谈谈那些我们摩托车的冷却方式
▲采用铃木新型油冷技术的GIXXER250 SF
之前的铃木GIXXER250 SF的上市把油冷性能车再次拉进大众视野,而国内群众对这油冷车辆讨论纷纷,也在风冷、油冷以及水冷之间展开了讨论。
所以今天达摩院小编为大家带来摩托车冷却知识,从大家熟悉的风冷机出发再到有外置冷却器的油冷,水冷探讨之间的差别。
我们的发动机为什么需要进行冷却
燃油发动机它的做工是需要在燃烧室进行压缩爆燃,产生很大热量而发动机的结构材料往往是金属,虽然有着很好的导热性,可是如果这些热量都无法被带走,不断积聚在一起,最后金属件很可能会金属熔融,常见的有气缸拉缸,拉瓦,崩气门,这些现象都是我们常说的“烧”坏。
所以燃油发动机必须有自己的一套散热系统来确保发动机正常运作
风冷——国内最常见摩托车冷却
风冷是我们国内最常见的发动机冷却方式,在发动机的中缸和缸头位置上,有着一排一排的金属鳍片暴露在空气中,利用空气流动穿过金属鳍片带走热量。
▲雅马哈常青树SR400采用就是风冷
使用风冷的摩托车往往都是街车类的裸露发动机车型,因为风冷必须通过行走时的气流带走热量,同样风冷发动机长时间怠速停止也可能会“烧”坏部件。
▲散热不足是导致拉缸的原因之一
风冷机的金属在散热中热量积聚比较大,金属件在冷热间有膨胀变化,所以往往活塞和缸壁有着一小间隙。在热车过后的风冷车才能有正常输出该有的功率表现。
同样因为这个原因风冷机能做到的功率是有限的,过大的大功率做功往往加大“烧”坏几率,所以往往大排量的风冷车功率往往比同排量的低,列如我们网友吐槽的本田350复古车和贝纳利帝国400,它们的功率表现只有20匹左右。
▲本田CB350
▲贝纳利帝国400
当然时代在进步了,现在就出现了内部机油绕淋喷淋活塞来辅助风冷降温的机器,我们熟悉的本田幻影150和新大洲战神150就是采用这技术,但有点不足的是当车辆经过一定行程后就会容易出现机油雾化的现象,机油减少就本田这两款车型上就出现过机油雾化减少的现象。
▲本田OTR技术发动机采用的是活塞喷射冷却系统
除了上面提到的自然风冷,其实还有一种叫强制风冷!自然风冷其实也很常见就是存在于我们普通踏板车上的,只是我们并没有留意到不是裸露的踏板发动机怎么散热。其实就是靠着一侧的风扇旋转送进气流导风罩内为发动机降温。
▲非水冷踏板车上都有着强制散热的风扇
也同样有人在原本自然风冷的机器上加装风扇形成强制风冷,在我以前我不同的时候还好奇为什么会有人把电脑散热风扇装在发动机上,现在对摩托车熟悉后终于明白这是一个有效降温的方法。
▲加装的风扇形成强制风冷
尽管现在很多车对风冷发动机不太喜爱,但你要明白为什么雅马哈过去40年一辆SR400火了这么久吗?风冷发动往往是结构简单、质量轻、维护使用方便、对气候变化适应性强等优点,所以你是一个不追求高功率的话,选择风冷发动机也是不错的。
那么这一期我们要讲的是拥有外置散热设备的水冷,可能国内车迷多数有着一个摩旅梦,所以水冷在摩托车三大散热系统里面一直是我们中国车迷欢迎的散热方式。
水冷的工作原理
水冷简单来说通过在冷却液在缸内流动来冷却发动机的方法。水冷发动机现在是摩托车的主流,因为它们可以比风冷发动机更有效地冷却发动机。
首先在气缸燃烧室附近,有一个“水套”,是冷却液在缸内的通道,液体在那里循环带走热量冷却发动机。吸收发动机热量而温度升高的水通过散热器冷却并返回发动机内部以冷却发动机。
水冷第一步——小循环工作
▲由于各厂机械和专利问题,水冷系统位置有着差异性,如水泵位置
上面简单说了水冷大工作原理,现在开始细说水冷的工作三大步。由于各大厂家的水冷结构都有所不同,达摩院只是画图表达水冷发动机的三个阶段。
▲小循环工作(由于各厂机械不同,这里只是简单表示过程)
水冷的第一步是为小循环,摩托车发动机发动后带动水泵的运作,然后把水管里冷却液推进“水套”内再回流形成了一个小循环,由于节温器(节温阀门)的作用,所以是不经过主水箱的。
之前我们在风冷篇也提过为什么热车,而水冷小循环也是同样为热车而准备的工作。
水冷第二步——大循环工作
经过小循环后,车辆温度升高达到正常做功需求。同样冷却液水温也升高了,
并不能继续散热,这时候节温器感到水温高,打开通往水箱的阀门,之前在水套进行小循环的冷却液进入主水箱。
▲大循环工作(由于各厂机械不同,这里只是简单表示过程)
进入主水箱后,水会在水箱的细水管流动并借着行驶时候流动气流进行自然风冷。这就是行驶期间的大循环。
水冷第三步——强制风冷冷却
正常行驶下大循环是够用的,但用车环境随时变,万一用车环境原本就是高温环境或者是车子长时间行驶后以及停红绿灯时都会产生高温,所以在这些情况下就需要主水箱上的散热风扇进行强制风冷。
▲强制风冷(由于各厂机械不同,这里只是简单表示过程)
水温一到设定温度,温度传感器就开启风扇对主水箱的进行降温。如果水箱温度还是很大的时候,主水箱的压力升高,这时候冷却液会从主水箱进入副水箱里面,减少主水箱里的压力。等到温度降下来副水箱的水又会回到主水箱里。
水冷是完美无缺的存在吗?
水冷发动机除了多了一层流动冷却液的水套外的,与风冷发动机相比,还添加了更多部件,结构也更为复杂,如冷却冷却水的主水箱散热器、循环水泵、软管等,也意味着一个部件坏就影响整个水冷系统导致车辆不能行驶。此外,这些设备也增加整车重量。功率越大的发动机,其发热量就越高,所以对于大型摩托车型的水冷发动机来说,散热器也会更大一些甚至分上下层。
然而为了追求更高的动力输出,水冷这种可以高效可靠地冷却发动机的优点超过了上述的缺点。发动机的精确冷却是理想做功中必不可少的一环,降低温度不仅是稳定的输出,而且对于废气净化和燃油效率的提高也是必不可少的。
此外,由于不需要将整个发动机暴露在行驶风中,因此具有即使用整流罩盖住发动机也可以冷却发动机的优点。因此,几乎所有配备全整流罩的摩托车都使用水冷发动机。
▲现在的冷却液基本添加防冻剂,防冻液就是为防冻冷却液
基本上,冷却液使用特殊的冷却剂,但也可以使用自来水。但是,自来水如果留在水中,冬天可能会生锈、结冰,所以只可以考虑作为紧急急救措施使用,例如在旅途中冷却水量低时加水,只建议紧急使用,千万记住更换正常冷却液。
达摩院有话儿
上面我说水冷是保障高性能发动机理想输出的最优选择,那么是不是水冷就代表高性能输出?
首先水冷车由于大循环下对水泵产生较大依赖,水泵又是直接靠发动机来带动意味着拖低功率,所以水冷系统对发动机功率肯定有着要求,有些以前普通的风冷发动机装上水冷往往动力不如以前,最多也就相同,这种水冷就是避免长时间的行驶的热衰减。
现在基本国内小排量档车车型带水冷又表现出好的动力的就有阿普利亚125和150系列,125排量有接近12kw(16匹),同样价格去到了近2万元。而同样有着水冷春风150nk虽然有着水冷,但发动机毕竟是旧机器逆向加装的水冷,所以它的动力输出并没有很好的表现,只有近9kw(近12匹),更像我上面提到的水冷机器。
所以水冷不一定是意味着高性能车,而是对于高性车来说水冷是最优冷却系统。所以大家购买或者讨论车型时候对于250排量或以下车型不必太强求水冷系统存在与否定性车辆。
其实很多车迷读者都觉得油冷只是辅助性的冷却,那么为什么我们要把它单独拿出来讲呢?
大家还记得我第一篇文章风冷篇里面,我一开始就提到了一台车,一台油冷车——铃木GIXXER250 SF。就是它把油冷性能车带回到我们面前,而且我敢对大家说的是真正的油冷车只能是铃木车,那么原因是为什么呢?我们一一来对油冷进行探讨。
▲带有油冷器的YAMAHA XJR400
为什么油冷会被说成是辅助方式呢,油冷字面就是机油冷却,我们的摩托早就是利用机油来带走发动机的温度,所以最基本的油冷就是我之前说的一些车型利用机油喷淋进行降温,包括我们达摩院测评过的宗申250R也是利用机油喷淋降温的机器,字面上可以说成油冷,但我们多数称之为风油冷,还是风冷为主油冷为辅。
▲宗申250r就采用机油喷淋活塞的降温的风油冷
那么最早利用这样的辅助油冷的车型是谁呢?没错也就是GIXXER250 SF的厂家——铃木!铃木在1982的涡轮大战中推出了一台涡轮车型XN85(最终上市为1983年),看到85你可能会想这台车是850cc,但实际上是只有673cc而85代表的是它的功率输出85匹。
▲XN85
铃木XN85,是以铃木自家的GS650为基础而成,除了有亮眼的涡轮外还有一点是它是首台利用机油喷洒到活塞背面的油喷射强冷却的车型,这无疑就是很多车迷认知的油冷系统。
XN85采用加大的油底壳,增多500毫升机油容量,重点的是它还在外部加上了一个油冷器,增加机油的冷却效果,然而这台车在当时还是叫风冷车,所以油冷只是辅助的说法就是这么诞生。
而这台XN85上市一年之后就停产了,毫无疑问配备外油冷器的XN85就是是我们普遍认知辅助油冷始的祖车型。但真正油冷却是另一台车。,它就是1985年横空出世的油冷GSX-R 750。
被称为现代仿赛爸爸的铃木GSX-R 750传闻是铃木设计师根据二战美军著名战斗机P51野马而研究出来的油冷四缸发动机,而正是这台车才是把油冷真正定性为第三种冷却方式的车型。
这颗发动机通过油泵将冷却油供给到汽缸头,而缸头下有八颗喷油嘴,能在喷射大量机油从上而下带走发动机产生的热量,经燃烧室周围,还有活塞的底部。油泵拥有高低压两个循环,低压部分用于冷却油的循环。
而汽缸体的冷却通过独特的小鳍片引导气流,相对于之前的XN85,这种油冷方式更为主动,所以铃木把这套系统命名为"SACS(SUZUKI Advanced Cooling System)",真正把油冷由辅变主。
铃木早在二冲程时候用了水冷,你可能好奇铃木为什么不把水冷放在上面呢?因为铃木定性GSX-R的时候,“GS”代表四冲程,“X”代表的是世代(也有说是实验的意思),而“R”就是竞赛的意思。所以铃木在创造这台车时候是为竞赛,而竞赛最直接的做法——减重。
当时的GSX-R 750由于用了自己SACS油冷系统在抛弃水冷设备一些重量结合铝合金车架,干重去到179kg比街车款的GS750轻了30KG,铃木的出发点就站在减重。
那么这颗油冷发动机弱吗?
数据直接告诉我们这是当时首台破100匹的750车型,普通版本为106匹,而根据节目《八大机车厂 铃木》描述赛版去到130匹,还采用铝镁合金车架,更在当时赢下勒芒24小时耐久赛的冠军,在1988年这款油冷车更赢得戴通纳200冠军。大家可能没想到把R基因铭刻在仿赛血液的车辆会是一台油冷车吧!(数据来源:《八大机车厂 铃木》可自己观看搜索)
GSX-R 750的成功让之后的铃木推出一系列的搭载SACS油冷的车型,从GSR系列再到盗匪,以及我很爱的铃木大魔神GSX 1400,油冷也似乎成为了铃木的专有名词。
▲油冷最大排量代表大魔神GSX 1400
当时的2001出世的GSX 1400更像是它的名字一样,大魔神的存在!在竞争对手中它有着6500转输出100马力5000转最大扭力的恐怖势力,在当时的水冷的CB1300在7000转输出100马力,扭力来的慢一些而且也比还大魔神弱一点,你是无法想象这是一台没有水冷的机器。
▲铃木大魔神的数据
然而随着时代的进步,有更多的技术出现和更减重的的方式出现,导致GSX-R 750在1992年后放弃油冷改用了水冷,而铃木依然在上面说过的部分车型上使用油冷。
盗匪1200在2007开始因为排放标准而放弃油冷发动机采用水冷,而我最爱的大魔神GSX1400就是铃木油冷性能车的绝唱,在2008年出完special edition2009年正式停产,这样铃木的油冷性能车时代在那时候结束了。
时间回到现在,GIXXER250 系列诞生把新一代油冷带到我们面前,这次油冷跟以前的有所不同,直接通过机油泵把油底壳的机油下往上推向冷却器,机油经过冷却器降温后到达上方端口。
再从上面个进入发动机缸头,经过排气气门周围再到设有独特油道的的地方(类似水冷),这个油道上有着凸的齿轮纹,这样的设计是增大机油和油道壁接触面积,让本来带热量少机油尽量带走多点,最后机油回到油底壳形成新的循环。这样的新型油冷系统铃木命名为“SOCS(Suzuki Oil Cooling System)”
▲铃木SOCS系统中接近水套的油道套
这次铃木最新的油冷系统更接近水冷系统,有着接近水冷一样走水套带走缸内热力的形式,这对比起以前SACS系统来说,这更值得被称为油冷。
▲XJR1200虽然有着油冷器但仍然被称为气冷Air-cooled
所以还是那一句话真油冷就只能是铃木,哪怕是雅马哈的XJR1200带着一块外置油冷器,还是被称为风冷和气冷的,很明显只有铃木把油冷做成了主要的冷却方式而不是一个辅助的形式,所以我才在前文说了油冷就是铃木的车。
▲专门讲铃木油冷的书籍
达摩院有话儿
这期油冷篇已经是这个系列的最后一期,前面我们做的风冷和水冷都能加装一个油冷器对机油冷却。而要结合铃木来说油冷,是因为在很多日本的车迷眼里面只有铃木的车型采用了SACS以及现在的SOCS才算上真正的主动的冷却,当然你可以反对这样的讲法。
铃木的油冷车型对比其他的水冷车型简单的设备就能够实现降温效果,而没有过多的液体重量,就是多一点机油实现循环冷却。那么缺点也就是机油的选配,机油不像冷却液,本身还有一定的温度要求,毕竟机油会因温度升高粘度会产生变化,所以选怎样的机油也成为车迷朋友比较头疼的一件事。
虽然新的铃木油冷到来了,但用在的是单缸机器上,使得一台单缸250做出了和水冷250接近的动力输出算是非常优秀了,只是现在的多缸年代做个多缸油冷也许是很不现实的事,期待铃木用利用这次新的油冷系统重新制造一次油冷世代。
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