汽车空调鼓风机低温异响的分析与解决

禹 乐，何景林，涂家富

（重庆长安汽车股份有限公司合肥研究院）

摘　要：汽车空调在低温环境下，会出现一种鼓风机异响现象，本文通过分析，查找出问题原因并制定了解决措施。

关键词：低温；鼓风机；异响

目前，汽车已成为日常出行的主要交通工具，用户对其乘座舒适性的要求越来越高。汽车空调作为汽车重要的电器附件，可实现制冷、制热、除霜、除雾等功能，为车内驾乘人员提供良好舒适的环境。舒适环境包含适宜的温度、湿度、良好的噪声水平。其中的噪声水平，用户越来越关注，关于空调噪声，笔者通过查阅著述，发现关于低温环境下鼓风机噪声问题总结较少，因此本文就低温环境下一种鼓风机常见噪声问题进行探讨。低温环境下，汽车空调主要实现制热功能，对于传统燃油车来说，其原理是利用发动机的余热来进行制热，HVAC内部有暖风芯体，暖风芯体与发动机冷却系统相连，当发动机冷却液温度上升到一定值后，在水泵的作用下，将高温冷却液输送到暖风芯体内，暖风芯体将周围的空气加热，通过鼓风机将加热后的空气吹出，实现制热效果。实现热交换的冷却液将被水泵重新送到发动机冷却系统，以进行下一个制热循环，空调系统制热原理图如图1所示。

1　故障描述

汽车在产品开发阶段，会模拟用户的各种使用环境，进行充分验证，这其中，各极限工况下的道路耐久专项试验必不可少，比如吐鲁番高温试验、海南高温高湿试验、漠河低温试验等。笔者开发的某款车型，在漠河开展低温道路适应性试验时，发现冷车状态下 （环境温度-36℃），次开启汽车空调，HVAC会发出一种“吱吱”的干摩擦声噪声，声音属于高频尖锐声，维持15s左右后，自行消失，空调恢复正常工作状态。

2　问题分析

2.1 低温试验排查

根据问题发生的条件，采用环境模拟的方式，对问题原因进行试验分析。选取5套样件 （1套故障件和4套新件），依次编号为1#-5#，将试验样件放入低温箱，温度维持在-40℃，低温储存8h后，分别对试验样件进行通电测试，故障复现，主要表现为HVAC有吱吱干摩擦尖叫声，故障率100%，低温测试结果见表1。

通过本次试验，得出如下结论。

1）因新件和故障件均出现该问题，可确认该现象与耐久性能无关，属普遍现象。

2）常温下，无异常噪声，可确认该现象仅在低温下出现，与温度有关。

3）经现场识别，确认噪声源为HVAC鼓风机电机轴承部位发出，排除鼓风机叶轮和蜗壳摩擦声等零部件干涉原因。

为便于说明问题，对鼓风机电机位置进行示意，如图2所示。

2.2 鼓风机电机分解

为排查故障原因，需要进一步对鼓风机电机进行拆解，电机组成示意图见图3，通过拆解，发现产生异响的轴承为含油轴承。

查阅相关资料，含油轴承的工作原理为：电机转轴与轴承内孔采取间隙配合，电机不工作时，润滑油被轴承的内壁油孔吸入轴承内，含油轴承电机结构示意图见图4。

1）常温启动：常温条件下，润滑油流动性好，电机启动后，在离心力作用下，油从轴承流出来，在轴和轴承间充分润滑，电机无异响。

2）低温启动：低温环境下启动电机，此时润滑油粘稠，油流出速度变慢，不能及时的在轴和轴承内壁形成油膜，导致刚启动时，转轴与轴承产生干摩擦声音，摩擦生热，再加上离心力，油膜慢慢产生，异响消失。

综上所述，本次异响产生原因为鼓风机电机轴承选用不合理，在低温环境下，轴承油脂流动不畅，不能及时形成油膜，导致异响产生。

3　解决方案

解决方案主要从改善鼓风机电机轴承低温性能差方面着手，目前常用电机轴承有含油轴承和滚珠轴承两种，从耐低温性能角度来看，滚珠轴承性能更为优良，滚珠轴承电机结构示意图见图5，该种轴承转轴与轴承内圈采用过盈配合，钢?表面被油脂包裹，在-40℃低温环境下，油脂润滑性能仍然保持良好。电机工作时，轴承内圈滚珠转动，油脂直接给滚珠润滑，不会因为干摩擦引起吱吱的异响声。

电机改善前后对?图见图6，采用新电机后的HVAC低温台架试验，冷启动无异响，HVAC运行正常。新方案电机在漠河进行低温适应性路试，整个试验阶段，冷启动无异常噪声产生。综合台架和道路试验结果，本案例中出现的低温异响问题得到解决。

4　结论

随着乘客对汽车空调舒适性要求越来越高，空调噪声、异响问题越来越受关注。在极限低温环境下，一般低于-30℃时，车辆放置一段时间后，鼓风机次冷启动时，会产生吱吱的干摩擦音。该问题主要是HVAC鼓风机电机轴承极限低温性能差导致，可以通过采用耐低温性能好的滚珠轴承解决该类问题。

来源：《汽车电器》2019年12期