汽车座椅通风系统设计

霍成鹏 张鑫

摘 要：文章针对座椅通风设计，内置座椅通风系统，包括风扇、进风口、风袋、风道等，利用计算机模拟分析，设计结构合理，通过实验验证，靠背风速要求大于12.5m3/h，通过局部修改吸风空间，达到改善效果，优化通风设计后，达到13.00m3/h，达到要求效果，提高效率。

关键词：汽车;座椅;通风;设计

中图分类号：U462.1  文献标识码：A  文章编号：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

目前根据汽车市场需求，我国年汽车销量已经达到千万级别，人们对汽车功能配置的要求越来越高，聚焦到每个零部件的要求也越来越高，随着人们对于驾驶车辆时间的增加，对汽车座舱的要求也越来越高，座椅通风已经越来越受到客户的重视，以往座椅的通风功能只应用在高端车上，对于通风装置的设计经验较少[1]，本文通过某款SUV车型座椅通风系统的优化设计，使得通风设计效率增加，缩短开发周期。

1 座椅通风

座椅通风原理是风扇向座椅内注入空气，空气从椅面上的蒙皮通风孔流出，实现通风功能。座椅通风有效改善人体与椅面接触部分的空气流通环境，即使长时间乘坐，身体与座椅的接触面也会干爽舒适[2]。

汽车座椅吹风功能：是利用车载风扇，置于座椅内部，分别布置在座椅靠背和座椅座垫上，通过放置在座椅内部的风道将风传到座椅表面，座椅蒙皮上需要开通风孔，在座椅表面形成吹风效果。与汽车座椅吹风功能不同的是座椅吸风功能：是将座椅蒙皮表面的风吸入到座椅中，实现座椅蒙皮表面降温。

本文针对吹风功能进行优化设计，在现有的设计上，通过优化风扇背后吸风空间，在保证座椅打孔效果不更改的基础上优化通风效果为最佳状态。

2 座椅通风功能原理

座椅通风是分别将风扇集成在座椅坐垫和靠背上，如图1所示，启动风扇将风吹入座椅的风袋中，在经过发泡中的风道，穿过蒙皮的通风孔实现座椅表面通风，利用风扇将空气向上渗透经过发泡流向座椅面表面（座椅面套是采用打孔皮），在炎热天气情况下可以使用通风功能散去臀部、背部的汗液，给乘客带来舒适感[3]。

2.1 座椅通风设计

通过计算机建立模型，如图2所示，通风系统分为风扇、出风口、风袋、风道、进风口等部件。

由于座椅需要在座椅表面上实现通风功能，因此座椅表面必须有通风孔，通风孔的密度以及分布对通风的影响较大，本次设计根据座椅造型要求，如图3所示，打孔率为4%。设计发泡座椅B面入风口面积：座垫发泡入风口面积：5569mm2 座椅靠背入风口面积：3584mm2设计发泡座椅A面出风口面积：座垫发泡出风口面积：2799mm2 靠背发泡出风口面积：2744mm2。

2.2 座椅通风仿真计算

本次计算通风量设置入口静压力为177Pa，入口出口压差（入口压力-出口压力）为177Pa;进风口截面面积1000mm2，对于出风口的设置，设置座椅蒙皮的每个出风口的出风风速一致。

风扇单体的PQ（质量流量与压损）曲线，如图4所示：

本次计算过程中，采用无负载的情况下进行，采用无负载主要考虑计算效率，设置进风口177Pa，座椅通过计算结果得出座椅通风进入座椅风袋中之前，在入口处压力为最大，经过座椅通风袋之后，压力稍微减少，但是进入到座椅发泡中的通风孔中，如图5、6、7、8中可以看出压力值和风袋中的压力递减，没有明显的损耗，因此风道设计较为合理，风道中的压力传输到座椅表面会再次减少，此过程中会有一些损耗，但是压力损耗较小，因此通过云图可以看出，本次通风压力计算結果分析，设计结构较合理。

座椅风速计算，根据计算结果如图9、10所示，在本次计算过程中，采用无负载的情况下进行，设置进风风速为14m/S，出风口风速为0.8m/S，在座椅的入风口处，风速13.79m/S，风扇中的风在通过风袋中没有明显损耗，经过风袋的远端风速降到5.49m/S，风扇中的风进入座椅风道中，达到4.5m/S左右，风速有递减损耗，但是整体风流动顺畅，在发泡表面风速降到0.8m/S左右。

3 座椅通风验证

3.1 通风风扇

本次座椅通风风扇采用风扇规格如下：

12V电系的车型额定工作电压：DC13.5V，工作电压范围：DC9.0V-DC16.0V。最大风量：0.55m3/min、19.25CFM，最大风压：18.95mmH2O、0.75inc H2O。

3.2 试验验证

将通风座椅完全装配后，放置在规定实验环境中，然后使用密封薄膜将座椅整个包覆起来，然后在座椅B面座垫与靠背交汇处连接一根一定截面积的直管用于出风。在座椅表面需要透风的区域，将包覆薄膜去除，并尽量使去除区域与包覆区域相对密封。操作完成后，开启通风，座椅通风收集罩将座椅表面乘坐区包围，实现无漏汽，开动风扇，达到最大额定转速，将风吹入到座椅风袋及风道中，从而风从座椅表面进入到通风收集罩中，然后将风速仪伸入到直管的测风孔，平稳后读取数值。

风量计算公式如式（1）所示：

CMH= V×S×T                                 （1）

式中：CMH为风量;V为风速;T为时间;S为收集罩截面积。

试验结果如表1所示，座椅靠背通风量9.7m3/h，座椅座垫通风量11.07m3/h。

实验结果显示靠背通风量为11.07m3/h，根据要求座椅靠背通风量需要达到12.5 m3/h及以上为最佳。不更改座椅造型座椅蒙皮打孔样式以及整体布置的前提下，为了能进一步提高座椅靠背吹风效果，进一步增大座椅通风量，本次更改座椅靠背风扇后部的吸风区域，以保证风扇在转动时有足够的风进入到座椅的风道中，从而增加座椅表面的通风量，如图12所示座椅第一次试验时座椅靠背风扇的吸风区域截面积1987mm2，如图13所示座椅在第二次试验时座椅靠背风扇的吸风区域，更改后吸风空间截面积2560mm2。

更改靠背吸风区域后，第二次进行试验，在增大靠背吸风空间后的座椅通风系统试验结果分析，座椅靠背通风量13.00m3/h，比更改之前有明显提升。如表2所示：

本次试验的结果较上一次试验通风量的数值11.07m3/h上升到13.00m3/h，具有明显的改善。本次更改有效地完成了座椅通风系统的优化。

4 结论

（1）通过设计已经验证对座椅通风系统的布置结构合理。

（2）座椅靠背加大吸入空间，通风风量加大至13.00m3/ h，满足设计要求。

（3）内置座椅风扇，有效改善乘客长时间驾驶车辆与座椅之间接触，产生空气流通环境，有效改善乘客舒适程度。

参考文献

[1] 梁晓亮，钟兆天.内置式汽车座椅通风控制系统的设计.南方论坛： 2019（3）8，38.

[2] 朱小麗，王跃贞，徐凯等.汽车座椅通风功能应用浅谈.汽车实用技术：2015（9）：84-86.

[3] 王巍，朱曾坤.汽车座椅通风系统探析.时代农机：2018（3）：58-59.