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五羊-本田俱乐部

我的宝贝111
热血骑手
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风冷散热的发动机为什么对于排放控制会更难呢?
5 天前
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第一个原因:因为风冷发动机的温度是随天气变化而变化,夏季更热,冬季更冷。当燃油和空气混合后在进气行程中进入发动机气缸的时候,该混合物被加热到并释放到气缸壁,气缸盖和活塞顶;如果这时候发动机温度不变,那当然很好;只需要喷射化油器用来提供所需的混合物,因为这时候我们知道发动机中的空气密度是恒定的。

但风冷发动机的温度随着天气变化和发动机功率输出不断的上升或者下降。这让风冷发动机在高功率输出下变的非常热,但在怠速和休闲骑行的时候却比较冷。发动机越热,进入里边的燃油和空气混合物越膨胀,则密度越低。这样就不会造成混合物的密度损失成比例的损失,同时也会失去发动机的功率,因为随着空气密度的降低,混合物变得更浓。

如果一个骑友比较轴,常年骑车,那情况就会很复杂。冬季温度低会增加空气密度,因此空气与燃油的比例更高,这是一种稀薄的混合物状态。如果你将化油器调整到适合冬天的状态,那么到了夏季的8月份,则又会出现问题。而这种情况对于赛车来说问题不大, 因为赛车手习惯每天都去调整化油器的喷射参数好几次,用来最大限度的提高动力和车辆反应。但市面上的量产车只能在调教时候取一个兼容值,所以车辆就会在冬天变得动力乏力,而夏天动力则很充裕。

其次,第二个原因就是风冷在环保要求下减少发动机废气排放难度高。考虑到化油器燃油系统的局限性,让燃油和空气混合物全面保持更加恒定的状态,最快捷的方式就是采用恒温调节器的水冷方式,让发动机的温度保持一个恒温状态,而这也是摩托车行业在80年代的主要任务。

可能你会反对,毕竟如今化油器车款已经不是主流了,取而代之的是通过数字电路来控制的燃油喷射系统,并和排气管中的氧传感器进行闭环混合控制。而且DFI可以提供恒定温度的燃油空气混合物。

第三,使用风冷发动机,意味着机油要么兼容更宽的温度变化范围,要么在夏季和冬季使用不同年度的机油。当气缸壁在夏季非常热的时候,会轻微蒸发其轻质基础油(例如:10w-40中的10W),在排气中加入未燃烧的碳氢化合物(UHC)流动,或将他们推出曲轴箱通气孔。而这种在夏季和冬季使用不同粘度的机油的保养方式,和现代的最低保养趋势是背道而驰的。

第四个问题是温度驱动的发动机间歇变化。曲轴是钢制造的,但承载它的铝制曲轴箱是由铝制成,其热膨胀比钢的热量要高三倍。所以在夏天,当油最薄时,轴承间隙最大。F1发动机使用的合成油是非常的稀,以至于他们所需要的微小轴承间隙将不允许起动机带动发动机,直到它通过循环热冷却液对它进行预热,恒温水冷意味着间隙保持不变。

活塞在风冷发动机中运行会更热,他们必须冷却才能与相当热的气缸壁接触。因此与冷夜设计中的轻型“烟灰缸”活塞相比,此类发动机往往采用更长的裙板和更重的活塞。而额外的活塞采用用作“热管”以将热量从活塞顶部传导至与气缸壁广泛的接触区域。较重的活塞相当于增加震动和轴承负荷,这种方式在40年前是常见形态。

而接下来,如果我们想保持活塞间歇小,并在整个空冷发动机更宽的温度工作范围内保持恒定,这是非常不容易的。当活塞倾斜并在有较大间歇的情况下从推面倾斜到非推力面时,会产生各种奇怪的效果。活塞环运动可以像一个微型机油泵一样,从气缸壁上刮下油,但最终混入燃烧空气中,机油从排气阀流出。

第五个问题是压缩比的问题,通常水冷摩托车的压缩比是12-13:1的高压缩,而20世纪70年代的经典风冷发动机的压缩比却很少达到9.5:1以上。即便是现在市面上的风冷车款,压缩比也在10.5:1。而在过去,风冷发动机使用较低压缩比的原因是,当在其温度范围的高功率运行时,任何更高的压缩比会造成发动机爆震,这是一种异常且很有破坏性的燃烧形式。通常来说发动机压缩比越高,传递的扭矩则越大,而油耗则越低。

但不管有多少种原因,无可否认的是研发一个性能更好的水冷发动机比风冷发动机要更容易,而这也是如今水冷发动机大行其道的原因。
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