华中科技大学机械科学与工程学院教授张云清：发动机冷却

　　 当前，国内发动机冷却风扇行业主要有中外合资企业和国内自主品牌企业两类企业。华纳圣龙（宁波）有限公司和东风贝洱热系统有限公司是两家实力相当的中外合资企业，占据国内发动机冷却风扇市场近50%的份额。在国家汽车产业政策引导下，雪龙集团股份有限公司、长春一汽装备龙山汽车部件有限公司、温州奕龙汽车零部件有限公司和慈溪玉龙汽车风叶有限公司等民营发动机冷却风扇企业取得了长足进步，近年来市场份额也逐步提高。

　　随着商用车国五排放标准加快实施，与节能减排紧密相关的发动机冷却风扇技术和市场发展趋势，深受业界广泛关注。最近，记者采访了研究这个问题很有成果的华中科技大学机械科学与工程学院教授张云清。

　　■ 新型冷却风扇驱动方式应运而生 

　　发动机是将热能转变为机械能的机器。可燃混合气体在燃油（气）发动机中燃烧时，气缸内气体温度可达2073K至2375K。尤其是经常低转速高负荷的大型商用车、重型工程机械车辆和矿山车辆，发动机很容易出现过热现象。要保证发动机正常工作，就必须对其进行适度冷却。因此，发动机冷却系统对发动机性能的发挥尤为重要。

　　发动机冷却风扇与柴油发动机基本保持1:1配套。有关专家依照中国汽车技术研究中心有关数据进行预测的结果显示：2020年，国内发动机冷却风扇市场需求量不低于728万套。

　　张云清介绍道：“传统冷却风扇消耗发动机功率的5%至8%，是消耗发动机功率的重要子系统。”

　　传统风扇传动方式是由曲轴按定传动比驱动水泵，通过水泵带动风扇旋转，风扇的转速只随发动机转速的变化而变化。这种驱动方式不能有效地协调散热需求与散热能力之间的关系，无法适应现代汽车节能减排的趋势。

　　近年来，各大整车企业和零部件企业逐步投入人力和物力，致力于通过冷却风扇优化设计及其驱动装置改善对冷却系统进行升级。

　　张云清说：“随着技术进步和设计理念转变，一种能根据发动机负荷调整转速的冷却风扇驱动方式应运而生，即通过离合器驱动风扇装置。当前，常见的风扇离合器包括硅油离合器、电磁离合器和电控硅油离合器。”

　　■ 三种风扇离合器优劣对比 

　　硅油离合器是一种根据粘性液体特性设计，以硅油为介质传递扭矩，并由散热器的气流温度控制的液力传动离合器。张云清介绍了它的两个主要优点。一是节省燃油。汽车在行驶过程中有迎面风通过散热器，90%以上的时间可以不使用风扇。通过硅油离合器降低风扇转速，可以有效地节省发动机油耗。二是降低噪声。风扇噪声是发动机噪声的主要来源之一。当汽车高速行驶时，如果停止使用风扇，发动机的噪声就可以显著降低。

　　张云清指出：“硅油离合器只能迎风安装，存在布局位置受限的缺点。”

　　电磁离合器依靠线圈通断电来控制离合器接合与分离，具有快速响应的优势。但是，它和硅油离合器一样受到布局位置限制。

　　在常规硅油离合器基础上，博格华纳开发出了电控硅油离合器。采用电控硅油离合器驱动装置的冷却风扇在节能减排和降低噪声等方面都有较大提升。同时，相比硅油离合器和电磁离合器，它具有转速控制更精确、不受系统布局影响等优点。

　　据博格华纳热能系统欧洲技术中心测试，与直接驱动的冷却风扇相比，采用电控硅油离合器的冷却风扇，发动机功率消耗可减少4.2%左右；与采用传统双金属感温硅油离合器的冷却风扇相比，采用电控硅油离合器的冷却风扇，发动机功率消耗可减少1.2%左右。张云清介绍道：“这种升级产品已经成为满足国五柴油机冷却系统标准要求的最佳匹配方案。”

　　■ 电控硅油离合器风扇市场竞争格局 

　　发动机冷却风扇与电控硅油离合器.按照1:1配比组装成电控硅油离合器风扇总成，主要应用在国三及以上标准的高档大型客车、卡车和部分工程机械车辆上。

　　当前，在国内电控硅油离合器风扇总成厂商中，中外合资企业有华纳圣龙（宁波）有限公司和东风贝洱热系统有限公司，实力较强的国内自主品牌企业有雪龙集团股份有限公司。这三家企业在国内电控硅油离合器风扇总成市场上展开竞争，平分秋色，共同促进电控硅油离合器在中国的普及率不断提高。

　　张云清说：“随着节能减排呼声日渐高涨和国家环保法规日趋严格，电控硅油离合器在减少燃油消耗和降低排放污染物方面的作用开始受到重视，将越来越多地使用在商用车和非道路移动机械上。”

　　张云清预计：“未来，电控硅油离合器在国内道路车辆和非道路车辆上的应用率分别是50%和10%，2020年市场需求总量将达到225万套。”

　　编辑：李沛洋