汽车发动机冷却风扇NVH技术交流

RAV4/BYDG6/H6: 护风圈，保证扇叶末
端旋转的整体性， 减小因末端变形 引起的噪声； 减
少风量损失；
XXX 4条对称分布的主
要加强筋
RAV4: 13条不等间距加强
筋：减小谐波 噪声，增加结 构刚度
PS：
1.增加护风圈；2.增加加强筋数量，采用非固定间距形式的加强筋
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TOP 3：密封性
风扇控制策略
档位式、PWN 式
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案例：XXX各样车风扇噪声与竞争车型对比
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影响XXX冷却风扇噪声的主要原因及解决建议：TOP3
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TOP 1：驱动电机
车型
驱动电机形式
特点
XXX 2个驱动电机，2个固定档位转速 根据水温调节转速，最高转速出现比率大
RAV4/ PWM脉宽调压，无级变速
立的小涡流，这些涡流和涡流的分裂会使空气发生扰动，形成压力波动，从而激发出噪声。 当该涡流引起的振动频率与叶片的固有频率接近时，产生共振，噪声增加，久而久之，风 扇叶片极易折断。涡流噪声是宽频带噪声，主要取决于叶片形状和风扇的工作条件(即转速、 流量和气流阻碍)
共振引起的噪声 风扇的护风圈、叶片等结构由于共振也会产生结构噪声。
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汽车冷却风扇的主要技术参数
汽车冷却风扇叶片形状 铲形叶片风扇：叶片变宽、等安装角或变安装角。叶片形状顶端宽、根部窄，采
用这种叶形可充分利用风扇叶片在轴向安装，顶端有较大空间的特点，并利 用叶片顶端效率高的特点，适当增加风扇扇风面积而设计的，汽车上大多采 用此叶片形状。
汽车冷却风扇叶片材料 工程塑料型： 汽车上工程塑料风扇使用较广泛。材料主要有两大类：增强尼龙类及玻璃纤维
图1 风扇叶片常用参数
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叶片夹角
叶片夹角主要影响噪声的频谱组成。就叶片通过频率噪声而论，等夹角风扇对于谐波的节拍声是 不利的，不等节距夹角的风扇，在节拍声基频以下发生分谐波，可使噪声下降。
叶片材料
叶片材料对噪声有一定的影响，采用非金属材料制造叶片，可使噪声下降。
叶片数
增加风扇的叶片数，可增加风扇风量，相应地可降低转速。叶片数对风量的影响，从2到6叶风量 增加率是线性的，但以后随着叶数增加，风量的增加率越来越小。叶片数变化对声级的影响，与转速 无关，每叶约增加1 dB(A)。
轴功率
指发动机传递给风扇轴上的功率，通常称风扇所消耗能量。
…
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风扇噪声产生机理
旋转噪声
由风扇旋转的叶片周期性打击空气质点，引起的压力脉动激发出的噪声，这种周期性的压 力脉动是由一个稳态的基频和一系列谐波分量的叠加而成。这些脉动分量可用下式表示：
f＝inz／60(Hz) 式中：z——风扇叶片数； n——风扇转速，(r／min)； i——1，2，3…。
护风罩延伸
起隔离作用的EPDM海绵
闭孔海绵
RAV4/H6： 护风罩延伸较长，对散热器形 成包裹，且左右两侧加闭孔海面加强 密封；
PS：增强前端密封性,延长护风罩
XXX：护风罩无明显延伸，仅在散热器与冷 凝器间局部加隔离材料，两风扇结合 处及该总成与车身接触面无密封材料
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增强聚丙烯类。塑料风扇可制作成全塑型的小型风扇或带有金属嵌件的复合型塑料 风扇。为便于风扇的安装及传动功率，汽车风扇大多为带有金属嵌件的复合型塑料 风扇
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风量
风扇在单位时间内所输送的体积流量，为单位m3/s。
静压pst
指风扇克服冷却系空气流动阻力的能力，即风扇进口处的负压与大气压力之差 ，单位为Pa
辐射噪声 风扇电机本体的辐射噪声等。
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风扇噪声控制
转速
转速是影响风扇噪声的主要因素，因为提高转速，是用来满足足够风量最常用方法。 试验发现，如转速加倍，风量基本加倍，消耗功率增加将近7倍，而声压级将增加15dB， 在满足一定的冷却需求及合理布置的前提下 。
叶片弦长
叶片弦长对风量、消耗功率、声压级都有影响。窄叶、较高转速风扇可供给和宽叶 、较低转速风扇相同的风量，但其声压级及功率消耗却有可能增加了。而弦角大的风扇 要比弦角小的风扇噪声小，但弦角对风扇消耗功率有相反的影响。
汽车发动机冷却风扇NVH 技术交流
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目录 1.风扇类型 2.汽车冷却风扇的技术参数 3.风扇噪声产生机理 4.风扇噪声控制 5.案例：某车型风扇与BM车型对比
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风扇类型
1.按结构型式分类
①离心式风扇； ②螺旋式风扇； ③轴流式风扇 轴流式风扇：叶片数4～10叶，效率较高、结构紧凑、安装性好、布置方便，风 量较大。在汽车上应用较广。
BYD /G6
根据水温变化实施无级调速，噪声增大是 逐 渐的，不突然，最高转速出现比率很小
PS： 驱动电机形式直接影响了冷却风扇工作转速，改变驱动电机形式，改为 多级式或无级变速形式，能够降低高转速出现的比率，从而减小最大噪 声的出现比率
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TOP 2：风扇造型
护风圈
加强筋
XXX 不带护风圈
2.按布置型式分类
①吸风式：风扇向后排风与汽车行驶方向一致，有利于迎面风的利用； ②吹风式：在没有气流冲击效应时，采用吹风式布置。
3.按传动方式分类
①直接传动式：风扇固定在曲轴前端，这种方式结构简单，但需要橡胶减振。 ②间接传动：通过V型皮带、多契带、齿轮、风扇离合器等驱动风扇。风扇往往 和水泵装在同一根轴上，由于传动比可以选定，确定风扇外径比较方便。但由于悬 伸部分较长，从可靠性考虑必须减轻风扇质量。 ③电动风扇：由于这种传动方式与发动机本身没有直接的关系，所以风扇尺寸 、布置的自由度较大。用水温开关传感器等进行自动控制，可降低驱动功率损失及 噪声。
护风罩
护风罩是风扇和散热器之间的导风段。从减小涡流和气流阻力来说，以出风口与散热器正面 渐变连接并带有“钟口式” 扩散口的形式为最好，护风罩与散热器的连接不得有过大的空隙 因 为工作时护风罩内的压力低于大气压力，从空隙进人的空气不仅未参与发动机冷却，还使噪声增 加。某一护风罩的试验结果表明，将护风罩上下部的漏气空隙堵死，通过散热器的风量增加了9 ％ ，噪声下降2 dB(A)；当降低转速恢复到原有的风量时，噪声又下降3 dB(A)。
0.02
F
AutoPower 147mm:S (A) 5 blades fan with star 12V 2359RPM 4ok
Pa Amplitude(A)
0.00
198.05
20.00
Hz
2000.00
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涡流噪声： 由于风扇旋转时使周围的空气产生涡流，这些涡流又因粘滞力的作用分裂成一系列独