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本文章節:
一.前言
二.風扇離合器的工作原理
三.如何檢查您的風扇離合器是否正常
四.我的風扇離合器拆解研究修裡過程
五.附錄:SUZUKI原廠風扇離合器解剖



一.前言:
位於汽車水箱後面的散熱風扇是引擎冷卻系統的一個重要組件,擔任引擎散熱維持引擎於正常工作溫度的重責大任,而這個散熱風扇大致上有兩種作動方式,一為電動馬達驅動,另一為由引擎驅動的方式.本文只探討由引擎驅動散熱風扇方式的風扇離合器.

以下的風扇離合器工作原理及如何檢修說明等均是本人拆解研究後的心得,特別製作圖文分享給車友,如有錯誤歡迎留言指教,謝謝!

二.風扇離合器的工作原理:

風扇離合器內部填充有黏稠的透明矽油,當引擎轉動的時候,利用矽油當動力傳導的介質,帶動風扇轉動!
而且這個風扇的轉速是會隋著溫度而變化的!這是因為矽油隨溫度變化會在內部機件腔室間移動,改變被動件(風扇/離合器外殼)與主動件(引擎驅動軸)之間的結合力道鬆緊度,從而使被動件(風扇/離合器外殼)隋溫度變化轉速,達到省油有效的散熱效率!

風扇離合器正面外觀,周邊的空螺絲孔是要將風扇葉片鎖在這上面的,中央有一個螺旋金屬銅圈構造,它會接收風扇從水箱那邊吸過來的風,並感應這氣流的溫度, 這時銅圈會熱漲冷縮也就會造成中央轉軸往左或往右的轉動,這時也會連動裡面的閥門控制片轉動



側視圖:
右邊的轉軸接引擎驅動
左邊整個鋁製外殼 (散熱風扇就是鎖在這個外殼上面)



風扇離合器內的各部零件(零件名稱是本人根據功能自己取的,非專業名稱,若有誤請指正)



風扇離合器我們可以將它分為主動件與被動件,
主動件如下圖紅線框起來的部份,它是直接連接引擎的驅動轉軸以1:1隨引擎端的轉速轉動.
紅線框以外的部份包含內部零件及整個外殼都是被動件,它是借由矽油流到動力結合室的量的多寡而改變它與主動件之間的結合力道.被動件與主動件之間的轉速比例隨溫度高低可能在0.2:1~ 0.7:1這是我自己想像的數據啦! 反正絕對低於1:1



我們先來模擬冷車引擎未啟動的狀態 -- 經過一段時間的靜止狀態,矽油會往下流堆積在如圖所示的底部位置(淺藍色代表矽油),這時矽油儲存室與動力結合室的矽油因回油孔相通,所以兩邊矽油的量相當,這時的動力結合室因為有不少的矽油在這裡,所以被動件與主動件的結合力道也不弱,可能在0.5:1,如果你用手去搖動風扇葉片也會感覺到有一定的緊度.而不會是鬆弛的.



接著我們啟動引擎,風扇也開始轉動,在動力結合室內的矽油會因為轉動的離心力通過回油孔而流向儲油室,同時因為還是冷車的關係,溫度感應控制閥門尚未打開,所以儲油室的矽油不會流入動力結合室,經過3~4分鐘後這些矽油大部份都會流到儲油室這邊,這時的結合力道大概只剩下0.2:1,
如果這時熄火我們再去搖動風扇葉片就會發現非常的鬆弛!



如果我們讓引擎一直發動或行駛,引擎因為熱起來後從水箱吸過來的氣流溫度也開始提高,溫度感應銅螺圈因熱漲帶動閥門控制片打開閥門,並隨溫度高低自動控制閥門孔的大小,同時在儲油室的矽油也會因離心力通過閥門孔流向動力結合室,而動力結合室的矽油也會因離心力再流回儲油室,形成一個循環流動的狀態!
這時的結合力道(鬆緊度)就會經由溫度的高低自動控制閥門的大小來控制留在動力結合室內矽油的量,溫度越高,閥門開越大補充進結合室的矽油量就多,被動件(風扇)的咬合就越緊,風扇轉速提高增加散熱效率!
反之,溫度降低咬合力道(鬆緊度)也會降低風扇轉速,降低散熱效率,如此周而復始自動調節保持引擎在一個正常的工作溫度. 




三.如何檢查您的風扇離合器是否正常:

經由上面風扇離合器的原理探討說明,以及我實際的測試結果,在此歸納幾點檢查風扇離合器是否正常的方法:

大致上風扇離合器的故障有兩種:

第一種故障是熱車時因結合力不足致使風扇轉速無法提高而使散熱效率變差
,嚴重者引擎溫度飆高,水箱高溫高壓造成裂縫失水等....
造成的原因大多是因離合器使用日久難免有內部矽油逸散問題,矽油的量不足縱使溫度提高也無法形成較緊的結合力道.

第二種故障是無論是冷車還是熱車風扇離合器隨時都是保持較緊的咬合力道,只要稍踩油門便可聽到風扇轟轟的強力運轉聲音!風扇不管冷熱都使出比平常高的散熱效率,這時已經喪失溫度自動調節風扇轉速的功能,引擎浪費很多功率在風扇上造成馬力下降耗油等問題.這個故障可能是離合器內部零件脫落,使得儲油室與動力結合室隔離不良,無發正常工作之故。

測試方法:
1.在冷車,引擎未發動時,用手去搖動風扇,正常應該要有相當的緊度,
如果這時感覺很鬆阻力很小的話很可能就是內部矽油太少的問題,很可能是第一種故障的現象.
2.冷車發動引擎,並運轉約3~4分鐘,讓水箱溫度稍微提升或看溫度計指針開始動就熄火,然後再用手去搖動風扇葉片,這個時候的鬆緊度才應該是鬆的(阻力很小)這樣才是正常的,而且阻力要比上面1.步驟的緊度(阻力)還小很多.(這是因為引擎轉動帶動結合很緊的風扇轉動,離心力迫使結合室內的矽油經回油孔回到儲油室,同時因為冷車時離合器內的溫度感應閥門對結合室的充油孔關閉,而使結合室不再補充矽油,此時結合室內就會沒有矽油,而使結合力道變得非常小)
如果這時感覺阻力還是很大與1.步驟的阻力一樣的話就有可能是第二種故障,為了確認請再發動引擎約1~2分鐘再熄火如果這時阻力還是很大的話,那應該可以確定是屬於第二種故障.
3.繼續發動引擎讓引擎達到工作溫度,溫度表指針上到平常工作溫度位置,然後熄火,再去搖動風扇,這時應該有一定的緊度(感覺與步驟1.差不多)這樣就是正常的,如果還是太鬆那就是屬於第一種故障.


四.我的風扇離合器拆解研究修裡過程

我的 SUZUKI Gland Vitara 因水箱散熱風扇在引擎熱車高溫時,風扇轉速可能不高(很難查覺,因為它還是轉很快),致使散熱不佳,市區行車水溫經常飆高,經師傅建議更換風扇離合器試試看,唯SUZUKI原廠零件非常貴,所以改用非原廠的台製風扇離合器,更換後也順利的解決問題!



此後車再開了約一萬五千公里後,最近開車無論是冷熱車只要稍踩油門,那個風扇就隨引擎轉速提高而轟轟叫!(代表風扇非常有力的在轉動)

研判可能是風扇離合器失去隨溫度自動調節轉速功能,也就是離合器長期無論冷熱都處於較緊迫接合的狀態.這樣無論冷車或熱車,風扇都以強力方式對引擎散熱,其實這樣反而是在浪費動力並且耗油又無力.

記得以前在GV Club論壇有人分享風扇離合器因結合力不足,擬矽油不足而拆解補充矽油的文章,於是我也興起拆解它來研究和修理的念頭!

拆下這顆非原廠短命的台製離合器後,可以看到聯結風扇葉片這面,有這個像指針溫度計在用的螺旋金屬圈構造,沒錯它的原理跟溫度計是一樣的,先用平口起子轉看看是否卡住不能動彈?結果可以轉動證明這個溫度感應裝置作動功能正常!



接著要分解它了,但需卸下4顆螺絲,因太緊了轉不動,最後動用扭力撞擊起子和鐵鎚才把它分解開來!
  


打開來一看,咦~矽油應該是無色透明的,怎麼是黑灰色的矽油?難道是特殊配方?


用衛生紙擦一下發現是細微的金屬粉末與矽油攪拌後所造成的,顯示應該有某處有金屬磨耗!


拆開後我找了些資料並反覆思索模擬推論研究,最終讓我搞懂了這種矽油風扇離合器的運作原理!(上面章節二.風扇離合器工作原理即是這樣推敲出來的)有了理論基礎在判斷故障及檢修上就會更加容易及正確!!(請參考上面章節三.如何檢查您的風扇離合器是否正常)

接著先看與風扇葉片結合的這半邊,中間那長方型兩邊有圓孔的薄銅片中心點就是連接剛才外面看到的溫度感應銅螺圈,所以這片就是會隨溫度變化而左右轉動控制閥門的閥門控制片裝置.



然後再看聯結引擎轉動軸的這半邊,有一光亮的圓形鐵片,兩邊各有一個方梯形小洞這就是閥門孔,隨溫度轉動的閥門片會蓋在閥門孔上面,然後隨溫度變化左右轉動改變閥門孔的大小



將矽油擦拭掉,發現有一塊鐵板脫落,這塊鐵板上有閥門孔,原來是儲油室與動力結合室的隔板,怎會掉出來呢?






儲油室與動力結合室隔板(靠動力結合室這面)
 


儲油室與動力結合室隔板(靠儲油室這面)可以看到被磨的很光亮!



找到使透明矽油變成黑灰色的原因了!
因為這塊隔板應該要勞勞的固定在有溫度感應裝置或儲油室的這半邊,但因為鬆脫造成旋轉時與閥門控制片不斷磨擦,磨掉很多鐵粉造成矽油變黑!



這塊隔板竟然是用敲擊卯合這樣簡單的工序固定在上面的(看到上面的鑿痕嗎!)都沒考慮到不同材質金屬的熱漲冷縮問題,難怪壽命這麼短.
此圖也可以看到受溫度感應左右轉動的閥門控制片閥門孔之間,做控制閥門孔大小的工作狀況!還有可以看到左下角的回油孔



這是動力結合室的這半邊,



粉紅色區塊就是主動件(主驅動片),周邊有許多離心回油小洞,





主驅動片隨引擎轉動後使得動力結合室產生離心回油示意圖



風扇離合器兩邊的實體構造



因為隔板脫落已經無法勞勞的固定上去,決定放棄修理它!
並決定再自行更換一個新的,於是google找到一家材料行說雖然是副廠的但保證是"日本製"的,報價不到2k,於是我便趨車前往店家買回來了!

這是它的包裝紙盒,印刷字體除了料號外就是陡大的JAPAN,仔細看可以看到是印著T.C.I JAPAN ,可是上網查這個T.C.I JAPAN卻沒有資料!
然後中文貼紙上有列印SHIMAHIDE風扇離合器,查google是有一個日本的SHIMAHIDE品牌
http://www.shimahide.jp/items.htm 問題是Shimahide的包裝盒跟我買的這個怎麼差那麼多?


打開看一下實體,嘿!嘿! 陡大的MADE IN JAPAN看了就爽!只是心中還是有點存疑,真的是日本製造的嗎?
旁邊還貼了一張GMB的貼紙,也是google一下,嘿!GMB是另一個日本汽車零件的製造商,
GMB全球各地有製造廠及分公司也有台灣GMB
這讓我更加困惑了,GMB的風扇離合器也不是這種包裝紙盒啊!


那這到底是日本的SHIMAHIDE還是日本的GMB?
為什麼紙盒不一樣?紙盒上應該有的廠牌公司地址電話等資訊也都沒有!
難道是是打著MADE IN JAPAN的仿冒品?
.......但是想到價格差那麼多也就算了,就當它是正宗日本製造的產品吧!

將這顆風扇離合器裝上車子後,還不要發動引擎先用手搖動風扇,緊度跟熱車時的緊度差不多(緊咬合),這是因為靜止狀態下裡面的矽油分別在儲油室及結合室都有的關係.這樣是正常的!

接著發動引擎,約3~4分鐘後或溫度表指針開始動的時候熄火,這時因為引擎轉動帶動結合很緊的風扇轉動,離心力迫使結合室內的矽油經回油孔回到儲油室,同時因為冷車時離合器內的溫度感應閥門對結合室的充油孔關閉,而使結合室不再補充矽油,此時結合室內就會沒有矽油,發動約3~4分鐘後熄火後再用手去搖動風扇就會發現這時的風扇是非常鬆弛沒多少阻力的!

然後再發動車子開出去試車,踩油們不會再轟轟叫了!!又回覆到以前正常的感覺了!

待引擎漸熱,風扇離合器的溫度感應充油閥門就會開始打開,接著矽油就會不停的因為離心力透過充油孔和回油孔在儲油室和結合室間循環流動,而溫度感應充油閥門隨溫度高低變化自動調整充油孔的開度大小,去控制結合室內的矽油容量,改變鬆緊度,結合室內矽油量多的話就會使阻尼提高讓結合更緊迫,量少的話阻尼降低結合力道就降低,風扇的轉速也因結合的力道鬆緊度而改變!

這次認真研究風扇離合器的作動原理,並且成功對症下藥修復,期望這顆所謂的MADE IN JAPAN風扇離合器可以撐久一點就好了!!

(本篇圖文內容版權為本人所有,非經同意請勿抄襲或轉載!)



五.附錄:
SUZUKI Grand Vitara原廠的風扇離合器

原廠的風扇離合器基本上矽油阻尼的工作原理與前述副廠都是相同的,
唯在溫度感應控制裝置上構造不一樣.
但也是利用溫度變化去調整閥門大小的
(以下圖片取自GV Club論壇)



連接引擎這面的長相

 

分解開來可以看到裡面透明的矽油(此圖矽油因使用日久有變黃但不影響功能),前面這塊是主動片及動力結合油室,後面那塊是儲油室/溫控閥們



主動片及動力結合油室



儲油室的回油孔


如果您拆開風扇離合器發現裡面矽油已經變黑灰色的,那就不用修了,直接換新的!

如果您是因為風扇轉速不足散熱差,
依照章節三.的步驟檢查離合器判斷是矽油太少而決定修理的話,
當您打開離合器如果看到是黃色的矽油,那基本上這顆離合器還有救,只要將舊的矽油讓它自然垂滴出來即可不要用衛生紙或布去擦拭,怕有碎屑會阻塞回油孔!
然後將新的矽油注入儲油室至9成滿即可,結合後裝上車子重新測試一次如果恢復正常那就恭喜你了!

如果加油門會轟轟叫,那是矽油加太多了!再拆下來吸掉一些矽油再試試吧!真不行的話,換新的吧!
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