汽車發動機原來是風冷,為什麼不繼續用,卻要變成更麻煩的液冷

汽車行駛時,發動機不停地運轉提供動力,這會產生很高的溫度,現代汽車發動機依靠冷卻液在發動機裡迴圈流動帶走工作產生的熱量,發動機散熱系統經歷了由風冷向液冷的轉變。那為什麼以前的汽車用風冷散熱,而現代汽車不再使用了呢?

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空冷和水冷

顧名思義,風冷就是用氣流把發動機吹出去帶走熱量,使發動機冷卻,水冷是透過冷卻液的迴圈來散熱冷卻發動機。

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例如,上圖是我們最常見的摩托車發動機,這就是空冷發動機,發動機的氣缸蓋和氣缸體中有很多散熱片,由此能夠增加與空氣的熱交換面積,提高散熱效率。

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該圖為水冷放熱示意圖,發動機內部有多條水路,充滿冷卻液,前端有散熱器,與空氣進行熱交換,冷卻液在泵的驅動下迴圈散熱。

空冷和水冷的區別

兩者最大的區別在於溫度的控制精度和調節。

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由於空冷發動機的散熱片總是暴露在空氣中,所以無論發動機是否達到正常的工作溫度,只要發動機的溫度高於氣溫,就繼續散熱,很難將發動機的溫度控制在比較小的範圍內,水冷發動機有節溫器,可調節冷卻液迴圈,配合水溫感測器,可將發動機溫度控制在最佳範圍,調節精度更高。

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其次,空冷發動機的散熱效率不及水冷,汽車的空冷發動機也有散熱風扇,但空氣的比熱容量比冷卻液小得多,空冷發動機能夠與空氣進行熱交換的散熱片面積有限,水冷發動機使用的冷卻液比熱容大,在相同流量的情況下可以帶走更多的熱量,另外,由於水冷系統冷卻液與發動機發熱部位的接觸面積更大,因此水冷系統的散熱效率比風冷系統高。

所以,風冷系統除了結構簡單外,不如水冷系統,但目前汽車不使用空冷系統的主要原因是空冷系統不能滿足目前發動機的散熱需求。

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以前的發動機升力低,壓縮比也低,所以即使溫度控制不那麼準確也不會對發動機的執行產生很大的影響。

目前發動機效能越來越好,壓縮比也越來越大,政府對廢氣的要求也越來越嚴格,因此傳統的空冷系統已經不能滿足目前發動機的需求。

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例如壓縮比越來越大,壓縮行程末端的混合氣更容易自燃,溫度控制不好更容易發生爆震,影響功率輸出,另外,發動機尾氣後處理需要三元催化劑,但三元催化劑的工作效果與溫度有很大關係,溫度不能太低,不能太貴,風冷系統很難滿足這些需求,但水冷系統更適合,所以現在汽車已經不用風冷技術了。

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