なぜFF車のラジエターの電動クーリングファンって、 突然回りだして、作動音がうるさいのでしょうか？

Answer 1

冷却用電動ファンは、下記の信号で，少なくともどちらかが「稼働」で，しかもその「高回転側」が選ばれます。例えば下記2段階の回転数制御では，下記のようになります。

・OFF
・低速回転
・高速回転

●エンジン冷却水温度 （ひとつの例）
80℃まで … ファン停止
85～100℃ … ファンを稼働 （低速～高速）
100℃以上 … ファンを稼働 （高速）

●エアコンの冷凍サイクルの高圧側圧力 （ひとつの例）
1.55MPaまで … ファン停止
1.55～2.3MPa … ファン稼働 （低速～高速）
2.3MPa以上 … ファン稼働 （高速）

ここで「1.0MPa」とは，だいたい10kgf/cm2=10キロ。

●制御は？
（例-1）
エンジン水温＝90℃ で 高圧圧力＝1.2MPa → ファンはエンジン水温で制御され，中速で稼働

（例-2）
エンジン水温＝80℃ で 高圧圧力＝2.0MPa → ファンは高圧圧力で制御され，中高速で稼働

～ ファンをより高い回転数で回す方に制御される

●ファンの回転数制御は？
クルマにより下記のようになります。

・比較的安いクルマ
OFF，ON … 1段階

・やや安いクルマ
OFF，ONで低回転域，ONで高回転 … 2段階

・高級車
OFF，低回転，中回転，高回転 … 3段階

・もっと高級車あるいは欧州車の多く
OFF，無段階

●どうしてファンがうるさいのか？
モータによる騒音もありますが，ほとんどはファンの先端に翼端渦による騒音です。翼端渦というのは，ファンのブレード（羽根）の先端で上流側から下流側に回り込む渦のことです。これによる騒音の大きさ（正確には，SPL）は，ファン径の8乗，回転数の6乗に比例します。
ファンは，最高速度で3000rpmくらいで回転します。この場合，ブレード先端速度は80m/sくらいです。このファン騒音を抑えるために，ファンのブレード先端とシュラウド（風をきれいに流す板状の箱）の隙間を小さくします。そうなるとファンの剛性が必要になり，慣性質量が増えるため，モータのトルクが大きくなります。
ファン・ブレードの先端にリングをはめて，翼端渦を抑える方法を「リング・ファン」といい，高級車の一部で使われています。これを使うと，ファン・ブレード剛性をあげることができ，さらに翼端渦を少なくするので，騒音で4～5dBくらい低減できます。

●どうして安いクルマだとうるさいのか？
下記3つがその理由です。

(1) ファンの段数が1段しかない … いきなり最高速度が回転
(2) ファン・ブレードから発生する翼端渦を抑える構造をとっていない … コスト低減
(3) 室内への遮音が不十分 … 翼端渦による騒音の基本周波数は300～400Hz（ヘルツ）です。この周波数域は，遮音材をドアの内部などに入れることで，十分遮音できます。しかしコスト優先なのでしょう

●どうして高級車は無段階回転数制御ができる油圧駆動ファンや電動ファンを使うのか？
下記3つの理由からです

(1) 騒音を抑えたい
(2) 冷却ファン動力を抑えたい → 燃費改善
(3) 大型のファンモータ ～ ふだんは低回転で使い，動力を抑える必要がある

油圧駆動ファンは500～1000W，大型電動ファンは400～1000Wくらいの入力が必要です。燃費は電力100Wあたり1%くらい悪化しますので，冷却ファン動力を抑えることは燃費改善に重要です。高級車は一般に大きな出力のエンジンであるため大型の冷却ファンが使われます。このためファン動力を抑えることが必要です。

●どうして油圧駆動ファンはダメなのか？
エンジン回転数に比例する油圧ポンプ（一般にトロコイド・ポンプ）は，エンジン回転数に依存していますので，油圧モータ（これも一般にトロコイド・モータ）への流量を制御弁で調節してもあまり動力は低減できません。このため電気モータをPWMで時間平均電圧を調節する方式が動力は小さいのです。これは油圧ポンプの効率や電気への変換効率を考慮しても，電気モータが有利です。
このためセルシオでも2代目までしか採用されず，クラウンやウィンダムも一部の車種での採用に終わりました。

簡単ですが，ご参考になれば幸いです。

質問者からのお礼コメント

回答して下さった皆様方、
ありがとうございました。

Answer 2

確かに五月蝿い
家庭用直流扇風機（グリーンファン）は無音だけど
進化しない車は淘汰される
まぁ
俺の車の場合は
あえて小型軽量化して静かに廻るけど

Answer 3

何年式の車に乗られているのか不明ですが、クーリングファンは水温等を検知していて、ある程度の温度以上になると回り始めます。これは、ＦＦでもＦＲでも４ＷＤでも基本的に同じです。作動音がうるさいのは、車の年式が古いとか、まあ、高級車じゃないとかも関係しますが・・・。もしかして、ファンの取付部にあるベアリング類が壊れかけている可能性もあります。
ブーンという感じの音で回っているのであれば問題ないと思いますが、カラカラカラというような音であれば、点検をお勧めします。

Answer 4

突然というか自動で水温を検知して回るようにセンサーが付いているからですね。

うるさいのは まぁしかたありません。 静穏設計のFANもありますけど・・・値段が高い！

Answer 5

それが安モンの車種かクルマ音痴が乗るだからです。

FFであってもウィンダムみたいな高級車・高額車になると電動ファンではなく、油圧で水温に比例して動く静かなファンが採用されてます。

そうでなくてもそれなりに静かさがほしい車体の場合は、扇風機の風量調整のように3段風量切り替えがついてる車種もありますよ。