粉絲對車的作用很大。先說個有意思的事:裝載機檢修完發動機總是熱的,別說工作了,長時間閑置也會熱。修理工反復檢查了很多地方,包括換水泵,清洗水箱,換溫控器,甚至把溫控器拆下來,還是偏高。我懷疑是氣缸墊裂了,就又換了壹個,還是不行,換下來的氣缸墊也是好的。斷層有麻煩了。後來不小心走到這輛車後面,馬上感覺不對勁——發動機正常情況下應該有熱氣吹出。為什麽這輛車沒有?我立刻想到了壹個問題。我打開發動機艙壹看,果然風扇裝反了!
當然,這是特例。大部分型號的風扇都有固定的安裝位置,很難裝錯。但這也說明了風扇對汽車的重要性。沒有它,汽車就無法正常工作。早期的汽車風扇比較簡單,壹般和發動機同步運行,現在的汽車風扇比較復雜,尤其是在控制邏輯上。今天就來詳細說說車迷的類型,工作原理,控制邏輯是什麽。
汽車風扇的全稱應該是“汽車散熱風扇”。它的作用是讓更多的空氣流經散熱器,增強散熱器的散熱能力,加快冷卻液的冷卻速度,同時讓更多的空氣流經發動機,帶走發動機散發的熱量。實際上,汽車在正常行駛時,正面迎面而來的風基本可以滿足汽車的散熱需求,所以大多數情況下是不需要風扇散熱的。只有在壹些特殊工況下,比如高負荷低轉速,或者長時間低速行駛,長時間怠速,基本沒有迎面風,所以需要風扇強制空氣流過散熱器,加快冷卻液的冷卻速度。
汽車散熱風扇都是軸流式的,也就是風扇旋轉的時候,空氣是沿著風扇轉軸的軸線流動的,和我們家用的風扇壹樣。與之對應的是徑流式風機,其氣流方向由中間向四周分布,類似離心泵,如汽車空調蒸發箱的風機,家用空調的風機,等等。相對而言,軸流風機風速更快,風壓更高,風量更大,冷卻效果更好,但噪音和振動更大。軸流風機的應用也很廣泛,比如隧道、工廠通風工程、風洞等等。但是這種風扇是有方向性的,壹定不能裝反了,否則風向會完全改變。就像開頭的例子,風扇裝反了。它不是冷卻發動機,而是將熱量從水箱返回發動機。
以前的汽車散熱風扇基本都是薄鋼板做的,比較重,轉動慣量大,消耗發動機功率大。現在它們大多由工程塑料制成。壹般風扇葉片數為4~7片,葉片與旋轉平面的偏轉角為30 ~ 45°,以借助車體的吸氣能力使空氣沿軸向流動。風機風量與風機直徑、轉速、葉片形狀、葉片安裝角度、葉片數量有關。為了降低葉片的背壓和渦流阻力,將葉片做成不同的形狀,如窄葉尖、寬葉根、葉尖前彎、偏轉角漸變等。另外,為了降低風扇高速旋轉時的噪音和振動,葉片之間的間隔角度不相等,可以使葉片在旋轉時對空氣的間隔沖擊時間不同。
還有壹點特別重要,風扇是高速旋轉部件,其動平衡非常重要。如果風扇在使用中損壞,發動機抖動嚴重,風量減少,風速降低,必須及時更換。我曾經遇到過壹個案例,叉車風扇葉片脫落,司機卻不知道。還是用了很久,直到有壹天發動機異響,我拆開壹看,曲軸瓦先被燒蝕了。這是因為風扇高速旋轉不平衡,產生離心力作用在曲軸第壹軸瓦上,最終導致曲軸潤滑不良,燒蝕。
風扇有兩種驅動方式:直接驅動和間接驅動。
直驅是指風扇直接安裝在發動機的曲軸上,或者曲軸通過皮帶或齒輪帶動風扇轉動。大多數卡車和工程機械都采用這種駕駛模式。只要發動機在運轉,風扇就與曲軸同步旋轉。需要註意的是,這種駕駛模式會極大的消耗發動機的動力。計算表明,風扇最多會消耗10%的發動機功率。
為了降低風扇對發動機的功耗,同時避免發動機過冷過熱,目前的發動機壹般采用風扇離合器來控制風扇的工作時間和轉速。風扇離合器由前蓋、外殼、主動盤、從動盤、閥板、主動軸、雙金屬溫度傳感器、閥板軸、軸承、風扇等組成。它的工作原理是雙金屬片感應水箱的溫度,通過雙金屬片的變形來控制閥板開啟的時間和角度。水箱溫度低時,閥板關閉,矽油不進入工作室,風扇與驅動軸分離不轉動,冷卻強度低;當水箱溫度較高時,閥板打開,矽油進入工作腔,通過矽油的高粘度使風扇和驅動軸結合,兩者同步旋轉,使風扇轉速更高,冷卻強度更大。閥板開啟角度越大,進入工作室的矽油越多,風扇與驅動軸結合越緊密,風扇轉速越高,從而實現冷卻強度的調節。
如果由於某種故障導致風扇離合器始終無法與驅動軸結合,那麽風扇就無法壹直高速旋轉,冷卻強度低,汽車在高負荷運行時就可能出現溫度過高的故障。為了避免這種情況,風扇離合器上有應急裝置,外殼上有鎖緊板。只需將鎖緊板的銷釘插入驅動板的孔中,然後擰上螺絲,這樣外殼和驅動軸就可以連為壹體,風扇就會和驅動軸同步運轉。但此時僅靠銷驅動無法長時間使用,風扇始終處於最高冷卻強度,不利於發動機的預熱和加熱。判斷風扇離合器故障?壹種方法是:發動機溫度正常時,用手轉動風扇葉片,如果能感覺到較大阻力,說明風扇離合器正常;如果此時風扇離合器的阻力很小,可以輕松轉動,說明風扇離合器已經損壞。
風機有兩種間接驅動方式,壹種是電動的,另壹種是液壓的。先說電動。
大部分轎車和乘用車都有電動散熱風扇,也就是壹個電機直接帶動風扇轉動。該電風扇結構簡單,安裝方便,不消耗發動機功率,提高了汽車的燃油經濟性。此外,使用電風扇不需要檢查、調整或更換風扇傳動帶,從而減少了維護工作量。壹般車上有兩個電風扇,壹個是壹樣大小的,壹個是大的,有的車上有空調冷凝器風扇,根據發動機水溫的不同和空調是否打開來決定風扇的啟動和運轉速度。
早期的電風扇控制電路和邏輯比較簡單,僅由溫控開關和空調壓力開關控制,滿足任意開關的條件,自動開啟風扇。溫控開關安裝在水箱上,直接感應冷卻液的溫度。它其實是壹個兩級電阻開關,內阻分為兩級,分別控制風扇的高低速運行。水溫超過90℃時,溫控開關第壹檔打開,風扇低速轉動,水箱散熱能力低;當水溫超過105℃時,溫控開關二檔打開,風扇高速旋轉,增加了通過水箱的空氣流量,增加了冷卻強度。如果開空調,空調壓力開關會直接給電風扇?電風扇直接運轉的壹個信號,與水溫無關。
日常使用中,有時溫控開關失靈。此時無論水溫多高,電風扇都不會啟動,導致發動機發熱。在這種情況下,我們可以拔掉溫控開關的插頭,然後用壹根電線短接其中兩個插頭,這樣電風扇就會轉動。速度和我們短接的插頭有關。壹般來說,我們可以縮短壹個較低的速度。
現在的汽車電控系統越來越復雜,電風扇的控制邏輯也越來越復雜。通常,發動機控制單元用於控制電風扇的啟動和運行。綜合考慮發動機及其周圍環境的參數,有應急運行模式,更節能,達到節能降耗的目的。但也帶來了信號控制復雜,維護困難的缺點。例如,發動機冷卻液溫度信號丟失,水箱出口溫度信號丟失。為了防止發動機溫度過高,發動機控制單元將指示電風扇高速運轉。如果空調高壓傳感器信號缺失,將指示空調系統停止工作;還有壹種很特殊的情況,就是當車速信號缺失時,發動機會誤認為汽車壹直在高速行駛,此時也會命令電風扇高速旋轉。
電風扇的另壹個特點是延時控制。我們經常會遇到,汽車開了很長時間後,即使關掉發動機,電風扇也會高速運轉壹段時間,最長甚至十幾分鐘。這主要是因為汽車長時間行駛後,發動機水溫高。如果我們直接關掉發動機,水泵停止運轉,發動機局部溫度會迅速升高,嚴重時會出現金屬熔化、粘連的情況。為了避免這種情況,電風扇在停車後仍然運轉壹段時間,以降低發動機的溫度,避免發動機的高溫損壞。
另壹種間接風扇驅動方式是液壓驅動,主要用於挖掘機和壹些風冷發動機。風扇安裝在液壓馬達上。當發動機啟動,溫度達到壹定程度,液壓馬達的油路接通,馬達運轉帶動風扇轉動,為發動機提供冷卻氣流。風扇的轉速可以由液壓馬達控制,水溫低轉速低,水溫高轉速高。挖掘機上液壓馬達的動力來自液壓泵,風冷發動機的動力來自油泵。
風扇上還有壹個很重要的裝置,就是導風罩,俗稱“風環”。其作用是引導氣流方向,避免風發散。如果缺失或損壞,風扇的冷卻能力會大大降低。風冷發動機上的導風板具有相同的功能。曾經有個例子。某風冷發動機大修後,導風板安裝不到位,不見了。修理工不理解,認為影響不大。結果發動機高溫快速拉缸。
以上是汽車迷的相關知識。日常使用中,最常見的故障就是風扇不轉。出現這種故障時,首先直接給電風扇通電。如果風扇轉動,說明風扇本身狀況良好,故障出在控制線。然後根據風扇的控制原理,我們壹步壹步的檢查,壹般溫控開關和水溫傳感器的故障率較高。對於卡車風扇來說,風扇離合器的故障率是最高的,檢查方法上面已經提到了,就不贅述了。
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