汽車引擎風扇為什麼會轉?

沒錯,這裡說的風扇指的就是車頭處會呼呼作響的東西,尤其在夏天的時候你會清晰地聽到它的存在,如果你是高端一點的車子,熄火鎖車後走出五十米還能聽到它在堅持不懈轉動的聲音。

汽車為什麼需要風扇?

風扇的功能就是把車外的空氣抽到發動機艙內,這些空氣在經過散熱片的時候會對其產生降溫的作用。同一台車可能有很多層散熱片疊在一起,這些散熱器里流動的不外乎是冷卻液、空調冷媒、變速箱油、渦輪高壓空氣和轉向助力油。如果有一天風扇不轉了,這些媒介的溫度就會迅速上升,降低工作效率,甚至損壞車輛。

汽車的散熱風扇一直在轉嗎?

答案顯然是否定的,因為一個合理的發動機溫度有利於發動機的運行,溫度過低會造成噴油霧化效果差,油耗增加,而溫度過高則容易產生髮動機爆震。現在大多數發動機的高效運行溫度在95~105度左右。在汽車行駛過程中,由於環境條件和運行工況的複雜變化,發動機的熱狀況也在不停發生改變,想要把發動機溫度控制在一個穩定的區間不是一件容易的事。作為發動機熱能管理系統里重要的一員,風扇什麼時候轉什麼和不轉,什麼時候該轉多快就很有講究了。

例如在熱死人不償命的撒哈拉沙漠,一輛越野車裝滿了行李辛苦地在沙漠里挪動,這時為了儘快給發動機散熱,風扇就需要以最高速度運轉。又例如在把人凍成狗的西伯利亞,一輛小鋼炮飛馳在公路上,為了維持發動機的溫度,風扇一定是堅決不轉的。

由誰來控制風扇轉與不轉?

司機肯定是沒閑工夫來管這個,所以只能全權交給發動機自己來處理。由於缺乏先進的電氣技術,早期的發動機熱能管理技術比較粗狂,風扇的動力來源於發動機本身,而對風扇轉速調節控制則是交給一個叫硅油離合器的部件來實現的。

硅油離合器的原理可以簡單理解成在發動機和風扇之間裝一個非剛性連接的傳動機構,當發動機溫度比較低的時候,這個機構裡面會有個空腔存在,發動機沒法把動力傳遞到風扇上,此時發動機此時只是空轉,風扇是靜止不動的。而當發動機溫度變高(一般高於65度),離合器上有一組雙金屬片因為熱脹冷縮開始變形,帶動一個閥門讓硅油填充到這個空腔內,由於硅油是種很粘稠的高剪切力物質,便充當起了傳遞動力的媒介,發動機就帶著風扇轉起來了。而且溫度越高,閥門開口越大,流進空腔的硅膠就越多,風扇的轉速就越快。如果你的老爺車在冷車啟動時風扇就拚命轉或者發動機很燙了風扇還紋絲不動,那十有八九是硅膠離合器壞了。

不過由於汽車行駛的情況是非常複雜的,這種純依靠物理特性來控制風扇的方式就顯得過於簡單粗暴了,一來是精度太低,二來是不夠主動。

什麼叫不夠主動呢?比如在一條沒什麼車的高速公路上,你以勻速120的速度行駛,這時需要將發動機儘可能維持在一個較高的溫度以便提高燃燒效率,那麼風扇其實沒必要那麼勤勞,可離合器不管那麼多,溫度到了依然會帶著風扇拚命轉。

再想像一個場景,你在路上慢慢吞吞地開車,就在這時一輛鈴木雨燕嗖地一聲從你身旁咆哮而過,「他娘滴敢超老子的760?!」你輕蔑地哼唧了一聲,迅速切S檔踩底板油,發動機就像發了瘋一樣怒吼起來,可是硅膠離合器的反應速度可跟不上你,於是由於風扇啟動的滯後性,發動機溫度就直線飈到了140度,接下來的發生的就是發動機由於溫度過高出現了連續爆震,動力明顯下降甚至罷工,於是你只能看著雨燕留下一路灰塵離你越來越遠。這,就叫不夠智能,因為風扇沒及時明白你的意圖。

更加智能的風扇

不過如果你開的不是幾十年前的寶馬,那麼上面的那個飆車案例顯然是個偽命題,因為現在760的發動機熱能管理系統不會那麼傻,在各類感測器、模塊、電氣技術高度發達的當下,風扇的控制顯得主動了很多,它會在感知到你需要燃油經濟性的時候少發力,會在你剛打算暴力駕駛的第一時間就全負荷給發動機降溫。並且智能遠不止這些,還有更多我們作為駕駛者考慮不到的一些決策,全都可以由汽車自己完成。

讓我們來看看寶馬760的風扇系統電路圖

風扇已由原來的發動機直接提供動力改進成了電機驅動,由於電機屬於大用電電流的設備,因此它由一個繼電器來控制它的開啟與關閉,以保護電路。DME(發動機電腦)則連接控制風扇的繼電器,通過內部接地的方式對其進行風扇的開關控制,同時DME再通過另一根信號線連接至風扇電機的控制模塊,利用占空比信號對電機的轉速進行調整。

而DME在何時指揮繼電器的開關,又是如何去判斷風扇在什麼時間節點以多高的轉速轉動的呢?這就是由DME內部的一個演算法來決定了,這個演算法便是各大汽車品牌的核心技術所在了。比如寶馬760的DME會實時收集來自水溫感測器、空調壓力感測器、變速箱油溫感測器、檔位感測器、節氣門開度感測器等一系列數據來做思考和處理,最終將控制信號發送給繼電器和風扇,於是風扇就以DME認為最合理的方式進行運作了,當然這些複雜的過程都是在瞬間完成的。

就像上面和雨燕飆車的情況,當你把檔位掛入S檔,踩下油門踏板的瞬間,DME電腦就已經通過收集感測器的數據,並經過思考預判出你下面將進行激烈駕駛,於是立刻指揮風扇提前以最大功率打開,以確保接下來的這段旅程你的發動機不會因為你的腎上腺素飆升而導致溫度過高。當然760的熱能管理系統遠不止風扇一個模塊這麼簡單,還有包括冷卻液水泵、電子節溫器等其他模塊,都會由DME同時進行最合理的調控,而風扇只是其中的一個運作單元而已。

修車再也不是換換零件這麼簡單

汽車技術的發展一直以來都是緊密伴隨著人類工業水平的提高,從第一次工業革命的蒸汽時代,到第二次工業革命的電氣時代,以及到我們現在所處的第三次工業革命的高新科技時代,汽車變得越來越複雜,越來越先進。當今世界,人工智慧是個不可逆的趨勢,汽車也在大量運用人工智慧,當我們在感嘆阿法狗以4比1的成績戰勝了人類最牛逼的圍棋大師的時候(據說輸掉的那盤還是因為阿爾法狗死機了),殊不知人工智慧早就已經應用在了汽車上,而且在未來會有更多的人工智慧運用在你的座駕上。

因此汽車會變得越來越複雜,它會牽扯到整車線路、連接點、網路、電子元件、模塊、感測器和執行機構等一系列問題,風扇作為執行機構只是這個大體系的一小部分而已,風扇不轉再也不是更換一個新風扇這麼簡單,那還停留在頭疼醫頭腳疼醫腳的老思維。在將來的汽修廠設備你會看到越來越多的診斷電腦、示波器等專業檢測設備,那些還堅信一把榔頭走天下,聽聽聲音就能判斷故障來源的汽修廠將最終被歷史淘汰,最後生存下來的汽修廠一定是由高素質,高技術,與時俱進的團隊所組成的。

說一千道一萬,對自身技術的提升是汽修從業者來說是件客不容緩的事情,漢威客順應時代潮流正式開啟針對汽修從業人員的培訓業務,目前可以提供寶馬品牌的專業維修培訓課程,將來還會陸續開放賓士、奧迪、大眾等品牌的專業課程,請感受到發展危機的汽修廠老闆或應屆畢業生不要猶豫,速來與我們取得聯繫,機遇就放在你的面前,千萬不要做刻舟求劍的那個人。


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