
Universitas Sebelas Maret Surakarta
2. Bapak Heru Sukanto, ST. MT. selaku Ketua Program D III Teknik Mesin
Universitas Sebelas Maret Surakarta
3. Bapak Eko Prasetya Budiana, ST. MT. selaku pembimbing Proyek Akhir I
4. Bapak Zainal Arifin, ST. MT. selaku pembimbing Proyek Akhir II
5. Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT. selaku Pembimbing Akademik
6. Bapak Rohmat dan Bapak Solikin selaku laboran di Laboratorium Motor Bakar
7. Bapak Saryanto selaku mekanik ahli yang mendampingi saat perbaikan
berlangsung
8. Rekan-rekan D III Otomotif yang angkatan 2009 semuanya, terima kasih atas
kerjasama, dukungan, dan motivasinya selama ini.
Penulis menyadari dalam penulisan Laporan Proyek Akhir ini masih banyak
kesalahan dan jauh dari sempurna, dikarenakan oleh keterbatasan penulis sebagai
manusia. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca.
v
Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca
pada umumnya, aamiin.
Surakarta, 5 Juni 2012
Penulis
vi ABSTRAKSI
Taufiq Dwi Setiawan, 2012, PERBAIKAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA DAN SISTEM PENDINGIN MESIN TOYOTA KIJANG 5K (KOMPRESOR DAN KONDENSOR)
Program Studi Diploma III Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Seiring dengan berkembangnya teknologi yang semakin maju seperti saat ini, Air Conditioner (AC) pada mobil bukanlah sesuatu yang baru. Seperti halnya pada mobil Toyota Kijang 5K ini, pada awalnya mobil ini telah dilengkapi dengan sistem AC, akan tetapi tidak dapat bekerja dengan baik, sehingga sistem AC hanya bisa menghembuskan udara saja namun suhunya tidak dingin. Sehingga memerlukan adanya perbaikan pada komponen-komponennya, dan penambahan refrigerant ke dalam sistem AC.
Setelah diamati unjuk kerja sistem AC, ditemukan beberapa kerusakan. Yang pertama kompresor tidak bekerja karena magnetic clutch tidak aktif. Yang kedua yaitu tidak adanya refrigerant dalam sistem AC tersebut, yang dikarenakan terdapat kebocoran pada sistem AC tersebut. Juga diketahui bahwa jenis dari kompresornya adalah tipe swash plate, dan kondensornya adalah tipe parallel flow. Perbaikan dilakukan pada setiap komponen AC meliputi pembongkaran komponen, pemeriksaan part setiap komponen, dan perakitan kembali komponen.
Dari perancanaan kerja yang dibuat berdasarkan dasar-dasar dari literature yang ada, maka sistem AC dapat diperbaiki dengan lancar. Sehingga sistem AC kembali bekerja dengan baik, dan semua komponen dapat bekerja dengan maksimal. Diperoleh suhu ruangan yang cukup dingin pada kabin mobil Toyota Kijang 5K ini.
Kata kunci : Kompresor dan kondensor
DAFTAR ISI
1.7 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1 Sistem Pengkondisian Udara ... 5
2.2 Komponen Sistem AC Mobil ... 6
2.2.1 Komponen utama sistem AC mobil ... 6
2.2.2 Bahan tambahan sistem AC mobil ... 19
2.2.3 Komponen elektrik sistem AC mobil ... 21
2.2.4 Prinsip kerja sistem AC ... 25
2.2.5 Langkah penvakuman mesin pendingin ... 27
2.2.6 Langkah pengisian refrigeran ... 27
2.2.7 Throuble shooting ... 28
2.3 Sistem Pendingin Mesin ... 29
2.3.1 Macam sistem pendinginan ... 31
2.3.2 Proses pendinginan pada mesin ... 34
2.3.3 Komponen-komponen sistem pendingin air ... 34
BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR ... 42
3.1 Perencanaan Perbaikan Sistem AC ... 42
3.1.1 Tahap pemeriksaan sistem ... 42
3.1.2 Tahap pemeriksaan komponen ... 43
3.1.3 Tahap perbaikan komponen ... 44
3.2 Gambar Komponen Sistem AC ... 46
BAB IV PERBAIKAN DAN PEMBAHASAN ... 49
4.1 Pemeriksaan Sistem AC ... 49
4.1.1 Pemeriksaan secara visual ... 49
4.1.3 Analisa penyebab kerusakan ... 50
4.2 Rencana Perbaikan Sistem AC ... 50
4.3 Data Hasil Pengukuran Awal ... 51
4.4 Daftar Harga Barang Yang Dibutuhkan ... 52
4.5 Perbaikan Komponen AC ... 52
4.5.1 Perbaikan kompresor ... 53
4.5.2 Perbaikan kondensor ... 60
4.5.3 Perbaikan sambungan pipa alumunium ... 63
4.5.4 Pemasangan kembali komponen AC ... 63
4.6 Data Hasil Pengukuran Akhir ... 64
4.7 Pembahasan ... 64
4.7.1 Tekanan kompresor ... 64
4.7.2 Kondensor ... 65
BAB V PENUTUP ... 67
5.1 Kesimpulan ... 67
5.2 Saran ... 67 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kompresor torak tipe crankshaft ... 7
Gambar 2.2 Mekanisme kompresi kompresor tipe crankshaft ... 8
Gambar 2.3 Kompresor tipe swash plate ... 9
Gambar 2.4 Mekanisme kompresi kompresor swash plate ... 9
Gambar 2.5 Kompresor tipe Wobble plate... 10
Gambar 2.6 Kompresor tipe through vane... 11
Gambar 2.7 Mekanisme kerja kompresor Through vane ... 12
Gambar 2.8 Kondensor ... 12
Gambar 2.9 Kondensor laluan tunggal ... 13
Gambar 2.10 Gambar pipa kapiler ... 14
Gambar 2.11 Katup ekspansi otomatis ... 15
Gambar 2.12 Katup ekspansi thermostatik ... 15
Gambar 2.13 Evaporator ... 16
Gambar 2.14 Konstruksi evaporator tipe plate fin ... 16
Gambar 2.15 Konstruksi evaporator tipe serpentine fin ... 17
Gambar 2.16 Konstruksi evaporator tipe drawn cup ... 17
Gambar 2.17 Receiver dryer ... 18
Gambar 2.18 Extrafan ... 21
Gambar 2.19 Gambar komponen kopling magnetic ... 22
Gambar 2.20 Kopling magneticswitch menutup ... 22
Gambar 2.21 Pressureswitch ... 23
Gambar 2.22 Tipe aliran fan blower ... 23
Gambar 2.23 Sirocco fan ... 24
Gambar 2.24 Rangkaian saat suhu evaporator dingin... 24
Gambar 2.25 Rangkaiaan saat suhu evaporator hangat ... 25
Gambar 2.26 Prinsip Kerja AC Mobil ... 26
Gambar 2.27 Proses pengosongan refrigerant ... 27
Gambar 2.28 Proses pengisian Refrigerant ... 28
Gambar 2.29 Neraca panas pada mesin ... 30
Gambar 2.30 Pendinginan Udara Secara Alamiah ... 31
Gambar 2.31 Kipas pada roda gila dengan pengarah aliran ... 32
Gambar 2.32 Sirkulasi alamiah di mesin dengan radiator ... 33
Gambar 2.33 Sirkulasi dengan tekanan pompa ... 33
Gambar 2.34 Konstruksi radiator ... 35
Gambar 2.35 Konstruksi tutup radiator ... 35
Gambar 2.36 Kerja katup pengatur tekanan dan katup vakum ... 36
Gambar 2.37 Radiator dengan tangki reservoir ... 36
Gambar 2.38 Konstruksi pompa air ... 37
Gambar 2.39 Penggerak kipas dengan motor listrik ... 38
Gambar 2.40 Cara kerja kipas pendingin listrik ... 39
Gambar 2.41 Thermostat tipe wax ... 39
Gambar 2.42 Katup thermostat pada saat suhu 80-90 ºC ... 40
Gambar 2.43 Thermostat dengan katup bypass ... 40
Gambar 2.44 Thermostat dengan katup bypass pada saat dingin ... 41
Gambar 3.2 Diagram alir pemeriksaan komponen ... 43
Gambar 3.3 Diagram alir perbaikan kompresor ... 44
Gambar 3.4 Diagram alir perbaikan fan kondensor ... 45
Gambar 3.5 Diagram alir perbaikan kondensor ... 46
Gambar 3.6 Kompresor swash plate ... 47
Gambar 3.7 Piston kompresor ... 47
Gambar 3.8 Poros Kompresor ... 47
Gambar 3.9 Kondensor parallel flow ... 48
Gambar 3.10 Katup ekspansi thermal type ... 48
Gambar 4.1 Sirip-sirip kondensor ... 49
Gambar 4.2 Kompresor pada engine Toyota Kijang 5K ... 53
Gambar 4.3 Kompresor yang akan dibongkar ... 53
Gambar 4.4 Melepas mur pengikat magnetic clutch ... 54
Gambar 4.5 Melepas plat penekan ... 54
Gambar 4.6 Melepas snap ring pulley kompresor ... 54
Gambar 4.7 Melepas pulley dengan tracker kaki tige ... 55
Gambar 4.8 Melepas snap ring ... 55
Gambar 4.9 Melepas kumparan magnetic clutch ... 55
Gambar 4.10 Melepas lubang dischard dan suction ... 55
Gambar 4.11 Melepas baut pengikat cover atas ... 56
Gambar 4.12 Melepas cover atas ... 56
Gambar 4.13 Melepas plat katup hisap dan seal cover ... 56
Gambar 4.14 Melepas silinder atas dan silinder bawah ... 57
Gambar 4.15 Poros ... 57
Gambar 4.16 Piston dan silinder ... 57
Gambar 4.17 Mencuci poros dengan bensin ... 58
Gambar 4.18 Pemeriksaan silinder kompresor ... 58
Gambar 4.19 Pemeriksaan piston kompresor ... 59
Gambar 4.20 Kompresor di kompresi udara ... 60
Gambar 4.21 Kompresor dimasukan dalam air ... 60
Gambar 4.22 Komponen unit kondensor ... 61
Gambar 4.23 Kondensor disikat... 62
Gambar 4.24 Kondensor disemprot udara ... 62
Gambar 4.25 Meluruskan sirip-sirip kondensor ... 63
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Beberapa gangguan, penyebab, dan perbaikan pada sistem AC ... 29 Tabel 4.1 Daftar harga barang yang dibutuhkan ... 52
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem pengkondisian udara merupakan sistem yang penting di dalam suatu
kendaraan. Karena hal ini menyangkut dengan kenyamanan dalam berkendara. Pada
mobil Toyota Kijang 5K ini sudah terdapat sistem AC, namun sistem ini tidak bekerja
atau rusak. Sehingga mengakibatkan rasa kurang nyaman saat mobil dikendarai
terutama pada siang hari, karena udara dalam kabin yang panas.
Agar kondisi dalam kabin dapat nyaman saat dikendarai maka sistem AC
perlu diperbaiki. Sehingga sistem AC dapat kembali bekerja dengan baik, dan dapat
mengkondisikan udara di dalam kabin mobil Toyota Kijang 5K. Apabila sistem AC
dapat bekerja dengan baik, maka ruang dalam kabin mobil Toyota Kijang 5K akan
terasa nyaman saat dikendarai meskipun pada siang hari yang panas.
1.2 PerumusanMasalah
Sebagai alat pengkondisian udara, AC sangat mudah kita temukan di rumah,
gedung, perkantoran, hotel, bahkan di kendaraan. Bisa dikatakan dimana terdapat
aktivitas manusia maka disitu ada AC sebagai penyejuk udara yang bertujuan untuk
kenyamanan manusia.
Dalam kendaraan, sistem AC sudah cukup dikenal. Terlebih sekarang dengan
populasi kendaraan yang terus bertambah, maka keberadaan AC sudah tidak asing
lagi sebagai bagian dari kendaraan atau mobil. Bahkan sudah menjadi fitur utama
pada sebagian besar mobil zaman sekarang. Dengan adanya pemakaian AC dalam
mobil, maka akan membutuhkan suatu perawatan pada sistem maupun
komponen-komponennya.
Proyek akhir ini dimaksudkan untuk memperbaiki sistem AC yang sudah ada
dalam mobil Toyota Kijang 5K yang sedang mengalami kerusakan yang
mengakibatkan sistem AC tidak dapat bekerja dengan baik, sehingga menimbulkan
suasana yang kurang nyaman saat mobil dikendarai pada cuaca yang panas.
Agar sistem AC pada mobil Toyota Kijang 5K dapat bekerja dengan baik lagi,
diperlukan perbaikan pada sistem AC meliputi beberapa komponen AC terutama
pada kompresor dan kondensor yang mungkin sedang terjadi kerusakan. Perlu
dilakukan pengamatan secara teliti pada sistem kerja AC pada mobil ini, untuk
mencari letak kerusakan dan penyebab kerusakan tersebut agar dapat diperbaiki
dengan tuntas dan agar dapat berfungsi dengan baik kembali.
1.3 Tujuan Proyek Akhir
Tujuan dari pelaksanaan proyek akhir ini adalah :
1. Dapat mengetahui dan memahami sistem AC pada mobil Toyota Kijang 5K.
2. Dapat mencari letak kerusakan yang terjadi pada sistem AC Toyota Kijang 5K
3. Dapat memperbaiki kerusakan pada komponen sistem AC Toyota Kijang 5K
terutama kompresor dan kondensor
1.4 Batasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah diatas agar permasalahan yang dibahas tidak
melebar, maka batasan-batasan masalah proyek akhir ini adalah :
1. Perhitungan performance sistem AC Toyota Kijang 5K diabaikan
2. Perhitungan mekanika dudukan kompresor dan kondensor Toyota Kijang 5K
diabaikan
3. Pembahasan komponen AC Toyota Kijang 5K lebih ditekankan pada kompresor
dan kondensor
1.5 Manfaat Proyek Akhir
Manfaat yang diperoleh dari penyusunan laporan tugas akhir ini adalah
sebagai berikut:
1. Bagi Penulis
Dapat menambah pengetahuan dan pengalaman tentang sistem pendingin
udara khususnya proses perbaikan kompresor dan kondensor pada sistem pendingin
udara mobil Toyota Kijang 5K.
2. Bagi Universitas
Sebagai referensi untuk perbaikan sistem pendingin udara yang lebih baik
dan efektif terutama pada mobil Toyota Kijang 5K.
1.6 Metode Pengambilan Data
Data-data yang didapatkan penulis sebagai bahan-bahan dalam penyusunan
Laporan Tugas Akhir ini dilakukan dengan:
1. Eksperimen
Dilakukan dengan cara mengadakan pengamatan langsung dan mencatat
secara langsung pada objek yang diperbaiki. Juga dilakukan dengan mengajukan
pertanyaan secara langsung kepada narasumber atau kepada pihak-pihak lain yang
dapat memberikan informasi sehingga membantu dalam penulisan laporan ini.
2. Literatur
Dilakukan dengan mengumpulkan data-data yang berasal dari buku-buku
yang ada kaitannya dengan judul tugas akhir.
1.7 Sistematika Penulisan
Laporan penulisan Proyek Akhir ini disusun dengan sistematika sebagai
berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan proyek akhir,
batasan masalah, manfaat proyek akhir, metode pengambilan data, dan sistematika
penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini berisi tentang teori-teori yang mendasari dari beberapa sistem yang
dikerjakan dalam proyek ini.
BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR
Bab ini berisi dari beberapa rencana kerja dan gambar yang dapat menjelaskan
dari langkah-langkah kerja yang akan dilaksanakan.
BAB IV PERBAIKAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi dari proses perbaikan yang telah menjadi perencanaan kerja di
awal, dan berisi mengenai pembahasan masalah yang ada pada saat perbaikan
berlangsung.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
BAB II DASAR TEORI 2.1. Sistem Pengkondisian Udara
Air Conditioner (AC ) adalah suatu alat yang digunakan untuk mengatur atau mengkondisikan kualitas udara yang meliputi sirkulasi udara, mengatur
kelembaban udara, mengatur kebersihan udara dan untuk memurnikan udara.
Dalam kebanyakan bangunan berukuran sedang dan besar, panas dipindahkan
dengan menggunakan udara, air dan kadang – kadang refrigerant. Perpindahan panas ini seringkali dengan membawa energi tersebut dari suatu ruangan ke suatu
penyerap kalor sentral ( unit refrigerasi ) atau membawa kalor dari sumber kalor
(pemanas atau ketel ) ke ruangan.
Keberadaan AC mobil sudah tidak asing lagi bagi pemakai kendaraan
pribadi di Indonesia. Pada kondisi iklim tropis yang umumnya bertemperatur
tinggi ( rata-rata 30ºC ) serta kelembaban tinggi ( rata-rata 75%) sehingga
keberadaan AC mobil sangat dibutuhkan. Kondisi udara tropis ini memberikan
rasa tidak nyaman saat berkendara di dalam mobil, terlebih di daerah perkotaan
dengan tingkat hunian serta polusi yang tinggi.
Tuntutan kehadiran AC mobil hampir menjadi suatu keharusan. Di sisi lain,
saat musim penghujan tiba, ketiadaan AC mobil dalam kendaraan sangat
merepotkan pengemudi. Kelembaban yang sangat tinggi di dalam kabin
kendaraan serta temperatur permukaan kaca depan yang sering berada di bawah
titik embun akan memudahkan terbentuknya lapisan embun pada kaca depan
bagian dalam. Akibatnya pandangan pengemudi menjadi kabur sehingga sangat
membahayakan keselamatan pengguna kendaraan tersebut.
Dengan demikian keberadaan AC mobil memberikan dua fungsi penting bagi
pengemudi mobil. Pertama di saat hari yang panas, AC mobil dapat
mempertahankan temperatur serta kelembaban dalam kabin pada kondisi nyaman
( sekitar 23ºC, kelembaban 50% ) sepanjang perjalanan. Kedua, saat kondisi jalan
dalam keadaan hujan, AC mobil dapat menjaga temperature permukaan kaca
depan dibawah titik embun sehingga mencegah terbentuknya embun pada kaca
depan bagian dalam.
Air Conditioning System atau sistem pengkondisian udara dialirkan ke dalam ruang penumpang. Bila suhu udara di dalam kendaraan cukup tinggi akan
menimbulkan gerah. Suhu udara yang nyaman secara umum bagi setiap orang
berkisar 20º-28ºC dengan kelembaban udara antara 30%-70%. Dengan kata lain,
kondisi ruang akan nyaman bila udaranya dingin dan relatif kering.
Pada dasarnya sistem AC mobil bekerja berdasarkan siklus refrigerasi
kompresi uap. Dalam hal ini AC mobil berfungsi mengatur kondisi udara di dalam
kabin kendaraan dengan cara mengambil panas serta mengkondensasikan uap air
melalui evaporator. Panas yang diserap dari kabin dialirkan keluar melalui
kondensor. Proses perpindahan panas ini dapat terjadi karena adanya refrigerant yang mengalir dalam saluran tertutup dengan bantuan kompresor. Pada proses ini
perlu adanya perbedaan tekanan untuk mengimbangi perbedaan temperatur di
dalam serta di luar kabin. Perbedaan tekanan ini dipertahankan oleh kompresor
dan katup ekspansi.
Udara panas di dalam ruangan kabin dialirkan oleh blower melewati evaporator. Refrigerant di dalam evaporator yang bersuhu dingin menyerap panas dari udara yang dialirkan sehingga udara yang berhembus keluar evaporator
menjadi dingin dan nyaman bagi pengemudi mobil. Refrigeran yang menyerap
panas akan berubah wujud dari cair menjadi uap bersuhu panas lalu dialirkan
menuju konensor.
Di dalam kondensor panas refrigerant dilepas, diserap oleh udara luar yang lebih dingin. Sehingga uap refrigerant yang ada kembali berubah wujud menjadi
cair. Refrigeran cair ini dialirkan kembali ke evaporator
sehingga diperoleh siklus yang terus menerus.
2.2. Komponen Sistem AC Mobil
2.2.1. Komponen Utama Sistem AC mobil
Sistem AC mobil terdiri dari komponen utama sebagai berikut :
1. Kompresor
Kompresor merupakan unit tenaga dalam sistem AC. Kompresor akan
Gas refrigerant dalam evaporator yang bertekanan rendah dihisap oleh kompresor melalui sisi suction, kemudian akan dikompresi sehingga tekanannya akan naik dan keluar melalui sisi discharge. Selanjutnya gas refrigerant bertekanan tinggi akan mengalir ke kondensor untuk didinginkan. Tekanan gas
refrigerant yang tinggi mengakibatkan gas refrigerant dapat terkondensasi pada suhu yang tinggi (suhu udara lingkungan).
Kompresor dalam sistem AC memiliki 2 fungsi berikut :
a) Mensirkulasikan refrigerant di dalam sistem AC.
b) Menciptakan perbedaan tekanan antara daerah sisi tekanan tinggi dan daerah
sisi tekanan rendah.
Jenis kompresor ini dapat dibedakan menjadi :
1) Tipe Reciprocating
Terdapat 3 macam kompresor tipe reciprocating, yaitu : a. Tipe Crank
Pada tipe ini putaran crankshaft diubah menjadi gerak naik turun piston. Sisi piston yang berfungsi hanya satu sisi saja, yaitu bagian atas. Untuk
mengurangi kebocoran refrigerant dari ruang kompresi, pada torak dipasang cincin (ring). Pada kepala silinder ( valve plate ) terdapat dua katup yaitu katup isap (suction) dan katup penyalur (discharge). Gambar dari kompresor tipe Crank dapat dilihat pada gambar 2.1
Gambar 2.1. Kompresor torak tipe crankshaft (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
Saat torak bergerak bergerak turun, discharge valve pada posisi tertutup karena tekanan refrigerant pada sisi discharge lebih besar dibandingkan tekanan di dalam silinder. Pada saat yang sama suction valve terbuka akibat kevakuman dalam silinder sehingga refrigerant dapat masuk ke dalam silinder. Saat piston bergerak naik, refrigerant dalam silinder ditekan keluar melalui discharge valve dan dialirkan ke kondensor dengan tekanan yang tinggi. Pada saat yang sama
suction valve tertutup akibat tekanan dalam silinder lebih tinggi daripada tekanan di sisi isap. Gambar siklus dapat dilihat pada gambar 2.2
Gambar 2.2 Mekanisme kompresi kompresor tipe crankshaft (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
a. Tipe Swash Plate
Sejumlah piston diatur pada swash plate dengan jarak tertentu dengan jumlah silinder 5 atau 10. Ketika salah satu sisi pada piston melakukan langkah
tekan, sisi lain melakukan langkah isap. Pada dasarnya, prinsip proses kompresi
sama dengan proses kompresi pada kompresor tipe torak. Piston akan bergerak ke
kanan dan kiri sesuai dengan putaran piringan pengatur (swash plate) untuk menghisap dan menekan refrigerant. Gambar dari kompresor tipe swash plate dapat dilihat pada gambar 2.3
Gambar 2.3 Kompresor tipe swash plate (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
Saat piston bergerak ke arah dalam dalam, katup pemasukan terbuka dan
menghisap refrigerant ke dalam silinder. Sebaliknya ketika piston bergerak keluar katup pemasukan menutup dan katup pengeluaran membuka untuk menekan
refrigerant keluar. Katup pemasukan dan pengeluaran yang bekerja satu arah mencegah terjadinya pemasukan balik. Karena perpindahan gaya dari poros
penggerak dilakukan oleh swash plate, getaran yang dihasilkan saat kompresor bekerja lebih kecil daipada kompresor tipe torak dimana perpindahan gaya
dilakukan oleh con rod. Gambar dari mekanisme kerja kompresor tipe Crank dapat dilihat pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Mekanisme kompresi kompresor swash plate (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
b. Tipe Wobble 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 tiu, pengaturan kapaitas yang bervariasi akan mengurangi
kejutan yang disebabkan oleh operasi kopling magnetic (magnetic clutch). Gambar dari kompresor tipe wobble plate dapat dilihat pada gambar 2.5
Gambar 2.5. Kompresor tipe Wobble plate (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
Cara kerjanya, gerakan putar dari poros kompresor diubah menjadi
gerakan bolak-balik oleh plate penggerak (drive plate) dan wobble plate dengan bantuan guide ball. Gerakkan bolak-balik ini selanjutnya diteruskan ke piston melalui batang penghubung. Berbeda dengan tipe swash plate, satu piston bekerja untuk satu silinder.
b. Kompresor Rotary
Pada rotary action compressor, efek kompresi diperoleh dengan menekan gas yang berasal dari ruang chamber menuju ke saluran tekan yang berdiameter kecil untuk menurunkan volume gas.
Berikut beberapa jenis kompresor dengan sistem rotary : a. Tipe Through vane
Kompresor tipe ini memiliki dua buah bilah (vane) yang terpasang saling tegak lurus pada bagian dalam silinder. Jika rotor berputar maka bilah akan
bergeser pada arah radial dan menyentuh bagian dalam silinder (stator). Ruang yang dibentuk oleh bilah, dinding silinder dan rotor membentuk ruang pemasukan dan pengeluaran refrigerant. Gambar dari kompresor tipe through vane dapat dilihat pada gambar 2.6
Gambar 2.6. Kompresor tipe through vane (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
Pada saat bilah berputar bersama rotor, gaya sentrifugal bekerja pada bilah sehingga bergerak menyentuh dinding stator. Ketika saluran pemasukan terbuka, refrigerant terhisap masuk. Seiring berputarnya bilah, refrigerant yang sudah masuk kemudian dikompresikan dengan cara mempersempit ruang dan
selanjutnya menekan refrigerant pada saluran pengeluaran. Terlihat pada gambar bahwa pada saat terjadi langkah pengeluaran refrigerant, pada sisi lain dari rotor dan bilah melakukan langkah pemasukan refrigerant. Gambar dari mekanisme kerja kompresor through vane dapat dilihat pada gambar 2.7
Gambar 2.7. Mekanisme kerja kompresor Through vane (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
2. Kondensor
Kondensor berfungsi untuk mendinginkan gas refrigerant pada tekanan dan suhu yang tinggi. Pendinginan refrigerant menggunakan udara lingkungan yang dialirkan melewati kisi-kisi kondensor. Gas refrigerant akan terkondensasi sehingga berubah wujud menjadi refrigerant cair bertekanan. Selajutnya refrigerant dialirkan ke katup ekspansi untuk diturunkan tekanannya.
Kondensor di pasang di depan kendaraan. Hal ini bertujuan agar kondensor
mendapatkan pendinginan dari fan kondensor dan udara yang berhembus saat kendaraan berjalan. Gambar dari kondensor dapat dilihat pada gambar 2.8
Gambar 2.8. Kondensor
Kondensor terdiri dari coil dan fin.Coil atau tube adalah pipa sebagai jalan mengalirnya refrigerant. Untuk mempercepat pelepasan panas ke udara, diantara coil tersebut diberikan fin untuk memperluas permukaan kontak dengan udara. Beberapa tipe kondensor :
a) Tipe Single Pass atau disebut Laluan Tunggal.
Di sini uap refrigerant mengalir melewati satu laluan. Kelemahan tipe ini adalah penurunan tekanan yang besar karena kecepatan refrigerant didalam pipa
kondensor tinggi. Gambar dari kondensor tipe sigle pass dapat dilihat pada gambar 2.9
Gambar 2.9. Kondensor laluan tunggal
(www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
b) Tipe Double pass
Pada tipe ini terdapat dua arah laluan refrigerant yang berfungsi untuk menaikan tingkat pendinginan. Karena aliran dibagi dua, kecepatan aliran menjadi
setengah dari kecepatan aliran pada laluan tunggal. Penurunan kecepatan ini akan
diikuti oleh berkurangnya penurunan tekanan di dalam kondensor sehingga
kinerja AC menjadi lebih baik.
c) Tipe Three Passage yang memiliki 3 laluan. d) Tipe Multi passage.
Tipe ini dikembangkan untuk mengurangi berat dan ukurannya khusus
untuk sistem AC R-134a.
3. Pipa kapiler atau katup ekspansi.
Katup ekspansi digunakan untuk menurunkan tekanan dan suhu serta
menginjeksikan refrigerant melalui orifice, sehingga refrigerant yang keluar menjadi bertemperatur dan bertekanan rendah.
Katup ekspansi terdiri dari beberapa jenis, di antaranya adalah:
a. Pipa Kapiler (Capillary Tube)
Katup ekspansi yang umum digunakan untuk sistem refrigerasi rumah
tangga adalah pipa kapiler. Pipa kapiler adalah pipa tembaga dengan diameter
lubang kecil dan panjang tertentu. Besarnya tekanan pipa kapiler bergantung pada
ukuran diameter lubang dan panjang pipa kapiler. Gambar dari pipa kapilerdapat
dilihat pada gambar 2.10
Gambar 2.10. Gambar pipa kapiler
(www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
b. Katup Ekspansi Otomatis
Katup ekspansi otomatis menjaga agar tekanan hisap atau tekanan
evaporator besarnya tetap konstan. Bila beban evaporator bertambah maka temperatur evaporator menjadi naik karena banyak cairan refrigerant yang menguap sehingga tekanan di dalam saluran hisap (di evaporator) akanmenjadi
naik pula. Akibatnya “bellow” akan bertekan ke atas hingga lubang aliran refrigerant akan menyempit dan cairan refrigerant yang masuk ke evaporator menjadi berkurang.Keadaan ini menyebabkan tekanan evaporator akan berkurang dan “bellow” akan tertekanan ke bawah sehingga katup membuka lebar dan cairan refrigerant akan masuk ke evaporator lebih banyak. Demikian seterusnya. Gambar dari katup ekspansi otomatisdapat dilihat pada gambar 2.11
Gambar 2.11. Katup ekspansi otomatis
(www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
c. Katup ekspansi thermostatik
Katup ekspansi thermostatik adalah katup ekspansi yang memper tahankan besarnya panas lanjut pada uap refrigerant di akhir evaporator tetap konstan, apapun kondisi beban di evaporator. Gambar dari katup ekspansi tipe thermostatik dapat dilihat pada gambar 2.12
Gambar 2.12. Katup ekspansi thermostatic (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
Tipe Thermostatik lebih banyak dipergunakan pada AC mobil. Katup
ekspansi ini akan mengatur jumlah aliran refrigerant yang diuapkan di evaporator sesuai dengan keadaan temperatur pada evaporator. Akibat dari pengaturan aliran refrigerant ini, maka suhu ruangan dapat diturunkan berdasarkan panas yang ada pada evaporator.
4. Evaporator
Refrigerant cair yang dikabutkan dan diturunkan tekanannya oleh katup ekspansi, masuk ke dalam evaporator. Di dalam evaporator, refrigerant akan menyerap panas dari udara ruangan. Panas udara ruangan yang diserap
mengakibatkan refrigerant berubah wujud menjadi gas/uap (terjadi penguapan refrigerant akibat dari panas udara ruangan). Gambar dari evaporatordapat dilihat pada gambar 2.13
Gambar 2.13. Evaporator (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
Prinsip terjadinya suatu pendinginan di dalam sistem refrigerasi adalah
penyerapan kalor oleh suatu zat pendingin yang dinamakan refrigerant. Karena kalor dalam udara yang berada di sekeliling refrigeran diserap sehingga
temperatur udara akan bertambah dingin. Pada saat bersamaan, refrigeran akan
mengalami penguapan. Hal ini dapat terjadi mengingat proses penguapan
refrigerant memerlukan panas yang diambil dari udara luar. Ada tiga tipe Evaporator yang terbuat dari aluminium yaitu :
a. Tipe Plate Fin
Gambar dari evaporator tipe plate fin dapat dilihat pada gambar 2.14
Gambar 2.14. Konstruksi evaporator tipe plate fin (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
b. Tipe Serpentine fin
Gambar 2.15. Konstruksi evaporator tipe serpentine fin (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
c. Tipe Drawn Cup
Gambar dari evaporator tipe drawn cup dapat dilihat pada gambar 2.16
Gambar 2.16. Konstruksi evaporator tipe drawn cup (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
Di dalam suatu alat pendingin, kalor diserap di evaporator dan dibuang di kondensor. Uap refrigerant yang berasal dari evaporator yang bertekanan dan bertemperatur rendah masuk ke kompresor melalui saluran hisap. Di kompresor,
uap refrigerant tersebut dimampatkan, sehingga ketika keluar dari kompresor, uap refrigeran akan bertekanan dan bersuhu tinggi, jauh lebih tinggi dibanding
temperatur udara sekitar. Kemudian uap refrigerant menuju ke kondensor. Di kondensor, uap refrigerant tersebut akan melepaskan kalor, sehingga akan berubah fasa dari uap menjadi cair (terkondensasi) dan selanjutnya refrigeran cair
tersebut terkumpul di penampungan cairan refrigeran. Cairan refrigerant yang bertekanan tinggi mengalir dari penampung refrigerant ke katup ekspansi. Keluar dari katup ekspansi, tekanan menjadi sangat berkurang dan akibatnya cairan
refrigerant bersuhu sangat rendah. Pada saat itulah refrigeran mulai menguap yaitu di evaporator, dengan menyerap kalor dari udara luar. Kemudian uap
refrigerant akan dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya proses-proses tersebut berulang kembali. (Suyitno, 2010)
5. Receiver Dryer
Komponen receiver dryer terdiri dari beberapa komponen yang tergabung menjadi satu komponen, komponen-komponen tersebut antara lain :
· Receiver tank
· Dryer
· Filter
· Sight glass
Receiver adalah komponen yang digunakan untuk menyimpan cairan refrigerant dan juga berfungsi memisahkan refrigerant dalam bentuk gas dan cairan. Dryer dan filter pada receiver berfungsi menyerap air dan kotoran yang ada dalam Refrigerant. Gambar dari receiver dryer dapat dilihat pada gambar 2.17
Gambar 2.17. Receiver dryer (www.batavia2008.blogspot.com, 2011)
2.2.2. Bahan Tambahan Sistem AC
1. Pelumas Kompresor
Pelumas kompresor dibutuhkan untuk memberi pelumasan pada bantalan
kompresor dan komponen yang bergerak dan bergesekan di dalam kompresor.
Pelumas kompresor bersirkulasi bersama sama refrigerant sehingga harus digunakan pelumas khusus yang dapat bercampur dengan refrigerant dan tidak
membeku pada temperature evaporator.
Jenis pelumas yang biasa digunakan adalah PAG (polyaliyleneglycol) untuk refrigerant R134a dan minyak pelumas mineral untuk 12. Minyak pelumas R-12 tidak dapat digunakan untuk R134a karena tidak akan bercampur dengan
refrigerant ini. Saat sistem AC beroperasi, sebagian pelumas tercampur dengan
refrigerant dan akan terbawa keluar kompresor sehingga sejumlah pelumas akan ditemukan di kondensor, evaporator, receiver dryer, dan komponen lainnya. Namun, sejumlah tertentu pelumas harus bersirkulasi bersama-sama refrigerant untuk melumasi bagian lain yang memerlukan dalam sistem AC.
Jumlah pelumas di dalam kompresor tidak boleh terlalu banyak atau terlalu
sedikit. Jika pelumas terlalu banyak, maka pelumas akan menempel pada dinding
pipa kondensor dan evaporator sehingga menghalangi perpindahan panas dari lingkungan ke sistem atau sebaliknya. Akibatnya kapasitas pendinginan akan
menurun. Kandungan pelumas dalam refrigerant yang mencapai 10% dapat menurunkan kapasitas pendinginan sebesar 8%. Jika pelumas dalam kompresor
terlalu sedikit maka akan menyebabkan temperatur kompresor meningkat,
komponen cepat aus dan rusak akibat temperatur tinggi.
Dalam menangani pelumas untuk R134a perlu diperhatikan agar pelumas
ini tidak terkena udara terlalu lama karena sifatnya yang sangat higroscopic. 2. Refrigerant
Suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan yang mudah di ubah
wujudnya dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Bahan pendingin disebut dengan
refrigerant adalah suatu zat yang mudah diubah wujudnya serta dapat mengambil panas di evaporator dan membuangnya di konsendor.
Bahan pendiingin ( refrigerant ) banyak sekali macamnya, tetapi tidak satupun yang dapat dipakai untuk semua keperluan pendinginan. Sangat diperlukan
refrigerant dengan karakteristik thermodinamika yang tepat.
Adapun syarat thermodinamika yang umum untuk refrigerant adalah :
a. Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
b. Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak
pelumas, dan sebagainya.
c. Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem
pendingin.
d. Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat-alat yang sederhana
maupun dengan alat detektor kebocoran.
e. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
f. Mempunyai susunan struktur kimia yang stabil, tidak terurai setiap kali
dimanfaatkan, diembunkan dan diuapkan.
g. Mempunyai kalor laten penguapan yang besar agar panas yang diserap evaporator dapat sebesar-besarnya.
h. Tidak merusak tubuh manusia.
i. Viskositas dalam fase cair maupun fase gas rendah agar tahanan aliran refrigerant dalam pipa sekecil mungkin.
j. Konstanta dielektrika dari refrigerant yang kecil, tahanan listrik yang besar serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik.
k. Harga relatif murah dan mudah didapat.
Dewasa ini banyak digunakan bahan refrigerant yang mengandung CFC (Clorofluoro carbon), yang dewasa ini sangat gencar dibicarakan oleh pakar-pakar lingkungan hidup mengenai penipisan lapisan ozon atsmosfir yang dirusakan oleh gas-gas klorine yang dilepaskan manusia melalui proses ilmiah. Indonesia sudah meratifikasi pemberhentian pemakaian refrigerant CFC sejak 1997.
Bahan refrigerant yang tidak baik mengandung CFC terdiri dari : a. CFC-11 atau R-11
b. CFC-12 atau R-12, R-502
Bahan refrigerant yang baik yang boleh digunakan antara lain : a. HFC-134a, HFC-125
b. HCFC-123, 124, HCFC-22
c. R-401 B, R-407 C, R-409 A
Refrigerant yang biasa dipkai untuk sistem AC mobil adalah R-12 atau HFC-134a, mengingat R-12 tidak lagi diproduksi maka digunakan HFC-134a atau
biaa disebut R-134a yang lebih ramah lingkungan. (Suyitno, 2010)
2.2.3. Komponen elektrik pada AC mobil
1. Ekstra Fan
Ekstra Fan berfungsi untuk memberikan pendinginan tambahan kepada refrigerant di dalam kondenser, dengan jalan menghembuskan udara dari luar atau menghisap udara yang ada disekeliling kondensor. Gambar dari exstra fan dapat dilihat pada gambar 2.18
Gambar 2.18. Extrafan (Sutjipto, 2000)
2. MagneticClutch
Kopling magnetic adalah perlengkapan kompressor yaitu suatu alat yang
digunakan untuk melepas dan menghubungkan kompressor dengan putaran mesin.
Peralatan intinya adalah : Stator, rotor dan pressureplate. Sistem kerja dari alat ini adalah elektromagnetic.
Puli kompressor selalu berputar oleh perputaran mesin melalui tali kipas pada saat
mesin hidup. Dalam posisi switch AC off, kompressor tidak akan berputar, dan kompressor hanya akan berputar apabila switch AC dalam posisi hidup (on) hal ini disebabkan oleh arus listrik yang mengalir ke statorcoil akan mengubah stator coil menjadi magnet listrik yang akan menarik pressure plate dan bidang singgungnya akan bergesekan dan saling melekat dalam satu unit ( Clutch
assembly ) memutar kompresor. Gambar dari komponen kopling magneticdapat dilihat pada gambar 2.19
Gambar 2.19. Gambar komponen kopling magnetic (Sutjipto, 2000)
Puli terpasang pada poros kompressor dengan bantalan diantaranya
menyebabkan puli dapat bergerak dengan bebas. Sedang stator terikat dengan compressorhousing, pressureplate terpasang mati pada poros kompressor.
Ketika arus listrik mengalir ke coil, gaya magnet mengakibatkan besi seolah-olah seperti ditarik ( besi 2 menarik besi 1). Gambar dari kopling magnetic switch menutupdapat dilihat pada gambar 2.20
Gambar 2.20. Kopling magneticswitch menutup (Sutjipto, 2000)
3. PressureSwitch
Pressure Switch dipasangkan pada pipa liquid tube diantara receiver dan expansion valve. Pressure switch mendeteksi ketidaknormalan tekanan didalam sirkulasi dan kalau hal tersebut terjadi, maka magnetic clutch akan dimatikan, sehingga kompresor akan berhenti bekerja. Gambar dari pressure switch dapat dilihat pada gambar 2.21
Gambar 2.21. Pressureswitch (Sutjipto, 2000)
4. Blower
Blower berfungsi untuk menghembuskan udara dingin disekeliling evaporator ke dalam ruangan, sehingga udara diruangan menjadi sejuk. Blower terdiri dari Motor dan Fan. Umumnya yang digunakan adalah motor tipe Ferrit dan Fan tipe sirocco.
Tipe Fan :
a) AxialFlow : Udara ditarik dan dihembuskan sejajar dengan sumbu putar. Gambar dari beberapa tipe aliran fan blower dapat dilihat pada gambar 2.22
Gambar 2.22. Tipe aliran fan blower (Sutjipto, 2000)
b) Centrifugal : Udara ditarik sejajar sumbu putar dan dihembuskan tegak lurus sumbu putar searah dengan gaya sentrifugal ( Sirocco fan termasuk tipe centrifugal ). Gambar dari sirocco dapat dilihat pada gambar 2.23
Gambar 2.23. Sirocco fan (Sutjipto, 2000)
5. ThermostatRelay
Thermostat berfungsi untuk mendeteksi temperatur evaporator. Bila temperatur ditentukan oleh thermostat (dingin), maka thermostat akan memutuskan aliran listrik yang menuju kopling magnetic, dan kompresor akan
berhenti bekerja. Sebaliknya bila temperature evaporator diatas batas yang ditentukan oleh thermostat (hangat) maka thermostat akan kembali memberikan aliran listrik kepada kopling magnetic dan kompresor akan bekerja kembali.
Gambar dari rangkaian saat suhu evaporator dingin dapat dilihat pada gambar
2.24.
Gambar 2.24. Rangkaian saat suhu evaporator dingin
(Sutjipto, 2000)
Gambar dari rangkaian saat suhu evaporator hangatdapat dilihat pada gambar
2.25
Gambar 2.25. Rangkaiaan saat suhu evaporator hangat
(Sutjipto, 2000)
(Sutjipto, 2000)
2.2.4. Prinsip Kerja Sistem AC
Siklus Pendinginan Sistem AC merupakan suatu rangkaian yang tertutup.
Prinsip kerja AC memanfaatkan teori dasar pendinginan, yaitu penyerapan panas
dan penguapan. Salah satu contoh teori ini adalah alkohol yang dioleskan pada
tubuh akan terasa dingin karena alkohol menyerap panas dan menguap. Namun
masalahnya cairan yang dipakai untuk proses perubahan tersebut bisa habis.
Karena itu, pada teknologi AC ditambahkan mekanisme kerja yang mampu
mengubah gas menjadi cairan. Selanjutnya cairan tersebut kembali menguap dan
berubah menjadi gas.
Siklus pendinginan yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut pada
gambar 2.26 :
Gambar 2.26. Prinsip Kerja AC Mobil
(E. Karyanto. 2004)
1) Kompresor berputar karena putaran mesin yang dihubungkan oleh belt ke puli kompresor, menekan gas refrigerant dari evaporator yang bertemparatur tinggi. Dengan bertambahnya tekanan maka temperaturnya juga semakin
meningkat, hal ini diperlukan untuk mempermudah pelepasan panas
refrigerant.
2) Gas refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi masuk kedalam kondenser. Di dalam kondenser ini panas refrigerant dilepaskan dan terjadilah
pengembunan sehingga refrigerant berubah menjadi zat cair.
3) Cairan refrigerant masuk ke receiverdryer untuk disaring dari kotoran-kotoran yang ikut bersirkulasi bersama refrigerant. Di dalam receiver dryer, refrigerant juga di keringkan dari uap air yang bercampur. Refrigerant kemudian mengalir menuju evaporator melewati expansionvalve.
4) Expansion valve menurunkan tekanan refrigerant dan menyemburkan refrigerant cair ini sehingga berbentuk butiran cairan. Karena tekanan refrigerant diturunkan, maka temperatur refrigerant menjadi rendah (dingin). 5) Gas refrigerant yang dingin dan berembun ini mengalir kedalam evaporator
evaporator, sehingga udara tersebut menjadi dingin seperti yang dibutuhkan oleh para penumpang mobil.
6) Gas refrigerant kembali ke kompresor untuk dinaikkan tekanannya yang selanjutnya akan dicairkan kembali di kondenser. Siklus kerja AC ini akan bekerja terus menerus selama AC dihidupkan.
(Karyanto, 2004)
2.2.5. Langkah pemvakuman mesin pendingin
Berikut adalah langkah-langkah proses pemvakuman mesin pendingin:
1) Memasang selang tengah gaugemanifoldinlet pompa vakum.
2) Membuka kedua keran tekanan tinggi (HI) dan tekanan rendah (LO) lalu jalankan pompa vakum. Jika gauge tekanan rendah dan tekanan tinggi
menunjukkan angka yang berada dalam daerah pemvakuman, berarti tidak ada
sumbatan pada siklus refrigerasi.
3) Melakukan pemvakuman hingga gauge tekanan rendah menunjukkan angka -0,1 Mpa (750 mmHg) atau lebih kecil, kemudian tutup kedua keran dan
matikan pompa vakum.
4) Biarkan sistem pada kondisi ini selama lebih dari 5 menit. Setelah itu amati
penunjukkan gauge manifold, jika tidak ada perubahan pada penunjukkannya, lanjutkan ke langkah pengisian refrigerant.
5) Jika penunjukkan gauge manifold berubah, lakukan pemeriksaan kebocoran dan lakukan perbaikan jika perlu. Setelah itu kembali ke langkah pengosongan.
Gambar dari proses pengosongan refrigerant dapat dilihat pada gambar 2.27
2.2.6. Langkah Pengisian Refrigerant
Berikut langkah pengisian refrigeran pada mesin pendingin:
1) Setelah selesai melakukan pemeriksaan kebocoran, buka keran tekanan tinggi
dan tutup keran tekanan rendah. Lakukan pengisian dengan cara ini hingga
pengisian menjadi sukar.
2) Jika pengisian menjadi sukar, tutup kedua kran, hidupkan mesin kendaraan dan
lakukan pengisian sebagai berikut:
- Menjalankan mesin pada kecepatan idle dan hidupkan sistem AC.
- Membuka keran tekanan rendah dan pastikan keran tekanan tinggi dalam
keadaan tertutup.
3) Mengisikan sistem dengan gas refrigerant melalui sisi tekanan rendah. Jangan pernah mengisikan refrigerant cair melalui sisi tekanan tinggi karena dapat
merusak bagian dalam kompresor
4) Setelah selesai melakukan pengisian, pastikan gauge manifold menunjukkan nilai yang sesuai standar.
5) Melepaskan selang-selang pengisian dari kompresor dan tutup kembali kedua
service valve kompresor. Gambar dari proses pengisian refrigerant dapat dilihat pada gambar 2.28
Gambar 2.28. Proses pengisian Refrigerant
(Suyitno, 2010)
2.2.7. Trouble Shooting
Beberapa permasalahan yang sering terlihat dan cara perbaikannya pada
mesin pendingin adalah sebagai berikut:
Beberapa gangguan pada sistem AC dan solusinya dapat dilihat pada table 2.1
Tabel 2.1. Beberapa gangguan, penyebab dan perbaikan pada mesin AC.
Modul Praktikum Mesin Pendingin
(Suyitno, 2010)
2.3. Sistem Pendinginan Mesin
Pada motor bakar hasil pembakaran yang dirubah menjadi tenaga mekanis
hanya sekitar 25%. Sebagian besar panas akan keluar melalui gas buang (kira-kira
34 persen), melalui sistem pendinginan (kira-kira 32 persen) dan sisanya akan
melalui kerugian pemompaan dan gesekan. Gambar dari neraca panas pada mesin
dapat dilihat pada gambar 2.29
Gambar 2.29. Neraca panas pada mesin
(Pedoman Reparasi Mesin 5K, 7K, 7KE, 2000)
Berdasarkan neraca panas di atas maka fungsi pendinginan pada motor
menjadi penting, karena panas yang akan terserap oleh sistem pendinginan dapat
mencapai 32%. Bila mesin tidak didinginkan akan terjadi pemanasan yang lebih
(overheating) dan akan mengakibatkan gangguan- gangguan sebagai berikut: 1. Bahan akan lunak pada suhu tinggi, contoh: torak yang terbuat dari logam
paduan aluminium akan kehilangan kekuatannya (kira-kira sepertiganya) pada
suhu tinggi (300ºC), bagian atas torak akan berubah bentuk atau bahkan
mencair.
2. Ruang bebas (clearance) antara komponen yang saling bergerak menjadi terhalang bila terjadi pemuaian karena panas berlebihan. Misalnya torak akan
memuai lebih besar (karena terbuat dari paduan aluminium) daripada blok
silinder (yang terbuat dari besi tuang) sehingga gerakan torak menjadi macet.
3. Terjadi tegangan thermal, yaitu tegangan yang dihasilkan oleh perubahan suhu. Misalnya torak yang macet karena tegangan tersebut.
4. Pelumas lebih mudah rusak oleh karena panas yang berlebihan. Jika suhu naik
sampai 250 ºC pada alur cincin, pelumas berubah menjadi karbon dan cincin torak akan macet sehingga tidak berfungsi dengan baik, atau cincin macet (ring stick). Pada suhu 500 ºC pelumas berubah menjadi hitam, sifat pelumasannya turun, torak akan macet sekalipun masih mempunyai ruang bebas.
5. Pembakaran tidak normal. Motor bensin lebih cenderung mengalami ketukan
(knocking).
1. Pada motor bensin bahan bakar akan sukar menguap dan campuran udara
bahan bakar menjadi gemuk. Hal ini menyebabkan pembakaran menjadi tidak
sempurna.
2. Pada motor diesel bila udara yang dikompresi dingin akan mengeluarkan asap
putih dan menimbulkan ketukan dan motor tidak mudah dihidupkan.
3. Kalau pelumas terlalu kental, akan mengakibatkan motor mendapat tambahan
tekanan
4. Uap yang terkandung dalam gas pembakaran akan terkondensasi pada suhu
kira-kira 50 ºC
2.3.1. Macam Sistem Pendinginan
1. Sistem Pendinginan Udara
a) Pendinginan oleh aliran udara secara alamiah.
Pada sistem ini panas yang dihasilkan oleh pembakaran gas dalam ruang bakar
sebagian dirambatkan keluar dengan menggunakan sirip-sirip pendingin (cooling fins) yang dipasangkan di bagian Luar silinder (Gambar 2.30). Pada tempat yang suhunya lebih tinggi yaitu pada ruang bakar diberi sirip pendingin yang lebih
panjang daripada sirip pendingin yang terdapat di sekitar silinder yang suhunya
lebih rendah.
Gambar 2.30. Pendinginan Udara Secara Alamiah
(Pedoman Reparasi Mesin 5K, 7K, 7KE, 2000)
b) Pendinginan oleh tekanan udara
Udara yang menyerap panas dari sirip-sirip pendingin harus berbentuk aliran
atau udaranya harus mengalir agar suhu udara di sekitar sirip tetap rendah
dengan jalan menggerakkan sirip pendingin atau udaranya. Bila sirip pendingin
yang digerakkan atau mesinnya bergerak seperti pada sepedamotor. Pada mesin
stasioner aliran udaranya diciptakan dengan cara menghembuskannya melalui blower yang dihubungkan langsung dengan poros engkol. Agar aliran udara
pendingin lebih dapat mendinginkan sirip-sirip digunakan pengarah. Gambar
dapat dilihat pada gambar 2.31
Gambar 2.31. Kipas pada roda gila dengan pengarah aliran
(Pedoman Reparasi Mesin 5K, 7K, 7KE, 2000)
2. Sistem Pendinginan Air
Pada sistem ini sebagian panas dari hasil pembakaran dalam ruang bakar
diserap oleh air pendingin setelah melalui dinding silinder. Oleh karena itu di luar
silinder dibuat mantel air (waterjacket). Pada sistem pendinginan air ini air harus bersirkulasi. Adapun sirkulasi air dapat berupa 2 (dua) macam, yaitu:
a) Sirkulasi alamiah/Thermo-syphon
Pada sistem pendinginan air dengan sirkulasi alamiah, air pendingin akan
mengalir dengan sendirinya yang diakibatkan oleh perbedaan massa jenis air yang
telah panas dan air yang masih dingin. Agar air yang panas dapat dingin, maka
sebagai pembuang panas dipasangkan radiator. Air yang berada dalam mantel air dipanaskan oleh hasil pembakaran sehingga suhunya naik, sehingga massa
jenisnya akan turun dan air ini didesak ke atas oleh air yang masih dingin dari
radiator. Agar pembuangan panas dari radiator terjadi sebesar mungkin maka pada sistem pendingin dilengkapi juga dengan kipas yang berfungsi untuk
Gambar 2.32. Sirkulasi alamiah di mesin dengan radiator (Pedoman Reparasi Mesin 5K, 7K, 7KE, 2000)
b) Sirkulasi dengan tekanan
Pada sirkulasi dengan tekanan pada prinsipnya sama dengan sirkulasi
alami, tetapi untuk mempercepat terjadinya sirkulasi maka pada sistem dipasang
pompa air. Pompa air ini ada yang ditempatkan pada saluran antara radiator dengan mesin dimana air yang mengalir ke mesin ditekan oleh pompa, ada juga
yang ditempatkan pada saluran antara mesin dengan radiator dimana air diisap dari mesin dan ditekan ke radiator. Gambar dari proses ini dapat dilihat pada gambar 2.33
Gambar 2.33. Sirkulasi dengan tekanan pompa
(Pedoman Reparasi Mesin 5K, 7K, 7KE, 2000)
Kapasitas air pendingin pada sistem sirkulasi air dengan tekanan ini lebih
sedikit dari pada sistem sirkulasi alam karena pergantian air dari panas ke dingin
berlangsung dengan cepat dan sebanding dengan kecepatan pompa serta dimensi
pompa yang disesuaikan dengan kebutuhan mesin.
2.3.2. Proses Pendinginan Pada Mesin
Pada mesin bensin ataupun pada mesin diesel proses pendinginan tergantung
pada sistem pendinginan yang digunakan. Pada pendinginan udara, panas akan
berpindah dari dalam ruang bakar melalui kepala silinder, dinding silinder dan
piston secara konduksi. Selanjutnya yang melalui dinding dan kepala slinder,
panas akan berpindah melalui sirip-sirip (fins) dengan cara konveksi ataupun radiasi di luar silinder. Pada pendinginan air secara alamiah, proses perpindahan
panas/pendinginan melalui perubahan massa jenis air yang menurun karena panas
selanjutnya air akan berpindah secara alamiah berdasarkan rapat massa sehingga
terjadi sirkulasi alamiah untuk pendinginannya.
2.3.3. Komponen - Komponen Sistem Pendingin Air
1. Radiator
Radiator pada sistem pendinginan berfungsi untuk mendinginkan air atau membuang panas air ke udara melalui sirip-sirip pendinginnya.
Konstruksi radiator terdiri dari: a) Tangki atas
Tangki atas berfungsi untuk menampung air yang telah panas dari mesin.
Tangki atas dilengkapi dengan lubang pengisian, pipa pembuangan dan saluran
masuk dari mesin. Lubang pengisian harus ditutup dengan tutup radiator. Pipa pembuangan untuk mengalirkan kelebihan air dalam sistem pendinginan yang
disebabkan oleh ekspansi panas dari air keluar atau ke tangki reservoir. Saluran masuk ditempatkan agak ke ujung tangki atas.
b) Inti radiator (radiatorcore)
Inti radiator berfungsi untuk membuang panas dari air ke udara agar suhu
air lebih rendah dari sebelumnya. Inti radiator terdiri dari pipa-pipa air untuk
mengalirka air dari tangki atas ke tangki bawah dan sirip-sirip pendingin untuk
membuang panas air dalam pipa-pipa air. Udara juga dialirkandiantara sirip-sirip
pendingin agar pembuangan panas secepat mungkin. Warna inti radiator dibuat hitam agar pepindahan panas radiasi dapat terjadi sebesar mungkin. Besar
kecilnya inti radiator tergantung pada kapasitas mesin dan jumlah pipa-pipa air dan sisrip-siripnya.
c) Tangki bawah
Tangki bawah berfungsi untuk menampung air yang telah didinginkan
oleh inti radiator dan selanjutnya disalurkan ke mesin melalui pompa. Pada tangki bawah juga dipasangkan saluran air yang berhubungan dengan pompa air dan
saluran pembuangan untuk membuang air radiator pada saat membersihkan radiator dan melepas radiator. Gambar dari konstruksi radiator dapat dilihat pada gambar 2.34
Gambar 2.34. Konstruksi radiator (New Step 1 Training Manual, 1995) 2. Tutup Radiator
Tutup radiator berfungsi untuk menaikkan titik didih air pendingin dengan jalan menahan ekspansi air pada saat air menjadi panas sehingga tekanan air
menjadi lebih tinggi daripada tekanan udara luar. Di samping itu pada sistem
pendinginan tertutup, tutup radiator berfungsi untuk mempertahankan air pendingin dalam sistem meskipun dalam keadaan dingin atau panas. Untuk
maksud tersebut tutup radiator dilengkapi dengan katup pengatur tekanan (relief valve) dan katup vakum. Gambar dari tutup radiator dapat dilihat pada gambar 2.35
Gambar 2.35. Konstruksi tutup radiator (New Step 1 Training Manual, 1995)
Cara kerja katup-katup pada tutup radiator
Pada saat mesin dihidupkan suhu air pendingin segera naik dan akan
menyebabkan kenaikan volume air sehingga cenderung keluar saluran pengisian
radiator. Keluarnya air tersebut ditahan oleh katup pengatur tekanan sehingga tekanan naik. Kenaikan tekanan akan menaikkan titik didih air yang berarti
mempertahankan air pendingin dalam sistem. Bila kenaikan suhu sedemikian rupa
sehingga menyebabkan kenaikan volume air yang berlebihan, tekanan air akan
melebihi tekanan yang diperlukan dalam sistem. Karenanya air akan mendesak
katup pengatur tekanan untuk membuka dan air akan keluar melalui katup ini ke
pipa pembuangan (Gambar 2.36.a). Pada saat suhu air pendingin turun akan
terjadi penurunan volume, yang akan menyebabkan terjadinya kevakuman dalam
sistem yang selanjutnya akan membuka katup vakum sehingga dalam sistem tidak
terjadi kevakuman lagi (Gambar 2.36.b). Sistem yang menggunakan tangki
reservoir, kevakuman akan diisi oleh air sehingga air dalam sistem akan tetap
(Gambar 2.37.). Bila sistem tidak menggunakan tangki reservoir maka yang
masuk adalah udara.
(a) (b)
Gambar 2.36. Kerja katup pengatur tekanan dan katup vakum
(New Step 1 Training Manual, 1995)
Gambar 2.37. Radiator dengan tangki reservoir (New Step 1 Training Manual, 1995)
3. Pompa Air
Pompa air berfungsi untuk mensirkulasikan air pendingin dengan jalan
membuat perbedaan tekanan antara saluran isap dengan saluran tekan pada
pompa. Pompa air yang biasa digunakan adalah pompa sentrifugal. Pompa air ini
digerakkan oleh mesin dengan bantuan tali kipas (“V” belt) dan puli dengan perbandingan putaran antara pompa air dengan mesin sekitar 0,9 sampai 1,3. Hal
ini dimaksudkan agar dapat mengalirkan air pendingin sesuai dengan operasi
mesin. Gambar dari pompa airdapat dilihat pada gambar 2.38
Gambar 2.38. Konstruksi pompa air
(New Step 1 Training Manual, 1995) Komponen-komponen pompa air adalah sebagai berikut:
a) Poros (shaft)
Poros merupakan komponen utama pada pompa dimana pada bagian
depannya dihubungkan dengan puli dan bagian belakangnya dihubungkan dengan
impeller pompa. Poros ini biasanya ditumpu oleh 2 bantalan peluru yang dibuat menjadi satu dengan porosnya. Di dalam rumah bantalan juga terdapat pelumas
gemuk yang special sehingga tidak perlu lagi dilumasi dari luar. Apabila
bantalannya sudah rusak, maka porosnya harus diganti secara keseluruhan.
b) Impeller
Impeller berfungsi untuk membuat perbedaan tekanan pada pompa apabila diputar. Bentuk sudu yang biasa digunakan adalah bentuk sudu dengan arah
berlawanan dengan arah putarnya. Bentuk sudu seperti ini dapat menciptakan
c) Water pump seal
Water pump seal berfungsi untuk mencegah bocornya air dari sistem pendinginan ke luar pada poros pompa air. Pencegahan bocornya air dilakukan
oleh cincin arang yang dipasang pada perapat dimana cincin-cincin ini saling
menekan satu dengan yang lainnya. Apabila perapat ini telah bocor, maka untuk
menggantinya harus melepas impeller terlebih dahulu. 4. Kipas Pendingin
Kipas berfungsi untuk mengalirkan udara pada inti radiator agar panas yang terdapat pada inti radiator dapat dipancarkan ke udara dengan mudah. Kipas pendingin dapat berupa kipas pendingin biasa (yang diputarkan oleh mesin) atau
kipas pendingin listrik. Gambar dari kipas pendingin dengan motor listrik dapat
dilihat pada gambar 2.39
Gambar 2.39. Penggerak kipas dengan motor listrik
(New Step 1 Training Manual, 1995)
Kipas pendingin biasa digerakkan oleh putaran puli poros engkol. Poros
kipas biasa sama dengan poros pompa air sehingga putaran kipas sama dengan
putaran pompa. Pada kipas pendingin listrik digerakkan oleh motor listrik akan
menghasilkan efisiensi pendinginan yang lebih baik (terutama pada kecepatan
rendah dan beban berat) dan membantu pemanasan awalair pendingin yang lebih
cepat, penggunaan bahan bakar yang lebih hemat, dan mengurangi suara berisik
Cara kerja kipas pendingin listrik adalah sebagai berikut gambar 2.40 :
Gambar 2.40. Cara kerja kipas pendingin listrik
(New Step 1 Training Manual, 1995)
Bila suhu air pendingin dibawah 83 ºC temperature switch ON dan relay berhubungan dengan masa. Fan relay coil terbuka dan motor tidak bekerja. Bila suhu air pendingin di atas 83 ºC, temperature switch akan OFF dan sirkuit relay ke masa terputus. Fan relay tidak bekerja, maka kontak poin merapat dan kipas mulai bekerja.
5. Katup Thermostat
Katup thermostat berfungsi untuk menahan air pendingin bersirkulasi pada saat suhu mesin yang rendah dan membuka saluran air dari mesin ke radiator pada saat suhu mesin mencapai suhu idealnya. Katup thermostat biasanya dipasang pada saluran air keluar dari mesin ke radiator yang dimaksudkan agar lebih mudah untuk menutup saluran bila mesin dalan keadaan dingin dan mebuka
saluran bila mesin sudah panas. Ada 2 tipe thermostat, yaitu tipe bellow dan tipe wax. Kebanyakan termostat yang digunakan adalah tipe wax. Di samping itu thermostat tipe wax ada yang menggunakan katup by pass dan tidak menggunakan katup bypass. Gambar dari thermostat tipe wax dapat dilihat pada gambar 2.41
Cara kerja katup thermostat adalah sebagai berikut:
Pada saat suhu air pendingin rendah katup tertutup atau saluran dari mesin
ke radiator terhalang oleh wax (lilin) yang belum memuai. Bila suhu air pendingin naik sekitar 80 sampai dengan 90 derajat Celcius maka lilin akan
memuai dan menekan karet. Karet akan berubah bentuk dan menekan poros katup.
Oleh karena posisi poros tidak berubah maka maka karet yang sudah berubah
tersebut akan membawa katup untuk membuka seperti pada gambar 2.42.
Gambar 2.42. Katup thermostat pada saat suhu 80-90 ºC (New Step 1 Training Manual, 1995)
Untuk menghindari terjadinya tekanan air yang tinggi pada saat katup
thermostat tertutup, pada saluran di bawah katup dibuatkan saluran ke pompa air yang dikenal dengan saluran pintas (bypass) seperti pada gambar 2.43.
Gambar 2.43. Thermostat dengan katup bypass (New Step 1 Training Manual, 1995)
Cara kerja katup by pass pada thermostat dapat dilihat pada sistem pendingin mesin pada saat dingin dan panas. Gambar dari sistem pendingin mesin
Gambar 2.44. Thermostat dengan katup bypass pada saat dingin (New Step 1 Training Manual, 1995)
Gambar dari sistem pendingin mesin pada saat panas dapat dilihat pada gambar
2.45
Gambar 2.45. Thermostat dengan katup bypass pada saat panas (New Step 1 Training Manual, 1995)
(New Step 1 Training Manual, 1995)
42 BAB III
PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1 Perencanaan Perbaikan Sistem AC
Perencanaan kerja disusun untuk mempermudah proses pengerjaan
perbaikan sistem pendingin udara di mobil Toyota Kijang 5K. Terdapat beberapa
tahap dalam perencanaan ini. Yaitu tahap pemeriksaan awal sistem, tahap
pemeriksaan awal komponen, tahap perbaikan komponen, tahap pemeriksaan
akhir komponen, dan tahap pemeriksaan akhir sistem.
3.1.1 Tahap pemeriksaan sistem
Pada tahap pemeriksaan awal sistem ini akan dilakukan beberapa
pemeriksaan, diagram alir dari tahap pemeriksaan awal sistem dapat dilihat pada
Gambar 3.1 :
3.1.2 Tahap pemeriksaan komponen
Gambar 3.2 Diagram alir pemeriksaan komponen Menyalakan mesin mobil
Mematikan mesin mobil Selesai
Tahap pemeriksaan awal tiap komponen dapat dilihat pada diagram ailir di
atas. Setiap komponen dapat diperiksa satu-persatu unjuk kerjanya, jadi dapat
diketahui kerusakan dari setiap komponen. sistem AC pada mobil Toyota Kijang
5K.
3.1.3 Tahap perbaikan komponen
Perbaikan komponen dilakukan dengan cara berikut :
1. Perbaikan kompresor :
Perbaikan kompresor dapat dilakukan dengan baik sesuai dengan gambar 3.3
2. Perbaikan fan kondensor
Gambar 3.4 Diagram alir perbaikan fan kondensor
Perbaikan fan kondensor dapat dilakukan dengan baik sesuai dengan gambar 3.4
3. Perbaikan kondensor
Perbaikan kondensor dilakukan apabila terjadi kebocoran dalam saluran
kondensor. Maka diperlukan uji kebocoran terlebih dahulu untuk mengetahui ada
kebocoran atau tidaknya. Pada Gambar 3.5 dapat dilihat cara alur perbaikan
kondensor yang baik. Ya Ya
Melepas fan kondensor
Diperbaiki/Ganti baru
Memasang kembali fan Mulai
Selesai Fan bekerja baik
Tidak
Performa Fan baik Tidak Dibersihkan
Gambar 3.5 Diagram alir perbaikan kondensor
Perbaikan kondensor dapat dilakukan dengan baik sesuai dengan gambar 3.5
3.2 Gambar Komponen Sistem AC
Dalam sistem pendingin udara terdapat beberapa komponen utama yang
mempunyai jenis-jenis tertentu. Jenis komponen – komponen yang ada adalah
sebagai berikut :
Tidak
Ya
Tidak
Melepas kondensor
Dibersihkan
Diperbaiki dan dibersihkan/Ganti baru
Memasang kondensor Mulai
Selesai Kondensor bocor
Kondensor masih bocor Ya
