翟羽 王昕燦 鄧小燕

摘要：隨著汽車使用量的逐漸增多，空氣污染變得越來越嚴(yán)重，因汽車內(nèi)部空氣污染而引起的安全問題曾多次出現(xiàn)過，這就為人們做出了警示。由此，在分析汽車空氣污染現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用，并提出了有效控制汽車空氣質(zhì)量的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：汽車；空氣質(zhì)量；監(jiān)測；應(yīng)用；注意事項(xiàng)

中圖分類號(hào)：U469 ?收稿日期：2023-04-03

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.020

1 前言

隨著汽車的不斷發(fā)展，汽車空氣質(zhì)量安全問題也愈加突出。普通車輛用戶會(huì)對車輛內(nèi)部進(jìn)行消毒和殺菌，使用一些內(nèi)部的清潔用品，也會(huì)使用一些香水來遮蓋車輛內(nèi)部的各類氣味，但遮蓋方式并不能降低密閉空間中的危險(xiǎn)氣體，甚至還會(huì)造成更嚴(yán)重的空氣污染問題。車內(nèi)空氣品質(zhì)的優(yōu)劣，不但對車輛的乘坐舒適性有直接影響，而且對人體的身體健康也有一定關(guān)系。所以，必須從生產(chǎn)開始進(jìn)行嚴(yán)格控制，加大對空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在汽車上應(yīng)用的分析，全面控制汽車空氣質(zhì)量。

2 汽車空氣污染現(xiàn)狀

2.1 汽車車外空氣污染

在汽車外部環(huán)境不佳情況下，汽車內(nèi)部的空氣品質(zhì)必然會(huì)受外部環(huán)境的影響。由于車輛并并非完全密封，有可能會(huì)有一些空氣污染物從排氣孔等地方進(jìn)入到車輛內(nèi)部。在此種情況下，如果沒有可視化的空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，則無法了解具體情況。此外，如果戶外的空氣品質(zhì)極佳，當(dāng)遇到交通堵塞時(shí)，也有可能處于被污染的環(huán)境中。特別是在道路的交叉路口，紅燈或遇到堵車，這些空氣集中排放區(qū)都有較大隱患。

2.2 汽車車內(nèi)空氣污染

汽車內(nèi)部也可以成為空氣污染源，如汽車內(nèi)部的地毯、座椅、材料、裝飾物等，都有可能成為空氣污染源。此種情況在汽車上尤其嚴(yán)重，購入一輛新車后，往往會(huì)聞到一種獨(dú)特氣味，而這氣味往往令汽車愛好者著迷。但是，這可能是一種由汽車零件和裝飾品散發(fā)出來的化學(xué)混合物，至于氣味會(huì)不會(huì)引起大氣污染，還有待于利用空氣品質(zhì)監(jiān)控感應(yīng)器進(jìn)行檢驗(yàn)。同時(shí)，當(dāng)汽車逐漸被應(yīng)用時(shí)，汽車中的空氣調(diào)節(jié)過濾器很有可能在毫無察覺的情況下出現(xiàn)問題，此時(shí)排放量的二次再流通的危險(xiǎn)就會(huì)悄悄地顯現(xiàn)出來。此外，車載空氣品質(zhì)檢測器與檢測器運(yùn)用，將會(huì)為車載人員呼吸安全提供有效之保障。通過這些可視化的數(shù)據(jù)，可以清楚地看到汽車內(nèi)部的空氣質(zhì)量，如果汽車內(nèi)部的空氣質(zhì)量真的很差，便不可再繼續(xù)使用車輛，需要進(jìn)行治理、通風(fēng)、凈化等措施，使車內(nèi)空氣質(zhì)量得到改善。如今，一般中高端車型都會(huì)配備空氣質(zhì)量傳感器及監(jiān)測聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，而沒有配備這些設(shè)備的車型在使用車輛時(shí)，可能會(huì)面臨車內(nèi)空氣污染的問題，影響整體的空氣質(zhì)量檢測效果，加劇汽車空氣質(zhì)量污染風(fēng)險(xiǎn)[1]。

3 空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用

3.1 空氣質(zhì)量狀態(tài)監(jiān)測

從空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中可以看到，汽車空氣質(zhì)量雖有周期起伏，但總體上呈現(xiàn)出深度干燥傾向，這表明空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)使用雙塔吸收型后加工烘干設(shè)備，取樣時(shí)的狀況較好。在此基礎(chǔ)上，選擇與使用者密切相關(guān)的部分，對其進(jìn)行數(shù)據(jù)放大分析，以更清晰地了解后處理設(shè)備在不同階段的“吸吸附——脫吸附”過程。可見，在汽車空氣質(zhì)量監(jiān)測半個(gè)周期中，其吸收過程呈現(xiàn)出一條“浴盆”曲線，在每個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換瞬間之前和之后，其輸出的露點(diǎn)從低到高。

3.2 空氣質(zhì)量狀態(tài)預(yù)警

在實(shí)際運(yùn)行過程中，汽車排氣過程中，排氣過程中的相對濕度逐步提升，已超出列車運(yùn)行條件，無法達(dá)到列車運(yùn)行的要求。出口相對濕度不斷升高，直到達(dá)到飽和狀態(tài)，這表明車廂內(nèi)的空氣濕度過高。在監(jiān)測過程中，如果發(fā)現(xiàn)汽車質(zhì)量不佳，便會(huì)及時(shí)做出預(yù)警，便于相關(guān)人員制定更為有效的汽車質(zhì)量監(jiān)測和處理方案。

3.3 空氣質(zhì)量在線監(jiān)測

由空氣質(zhì)量監(jiān)測終端、云平臺(tái)和客戶端（用戶PC或者手機(jī)）構(gòu)成的車輛空氣質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)是一種針對大氣環(huán)境中的大氣顆粒物，如PM2.5、TVOC、CO2、溫濕度等的實(shí)時(shí)檢測技術(shù)。其中，利用激光灰塵傳感器來探測PM2.5，利用固體電化學(xué)類型的傳感器來探測CO2，利用氣味傳感器來探測TVOC，通過半導(dǎo)體溫度傳感器來探測溫濕度?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)由云服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)發(fā)送、污染預(yù)警等模塊組成。

空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)云平臺(tái)使用linux服務(wù)器，其代碼是C++，具有高并發(fā)特征，可以很容易地對不同的系統(tǒng)進(jìn)行集成和被集成[2]。利用5G通信模塊將數(shù)據(jù)傳送到云服務(wù)器，并以用戶端的網(wǎng)絡(luò)注冊和移動(dòng)應(yīng)用程序注冊兩種形式，實(shí)現(xiàn)對用戶終端的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)對設(shè)備歷史數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)的預(yù)警反饋，以及多級(jí)體系結(jié)構(gòu)的管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)查詢。此外，利用CO2、臭氣、灰塵及溫濕度等傳感器，對所設(shè)地點(diǎn)的空氣環(huán)境進(jìn)行檢測，并通過監(jiān)控終端中的主控制單元對其進(jìn)行預(yù)處理，生成數(shù)據(jù)隊(duì)列。

當(dāng)上述的資料排隊(duì)數(shù)目達(dá)到某一數(shù)值后，由主機(jī)控制該資料。在資料預(yù)備完畢后，開始進(jìn)行傳送，資料傳送模塊經(jīng)由營運(yùn)基站，將資料傳送到云端平臺(tái)。在接收到數(shù)據(jù)之后，云平臺(tái)會(huì)對其進(jìn)行加密檢查。在檢查通過之后，會(huì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并對其是否為有效的數(shù)據(jù)做出判斷，如果接收到的數(shù)據(jù)與事先設(shè)定的協(xié)議和規(guī)范一致，服務(wù)器則會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并會(huì)通知程序?qū)ζ溥M(jìn)行數(shù)據(jù)分析和顯示。云計(jì)算平臺(tái)對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按照約定的方式對其進(jìn)行分析，然后按照約定的規(guī)則將其顯示給客戶。

3.4 常見氣體傳感器

通常情況下，一臺(tái)汽車要配備3～4個(gè)與空氣品質(zhì)有關(guān)的感應(yīng)器，如溫度、濕度、PM2.5、CO2等。此外，氫能源、鋰電等新能源汽車的安全性也是亟待解決的問題。其中，鋰電池汽車的安全性問題以及氫能源汽車的安全性問題，都是影響汽車安全性的重要因素。因此，使用鋰電動(dòng)力的汽車，都需要一種可彎曲的感應(yīng)器，這種感應(yīng)器可以連接到各種蓄電池上，用來檢測蓄電池的溫度，以及蓄電池對蓄電池的壓強(qiáng)[3]。

3.5 加強(qiáng)車內(nèi)空氣監(jiān)測

汽車中的VOC和異味主要來自于各種零件，要想更好地提高汽車中的空氣質(zhì)量，就必須對汽車中的空氣質(zhì)量進(jìn)行全方位的檢查，并根據(jù)汽車中各個(gè)零件的結(jié)構(gòu)特征，來選用合適的檢測儀器。在對零部件進(jìn)行檢測的時(shí)候，檢測人員要對車型平臺(tái)有全面的認(rèn)識(shí)，其中包含著開發(fā)的車型項(xiàng)目，并掌握著各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過對其進(jìn)行全面的分析和比較，從而確定車內(nèi)零部件的控制目標(biāo)，確保車內(nèi)空氣品質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。同一種類的材料，在不同溫度條件下，其揮發(fā)VOC量有很大的差別。所以，檢測人員必須與材料的特點(diǎn)相聯(lián)系，按照有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，在不同溫度條件下，對各個(gè)零件的VOC揮發(fā)性進(jìn)行精確檢測。在對物質(zhì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行測定時(shí)，應(yīng)以測定物質(zhì)的質(zhì)量為主要內(nèi)容，合理地選擇測定物質(zhì)的體積和面積。

3.6 強(qiáng)化生產(chǎn)監(jiān)測

在經(jīng)過汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)確認(rèn)后，將會(huì)進(jìn)入到量產(chǎn)的過程中。所以，檢測人員需要對各種產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性展開全方位的監(jiān)測，監(jiān)測的重點(diǎn)是：a.加大巡查力度。安排人員到倉庫和流水線進(jìn)行徹底的檢查，如有問題，及時(shí)處理。b.做好實(shí)時(shí)監(jiān)控。對于各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，采用現(xiàn)場監(jiān)控的方式，通過監(jiān)控方式綜合監(jiān)控結(jié)果，來判定每一種產(chǎn)品的穩(wěn)定程度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。c.加強(qiáng)倉庫監(jiān)控。以倉庫為中心，對一系列的關(guān)鍵區(qū)域，包含各種重要零件的儲(chǔ)存區(qū)域，要采用實(shí)時(shí)監(jiān)控的方式，對這些零件進(jìn)行監(jiān)控，并與倉庫的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)相結(jié)合，確保零件的一致性和穩(wěn)定性與有關(guān)的規(guī)定相一致，如果出現(xiàn)不正常的情況，要及時(shí)處理掉。d.做好抽樣調(diào)查。針對各種材料與零部件，包括整車在內(nèi)，需根據(jù)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用抽樣檢測的方式展開測試。如果出現(xiàn)不合格的情況，要嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定的要求，并將其進(jìn)行相應(yīng)的整改工作。通過對產(chǎn)品的監(jiān)督，可以確保車輛的空氣品質(zhì)管理的成效。e.對車輛內(nèi)部空氣質(zhì)量檢測人員來說，要利用先進(jìn)的檢測手段，并與在車輛內(nèi)部空氣質(zhì)量檢測中可能出現(xiàn)的問題相聯(lián)系，事先制訂出行之有效的應(yīng)對措施，確保車輛內(nèi)部空氣質(zhì)量的檢測結(jié)果更為精確，防止誤檢測數(shù)據(jù)，從而達(dá)到提升車輛內(nèi)部空氣質(zhì)量控制水平的目的[4]。

4 空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用注意事項(xiàng)

a.必須要有足夠大的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室采用的是一種特殊的材質(zhì)，這種材質(zhì)必須要有較大的發(fā)展空間，才能保證實(shí)驗(yàn)室的溫度和濕度，促使實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[5]。在應(yīng)用初期，被檢測的汽車被放置到取樣環(huán)境倉中，將內(nèi)部部件的表層除去，如在工廠中用于保護(hù)座位、地毯等的塑膠膜，并將其從取樣環(huán)境中搬出。同時(shí)，將被檢測的汽車能打開的窗戶和門全部打開，并至少保持不低于6 h的靜止?fàn)顟B(tài)。在整個(gè)預(yù)備階段，取樣室的環(huán)境狀況，至少在最近4 h，必須滿足根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)所述取樣技術(shù)狀況的要求，并且根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)所述的取樣狀況，對所述取樣室所述的環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)控。

b.把被測試的車輛置于測試環(huán)境的測試倉內(nèi)，進(jìn)行測試前的檢驗(yàn)。除去內(nèi)件的表層，并將其從取樣測試箱中取出。同時(shí)，將被測車輛能開啟的窗、門全部打開，并保持靜止的時(shí)間不低于6 h，在整個(gè)準(zhǔn)備階段，在后續(xù)4 h里，檢測艙的環(huán)境條件要滿足技術(shù)條件的要求，并對其進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量保證措施。

c.進(jìn)到封閉階段。在籌備期結(jié)束后，開始進(jìn)入封閉階段，將取樣設(shè)備按照規(guī)范和規(guī)范的要求安裝在被檢測車輛上，并將被檢測車輛的所有窗戶和車門全部封閉，以保證整個(gè)車輛的密封。在啟動(dòng)樣本收集時(shí)，將被測試車輛維持在密閉狀態(tài)16 h。在閉合過程中，被檢測車輛所處的取樣環(huán)境室的環(huán)境狀況必須滿足標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)中取樣技術(shù)狀況的要求，并且該環(huán)境狀況必須根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的取樣技術(shù)狀況進(jìn)行監(jiān)控。封閉階段主要將取樣設(shè)備安裝在被檢測車輛上，并將被檢測車輛的車窗和車門全部封閉。測試車必須處于密閉狀態(tài)16 h，在密閉過程中，確保測試車的環(huán)境狀況必須滿足規(guī)范規(guī)定，如必須達(dá)到車內(nèi)空氣有機(jī)物濃度要求（如表1）。在對整車空氣質(zhì)量進(jìn)行控制過程中，通常情況下，整車企業(yè)會(huì)與質(zhì)量管理部門合作，制定整車抽檢計(jì)劃，對不合格的整車進(jìn)行及時(shí)的排查，并對其進(jìn)行整改，直至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后才放行。汽車制造企業(yè)根據(jù)各供貨商的零件狀況，收集供貨商零件的資料。汽車內(nèi)部空氣品質(zhì)工程師根據(jù)零部件供應(yīng)商所用的原材料和零部件的資料，確定零部件的檢測和測試需求，并追蹤和催促供應(yīng)商提供符合標(biāo)準(zhǔn)的零部件。

d.采集汽車空氣樣本。采用方法所規(guī)定的儀器與消耗材料，根據(jù)對應(yīng)的流速與時(shí)間，對車輛中的空氣進(jìn)行取樣，并對檢測艙中的空氣進(jìn)行取樣。收集完畢后，在密閉的溫度下，將樣本送往實(shí)驗(yàn)室，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行氣體含量測定。其中，對座艙的空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，目的在于對車內(nèi)的舒適和健康進(jìn)行管理，相關(guān)傳感器不僅僅在新能源汽車中使用，在傳統(tǒng)的車輛中也可以使用，而且隨著人們對生活中的空氣品質(zhì)越來越關(guān)注，與之相關(guān)的傳感器產(chǎn)品的市場需求將會(huì)越來越大。

在樣品采集過程中，取樣環(huán)境必須符合本規(guī)范的各項(xiàng)要求。揮發(fā)性有機(jī)成分采用填充柱樣取樣，而甲醛和酮類成分采用填充柱樣取樣。采用固定電流的氣體采樣器，在兩個(gè)不同的柱子上分別裝有不同的吸收管。當(dāng)采用充填的柱子取樣管來收集揮發(fā)性有機(jī)物時(shí)，取樣流速為100～200 mL/min，取樣時(shí)間為30 min。當(dāng)采用充填的柱子取樣管來收集醛酮成分時(shí)，取樣流速為100～500 mL/min，取樣時(shí)間為30 min。取樣量的精確記錄。收集到的煤氣總量不得超過汽車總裝量5%。在收集車輛內(nèi)部的空氣樣本時(shí)，也要收集周圍的空氣樣本，取樣點(diǎn)位于被檢測機(jī)動(dòng)車外表面上0.5 m以內(nèi)，其高度與機(jī)動(dòng)車內(nèi)部取樣點(diǎn)相同［5］。

5 結(jié)語

空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用意義重大。通過對車內(nèi)空氣質(zhì)量控制要素展開科學(xué)、合理的分析，如制定合理的車內(nèi)空氣質(zhì)量控制目標(biāo)、禁限用材料與工藝清單分析、模擬驗(yàn)證與材料庫的有效運(yùn)用、氣味檢測及加強(qiáng)生產(chǎn)監(jiān)控力度等，可以確保車內(nèi)空氣質(zhì)量控制的效果，為駕駛員與乘客提供更加舒適、健康的車內(nèi)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣媛.客車內(nèi)空氣質(zhì)量提升方法研究及應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2022（21）：32-34.

[2]張吉光，李不凡，王健，等.汽車空調(diào)系統(tǒng)出風(fēng)空氣質(zhì)量提升[J].汽車工藝與材料，2022（10）：48-52.

[3]黃欽炎，林慶豐，黃欣龍.基于移動(dòng)物聯(lián)的空氣質(zhì)量監(jiān)測大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2022，41（21）：146-148.

[4]徐平，陶云亮，王士龍，等.車內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].石河子科技，2019（6）：17-21.

[5]王海燕.汽車車內(nèi)空氣質(zhì)量智能控制系統(tǒng)開發(fā)[J].電子元器件與信息技術(shù)，2019，3（10）：49-52.

作者簡介：

翟羽，女，1990年生，講師，研究方向?yàn)樾履茉雌嚰夹g(shù)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)。