TATRA 的發動機如何保證很好的風冷散熱效果? | 知乎問答精選

 

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TATRA 的發動機如何保證很好的風冷散熱效果?

2019年01月07日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 12 ℃ 次

【sazabi2001的回答(16票)】:

雖然捷克Tatra不是第一個做氣冷發動機汽車的,但是他家是一切風冷乘用車/載重車的起點,即所有風冷車都是抄襲Tatra的,包括大眾甲殼蟲,保時捷356/911等等,都來源於Tatra V570的設計概念。

先不說載重車,乘用車而言氣冷發動機明顯對散熱面積的要求大於水冷,雖然也有不少成功的氣冷車(初代本田1300/思域,雪鐵龍2CV等)是用車頭迎風面氣冷的,但是就發動機效率來說遠不如把發動機放在車身後面來的成功。之所以是這樣,是來自於半個世紀前Tatra的首席工程師 Hans Ledwinka的貢獻;他率先提出後置引擎後輪驅動的氣冷結構,進而把後車身設計成流線型。後發動機艙的進氣,伯努利效應(氣流流過不對稱的流線體,沿著長路線的一邊會流的快點)把冷空氣從外邊吸進去;再用流線體車身劃過空氣以後產生的負壓,把熱空氣抽出來。這樣,即可做到車頭沒有任何迎風面,後車身也是完美的流線型;在運動時又能擁有很高的冷卻效率,不需要耗費很大功率做冷卻風扇;最後冷卻空氣的進氣口還可以做的相對比較小,不影響車身的線條。這個即是為何大部分成功的氣冷車,都擁有相似的流線型車身的原因(大眾甲殼蟲,保時捷911,菲亞特500,Puma GT)。

當然,這個只是Tatra和Hans Ledwinka第一代氣冷方案的設計,這個並非最完美的設計已經在戰後的汽車市場裡獲得巨大的成功了。而因為二戰以後捷克被劃去東方世界,從此隔絕了跟西方人的交流,於是大家也看不到改進的氣冷設計(保時捷什麼的到了993還是抄Tatra 1930年的氣冷設計,難怪做不出氣冷的DOHC來)。其實早在二戰之前,Tatra就推出了使用氣冷V8發動機Tatra T77;這款車以高速和豪華著稱,是二戰時期德國高官最喜歡的汽車之一;不過也是因為其車速太快了導致很多車禍發生,所以被譽為『消滅德國軍官比任何盟軍武器都多的捷克秘密武器』。這時候的Tatra T77,因為V8發動機不像早期的平4/平6有那麼大的相對表面積來做冷卻,所以必須改進冷卻空氣進氣口的設計,即由向上的進氣口改成戰鬥機一樣的前向進氣口,這樣雖然犧牲了一點效率但是增加了進氣速度,而且能把進氣口縮小到不足以引起注意的地步。同樣,Tatra改用雙路風扇冷卻,以加快空氣的流速增加冷卻量;這個保時捷第一款911的原型車也是抄襲雙路風扇設計的,不過現實裡生產版卻回到單風扇冷卻,具體原因也不好評價了。雖然到此時使用氣冷發動機的乘用車不少,但是氣冷V8也僅有Tatra一家,這已經說明一切;戰前的T77即納粹高官最愛的車,戰後的T603也是蘇聯高官最愛的車,Tatra氣冷車的實力在此可見一斑。

經過二戰以後,眾多原因之下Hans Ledwinka離開了捷克和Tatra,但是Tatra對氣冷發動機的改進卻從沒停過。一個是Tatra賽車上用的引流冷卻,就是用高速風扇/氣流經過特殊設計的噴口帶來的引流效應提高冷卻效率,很可惜這個設計並沒有用在家用車上。另外一個是到80年代最後一代的量產Tatra 氣冷V8機頭上實現雙凸軸頂置氣門 DOHC設計 -- 一個保時捷從來沒成功量產過的夢想。而為了實現這個不容達到的目標,Tatra也是首次在氣冷車上用了電控風扇冷卻以提供足夠的冷卻給汽缸缸頂;其他氣冷車止步不前的主要原因即是冷卻風扇是直接在發動機曲軸驅動,僅有固定的傳動比/轉速比,所以造成汽缸溫度過低但是缸頂溫度卻過高。

不過最後到1999年,世界上最後兩款量產的氣冷乘用車:Tatra T700跟保時捷993,不約而同的停止生產。到此,氣冷的年代正式終結;所有氣冷發動機技術的這些技術革新,成功與失敗,在此刻都成為歷史了。

註:大眾介殼蟲的冷卻空氣回路介紹,即是伯努利效應進氣,車身負壓抽氣。

甲殼蟲/356的冷卻風機示意圖

911的冷卻回路示意圖~

【過山車司機的回答(0票)】:

太拖拉大卡車的風冷都在前面。

小轎車的因為早期車速不快,朝前朝後區別沒那麼大。

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