ANALISIS RESPONS TERMAL TRANSIEN ANNULAR FIN SEBAGAI PEMBATAS TEMPERATUR PADA CYLINDER PRESSURE SENSOR MESIN DIESEL

Abstract

Pressure sensor pada mesin diesel dipasang pada port bersuhu tinggi dengan temperatur mencapai 500°C, sedangkan batas maksimum temperatur operasi sensor ditetapkan sebesar 80°C. Annular fin berbahan aluminium 6061-T6 digunakan sebagai thermal adapter untuk melindungi sensor dari paparan panas berlebih. Penelitian ini menganalisis distribusi temperatur transien pada annular fin melalui simulasi numerik menggunakan ANSYS Transient Thermal dengan pendekatan konduksi pada kondisi adiabatic. Geometri annular fin memiliki panjang 120 mm dengan 16 sirip, diameter luar 60 mm, dan diameter dalam 15 mm. Kondisi batas temperatur 500°C diterapkan pada sisi port dengan temperatur awal seluruh komponen sebesar 40°C. Hasil simulasi menunjukkan bahwa temperatur pada lokasi pressure sensor mencapai 80°C pada waktu 117,27 detik, yang hampir bersamaan dengan durasi pemasangan aktual sebesar 120 detik. Margin waktu termal antara waktu tercapainya batas temperatur sensor dan durasi operasi hanya sekitar 2,73 detik, atau ekuivalen dengan rasio waktu tercapainya batas temperatur terhadap durasi operasi sebesar 0,977. Gradien temperatur sepanjang jalur konduksi dari port menuju sensor menunjukkan peran thermal resistance dan thermal mass annular fin dalam menunda propagasi energi panas secara transien. Model simulasi conduction-only pada kondisi adiabatic menghasilkan prediksi yang bersifat konservatif karena mengabaikan heat loss melalui konveksi alami dan radiasi dari permukaan fin. Hasil ini menunjukkan bahwa konfigurasi annular fin yang dianalisis memiliki margin waktu termal yang sangat terbatas terhadap batas temperatur operasi sensor. Oleh karena itu, peningkatan kapasitas pelepasan panas dan/atau optimasi geometri annular fin perlu dipertimbangkan untuk meningkatkan margin keselamatan termal pada aplikasi aktual.