引擎冷卻方式和種類~~~

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引擎冷卻方式

 一、為何要冷卻引擎　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　在引擎中我們利用燃料（汽、柴油）的爆發燃燒來推動活塞使曲軸旋轉產生動力，汽缸內部在燃燒過程或活塞高速往復運動時的磨擦力可使溫度達華氏千度以上。站在熱力學的觀點來看，理想狀態下爆燃所產生的熱能如果全部轉換為動力輸出，則引擎輸出效率必然相當可觀，而事實卻不然，目前世界上效率最佳的引擎其所可使用之動能僅不超過百分之四十，剩餘的其它能量可說是全部浪費掉了。雖然效率這麼低，引擎仍舊如此設計，只因為這種熱力循環仍是目前我們所能採用最簡易、發展也最成熟的熱力循環方式。　　　　　　　　　　　　 那麼剩下來的能量到哪去了？這就是冷卻引擎的最大理由。這些浪費的能量大多轉化為熱能的型態出現，並分部於引擎本體的機件上。這些極大的熱能如不加排除，後果將是過熱的引擎溫度使機油高溫劣化，機油潤滑效率銳減而產生機件如汽門、曲軸、活塞、汽缸壁等磨損加劇。甚至縮缸（活塞與汽缸壁卡死），引擎宣告壽終正寢，便須大修一番了。　　　　　

二、各式各樣的冷卻方式

　　談到冷卻方式，目前也因車種設計不同又分為數種，包括氣冷式、強制氣冷式、水冷式、半水冷式、油冷式、機油冷卻式等。也有同時使用二種方式的組合，例如水冷引擎外加機油冷卻裝置。各種冷卻方式可說各有利弊，而因車種、排氣量的不同、成本考量等各種方式皆廣泛應用於各車輛上，倒沒有因某種之冷卻效率較差而逐漸淘汰的情況發生。但目前公認效率最佳的水冷式引擎使用在大多數汽車和大排氣量機車上則是不爭的事實，許多跑車和渦輪增壓車種亦加裝了機油冷卻
器（ INTER COOLER ）以應付激烈操駕所產生的高溫。例外的如名跑
車保時捷（ＰＯＲＳＣＨＥ）就相當堅持該廠的一貫傳統－－氣冷式引擎。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

三、氣冷引擎的構造　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　如果您所騎乘的是原廠中小型國產速克達，別懷疑，它肯定是屬於這一型。這種引擎相當容易自外觀辨識出來，主要特徵就是在汽缸體與汽缸蓋上分佈許多大小不一的散熱片，這樣的構造主要目的就是增加引擎本體與空氣接觸的表面積，將引擎的熱量導出後再隨流經散熱片的空氣帶離。理論上散熱片愈大愈好，實則不然，受限於車體大小和引擎各部位熱傳導率不同而有大小厚度不一的形狀出現，這些皆需經過複雜的方式計算熱分佈點與熱傳導速率，可不是隨便做做，事實上還不光如此，引擎頂部與側部的空氣流量、流率更牽涉到空氣動力、熱傳力、流體力學等物理理論。除可常看到的追風、ＦＺＲ等為此種設計外，咱們再回過頭來談談中小型速克達，這類您我都常騎的車種皆看不到以上所提的散熱葉片，僅只一大塊黑黑的殼子包圍，其實這又是另一種強制氣冷式引擎，散熱片包覆在黑殼子（折流板）內，引擎側部則加裝一組與曲軸同步的風扇（斜流鼓風葉扇）將空氣吹入引擎本體，強制空氣流通散熱片，達到散熱效果。　　　

四、氣冷到底好不好　　　　　　　　　　　　　　　　　　

這部分就關係到氣冷引擎的構造和效率了，雖說氣冷引擎的設計頗為繁複，但是光就構造而言，至少具有以下幾點好處：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．保養方便－－和其它形式相較下，氣冷引擎了不起多了強制鼓風裝置，如就一般氣冷引擎來看，一片片的散熱片絕不會有故障的疑慮，在清洗和保養上也方便許多。

２．成本較低－－除了散熱片外少了各種冷卻裝置，如溫控開關、水道、水箱、泵浦的構造又易於生產維修，為國產中小型車的第一考慮方式。

３．重量較輕－－這又牽涉到結構問題，少了許多裝置後，重量當然輕得多，在油耗與性能方面理論上會有較佳表現，尤其是在小排氣量、小馬力的輕機車上。

氣冷引擎的優點在於簡單的構造上，而缺點也出在這裡，較簡單的構造其冷卻效率自然不若精心設計的水冷引擎佳，引擎工作溫度通常較高而產生以下疑慮：如機油劣化速度加快，引擎機件易磨損等。此外引擎噪音也較受水套包覆的水冷引擎要大。

五、氣冷引擎用途　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　相信大家已瞭解這種引擎最常使用於我們的小型速克達了，在此我們提一下您不瞭解的用處，如在高空中飛的螺旋槳飛機，構造簡單散熱又迅速使氣冷引擎成為這種輕型飛機引擎主流。還有戰車，別懷疑，因為省去了水箱設計，排除戰車因中彈導致引擎漏水而停擺的可能，了不起吧。　　　　　　　　

六、水冷引擎構造簡述　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　與氣冷引擎相較下，水冷引擎的構造就顯得相當複雜了，從引擎外觀也可分辨出來，與氣冷引擎大不相同，水冷引擎在汽缸蓋（或汽缸頂部份）、汽缸體外部以一層挖空的管路（水套）覆蓋，中間以水做為傳熱介質，外觀因為少了層層散熱片，因此看起來清爽許多。　　　　　　　　　　　　　　　　

水冷引擎的氣缸蓋	水冷引擎氣缸有許 多水道的分佈

　　在看似簡單的外觀下，其實隱藏著一套相當複雜的構造，首先是包覆著汽缸頭與汽缸體的水套，即引擎內外部的水道夾層，再來就是熱水箱，當然光靠這兩樣東西是無法達成水流通與溫度控制的目的，因此還有上下連通水管、水泵浦與節溫器（俗稱水龜）等。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

七、水冷引擎作動原理概述　　　　　　　　　　　　　　　

　　水冷引擎，簡單的說就是以水為介質冷卻的引擎，引擎工作多餘的熱量藉水帶離。在引擎發動之初，為使其儘早達工作溫度，節溫器關閉，水套內的水藉泵浦作小循環，待達正常工作溫度後，節溫器便會打開，水套內的水開始與水箱中的水循環，所有水皆會在水箱內降溫再流回引擎水套。水箱的冷卻則是藉車輀行駛時所流過水箱的空氣來散熱，您或許會有疑問，如果車輀靜止或大塞車時引擎不就因水箱溫度過高而〔掛〕了嗎？沒錯，為解決這個問題，許多水冷車種和大部份汽車皆會在水箱側裝上冷卻風扇，搭配溫度控制開關，在引擎溫度達一定點時風扇即會啟動運轉，只要水冷系統作動正常，絕無溫度過高之虞。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

也有專供小綿羊改 裝的水冷套件	右側格狀為迎光的水箱 位置，半水冷式只有它 才有喔。

 

八、水冷引擎的優缺點認識　　　　　　　　　　　　　　　

　　這麼一套複雜的機構，在效率上自有過人之處，其冷引擎的優點大致有以下幾項：　　　　　　　　　　　　　　　　

１．溫度控制較穩定－－水冷引擎的溫度控制穩定，較不受環境影響，也可常保引擎的運作效率，降低引擎磨損，這點與汽冷式相較佔有極大優勢。　　　　　　　　　　　　

２．噪音較低－－前面我們有提到水冷引擎外部以水套包覆，對引擎本體運作時的噪音產生抑制作用，因此通常水冷引擎的運轉噪音較汽冷式低了不少。為達到理想的溫度控制，頗高的成本是其致命傷，相當多的零件也使水冷引擎的故障率較高，維修保養上自然要多費些心力。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

九、機車引擎冷卻方式；水冷、氣冷、優劣大剖析　　　　　

　　從國內蓬勃的汽車巿場狀況，我們可以看得出來，國人消費能力非常的龐大，已經成為世界各個工業大國所覬覦的對象，尤其是機車巿場，早就是日本、美國、歐洲各機車製造廠眼中的大肥羊。事實如此，由於過當的保護政策，以及國內機車製造商的腳步未適時的趕上世界技術潮流，才會形成門戶洞開時，對即將傾盆而來的重型機車車巿，毫無招架及護衛能力，您可知道，當我國進入ＧＡＴＴ後，重機車巿場開放，幾乎全部是進口車的天下，會有多少消費額用在購買重機車上，答案絕對是肯定的，而水冷、氣冷之戰端，也即將因而引發，國內有識之士早已將它引為熱門的話題了。　　　　　　　　　　　　　　

要瞭解水冷式機車在將來佔有多少優勢，首先需從水冷式機車的優點說起：

                                                      １．馬　力　

騎機車的人都知道，引擎由金屬材料所組合而成，在活塞及汽缸每分鐘數千次往返摩擦下產生動力，金屬會因高熱而膨脹，轉速愈高則熱度愈高，相對的爆炸力愈小，馬力則愈低，所以需要讓引擎體適度冷卻，才能保持定量的馬力輪出，氣冷與水冷（事實上是氣、水共冷）孰優，聰明人都知道，能在高轉速時讓引擎熱度下降，水冷的效果當然較好，所以馬力的輪出值必然較高，如本田ＣＢ７５０氣冷最大輪出６８匹，ＶＦ７５０水冷最大輸出達７２匹。　　　　　　　　　　　　　

２．持續力　

當引擎在長時間高速迴轉時，所產生的熱量如果超過冷卻量時，會產生過熱現象，其輸出力便會急速下降，氣冷的冷卻力有一定的定值，所以其行駛的持續性，必定比不過冷卻力較高的水冷式機車，因此論持續力，水冷比氣冷更佳。　　　　

３．扭　力

扭力是指引擎所輸出的瞬間傳動衝力，與汽缸的大小成正比，與汽缸轉動中的溫度成反比，所以在恆溫中水冷式的引擎扭力必然大於氣冷式引擎，是在剛起動時的數分鐘，水冷式引擎需較長的熱車時間，以便讓引擎達到轉動的恆溫狀態。　　

４．車　重　

水冷式機車與氣冷式機車的唯一不同點是增加了一具循環的水箱系統，車子比氣冷式要來得重，所以水冷式使用範圍適用在重機車上，引擎愈大愈利，輕型或羽量級則用不到水冷式裝備。總而言之，水冷式機車，其性能的表現比氣冷式機車要來得優越，無論高速行駛的持續性、操駕的衝刺性、極速表現、行走的穩定性（與車重成正比）都是氣冷式機車所無法相比的，而國內車迷們買重型機車的目的是甚麼，是拿來當氣定神閒的上班緩行座騎呢？還是拿來在高速道路上一展飛馳之樂，屆時便知。

 

十、其它冷卻方式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　此外也有和水冷相似的油冷式引擎，以舊款的日本鈴木　ＧＳＸ－Ｆ１１００、　Ｆ７５０車系為代表，用機油替代水為介質行冷卻工作，機油散熱不佳流動阻力亦大，需要很大的冷卻箱，因此機油消耗量亦相當大，目前已相當罕見油冷的車子了。還有只冷卻引擎機油的機油冷卻器，原本用於渦輪增壓車種，目前也有國產氣冷車種如ＦＺＲ、勁等有此配備，引體本體仍採用汽冷式，但可將引擎內部機油（四行程車種）導出散熱再流回引擎內部，經降溫再循環也有各種好處，例如可穩定機油溫度、防止機油提早劣化、同時可帶走引擎部份熱量等，對引擎潤滑也有頗大助益，不失為一種簡單又經濟的方法。 還有一個少見的冷卻方式，就是山葉迎光１５０，雖然號稱水冷引擎，但是其以水冷卻的部份是在汽缸蓋（汽門部份），缸體同樣採氣冷散熱片型式，不但可節省不少成本，效率亦相當優異。最妙的就是水箱就在汽缸體旁，水箱和汽缸體中間的強制冷卻風扇可同時排除水箱和汽缸體的熱量，目前仍是迎光散熱的獨門絕活。　　　　　　　　　　　　　　　　　　

十一、結　論　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　世事並無絕對的好壞，水冷引擎的溫度控制較穩定是事實，氣冷引擎不易故障和好保養也沒有爭議，端看車種、排氣量大小與用途來決定冷卻方式，供代步的小綿羊強制氣冷已足敷使用，裝水冷引擎的成本敦益也值得考量。不論何種冷卻方式，只要能確保引擎正常運作也就沒有誰好誰差的分別了。