汽車座椅通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

霍成鵬 張鑫

摘 要：文章針對座椅通風(fēng)設(shè)計，內(nèi)置座椅通風(fēng)系統(tǒng)，包括風(fēng)扇、進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)袋、風(fēng)道等，利用計算機(jī)模擬分析，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，通過實驗驗證，靠背風(fēng)速要求大于12.5m3/h，通過局部修改吸風(fēng)空間，達(dá)到改善效果，優(yōu)化通風(fēng)設(shè)計后，達(dá)到13.00m3/h，達(dá)到要求效果，提高效率。

關(guān)鍵詞：汽車;座椅;通風(fēng);設(shè)計

中圖分類號：U462.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）13-103-03

Design Optimization of Ventilation System for Auto Seat

Huo Chengpeng1， Zhang Xin2

（1.Brilliance Automotive Engineering Research Institute， Liaoning Shenyang 110141;

2.Shenyang Jinbei Adient Automotive Components Co.， Ltd， Liaoning Shenyang 110179）

Abstract： The paper to seat ventilation design， built-in seat ventilation system consiste of fan air-intake air-bag air-duct and so on. Analysis by computer simulation， design structure reasonable， verified by test， back air speed higher than 12.50m3/h， through modifing absorb air space， improve ventilation result， optimal ventilation design? to achieve 13.00m3/h， fulfill requirement improve efficiency.

Keywords： Automobile; Seat; Ventilation; Design

CLC NO.： U462.1? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）13-103-03

前言

目前根據(jù)汽車市場需求，我國年汽車銷量已經(jīng)達(dá)到千萬級別，人們對汽車功能配置的要求越來越高，聚焦到每個零部件的要求也越來越高，隨著人們對于駕駛車輛時間的增加，對汽車座艙的要求也越來越高，座椅通風(fēng)已經(jīng)越來越受到客戶的重視，以往座椅的通風(fēng)功能只應(yīng)用在高端車上，對于通風(fēng)裝置的設(shè)計經(jīng)驗較少[1]，本文通過某款SUV車型座椅通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，使得通風(fēng)設(shè)計效率增加，縮短開發(fā)周期。

1 座椅通風(fēng)

座椅通風(fēng)原理是風(fēng)扇向座椅內(nèi)注入空氣，空氣從椅面上的蒙皮通風(fēng)孔流出，實現(xiàn)通風(fēng)功能。座椅通風(fēng)有效改善人體與椅面接觸部分的空氣流通環(huán)境，即使長時間乘坐，身體與座椅的接觸面也會干爽舒適[2]。

汽車座椅吹風(fēng)功能：是利用車載風(fēng)扇，置于座椅內(nèi)部，分別布置在座椅靠背和座椅座墊上，通過放置在座椅內(nèi)部的風(fēng)道將風(fēng)傳到座椅表面，座椅蒙皮上需要開通風(fēng)孔，在座椅表面形成吹風(fēng)效果。與汽車座椅吹風(fēng)功能不同的是座椅吸風(fēng)功能：是將座椅蒙皮表面的風(fēng)吸入到座椅中，實現(xiàn)座椅蒙皮表面降溫。

本文針對吹風(fēng)功能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在現(xiàn)有的設(shè)計上，通過優(yōu)化風(fēng)扇背后吸風(fēng)空間，在保證座椅打孔效果不更改的基礎(chǔ)上優(yōu)化通風(fēng)效果為最佳狀態(tài)。

2 座椅通風(fēng)功能原理

座椅通風(fēng)是分別將風(fēng)扇集成在座椅坐墊和靠背上，如圖1所示，啟動風(fēng)扇將風(fēng)吹入座椅的風(fēng)袋中，在經(jīng)過發(fā)泡中的風(fēng)道，穿過蒙皮的通風(fēng)孔實現(xiàn)座椅表面通風(fēng)，利用風(fēng)扇將空氣向上滲透經(jīng)過發(fā)泡流向座椅面表面（座椅面套是采用打孔皮），在炎熱天氣情況下可以使用通風(fēng)功能散去臀部、背部的汗液，給乘客帶來舒適感[3]。

2.1 座椅通風(fēng)設(shè)計

通過計算機(jī)建立模型，如圖2所示，通風(fēng)系統(tǒng)分為風(fēng)扇、出風(fēng)口、風(fēng)袋、風(fēng)道、進(jìn)風(fēng)口等部件。

由于座椅需要在座椅表面上實現(xiàn)通風(fēng)功能，因此座椅表面必須有通風(fēng)孔，通風(fēng)孔的密度以及分布對通風(fēng)的影響較大，本次設(shè)計根據(jù)座椅造型要求，如圖3所示，打孔率為4%。設(shè)計發(fā)泡座椅B面入風(fēng)口面積：座墊發(fā)泡入風(fēng)口面積：5569mm2 座椅靠背入風(fēng)口面積：3584mm2設(shè)計發(fā)泡座椅A面出風(fēng)口面積：座墊發(fā)泡出風(fēng)口面積：2799mm2 靠背發(fā)泡出風(fēng)口面積：2744mm2。

2.2 座椅通風(fēng)仿真計算

本次計算通風(fēng)量設(shè)置入口靜壓力為177Pa，入口出口壓差（入口壓力-出口壓力）為177Pa;進(jìn)風(fēng)口截面面積1000mm2，對于出風(fēng)口的設(shè)置，設(shè)置座椅蒙皮的每個出風(fēng)口的出風(fēng)風(fēng)速一致。

風(fēng)扇單體的PQ（質(zhì)量流量與壓損）曲線，如圖4所示：

本次計算過程中，采用無負(fù)載的情況下進(jìn)行，采用無負(fù)載主要考慮計算效率，設(shè)置進(jìn)風(fēng)口177Pa，座椅通過計算結(jié)果得出座椅通風(fēng)進(jìn)入座椅風(fēng)袋中之前，在入口處壓力為最大，經(jīng)過座椅通風(fēng)袋之后，壓力稍微減少，但是進(jìn)入到座椅發(fā)泡中的通風(fēng)孔中，如圖5、6、7、8中可以看出壓力值和風(fēng)袋中的壓力遞減，沒有明顯的損耗，因此風(fēng)道設(shè)計較為合理，風(fēng)道中的壓力傳輸?shù)阶伪砻鏁俅螠p少，此過程中會有一些損耗，但是壓力損耗較小，因此通過云圖可以看出，本次通風(fēng)壓力計算結(jié)果分析，設(shè)計結(jié)構(gòu)較合理。

座椅風(fēng)速計算，根據(jù)計算結(jié)果如圖9、10所示，在本次計算過程中，采用無負(fù)載的情況下進(jìn)行，設(shè)置進(jìn)風(fēng)風(fēng)速為14m/S，出風(fēng)口風(fēng)速為0.8m/S，在座椅的入風(fēng)口處，風(fēng)速13.79m/S，風(fēng)扇中的風(fēng)在通過風(fēng)袋中沒有明顯損耗，經(jīng)過風(fēng)袋的遠(yuǎn)端風(fēng)速降到5.49m/S，風(fēng)扇中的風(fēng)進(jìn)入座椅風(fēng)道中，達(dá)到4.5m/S左右，風(fēng)速有遞減損耗，但是整體風(fēng)流動順暢，在發(fā)泡表面風(fēng)速降到0.8m/S左右。

3 座椅通風(fēng)驗證

3.1 通風(fēng)風(fēng)扇

本次座椅通風(fēng)風(fēng)扇采用風(fēng)扇規(guī)格如下：

12V電系的車型額定工作電壓：DC13.5V，工作電壓范圍：DC9.0V-DC16.0V。最大風(fēng)量：0.55m3/min、19.25CFM，最大風(fēng)壓：18.95mmH2O、0.75inc H2O。

3.2 試驗驗證

將通風(fēng)座椅完全裝配后，放置在規(guī)定實驗環(huán)境中，然后使用密封薄膜將座椅整個包覆起來，然后在座椅B面座墊與靠背交匯處連接一根一定截面積的直管用于出風(fēng)。在座椅表面需要透風(fēng)的區(qū)域，將包覆薄膜去除，并盡量使去除區(qū)域與包覆區(qū)域相對密封。操作完成后，開啟通風(fēng)，座椅通風(fēng)收集罩將座椅表面乘坐區(qū)包圍，實現(xiàn)無漏汽，開動風(fēng)扇，達(dá)到最大額定轉(zhuǎn)速，將風(fēng)吹入到座椅風(fēng)袋及風(fēng)道中，從而風(fēng)從座椅表面進(jìn)入到通風(fēng)收集罩中，然后將風(fēng)速儀伸入到直管的測風(fēng)孔，平穩(wěn)后讀取數(shù)值。

風(fēng)量計算公式如式（1）所示：

CMH= V×S×T? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：CMH為風(fēng)量;V為風(fēng)速;T為時間;S為收集罩截面積。

試驗結(jié)果如表1所示，座椅靠背通風(fēng)量9.7m3/h，座椅座墊通風(fēng)量11.07m3/h。

實驗結(jié)果顯示靠背通風(fēng)量為11.07m3/h，根據(jù)要求座椅靠背通風(fēng)量需要達(dá)到12.5 m3/h及以上為最佳。不更改座椅造型座椅蒙皮打孔樣式以及整體布置的前提下，為了能進(jìn)一步提高座椅靠背吹風(fēng)效果，進(jìn)一步增大座椅通風(fēng)量，本次更改座椅靠背風(fēng)扇后部的吸風(fēng)區(qū)域，以保證風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動時有足夠的風(fēng)進(jìn)入到座椅的風(fēng)道中，從而增加座椅表面的通風(fēng)量，如圖12所示座椅第一次試驗時座椅靠背風(fēng)扇的吸風(fēng)區(qū)域截面積1987mm2，如圖13所示座椅在第二次試驗時座椅靠背風(fēng)扇的吸風(fēng)區(qū)域，更改后吸風(fēng)空間截面積2560mm2。

更改靠背吸風(fēng)區(qū)域后，第二次進(jìn)行試驗，在增大靠背吸風(fēng)空間后的座椅通風(fēng)系統(tǒng)試驗結(jié)果分析，座椅靠背通風(fēng)量13.00m3/h，比更改之前有明顯提升。如表2所示：

本次試驗的結(jié)果較上一次試驗通風(fēng)量的數(shù)值11.07m3/h上升到13.00m3/h，具有明顯的改善。本次更改有效地完成了座椅通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化。

4 結(jié)論

（1）通過設(shè)計已經(jīng)驗證對座椅通風(fēng)系統(tǒng)的布置結(jié)構(gòu)合理。

（2）座椅靠背加大吸入空間，通風(fēng)風(fēng)量加大至13.00m3/ h，滿足設(shè)計要求。

（3）內(nèi)置座椅風(fēng)扇，有效改善乘客長時間駕駛車輛與座椅之間接觸，產(chǎn)生空氣流通環(huán)境，有效改善乘客舒適程度。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王巍，朱曾坤.汽車座椅通風(fēng)系統(tǒng)探析.時代農(nóng)機(jī)：2018（3）：58-59.