范雷彪



汽车双排路通风换气装置

范雷彪

摘 要：利用车顶行李架基本结构以及车门下方支撑框架中的空隙在其内部配置必要的元件和机构（碟阀、连杆机构）在保留使原有功能作用的基础上又具有通风换气功能。关键词：排风换气装置；行李架；蝶阀；电磁操纵开关

中图分类号：U463.9

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)02-28-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.010

CLC NO.: U463.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-28-03

引言

现行的各类轿车及越野车其密闭性能越来越强随之而来的问题是车厢内通风换气功能的改善不够理想，虽然在一些中高档车内装有内外循环系统，但是其循环流量较小对气流的外排主要靠气体的渗、泄、露，此方式难以满足开车人长时间对供氧量的需求（供氧不足易使人出现疲劳），要保障车厢内的空气质量仍需靠传统方法（开天窗或侧窗）来实现，这样做一是有噪音；二是在冬季只能临时开一会不能长久，因此为各类汽车配置一套高效的排放装置是必然之选。

1、基本结构

双排路换气装置是由上部排气系统和下部排气系统两部分构成。上部排气系统是利用了行李架的外形结构将其与车厢内部贯通并使尾端开口，之后在内部增设一套辅助机构而形成（见图1）。在内部结构中增设了三道密封阀门，它们分别被安置在尾端排气口、前端的进气口和中间位的进气口处，阀门的开启由前置的电磁操纵开关，控制内设的连杆机构。阀门是选用了自由翻转蝶阀（洗手池中应用的那种），这种阀的成本较低密封性能可靠开启灵活。

下部排气系统是利用车架的支撑框在四个门下方的那一段部分，在其内通一根异形塑料管，管的一端通过弯头通出车体，同时在四个门下方的位置处开四个口，每个口加设一滑移堵盖。

图1

2、功能作用

采用上下双排风结构是考虑到在冬季和夏季汽车对排风目的不同需求，在冬季排风要考虑到两方面因素，即保温和除哈气作用因此走上排风系统合适；在夏季排风走下排路既有利于通风还又有着明显的降温效果（座底一部分热量会随气流带出）增加了舒适敢同时也不会带起尘埃。

2.1 通风换气量大无噪音

我们知道长时间行驶的汽车在密闭的情况下车厢内易使二氧化碳浓度升高（特别是在冬季开空调的时候），在这种状态下极易导致驾驶员疲劳、反应迟缓。开启天窗或侧窗一方面有较大的噪音，另一方面也不易保持车厢温度，还影响车速。如果为汽车配置有这种装置后此些问题就可以有效的解决，因为汽车在行进中顶部和底部产生的扰动气流能快速的将车厢内气体带出，这是因为气流的流速与车速成正比，使车厢内外形成较大的压差，即使人在车内抽烟也不会太影响到车内的空气质量。

2.2 除哈气防结霜、降温效果明显

在冬季应用该装置有着明显的防结霜效果，我们知道在冬季如果车内人多时即使开启暖风吹也阻止不了玻璃结霜，有了该装置后车厢内人员哈出的部分水气会随着空气的流动而排出外部，可极大的减少霜的形成量。

在夏季车停放时间略长些车厢温度会升的很高有时可达到40°至50°度，使人一下难以进入，有了该装置车厢与外部形成贯通部分热量会被排出起到限定车厢内温度的不断高升的作用。

3、排风换气装置的结构部件及成本

在上排风系统中共由七个构件组成，在外形结构中有前端的尼龙腔体（或硬塑料材质）；中间为铝合金导管；硅橡胶垫；尾端布设有尼龙支座。在内部结构里有电磁操纵开关；连杆机构；蝶阀。下排风系统由四个滑移堵盖加堵塞构件。

图2

相关部件的成本：

①前端的尼龙腔体（见图2），该部件的作用是对铝合金导管起支撑与连接作用也是电磁操纵开关与连杆机构的安装位，其形状由注塑形成，一套注塑模具约5000元（由几何尺寸决定），根据结构粗略计算其重量约有80克，尼龙的价格为12元/公斤，则单个价格为80×12/1000≈1.0元。

②铝合金导管，导管呈直线布设紧贴与车顶，这样不会影响到轿车的美观性（结构形状见图2），长度约为1.6米，壁厚1.6mm。开模具费用约3000元，铝合金的单价22元/公斤。根据截面结构计算周长：3.14×4+4+6＝22.56cm，底面积：22.56×0.16＝3.6cm2，铝合金的比重2.7，则重量＝3.6×2.7×160=1458克，价格1.45×22＝31.9（元）。

图3

③尼龙支座：形状见图，开模具费需5000元，重量约50克，单个价格12×50/1000=0.6（元）。

④硅橡胶垫：为了保证装置与车顶结合处的密封效果特设计了硅橡胶垫（见图3），使用硅橡胶垫是因为其抗老化性能好，热膨胀系数极低将其粘在车顶位置不会因铁皮的热胀冷缩产生出间隙。

硅橡胶的市场价格28元/公斤，根据几何尺寸其重量约80克，28×80/1000＝2.24元，有两处用到则以5元计。

⑤连个机构：20元。（估测价）

⑥电磁操纵开关：型号：（待定）价格80元（综和比较的价格）。

⑦蝶阀：共用3个，每个18元，总计54元。

⑧滑移堵塞：共四个，每个估价5元，合计20元

这样配齐一套装置需用的模具费用：5000+3000+5000+ 600＝13600（元）。

材料成本（两套）：（1.0+32+0.6+5+80+20+54）×2+20 ＝202.6×2+20=405.2（元）。

以上虽是粗略的估算但与实际数据不会有太大的出入。

4、市场应用分析

以一个年销10万辆，成本价在6万元的某品牌车为例进行说明，如果应用了该装置每台会有405元的成本增加，总体会有4050万的投入，但这个投入量占到总成本的0.67%。将每台的成本加入到销售价中即使利润率略有降低，但是该装置的功能作用一旦被消费者认可，

那么每年的销量就有可能多增加几个百分点，每多增加1%的销量就是1000台。多增加出几个百分点就是几千多万的利润，这对于生产厂家来讲是非常有利可图的事，为总之汽车配置了该装置既不会过多增加成本又多了一项新实用功能可谓一举两得。

5、结束语

关于车内低氧导致驾驶员疲劳、反应迟缓这种现象虽然目前没有系统的科学统计，但是易疲劳与低氧状态有着密切的关联性，据有关的数据显示，交通事故中有近40﹪的事故时由于疲劳驾驶引起的，其实在这些统计数据中有相当一部分应归属于长期低氧二氧化碳浓度高所致，由此可见改善车厢内的气流环境对保障驾驶员的生命安全有着不可忽视的作用。

为汽车安装排风换气装置关键问题在于解决好冬季车厢内的保温问题，既能保证排风通畅又不会降低车厢的温度，在本设计中采用了两道蝶阀加堵盖的密封方式，基本上能够保证密封需求。

Auto double row way ventilation device

Fan Leibiao

Abstract:Using the basic structure and roof rack door below the support frame in the gaps in its internal configuration necessary components and institutions (butterfly valves, linkage) on the basis of retain the original function and have the function of ventilated take a breath.

keywords:exhaust ventilation; Rack; Butterfly valve; The electromagnetic switch

作者简介：范雷彪，就职于内蒙包头市地震局，研究方向工程抗震中减震器的开发及应用，业余爱好机械设计和发明。