汽车风扇是吹风还是抽风——说说汽车冷却风扇是如何工作的

今天有网友问我，汽车水箱风扇是向里面吹风还是向外面排风啊？这个问题要看发动机的安装位置。对于绝大多数的轿车、卡车等，发动机安装在汽车的前面，这种情况下风扇就是向里面吹风的；对于发动机后置的大客车，以及装载机、挖掘机等工程机械，风扇就是向外排风的。

风扇对于汽车的作用是非常大的。我先来给你讲一件有趣的事：一台装载机在大修完发动机后，总是高温，不要说干活，原地怠速时间长了都会高温。修理工反反复复的检查了很多地方，包括更换水泵、清洗水箱、换节温器，后来甚至把节温器拆除了，还是高温。怀疑是缸垫哧了，就把缸垫又换了一遍，还是不行，并且换下来的缸垫也是好的。故障就此陷入困境。后来我无意中从这台车后面走过，立即感觉不对劲——正常发动机着车情况下应该有热风吹出来，这台车怎么没有呢？我马上想到了一个问题，打开发动机舱一看，果不其然——风扇装反了！

当然，这是一个比较特殊的案例，绝大多数的车型风扇都是有固定安装位置的，很难装错。不过它也说明了风扇对于汽车的重要性，如果没有它，汽车是无法正常工作的。早期的汽车风扇是比较简单的，一般都是与发动机同步运转，而现在汽车上的风扇是比较复杂的，特别是在控制逻辑方面更是复杂。今天我们就来详细的说一说汽车风扇有哪些类型，是如何工作的，它的控制逻辑又是怎样的。

汽车风扇的全称应该是“汽车冷却风扇”，它的作用是让更多的空气流经散热器，增强散热器的散热能力，加快冷却液的冷却速度，同时还可以让更多的空气流经发动机，将发动机散发出的热量带走。其实汽车在正常行驶时，正面的迎面风基本可以满足汽车的冷却需求，所以绝大多数情况下都是无需风扇冷却的。只有在一些特殊工况下，比如汽车高负荷、低车速行驶，或者长时间低速行驶，长时间原地怠速，这种情况下基本没有迎面风，就需要风扇来强制让空气流过散热器，加快冷却液的冷却速度了。

汽车的冷却风扇都是轴流式的，即风扇旋转时，空气沿着风扇旋转轴的轴线方向流动，与我们家用的风扇是一样的。与之对应的是径流式风扇，它的空气流向是从中间向四边散发的，类似于离心式水泵，比如汽车空调蒸发箱风扇，以及家用空调的风扇，等等。相对来说，轴流式风扇风速更快，风压更高、风量更大，冷却效果更好，但是噪音和振动较大。轴流式风扇应用的也更广泛，比如隧道、厂房通风工程、风洞等。不过这种风扇是有方向性的，千万不能装反了，否则风向就完全变了。就像开头的例子，风扇装反了，不但不能给发动机散热，反而把水箱的热量返还给发动机了。

以前的汽车冷却风扇基本都是用薄钢片压制而成的，重量比较大，转动惯量大，对发动机功率消耗较大，现在更多的采用工程塑料制作。扇叶的数量一般为4~7片，叶片与旋转平面呈30~45°的偏扭角，借以车身吸风能力，使空气沿着轴向流动。风扇的扇风量与风扇直径、转速、叶片形状、叶片安装角及叶片数有关。为了减小叶片的背压力和涡流阻力，把叶片制成不同的形状，比如叶尖窄、根部宽、叶尖向前弯曲、偏扭角渐变等。此外，为了降低风扇高速旋转时的噪音和振动，各叶片之间的间隔角并不相等，这样可以使叶片在旋转时对空气的间隔冲击时间不等。

还有特别重要的一点是：风扇是高速旋转件，它的动平衡是非常重要的。如使用中风扇破损，发动机会抖动严重，风量减小，风速降低，必须及时更换。我曾经遇到过一个案例，一辆铲车风扇叶掉了一个，司机却浑然不知，仍然使用了很长时间，直到有一天发动机异响，拆开一看，曲轴瓦第一道烧蚀了。这就是由于风扇高速旋转不平衡，产生了一个离心力作用在了曲轴第一道轴瓦上，最终导致曲轴润滑不良而烧蚀。

风扇的驱动方式有直接驱动和间接驱动两种。

直接驱动是指风扇直接安装在发动机曲轴上，或者由曲轴通过皮带或者齿轮驱动风扇旋转。绝大多数卡车和工程机械都采用这样的驱动方式，只要发动机运转，风扇就与曲轴同步旋转。需要注意的是：这种驱动方式会极大的消耗发动机的功率。测算表明，风扇最多时会消耗发动机功率的10%。

为了减少风扇对发动机功率的消耗，同时也避免过度冷却导致发动机过冷，发动机升温时间过长，现在的发动机一般都采用风扇离合器来控制风扇的工作时间和旋转速度。风扇离合器是由前盖、壳体、主动板、从动板、阀片、主动轴、双金属感温器、阀片轴、轴承、风扇等组成，它的工作原理是由双金属片感受水箱的温度，通过双金属片的变形来控制阀片开启的时机和角度。当水箱温度较低时，阀片关闭，硅油不进入工作腔，风扇与驱动轴脱离，不旋转，冷却强度较低；当水箱温度较高时，阀片开启，硅油进入工作腔，通过硅油的高粘度使风扇与驱动轴结合，二者同步旋转，风扇转速较高，冷却强度较高。阀片开启的角度越大，硅油进入工作腔越多，风扇与驱动轴结合的越紧密，风扇的转速就越高，从而实现了冷却强度的调节。

如果风扇离合器由于某种故障，导致发生始终不能与驱动轴结合，那么风扇就始终不能高速转动，冷却强度较低，在汽车高负荷运转时有可能发生温度过高的故障。为了避免这样的情况，在风扇离合器上有一个应急装置，在壳体上有一个锁止板，只要把锁止板的销插入主动板孔中再拧螺钉，就可以使壳体与主动轴连成一体，风扇就与驱动轴同步运转了。但此时只靠销传动，不能长期使用，并且风扇始终处于最高冷却强度，也不利于发动机的预热升温。判断风扇离合器故障的 一个方法是：当发动机温度正常时，用手旋转风扇叶，如果能感受到较大的阻力，说明风扇离合器是正常的；如果此时的风扇离合器阻力较小，可以轻松转动，就说明风扇离合器已经损坏了。

风扇的间接驱动方式有两种，一种是电动的，一种是液压驱动的。先来说说电动的。

绝大多数的轿车以及乘用车，冷却风扇都是电动的，也就是用一个电机直接驱动风扇的旋转，电动风扇结构简单，布置方便，不消耗发动机功率，使汽车燃油经济性得到改善。此外，采用电动风扇不需要检查、调整或更换风扇传动带，因而减少了维修的工作量。一般车型上有两个电动风扇，这两个风扇有一样大的，也有一大一小的，还有些车型专门有一个空调冷凝器风扇，它们根据发动机水温的不同以及空调是否开启，来决定风扇的启动以及运转速度。

早期的电动风扇，控制线路和控制逻辑都比较简单，仅受温控开关及空调压力开关控制，满足任何一个开关的条件及自动接通风扇。温控开关安装在水箱上，直接感受冷却液的温度，它事实上是一个两档电阻开关，内部电阻分为大小两档，分别控制风扇高低速运转。当水温超过90°C时，温控开关第一档接通，风扇低速旋转，对水箱的散热能力较低；当水温超过105°C时，温控开关第二档接通，风扇高速旋转，增大流过水箱的空气流量，冷却强度加大。如果开启空调，空调压力开关会直接给电动风扇 一个信号，电动风扇直接运转，与水温就无关了。

在日常使用中，有时会遇到温控开关失效的故障。此时无论水温有多高，电动风扇都不会启动，进而造成发动机高温。在这种情况下，我们可以把温控开关的插头拔下来，然后用一段导线把其中的两个插头短接起来，这样电动风扇就会转动了。转速的高低与我们短接的插头有关，一般情况下短接较低的转速即可。

现在的汽车电控系统越来越复杂了，电动风扇的控制逻辑也越来越复杂。一般用发动机控制单元来控制电动风扇的启动与运转，对发动机及其周围环境的参数考虑较为周全，有紧急运行模式，能效更高，从而达到节能降耗的目的。但是由此也带来信号控制较复杂，维修难度大的缺点。比如发动机冷却液温度信号缺失、水箱出水口温度信号缺失，发动机控制单元为了防止发动机高温，会指令电动风扇高速运转；空调高压传感器信号缺失，会指令空调系统停止工作；还有一个很特殊的情况，就是车速信号缺失时，发动机会误以为汽车一直在高速行驶，此时也会指令电动风扇高速旋转。

电动风扇还有一个特性，就是延时控制。我们经常会遇到汽车长时间行驶后，即使我们把发动机熄火，电动风扇还会高速运转一段时间，最长甚至可以超过十分钟。这主要是因为汽车长时间行驶后，发动机水温较高，如果我们直接熄火，水泵停止运转，发动机局部温度会迅速升高，严重时会发生金属熔融粘着。为了避免这种情况的发生，停车后电动风扇仍然运转一段时间，将发动机的温度降下来，避免发动机高温损坏。

还有一种间接式风扇驱动方式是液压驱动，这种方式主要应用在挖掘机上和部分风冷发动机上。风扇安装在一个液压马达上，当发动机启动、温度达到一定程度后，液压马达油路接通，马达运转，带动风扇旋转，为发动机提供冷却气流。风扇的转速可以由液压马达控制，水温低转速低，水温高转速高。挖掘机上的液压马达动力源于液压泵，风冷发动机的液压马达动力源于机油泵。

在风扇上还有非常重要的一个装置，就是导风罩，俗称“风圈”。它的作用是引导空气的流动方向，避免风力发散。如果它缺失或者损坏的话，风扇的冷却能力会大打折扣。在风冷发动机上的导风板有同样的作用，曾经有过这样的例子，一台风冷发动机大修后，导风板没有安装到位，并且有缺失，修理工不懂，以为作用不大，结果发动机很快就高温拉缸了。

以上就是汽车风扇的相关知识。在日常使用中，最常见的故障就是风扇不转。遇到这种故障时，首先直接给电动风扇通电，如果风扇转动，说明风扇本身是完好的，故障出在控制线路上，然后我们根据风扇的控制原理，一步步的排查，一般温控开关和水温传感器发生的故障率较高。对于卡车的风扇，以风扇离合器故障率最高，检查方法在上文已经说过了，不再赘述。

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