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改装硅油风扇解析
1 36 发布于 吉林 2023-04-27 15:40:55 只看楼主 热门标准
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    每一个开大排量越野车的爷们基本上都会喜欢LX570那咆哮声,那一声咆哮就值10W。其实很多时候聊起丰田普拉多、陆巡等硬派越野车,很多人都会为其 “轰轰”的、如同狂风咆哮般的雄厚声浪拍手叫绝。甚至一些不知情的路人闻声侧目后,更是会对这台车的性能产生远超实际的幻想。那么问题就来了,如果开的是帕杰罗而不是LX570,怎么才能享受那醇厚的咆哮声呢?那就是把帕杰罗原装的硅油风扇改了。
首先科普一下发动机的冷却系统。发动机运转时必然会产生大量的热量,如果热量得不到及时排出,发动机气缸盖、缸体、气门、活塞就会因为温度过高而产生膨胀变形,进而导致活塞与气缸壁这种金属之间产生异常磨损。发动机热量堆积到超过金属材料的极限耐热性能后,也会出现活塞直接烧融的情况了。所以,为了避免高温损坏发动机、并确保发动机时刻都能运转在合理的温度区间内,散热系统便成为了每个发动机不可或缺的关键组成部分。


发动机散热共分为风冷和水冷两种类型,其中由于水的吸热能力要明显强于空气,并且水的导热性也要比空气高20多倍,所以对于发动机这个发热大户来说,水冷肯定是更为合适的散热方式。而在水冷的循环线路布置上,由于发动机的热量主要都聚集在气缸和缸体位置,所以为了有效散热,水冷系统的冷却液循环便会围绕着缸体和缸盖进行布置。在循环冷却过程中,低温冷却液在吸收了发动机的高温热量后会产生升温现象,而升温后的冷却液对于后续的发动机散热又必然会产生不利影响。不仅如此,由于液体达到一定温度后还会沸腾并产生蒸汽,而液态到气态的转化过程又会伴随着体积的膨大,所以如果冷却液得不到降温,那完全封闭的散热系统就会因为冷却液气化的体积膨大、出现内部压力陡然增加,直至水箱“开锅”。所以为了避免这种现象,冷却液就必须得到充足的散热降温,而为冷却液进行降温的部件,就叫做散热器。由于散热器是由导热性很好的铝材制成的充满中空结构的部件,所以它可以很好地充当高温冷却液与外界低温空气之间进行热交换的角色。但是由于空气的比热容小于水,所以同等质量空气所吸收的热量,要小于同等质量的水。这也就意味着只有用大量空气与冷却液进行热交换,最终才能达到降温的效果。而散热器会安装在引擎舱内部最靠前的位置,所以车速越快,穿过散热器的空气流量就越大,因此我们并不需要担心车辆高速行驶时的散热问题。水箱和发动机之间还有有一个东西叫节温器,帕杰罗的节温器开启温度都是88℃的,发动机水温没上升到88℃之前,节温器是闭合状态,水箱里面的水不参与扇热,发动机的防冻液只和暖风水箱间循环,所以水箱散热快并不影响发动机升温,如果改装以后发现水温上不来,基本都是节温器常开导致的。可一旦车辆遇到堵车频繁起步、上坡等负载较大的低速行驶工况,大负载会让发动机的发热量大增,而较低的车速又会导致穿过散热器、用于将热量带走的空气流量不足以完成散热。所以即使节温器常开也不能解决散热问题, 为了解决低速行驶的散热问题,工程师便在设计之初为冷却系统增加了一个能主动为散热器吹风的冷却风扇。冷却风扇共分为两种:一种是家用车都在用、占绝对主流的电机驱动风扇,它靠电力进行驱动,并且可以根据散热需求对风扇转速进行精准调整;而另一种就是硬派越野车会使用的硅油风扇了,其工作原理与变速箱的液力变矩器十分相似。硅油风扇的动力来源和液力变矩器一样,都是通过发动机曲轴旋转带动的,因此硅油风扇的转速也会随着发动机转速的起伏而起伏。



电子风扇不是不好,而是在越野车上面不适用,我们假设一台发动机热效率是50%(目前较高的热效率),发动机功率是120kw的动力输出,就要有120kw的功率转化成热量或者其他形式的能量被消耗掉,电力风扇的功率就要相应的满足这种散热需要就要有一定的功率,而汽车的供电基本都是12V或者24V。以常见的汽油越野车12V供电为例,如果500W的风扇,那工作电流需要至少40A。普通家用车没有长时间高负荷运转,电子风扇启动时间短并不会造成亏电,而硬派越野车的几乎都是高负荷运行就会导致电瓶亏电。
从原理上来说,发动机水温上到88℃节温器打开水箱参与散热,如果车辆是高速行驶撞风量够用,电子扇不需要启动,那么电子风扇为了不导致电瓶亏电都是设定一个温度阈值,当水箱温度达到阈值风扇才启动。就是因为这种设定才不适合越野车,因为越野车的发动机在越野的时候是持续高功率,转速越高功率越大发热量就越大。而电子风扇是水温已经热了之后才启动的被动降温的方式,也就是说水箱里面的水是热的才启动,这种情况发动机往往是已经高温状态了,相当于是高温以后才被降温。硅油风扇是始终在转,保证水箱里面的防冻液的温度始终低于发动机的温度,也就是说有一水箱凉水等着节温器的打开,节温器88℃打开了,水箱里面的水就给发动机降温,这可以理解为一种主动降温的方式。越野的时候发动机持续高功率高转速输出,由于硅油风扇和发动机连接,风扇就随发动机转速提高散热风量,从而抑制或者延后持续高温的发生。
目前市面上的硅油风扇有很多,归根结底就是两大类,一类是原装硅油风扇直接添加硅油,另一类是丰田的风扇直接替换原车的风扇。
先说说原装硅油风扇添加硅油的改法,众所周知,硅油有很大的膨胀系数,耦合器设计的时候就预留了膨胀空间,原厂添加的硅油量经过严密计算,一般也就是30-50ml。如果继续添加硅油肯定使耦合器温控阀提前打开,但是预留的膨胀空间就没有了,短时间不会有问题,长时间使用会导致耦合器变形甚至碎裂,导致硅油渗漏丢失,发动机会因耦合器失效而高温。这个过程往往会是一个缓慢的过程,往往是发现发动机高温才会发现耦合器漏油,这个时候损失往往是不可逆的。别问我是怎么知道的,当你验证了这个事情的时候,哭的眼泪都没有。





添加硅油的方式还有一个就是密封问题,原车的耦合器基本都是低温装配的,其密封胶圈在室温下会变长,很难塞进原来的胶槽中;硅胶有较高的膨胀系数,难免会在密封胶条或者胶条导槽中存在少量硅胶,在高温时的膨胀也会导致密封不严;使用过一段时间的硅油是褐色的,新硅油是无色透明的,两者相混合的利弊我们暂时无从考究;硅油表面张力小易从机器中渗漏等等问题都需要综合考虑。
再来说说丰田的风扇直接替换原车的风扇的方法。丰田普拉多、陆巡等硬派越野车,很多人都会为其 “轰轰”的、如同狂风咆哮般的雄厚声浪拍手叫绝。很多开帕杰罗的车友就是喜欢这种咆哮声,甚至一些人认为这一生咆哮就值10w,它独特的运转轰鸣声,也诱惑了无数越野玩家进行了后期改装。三菱帕杰罗也是硅油风扇,但是为啥没有咆哮声呢?具体原因就没必要分析了,想要咆哮那就直接把丰田的硅油风扇挪到帕杰罗上面呗。


有人会说改完丰田的硅油风扇会导致费油和动力下降,那么我们就来分析一下原因。其实丰田的咆哮声大是因为其硅油风扇的功率大,也就是风量大。把丰田车型的硅油风扇挪到三菱帕杰罗上,由于耦合器接口问题需要加装一个变径才能使用,这个变径就是导致费油的原因之一。因为加了变径导致重量增加,导致轴上质量增加,必然会增加油耗。第二个原因是由于丰田系列的风扇叶旋转风量大于三菱的风扇,风扇叶角度和直径大于三菱帕杰罗的风扇直径,旋转阻力加大了,导致费油。基于以上分析,我们可以得出一个结论,要想不费油那就先把重量和阻力降下来。




我们改装的丰田的硅油风扇,把重量降下来了,原车的重量2811g,我们改装的聚丙烯材质风扇叶重量2397g,的比原车的重量低400多g,高强度尼龙材质的重量2589g,也比原车的低200多g。
那么直径也必须做了调整,因为重量只是费油的一部分内容,旋转阻力也是需要调整的。



有图片可以看出,风扇叶直径略小于原车风扇,距集风罩的距离略大于原车风扇,留有足够的安全距离。


风扇叶稍保留原车的丰田原来的角度(不是直接改直边),降低抖动的风险。



纵向高度只有90mm几乎和原车的一致,远低于其他改装方式的120mm,距离水箱50mm,留有足够安全距离。
也就是说:
1、纵向高度和原厂的一样,不容易发生陀螺效应(越矮的陀螺越稳定);
2、扇叶直径稍小,是为了抵消扇叶角度变化带来的阻力变化;
3、整体重量减轻就是体现轻量化飞轮的作用,轴上质量减轻。
从3个维度上和原车风扇对比,把改装完风扇引起的油耗和动力改变降到最小。
经过专业测试,旋转阻力和原车的几乎没有变化,而风量和丰田原车的也没有变化。



大家最关心的几个疑问来解答一下:
1、改了这种风扇的好处是什么?
答:降温咆哮,可以明显改善低速怠速发动机高温和空调不凉的问题。
2、空调不凉能解决吗?
答:空调不凉有很多原因,排除缺氟和冷凝器散热孔堵塞的情况,会得到明显的改善,以我们自己的V73和V93为例,夏天空调的电子扇很少转。
3、改完这种风扇会不会导致水温上不来的情况?
答:因为水箱和发动机之间有一个东西叫节温器,帕杰罗的节温器都是88℃的,发动机水温没上升到88℃之前,节温器是闭合状态,水箱里面的水不参与扇热,发动机的防冻液只和暖风水箱间循环,所以并不影响发动机升温,如果改装以后发现水温上不来,基本都是节温器常开导致的。
4、改完这种风扇会不会影响暖风的情况?
答:发动机水温没上升到88℃之前,节温器是闭合状态,水箱里面的水不参与扇热,硅油风扇的风只能给发动机外表提供风冷,发动机的防冻液只和暖风水箱间循环,所以并不影响发动机升温,也不影响暖风。
5、你说的都是优点,难道没有缺点吗?
答:有缺点,缺点是硅油风扇所共有的,帕杰罗原车就是硅油风扇,改装完也是硅油风扇,优缺点全面继承,我们的目的只是把丰田的风扇的优点—咆哮声大,挪到帕杰罗上面。好多人不喜欢咆哮声,那改完就不可能喜欢,有的人喜欢咆哮声,那轰轰一声就够了,其他问题迎刃而解。
最后提示大家:改装有风险,操作需谨慎!
本篇帖子只是抛砖引玉,个人文化知识水平有限,在狭隘的角度做了一些分析,部分内容摘抄自网络,很多不足之处望海涵,切勿断章取义,谢谢!

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最后编辑于2023-05-03 09:21:13
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