汽車座椅通風系統設計

霍成鵬 張鑫

摘 要：文章針對座椅通風設計，內置座椅通風系統，包括風扇、進風口、風袋、風道等，利用計算機模擬分析，設計結構合理，通過實驗驗證，靠背風速要求大于12.5m3/h，通過局部修改吸風空間，達到改善效果，優化通風設計后，達到13.00m3/h，達到要求效果，提高效率。

關鍵詞：汽車;座椅;通風;設計

中圖分類號：U462.1? 文獻標識碼：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

目前根據汽車市場需求，我國年汽車銷量已經達到千萬級別，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，座椅通風已經越來越受到客戶的重視，以往座椅的通風功能只應用在高端車上，對于通風裝置的設計經驗較少[1]，本文通過某款SUV車型座椅通風系統的優化設計，使得通風設計效率增加，縮短開發周期。

1 座椅通風

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

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

本文針對吹風功能進行優化設計，在現有的設計上，通過優化風扇背后吸風空間，在保證座椅打孔效果不更改的基礎上優化通風效果為最佳狀態。

2 座椅通風功能原理

座椅通風是分別將風扇集成在座椅坐墊和靠背上，如圖1所示，啟動風扇將風吹入座椅的風袋中，在經過發泡中的風道，穿過蒙皮的通風孔實現座椅表面通風，利用風扇將空氣向上滲透經過發泡流向座椅面表面（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 座椅通風設計

通過計算機建立模型，如圖2所示，通風系統分為風扇、出風口、風袋、風道、進風口等部件。

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

2.2 座椅通風仿真計算

本次計算通風量設置入口靜壓力為177Pa，入口出口壓差（入口壓力-出口壓力）為177Pa;進風口截面面積1000mm2，對于出風口的設置，設置座椅蒙皮的每個出風口的出風風速一致。

風扇單體的PQ（質量流量與壓損）曲線，如圖4所示：

本次計算過程中，采用無負載的情況下進行，采用無負載主要考慮計算效率，設置進風口177Pa，座椅通過計算結果得出座椅通風進入座椅風袋中之前，在入口處壓力為最大，經過座椅通風袋之后，壓力稍微減少，但是進入到座椅發泡中的通風孔中，如圖5、6、7、8中可以看出壓力值和風袋中的壓力遞減，沒有明顯的損耗，因此風道設計較為合理，風道中的壓力傳輸到座椅表面會再次減少，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，本次通風壓力計算結果分析，設計結構較合理。

座椅風速計算，根據計算結果如圖9、10所示，在本次計算過程中，采用無負載的情況下進行，設置進風風速為14m/S，出風口風速為0.8m/S，在座椅的入風口處，風速13.79m/S，風扇中的風在通過風袋中沒有明顯損耗，經過風袋的遠端風速降到5.49m/S，風扇中的風進入座椅風道中，達到4.5m/S左右，風速有遞減損耗，但是整體風流動順暢，在發泡表面風速降到0.8m/S左右。

3 座椅通風驗證

3.1 通風風扇

本次座椅通風風扇采用風扇規格如下：

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

3.2 試驗驗證

將通風座椅完全裝配后，放置在規定實驗環境中，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。在座椅表面需要透風的區域，將包覆薄膜去除，并盡量使去除區域與包覆區域相對密封。操作完成后，開啟通風，座椅通風收集罩將座椅表面乘坐區包圍，實現無漏汽，開動風扇，達到最大額定轉速，將風吹入到座椅風袋及風道中，從而風從座椅表面進入到通風收集罩中，然后將風速儀伸入到直管的測風孔，平穩后讀取數值。

風量計算公式如式（1）所示：

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

式中：CMH為風量;V為風速;T為時間;S為收集罩截面積。

試驗結果如表1所示，座椅靠背通風量9.7m3/h，座椅座墊通風量11.07m3/h。

實驗結果顯示靠背通風量為11.07m3/h，根據要求座椅靠背通風量需要達到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，為了能進一步提高座椅靠背吹風效果，進一步增大座椅通風量，本次更改座椅靠背風扇后部的吸風區域，以保證風扇在轉動時有足夠的風進入到座椅的風道中，從而增加座椅表面的通風量，如圖12所示座椅第一次試驗時座椅靠背風扇的吸風區域截面積1987mm2，如圖13所示座椅在第二次試驗時座椅靠背風扇的吸風區域，更改后吸風空間截面積2560mm2。

更改靠背吸風區域后，第二次進行試驗，在增大靠背吸風空間后的座椅通風系統試驗結果分析，座椅靠背通風量13.00m3/h，比更改之前有明顯提升。如表2所示：

本次試驗的結果較上一次試驗通風量的數值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系統的優化。

4 結論

（1）通過設計已經驗證對座椅通風系統的布置結構合理。

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

（3）內置座椅風扇，有效改善乘客長時間駕駛車輛與座椅之間接觸，產生空氣流通環境，有效改善乘客舒適程度。

參考文獻

[1] 梁曉亮，鐘兆天.內置式汽車座椅通風控制系統的設計.南方論壇： 2019（3）8，38.

[2] 朱小麗，王躍貞，徐凱等.汽車座椅通風功能應用淺談.汽車實用技術：2015（9）：84-86.

[3] 王巍，朱曾坤.汽車座椅通風系統探析.時代農機：2018（3）：58-59.