空氣質量管理系統在汽車上的應用研究

姚帥 胡明貴

【摘 要】隨著工業化的發展，空氣污染越來越嚴重，空氣質量管理系統正是在這個時候被應用到汽車上。文章介紹了車內空氣質量管理系統的部件構成，闡述了其基本工作原理，并依據實車測試對空氣凈化的效率進行了研究分析，為車內空氣質量的管理提供了一套完整的解決方案，其測試方法和數據值得參考和借鑒。

【關鍵詞】空氣質量管理；汽車；負離子凈化

【中圖分類號】TP311 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）11-0061-03

近年來，人們對車內空氣質量越來越關注。一方面，車外PM2.5濃度越來越高，另一方面車內塑料件散發的有害氣體也引起了消費者的強烈抱怨。車內空氣凈化應運而生，并且迅速普及，而隨著客戶對環境、身體健康等關注越來越高，對該產品配置的需求程度也會逐步提高，尤其是高端車型。

1 車內空氣污染物的主要組成及危害

車內空間密閉性強，有害氣體不易擴散，在高溫環境下，車內零部件及內飾材料中有害物質容易揮發出來。車內空氣所含有害物質超標會給車輛使用者帶來各種健康危害，情況嚴重時甚至會威脅乘員的生命安全。例如一氧化碳（CO）導致身體缺氧、呼吸變慢，使駕駛人員疲勞，長時間接觸低濃度一氧化碳會影響心血管系統和神經系統。氮氧化物（NO、NO2）強烈刺激和腐蝕肺組織，使駕駛人員不適，誘發呼吸系統疾病，如哮喘，導致中樞神經痙攣和免疫功能下降。PM2.5顆粒物刺激呼吸道，導致咳嗽和呼吸困難，降低肺功能并加重哮喘，導致心律失常和多種心臟疾病，甚至導致肺癌及心肺病患者的過早死亡。

2 系統部件構成

空氣質量管理系統一般由AQS傳感器、PM2.5傳感器、PM2.5活性炭濾網、負離子發生器、光觸媒凈化器、空調風機、空調控制器盒和中控顯示屏組成（如圖1所示）。

AQS傳感器用于檢測車外尾氣濃度，汽車尾氣中的有毒物質主要是NOX、CO、HC，一旦這些物質濃度超標將會危害身體中杻神經系統和呼吸系統，此時空調控制器切換到內循環，就能阻隔汽車尾氣進入車內。

PM2.5傳感器目前市場上一般采用激光雙探頭，通過風扇將采樣氣體吸入傳感器中，用激光散射法計算出粒子個數和粒子的直徑，從而精準測出車外和車內的PM2.5濃度。

PM2.5活性炭濾網可過濾90%的PM2.5顆粒。

負離子發生器利用空氣的媒介體以放電方式在空氣中放出離子，通過正負離子，破壞細菌表面的蛋白膜，從而起到殺滅空氣中的細菌、真菌的作用。利用電荷的吸附原理，吸附在粉塵上，從而使粉塵沉降，達到凈化空氣的目的。

光觸媒也算是近些年在空調和車輛空氣凈化方面興起的一項新技術，它實際上就是在空調或者車內安裝固體催化劑，在光照（包括可見光和紫外線）作用下，將房間或者車內的甲醛、苯、二甲苯等有害物質分解為二氧化碳、氮氣和水等無害物質。

3 系統工作原理

空氣質量控制系統實現檢測、顯示、阻斷、過濾和消除一體化的控制過程，最終到達凈化車內空氣的目的（如圖2所示）。

AQS傳感器對車外尾氣濃度進行實時檢測，車內、車外PM2.5傳感器對車內、車外PM2.5濃度進行實時檢測，并將檢測結果顯示在中控大屏上，一旦車外尾氣濃度高或者PM2.5濃度高時，空調控制器會自動切換到內循環，阻斷車外污染空氣進入車內，同時活性炭濾網會對車內PM2.5進行過濾，如車內PM2.5濃度依然居高不下，空調控制器將開啟負離子發生器開始凈化車內空氣，直到車內空氣達標后，負離子發生器停止工作。

當車外無尾氣、PM2.5濃度低時，空調控制器會自動切換到外循環引入車外清新空氣。

4 凈化效率實車測試研究

空氣質量管理系統要想能夠快速、高效地工作，AQS傳感器響應距離和PM2.5傳感器的響應時間及負離子發生器的凈化效率是關鍵因素，下面我們在實車上進行測試研究。

4.1 AQS傳感器響應距離

4.1.1 靜態測試

將測試車輛放在啟動的貨車（柴油車）尾部1 m處，內外循環設為自動模式（此時外循環），然后將貨車往后倒車，測試車輛在空調風機0擋、1擋、3擋和7擋時能檢測到尾氣的距離（如圖3所示），在檢測到尾氣后，能在1 s內切換到內循環。

4.1.2 路跑測試

測試車輛跟在貨車（柴油車）后面20 m處左右，內外循環設為自動模式（此時外循環），空調風機設為3擋，然后將測試車輛慢慢靠近貨車，測試車輛在過道、隧道和加油站時能檢測到尾氣的距離（如圖4所示），在檢測到尾氣后，能在1 s內切換到內循環。

4.2 PM2.5傳感器響應時間

測試車輛車窗關閉，空調風機分別開1擋、3擋和7擋時，污染源（抽煙）在前排、后排和后備箱，測試PM2.5傳感器響應的時間（如圖5所示）。

4.3 空氣凈化器凈化效率

4.3.1 負離子濃度測試

測試車輛關閉車窗，空調風機分別開1擋、3擋和7擋時，開啟負離子凈化器，分別測試中控臺左側出風口、中控臺中間出風口、中控臺右側出風口、后排出風口、駕駛側口鼻處、副駕側口鼻處、后排左側口鼻處、后排中間口鼻處、后排右側口鼻處的負離子濃度（如圖6所示）。

4.3.2 負離子凈化時間測試

測試車輛空調關閉車窗，污染源（抽煙）在前排、后排和后備箱，待車內PM2.5濃度達到差時，拿掉污染源，此時空調風機分別開1擋、3擋和7擋時，開啟負離子凈化器，測試PM2.5濃度由差到優的時間（如圖7所示）。

5 結語

空氣質量管理系統為車內成員提供了健康、舒適的環境，空調控制器可根據AQS傳感器和車外PM2.5傳感器采集的濃度，及時將車外尾氣和PM2.5顆粒阻隔在車外，并通過車內PM2.5傳感器和負離子凈化器的協同工作將車內PM2.5顆粒清除干凈。

參 考 文 獻

[1]何德林.空氣凈化技術手冊[M].北京：電子工業出版社，1985.

[2]樓山林.新型負離子空氣凈化器的研制[M].大連：大連理工大學出版社，2006.

[3]張秀珍，徐強，李延平，等.室內空氣凈化器性能檢測與評價方法討論[J].環境與健康雜志，2008，12（5）：

49-78.

[責任編輯：陳澤琦]