禹 樂(lè)，何景林，涂家富

（重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司合肥研究院）

摘　要：汽車空調(diào)在低溫環(huán)境下，會(huì)出現(xiàn)一種鼓風(fēng)機(jī)異響現(xiàn)象，本文通過(guò)分析，查找出問(wèn)題原因并制定了解決措施。

關(guān)鍵詞：低溫；鼓風(fēng)機(jī)；異響

目前，汽車已成為日常出行的主要交通工具，用戶對(duì)其乘座舒適性的要求越來(lái)越高。汽車空調(diào)作為汽車重要的電器附件，可實(shí)現(xiàn)制冷、制熱、除霜、除霧等功能，為車內(nèi)駕乘人員提供良好舒適的環(huán)境。舒適環(huán)境包含適宜的溫度、濕度、良好的噪聲水平。其中的噪聲水平，用戶越來(lái)越關(guān)注，關(guān)于空調(diào)噪聲，筆者通過(guò)查閱著述，發(fā)現(xiàn)關(guān)于低溫環(huán)境下鼓風(fēng)機(jī)噪聲問(wèn)題總結(jié)較少，因此本文就低溫環(huán)境下一種鼓風(fēng)機(jī)常見(jiàn)噪聲問(wèn)題進(jìn)行探討。低溫環(huán)境下，汽車空調(diào)主要實(shí)現(xiàn)制熱功能，對(duì)于傳統(tǒng)燃油車來(lái)說(shuō)，其原理是利用發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱來(lái)進(jìn)行制熱，HVAC內(nèi)部有暖風(fēng)芯體，暖風(fēng)芯體與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)相連，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度上升到一定值后，在水泵的作用下，將高溫冷卻液輸送到暖風(fēng)芯體內(nèi)，暖風(fēng)芯體將周圍的空氣加熱，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)將加熱后的空氣吹出，實(shí)現(xiàn)制熱效果。實(shí)現(xiàn)熱交換的冷卻液將被水泵重新送到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，以進(jìn)行下一個(gè)制熱循環(huán)，空調(diào)系統(tǒng)制熱原理圖如圖1所示。

1　故障描述

汽車在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，會(huì)模擬用戶的各種使用環(huán)境，進(jìn)行充分驗(yàn)證，這其中，各極限工況下的道路耐久專項(xiàng)試驗(yàn)必不可少，比如吐魯番高溫試驗(yàn)、海南高溫高濕試驗(yàn)、漠河低溫試驗(yàn)等。筆者開(kāi)發(fā)的某款車型，在漠河開(kāi)展低溫道路適應(yīng)性試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)冷車狀態(tài)下 （環(huán)境溫度-36℃），次開(kāi)啟汽車空調(diào)，HVAC會(huì)發(fā)出一種“吱吱”的干摩擦聲噪聲，聲音屬于高頻尖銳聲，維持15s左右后，自行消失，空調(diào)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

2　問(wèn)題分析

2.1 低溫試驗(yàn)排查

根據(jù)問(wèn)題發(fā)生的條件，采用環(huán)境模擬的方式，對(duì)問(wèn)題原因進(jìn)行試驗(yàn)分析。選取5套樣件 （1套故障件和4套新件），依次編號(hào)為1#-5#，將試驗(yàn)樣件放入低溫箱，溫度維持在-40℃，低溫儲(chǔ)存8h后，分別對(duì)試驗(yàn)樣件進(jìn)行通電測(cè)試，故障復(fù)現(xiàn)，主要表現(xiàn)為HVAC有吱吱干摩擦尖叫聲，故障率100%，低溫測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

通過(guò)本次試驗(yàn)，得出如下結(jié)論。

1）因新件和故障件均出現(xiàn)該問(wèn)題，可確認(rèn)該現(xiàn)象與耐久性能無(wú)關(guān)，屬普遍現(xiàn)象。

2）常溫下，無(wú)異常噪聲，可確認(rèn)該現(xiàn)象僅在低溫下出現(xiàn)，與溫度有關(guān)。

3）經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別，確認(rèn)噪聲源為HVAC鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承部位發(fā)出，排除鼓風(fēng)機(jī)葉輪和蝸殼摩擦聲等零部件干涉原因。

為便于說(shuō)明問(wèn)題，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)位置進(jìn)行示意，如圖2所示。

2.2 鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)分解

為排查故障原因，需要進(jìn)一步對(duì)鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行拆解，電機(jī)組成示意圖見(jiàn)圖3，通過(guò)拆解，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生異響的軸承為含油軸承。

查閱相關(guān)資料，含油軸承的工作原理為：電機(jī)轉(zhuǎn)軸與軸承內(nèi)孔采取間隙配合，電機(jī)不工作時(shí)，潤(rùn)滑油被軸承的內(nèi)壁油孔吸入軸承內(nèi)，含油軸承電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖4。

1）常溫啟動(dòng)：常溫條件下，潤(rùn)滑油流動(dòng)性好，電機(jī)啟動(dòng)后，在離心力作用下，油從軸承流出來(lái)，在軸和軸承間充分潤(rùn)滑，電機(jī)無(wú)異響。

2）低溫啟動(dòng)：低溫環(huán)境下啟動(dòng)電機(jī)，此時(shí)潤(rùn)滑油粘稠，油流出速度變慢，不能及時(shí)的在軸和軸承內(nèi)壁形成油膜，導(dǎo)致剛啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸與軸承產(chǎn)生干摩擦聲音，摩擦生熱，再加上離心力，油膜慢慢產(chǎn)生，異響消失。

綜上所述，本次異響產(chǎn)生原因?yàn)楣娘L(fēng)機(jī)電機(jī)軸承選用不合理，在低溫環(huán)境下，軸承油脂流動(dòng)不暢，不能及時(shí)形成油膜，導(dǎo)致異響產(chǎn)生。

3　解決方案

解決方案主要從改善鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承低溫性能差方面著手，目前常用電機(jī)軸承有含油軸承和滾珠軸承兩種，從耐低溫性能角度來(lái)看，滾珠軸承性能更為優(yōu)良，滾珠軸承電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖5，該種軸承轉(zhuǎn)軸與軸承內(nèi)圈采用過(guò)盈配合，鋼?表面被油脂包裹，在-40℃低溫環(huán)境下，油脂潤(rùn)滑性能仍然保持良好。電機(jī)工作時(shí)，軸承內(nèi)圈滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)，油脂直接給滾珠潤(rùn)滑，不會(huì)因?yàn)楦赡Σ烈鹬ㄖǖ漠愴懧暋?/p>

電機(jī)改善前后對(duì)?圖見(jiàn)圖6，采用新電機(jī)后的HVAC低溫臺(tái)架試驗(yàn)，冷啟動(dòng)無(wú)異響，HVAC運(yùn)行正常。新方案電機(jī)在漠河進(jìn)行低溫適應(yīng)性路試，整個(gè)試驗(yàn)階段，冷啟動(dòng)無(wú)異常噪聲產(chǎn)生。綜合臺(tái)架和道路試驗(yàn)結(jié)果，本案例中出現(xiàn)的低溫異響問(wèn)題得到解決。

4　結(jié)論

隨著乘客對(duì)汽車空調(diào)舒適性要求越來(lái)越高，空調(diào)噪聲、異響問(wèn)題越來(lái)越受關(guān)注。在極限低溫環(huán)境下，一般低于-30℃時(shí)，車輛放置一段時(shí)間后，鼓風(fēng)機(jī)次冷啟動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生吱吱的干摩擦音。該問(wèn)題主要是HVAC鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承極限低溫性能差導(dǎo)致，可以通過(guò)采用耐低溫性能好的滾珠軸承解決該類問(wèn)題。

來(lái)源：《汽車電器》2019年12期