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近年來隨著速可達車款的相繼發表,搭載水冷引擎的車款如:SYM MMBCU、PGO TIGRA 250、宏佳騰STR等也越來越多。許多車友也十分好奇水冷引擎相較於氣冷是否有馬力上的優勢?兩者究竟有什麼差異呢?要釐清以上問題之前必須從冷卻系統的基礎開始講起,就讓站長帶你一步步了解!
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為什麼水冷比氣冷引擎馬力大?|車友大哉問

近年來推出的速可達中,採用水冷引擎的車款越來越多。

 

冷卻系統的作用及原理

引擎動力的來源主要來自於引擎燃燒室爆炸熱量,在產生壓力後推動活塞。冷卻系統負責降低引擎室燃燒所產生的熱能,並防止引擎機油超過其工作溫度。其中依照散熱方式的不同也區分為氣冷、水冷、油冷等冷卻形式。以油冷為例,藉由機油在燃燒室及汽缸壁周圍的流動,除了一般況下讓機油降溫、增加引擎潤滑度之外,要同時達成熱量交換的目的,才符合所謂油冷引擎的條件。

引擎燃燒室爆炸的過程中會產生熱能,依照散熱方式的不同區分為不同的冷卻形式。

而氣冷則是主要透過撞風將燃燒室的附近的熱量帶走,所以在汽缸頭及汽缸上,會看到散熱的鰭片。最後水冷的部分,則是透過水冷液,經由汽缸壁旁的水道將附近的熱量進行冷卻。

YAMAHA CYGNUS GRYPHUS水冷引擎,經由汽缸壁旁的水道將附近的熱量進行冷卻。

水冷、氣冷差異及冷卻效果如何?

由於油冷系統較為複雜,加上需要大量的機油才能進行熱循環,在小排氣量的引擎上並不多見,故以下就常見的氣冷及水冷兩種冷卻形式進行探討。首先氣冷的部分,因為主要靠空氣流動散熱,冷卻效率與車速以及環境氣溫的高低有關,所以散熱的效率較不穩定,若長期在低速進行重負荷的行駛容易產生不易散熱的問題。考慮到氣冷引擎散熱較不穩定的特性,所以氣冷引擎在設計時,一般會留有比較高的公差,以應付活塞不不同散熱情況下的膨脹率。

氣冷引擎上可見明顯的鰭片設計,依靠空氣流動散熱的特性與水冷相比較不穩定。

接下來水冷的部分,主要透過水冷液的循環散熱。由於配備了俗稱水龜的節溫器,可以控制冷卻系統到達設定的工作溫度時開啟,不須作動時關閉,故環境溫度對冷卻系統的影響較小、引擎的溫度也可維持較恆定的狀態,也因此水冷引擎零件在製造時所預留的公差也可以相對減少。

水冷引擎擁有更加穩定的溫度控制,在製造時所預留的公差也可以相對減少。

水冷引擎會擁有較強的馬力嗎?

水冷系統擁有較恆定的工作溫度,讓引擎的供油跟點火可以在更精確的範圍內進行控制,所以水冷引擎較氣冷引擎可設計更大的馬力,以及發揮較佳的性能。此外,較穩定的燃燒狀況讓水冷引擎可以控制在一定的環保要求內,因此可以兼顧馬力與環保需求的水冷引擎車款,在五期環保法規之後逐漸增加。

近年來推出的水冷引擎車款越來越多,兼具馬力與環保優勢(圖為KYMCO KRV 180水冷排)。

水冷排設計位置的優缺點

傳統水冷速克達的水冷排通常設置在撞風面最佳的前輪後方或前斜板上,另安置一顆電動馬達來視水溫驅動風扇強制撞風,而冷卻管路則通過置腳平台與引擎連接。近年來大約從YAMAHA SMAX發表開始,較小排氣量的水冷車款由於水冷排不需要較大的設計面積,通常把水冷排設計於引擎旁邊,除了可以減少引擎整體的體積外,較短小的管路維修也比較容易,同時也能減少零組件,具有輕量化及重心集中的優點。

YAMAHA SMAX水冷排設計於引擎旁邊,擁有輕量化以及重心集中的優點。

放在側邊的水冷排,由於沒辦法直接撞風,通常會設計能引導氣流的護罩將空汽引導至水冷排,或是利用曲軸直接帶動上方的風扇將冷空氣由外而內吸入,透過溫控馬達風扇的設計,只要引擎一運轉,風扇變會不斷的吸入空氣來散熱水冷排,但美中不足的是,由於風扇是直接透過曲軸運轉,所以在一定程度上會影響引擎的動力。因此市面上也推出了許多輕量化風扇的改裝品,除了動力影響較小外同時也能保持相近的風量。

 

市面上有許多輕量化風扇改裝品可改善動力損失的情形(圖為KOSO輕量化風扇,適用於勁戰六代)。

而排氣量較大的車款同時也擁有較大的熱交換量,在水冷排的體積設計上也增加許多,所以水冷排通常需要設置在撞風面最佳的前輪後方或前斜板上,透過直接撞風進行更佳的散熱,也不會有馬達風扇影響動力的情形,但將水冷液引到車頭去進行散熱時,水冷液的總量增多導致車重也增加,較長的管路維修時也增添些許不便。

宏佳騰STR水冷排採放置前方的設計。

PGO TIGRA 250水冷排也同樣採用撞風進行冷卻。

總結

總結來說,水冷引擎由於散熱穩定、引擎的溫度也可維持較為恆定,所以相較於氣冷引擎在引擎上可設計更大的馬力,以及發揮較佳的性能,加上水冷引擎較穩定的燃燒狀況在面對環保法規的檢測時也更有優勢,故近年來水冷引擎的速可達車款也因此逐漸增加。而水冷引擎的水冷排設計則是大致依照排氣量的不同進行設計,小排氣量的車款如:YAMAHA SMAX、KYMCO KRV 180等,由於水冷排不需要較大的設計面積,通常把水冷排設計於引擎旁邊,擁有輕量化及重心集中的優點;而較大排氣量的車款如:宏佳騰STR、PGO TIGRA 250等則設計於撞風面最佳的前輪後方或前斜板上,進行更佳的散熱,且不會有馬達風扇影響動力的情形。



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