王太海

（奇瑞汽車股份有限公司，蕪湖 241000）

引言

隨著中國成為世界第一大汽車產(chǎn)銷市場，客戶環(huán)保意識逐漸增強(qiáng)，對車內(nèi)空氣質(zhì)量愈加關(guān)注；國家對駕乘人員安全的考慮，也出臺了相應(yīng)的管控要求，明確規(guī)定車內(nèi)空氣質(zhì)量必須滿足GB/T 27630[1]要求，即車內(nèi)空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的濃度限值要求，見表1。因此，明確車內(nèi)空氣污染來源，如何對車內(nèi)空氣質(zhì)量開發(fā)與管控就顯得尤其重要了。

表1 車內(nèi)空氣中有機(jī)物濃度要求 單位：mg/m3

1 車內(nèi)空氣質(zhì)量污染來源

車內(nèi)空氣質(zhì)量污染的來源主要來自兩個(gè)方面，汽車外部和汽車內(nèi)部。

汽車外部，即汽車車外的污染物進(jìn)入車內(nèi)，包括發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中排放大量的氮氧化合物、碳?xì)浠衔?、硫化物等尾?；空調(diào)運(yùn)行時(shí)采暖制冷所送風(fēng)帶來的塵土、細(xì)菌、霉菌等 ；駕乘人員在車內(nèi)活動自身產(chǎn)生的污染物，如吸煙、呼吸等帶來的微生物污染；消費(fèi)者在車內(nèi)裝飾增加車內(nèi)地墊、座套、香水等帶來的污染源等。

汽車內(nèi)部，即來自于汽車駕乘艙內(nèi)飾各種非金屬零件，如儀表板、車門內(nèi)護(hù)板、頂棚、座椅、立柱護(hù)板、車內(nèi)地毯、車內(nèi)減震墊、衣帽架、方向盤、遮陽板、門密封條、呢槽、擋水條等，以及這些零件在生產(chǎn)制造過程中使用的生產(chǎn)性材料如油漆、膠粘劑、海綿條等所散發(fā)的VOC(Volatile Organic Compounds：揮發(fā)性有機(jī)化合物)。關(guān)于VOC 國際上還沒有公認(rèn)的定義，目前最常見的是WHO（World Health Organization：世界衛(wèi)生組織）規(guī)定的分類方法，它根據(jù)沸點(diǎn)對VOC進(jìn)行的分類，是指在常溫狀態(tài)下容易揮發(fā)的有機(jī)化合物。這些有機(jī)物產(chǎn)生的氣味，有的讓人愉悅，有的讓人不舒服，甚至讓人感覺胸悶、頭痛等；有些有機(jī)物在窗玻璃上進(jìn)行凝聚，形成霧翳，嚴(yán)重的會影響駕駛者的行車視線，進(jìn)而影響行車安全；有些苯系物和醛類物質(zhì)超過一定濃度，會對人體造成傷害。減少車內(nèi)污染物，降低車內(nèi)污染物濃度，提高車內(nèi)空氣質(zhì)量就尤其重要。

經(jīng)過多年的車內(nèi)空氣污染源檢測與分析，來自汽車內(nèi)飾零件的VOC 是影響車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要來源。

2 車內(nèi)空氣質(zhì)量性能開發(fā)

2.1 車內(nèi)空氣質(zhì)量性能管控項(xiàng)目及主要試驗(yàn)設(shè)備，見表2。

表2 管控項(xiàng)目及主要試驗(yàn)設(shè)備

2.1.1 氣味性

指非金屬零部件（或材料）在溫度時(shí)效處理和氣候時(shí)效處理規(guī)定的時(shí)間之后呈現(xiàn)一種能聞到的氣味揮發(fā)成份傾向。氣味性試驗(yàn)屬于主觀評價(jià)項(xiàng)目，通常由氣味評價(jià)小組進(jìn)行評價(jià)，一般至少有3 名具備資質(zhì)試驗(yàn)人員來評級完成。通常參考VDA270[2]標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 甲醛含量

甲醛是一種無色、有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，其主要危害表現(xiàn)為對皮膚粘膜的刺激作用。檢測方法通常參考VDA 275[3],測試時(shí)，將一定尺寸的試樣固定在緊閉的裝有蒸餾水的1 升聚乙烯瓶中，試樣位于蒸餾水的上方，且不能接觸瓶壁及下方的蒸餾水。60℃下將其保溫3 小時(shí)，待冷卻后，試樣散發(fā)出來的甲醛與銨離子和乙酰丙酮反應(yīng)生成二乙?；浔R剔啶（DDL）。DDL是一種黃色的絡(luò)合物，它在412nm 波長時(shí)吸收最大。用分光光度計(jì)可測出412nm 波長時(shí)含有黃色絡(luò)合物的溶液與蒸餾水相比的吸光度，這一方法稱為乙酰丙酮法。通過測得的吸光度和校正曲線算出試樣散發(fā)的甲醛含量。

2.1.3 霧化性（冷凝組分）

非金屬材料中難揮發(fā)性組分在熱的作用下散發(fā)并進(jìn)入車內(nèi)空氣中，遇冷冷凝在車窗玻璃上，且這一覆蓋層難以除去，導(dǎo)致車內(nèi)乘員的視線受到阻礙，這些難揮發(fā)性組分即冷凝組分。

測定冷凝組分時(shí)通常用重量法，將試樣放入霧化杯中，100℃油浴加熱16 小時(shí)，揮發(fā)組分遇冷在鋁箔上冷凝，前后鋁箔質(zhì)量之差即為冷凝組分值。通常參考VDA 75201[4]標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.4 有機(jī)物散發(fā)總量

內(nèi)飾零件非金屬材料VOC 散發(fā)成分非常復(fù)雜，為減少零件VOC 散發(fā)量，通?？刂撇牧系目傆袡C(jī)物散發(fā)總量。其測試方法是將裝有試樣的頂空瓶放入頂空進(jìn)樣器中，在120℃下保溫5 小時(shí)。然后針頭通過密封片插入瓶中，氮?dú)饣蚝馔ㄟ^針頭注入瓶中，這樣就提高了瓶子上部空間中含有散發(fā)有機(jī)物氣體的壓力。含有機(jī)物的氣體經(jīng)過針頭從瓶中壓出，再與載氣一起經(jīng)過定量管、轉(zhuǎn)移管，從進(jìn)樣口進(jìn)入毛細(xì)管分離柱中分離。被分離的各個(gè)組分隨載氣因保留時(shí)間不同先后進(jìn)入氫離子火焰檢測器，氫離子火焰檢測器將各組分的濃度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jì)算機(jī)將這些電信號轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗌V圖，通過各組分色譜峰計(jì)算試樣的有機(jī)物散發(fā)。

2.1.5 零部件揮發(fā)性有機(jī)化合物

如何達(dá)成整車車內(nèi)空氣VOC 濃度限值，需要管控各內(nèi)飾零件總成VOC 散發(fā)情況。通常將零件總成放在一定體積的袋子中，一定的溫度和相對濕度條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，采集其散發(fā)出來的氣體，并對其進(jìn)行有機(jī)物濃度檢測。零件材料有機(jī)物散發(fā)總量和零部件揮發(fā)性有機(jī)化合物檢測分析，通常參考我們國家環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T 400[5]開展。

2.1.6 整車車內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)化合物

目前，整車車內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)物的采樣和檢測分析，通常直接按照我們國家環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T 400開展。

2.1.7 整車氣味性

整車在一定溫度和相對濕度環(huán)境下，汽車內(nèi)飾零件散發(fā)出一定的氣體，由具備試驗(yàn)資質(zhì)的至少3 名試驗(yàn)人員對車內(nèi)空氣進(jìn)行主觀評價(jià)，通常評價(jià)氣味強(qiáng)度、氣味傾向和氣味感覺三個(gè)方面。整車氣味性也由試驗(yàn)人員進(jìn)行主觀評價(jià)，類似于材料的氣味性評價(jià)，目前暫無機(jī)器設(shè)備的客觀測量。

2.2 車內(nèi)空氣質(zhì)量性能開發(fā)模式

車內(nèi)空氣質(zhì)量性能開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，作為整車生產(chǎn)廠，整車車內(nèi)空氣質(zhì)量性能必須滿足GB/T 27630 規(guī)定的技術(shù)要求外，還必須把整車主觀氣味性開發(fā)好，才能讓客戶滿意。這兩個(gè)作為整車車內(nèi)空氣質(zhì)量性能開發(fā)目標(biāo)。那如何實(shí)現(xiàn)，就必須進(jìn)行整車性能目標(biāo)分解到內(nèi)飾零部件系統(tǒng)，內(nèi)飾零件系統(tǒng)再分解到零件材料，即建立“整車級VOC 目標(biāo)——零部件總成VOC目標(biāo)——零件材料散發(fā)目標(biāo)”的三級開發(fā)模式。這個(gè)目標(biāo)的分解合理性及有效性是整個(gè)整車車內(nèi)空氣質(zhì)量性能開發(fā)核心。

2.3 車內(nèi)空氣質(zhì)量性能開發(fā)流程

那如何才能實(shí)現(xiàn)該開發(fā)目標(biāo)，必須要與整車開發(fā)流程結(jié)合起來，最典型“V”字型整車正向開發(fā)流程，見圖1。建立了開發(fā)目標(biāo)、開發(fā)模式和開發(fā)流程，如何實(shí)現(xiàn)也很關(guān)鍵。因此必須建立必要的開發(fā)能力，主要包括試驗(yàn)室、標(biāo)準(zhǔn)體系、試驗(yàn)人員等，并能按照ISO/IEC 17025 標(biāo)準(zhǔn)要求開展工作，保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、有效。

圖1 整車車內(nèi)空氣質(zhì)量性能“V”開發(fā)流程示意圖

2.4 開發(fā)階段其它注意事項(xiàng)

原材料盡量選擇低VOC 牌號材料，如低散發(fā)PP、ABS、PC/ABS、POM、TPO 等，對車內(nèi)氣味影響特別大的材料不能使用，如合成木粉板、傳統(tǒng)膠粘棉氈等。生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，內(nèi)飾件包覆工藝由傳統(tǒng)溶劑型膠改為環(huán)保熱熔膠工藝代替，內(nèi)飾件噴漆工藝由水性油漆代替溶劑型油漆等。

3 車內(nèi)空氣質(zhì)量性能管控

由于國內(nèi)供應(yīng)商質(zhì)量意識相對淡薄，控制能力弱，同時(shí)受到內(nèi)飾材料、工藝水平及材料成本的限值，使得車內(nèi)空氣質(zhì)量性能難以控制。因此要從開發(fā)和量產(chǎn)兩個(gè)階段加以管控。

開發(fā)階段如果按照以上部分開發(fā)管控，整車車內(nèi)空氣質(zhì)量性能目標(biāo)達(dá)成是可行的。重點(diǎn)在量產(chǎn)階段，整車車內(nèi)空氣質(zhì)量性能的一致性管控必須建立系統(tǒng)管控辦法——預(yù)防監(jiān)控、定期審核、飛行檢查、問題處理相結(jié)合的管控機(jī)制。

預(yù)防監(jiān)控：整車制造商對影響整車車內(nèi)空氣質(zhì)量的零件建立清單，對影響零件散發(fā)性能的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，特別是關(guān)鍵工藝和主要材料。對供應(yīng)商管控能力建設(shè)給予適當(dāng)?shù)膸头觯瑫r(shí)要求供應(yīng)商建立日常監(jiān)控計(jì)劃并實(shí)施。

定期審核：整車制造商根據(jù)關(guān)鍵零件清單，建立年度定審計(jì)劃，由整車制造商試驗(yàn)室進(jìn)行檢測，速度快、效果好，但對試驗(yàn)資源能力要求較高。

飛行檢查：整車制造商根據(jù)供應(yīng)商生產(chǎn)過程質(zhì)量表現(xiàn)，對可能有風(fēng)險(xiǎn)或不合格問題，到供應(yīng)商生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行突擊抽檢確認(rèn)。

問題處理：對于發(fā)現(xiàn)的不合格問題，根據(jù)整車制造商問題處理制度要求供應(yīng)商制定有效的整改措施，實(shí)施、整改和問題的關(guān)閉，重點(diǎn)做好持續(xù)一致性監(jiān)控。同時(shí)，給予問題供應(yīng)商相應(yīng)的處罰。

通過以上對車內(nèi)空氣質(zhì)量性能的開發(fā)與管控，車內(nèi)空氣質(zhì)量性能可以達(dá)到開發(fā)目標(biāo)，滿足國家法規(guī)要求。由于受到內(nèi)飾非金屬材料散發(fā)性能屬性制約，車內(nèi)空氣仍有一定的氣味和揮發(fā)性物質(zhì)。最簡單、有效的控制方法就是通風(fēng)換氣，開窗（天窗）、空調(diào)外循環(huán)，降低車內(nèi)空氣污染物濃度，也可以通過物理、化學(xué)等其它方法改善車內(nèi)空氣質(zhì)量[6]：物理吸附，利用多孔性的材料如活性炭、硅膠等作為氣體污染物吸附劑，來去除車內(nèi)空氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物；化學(xué)吸附，車內(nèi)空氣中的有機(jī)化合物與化學(xué)試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，去除空氣中的氣體污染物。最為典型的就是光觸媒，也叫光催化劑，最常用的的是TiO2二氧化鈦，在吸收太陽光或照明光源中的紫外線后，在紫外線能量的激發(fā)下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，表面形成強(qiáng)氧化性的氫氧自由基和超氧陰離子自由基，把空氣中游離的有害物質(zhì)及微生物分解成無害的二氧化碳和水，從而達(dá)到凈化空氣、殺菌、除味的目的。以上兩種方法更多的是車內(nèi)空氣質(zhì)量的后處理控制方案，對車內(nèi)空氣質(zhì)量也有一定改善。

4 結(jié)論

目前，國內(nèi)汽車整車制造商都非常重視汽車車內(nèi)空氣質(zhì)量性能的開發(fā)與管控，雖然標(biāo)準(zhǔn)和方法有所不同，但主要管控模式基本一致，從“材料—零件—整車”三個(gè)層級開展相關(guān)工作。其中從整車級別如何分解控制到零部件級別，相關(guān)性研究是個(gè)難點(diǎn)，相應(yīng)的控制指標(biāo)建立和測試方法是各整車制造商研究的重點(diǎn)。整車開發(fā)時(shí)，將車內(nèi)空氣質(zhì)量性能開發(fā)作為整車性能開發(fā)的一個(gè)重要組成部分，結(jié)合整車制造商“V”字型正向整車開發(fā)流程進(jìn)行開發(fā)，這是一個(gè)發(fā)展必然，同時(shí)注意在開發(fā)和量產(chǎn)兩個(gè)階段都必須加以管控，只有這樣才能開發(fā)出滿足國家法規(guī)和客戶要求的汽車。

VOC 和氣味性僅是車內(nèi)空氣質(zhì)量污染的一部分，汽車行駛中進(jìn)入車內(nèi)的大氣污染凈化問題，車內(nèi)外空氣質(zhì)量監(jiān)控問題，PM2.5 凈化問題等，系統(tǒng)解決車內(nèi)空氣污染的車內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)的開發(fā)和研究將是整車制造商開發(fā)的下一個(gè)重要課題。

[1]GB/T 27630-2011, 乘用車車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南[S].

[2]VDA 270, Determination of the odor Characteristics of trim materials in motor vehicles [S].

[3]VDA 275, Determination of Formaldehyde from vehicle interior with Modif ied Flask Method [S].

[4]VDA 75201, Determination of the windscreen Fogging Characteristics of trim materials in motor vehicles [S].

[5]HJ/T 400-2007, 車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法[S].

[6]宋廣生,車內(nèi)環(huán)境污染防控指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.