相比電動(dòng)車啟動(dòng)時(shí)的悄無聲息，燃油車的啟動(dòng)聲音無疑令人心潮澎湃，特別是部分越野車，啟動(dòng)時(shí)“嗚”的一聲，氣勢十足。為什么不同汽車的啟動(dòng)聲音不同，有的汽車會(huì)發(fā)出“嗚”的一聲呢？

由于機(jī)械結(jié)構(gòu)不同，不同類型，不同缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序和頻率不同，產(chǎn)生的聲音節(jié)奏也不同，簡單來說，發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，各缸之間的點(diǎn)火間隔和振動(dòng)相互影響，聲音會(huì)更復(fù)雜且富有層次感。除了發(fā)動(dòng)機(jī)本體發(fā)出的聲音外，有一些聲音是發(fā)動(dòng)機(jī)附件帶來的，如起動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇等。目前，主流汽車搭載的散熱風(fēng)扇有兩類——電子扇和硅油風(fēng)扇，技術(shù)路線差異明顯。

硅油風(fēng)扇：機(jī)械溫控的經(jīng)典方案

19世紀(jì)60年代，博格華納（BorgWarner）率先推出硅油風(fēng)扇離合器，其核心原理是利用硅油的熱膨脹后高粘度特性來傳遞扭矩，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，通過感溫器自動(dòng)控制風(fēng)扇的分離和接合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的調(diào)節(jié)。早期產(chǎn)品依賴雙金屬感溫器，通過溫度變化控制硅油流量。

2009年電控硅油離合器量產(chǎn)，引入ECU控制電磁線圈，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的溫度響應(yīng)。例如，博格華納的電控硅油離合器可直接讀取發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器信號(hào)，調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。

這種風(fēng)扇離合器最初主要用于商用車和一些高性能發(fā)動(dòng)機(jī)，因其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高而逐漸在汽車領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著時(shí)間的推移，硅油風(fēng)扇技術(shù)不斷改進(jìn)，從最初的開關(guān)型發(fā)展到如今的漸開型，能實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的溫度控制和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。廣泛用于卡車、工程機(jī)械，而在豐田普拉多、吉普牧馬人等硬派越野車中也普遍使用。

硅油風(fēng)扇核心部件為硅油離合器，具體由主動(dòng)盤、從動(dòng)盤、儲(chǔ)油腔、溫控閥片組成。硅油風(fēng)扇通過發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸直連或皮帶帶動(dòng)主動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)，硅油通過雙金屬感溫器或電磁線圈控制流量，根據(jù)需要流入并填充于工作腔，從而傳遞扭矩至從動(dòng)盤，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)。這個(gè)結(jié)構(gòu)有點(diǎn)類似液力變矩器，通過某種介質(zhì)來傳遞扭矩實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。

低溫狀態(tài)下，溫控閥片關(guān)閉，硅油不進(jìn)入工作腔，風(fēng)扇低速旋轉(zhuǎn)。高溫狀態(tài)下，閥片開啟，硅油填充工作腔，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速逐漸提高。

當(dāng)硅油風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，工作腔內(nèi)還會(huì)殘留部分硅油，當(dāng)車輛下一次啟動(dòng)時(shí)，在硅油的剪切力帶動(dòng)下，硅油風(fēng)扇會(huì)跟隨發(fā)動(dòng)機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而發(fā)出“嗚”的一聲響，這就是聲音的源頭了。

電子扇：按需散熱 節(jié)能典范

除了硅油風(fēng)扇，目前主流乘用車都偏愛使用電子扇來冷卻。20世紀(jì)80年代，隨著電子控制技術(shù)的普及，獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電子扇逐漸取代傳統(tǒng)機(jī)械風(fēng)扇。其核心突破在于脫離發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)工況解耦。90年代后，PWM脈寬調(diào)制技術(shù)應(yīng)用，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可無級(jí)調(diào)節(jié)；2010年后，直流無刷電機(jī)的引入進(jìn)一步提升能效。

電子扇核心部件就是直流電機(jī)，控制模塊包含 ECU、溫度傳感器、繼電器，ECU通過占空比控制電調(diào)節(jié)電子扇轉(zhuǎn)速。

相比硅油風(fēng)扇，電子扇的工作邏輯可以更精細(xì)化。如發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)狀態(tài)起動(dòng)，電子扇可以完全停轉(zhuǎn)來提升升溫速度。高溫狀態(tài)下，電子扇全速運(yùn)轉(zhuǎn)來精準(zhǔn)溫控。由于僅在需要時(shí)工作，相比硅油風(fēng)扇的直驅(qū)結(jié)構(gòu)，電子扇能節(jié)省5%左右的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。

為什么電子扇能如此精準(zhǔn)控制轉(zhuǎn)速呢？關(guān)鍵技術(shù)就是占空比。

占空比通過PWM脈寬調(diào)制技術(shù)來調(diào)整電流的輸入，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。PWM 技術(shù)是通過將高電平信號(hào)和低電平信號(hào)以非常高的頻率交替輸出，同時(shí)控制高電平信號(hào)的占空比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制。

通俗講，可以將PWM信號(hào)想象成一個(gè)能量的 “水龍頭”。打開時(shí)（高電平），關(guān)閉時(shí)（低電平）。如果“開”的時(shí)間很長，“關(guān)”的時(shí)間很短，電子風(fēng)扇得到的能量（電流）更多，轉(zhuǎn)速就更快；反之，如果“開”的時(shí)間很短，“關(guān)”的時(shí)間很長，電子風(fēng)扇得到的能量（電流）少，轉(zhuǎn)速就變慢。不過，PWM信號(hào)開關(guān)的頻率極高，快到只能用示波器才能觀察得到，而開關(guān)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，決定了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，而占空比則是用來控制“開”和“關(guān)”的時(shí)間比例。

新能源時(shí)代，由于沒有了發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)對(duì)能源管理更是達(dá)到史無前例的高度，電子扇的優(yōu)勢自然成為車企首選。電池的工作溫度，高了不行，低了也不行，為了達(dá)到較高的充電功率，需要熱管理系統(tǒng)將電池溫度控制在合理區(qū)間才能維持。以理想MEGA為例，由于車輛的峰值充電功率達(dá)到500kW，車輛的散熱需求極大，因此理想為其配備了一個(gè)功率高達(dá)1100W且直徑535毫米的大風(fēng)扇。

顯然，從機(jī)械時(shí)代的硅油傳動(dòng)到智能時(shí)代的電子控制，無論是硅油風(fēng)扇還是電子風(fēng)扇，都在為實(shí)現(xiàn)“低噪音、零故障、低能耗”的目標(biāo)而不斷升級(jí)迭代。（朋月）