淺談汽車內空氣氣味檢測標準和技術研究新進展

賈丙林，周龍，劉盛德，雷旭，方鈺

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230010）

淺談汽車內空氣氣味檢測標準和技術研究新進展

賈丙林，周龍，劉盛德，雷旭，方鈺

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230010）

汽車駕駛艙內空氣質量越來越受到廣大消費者和媒體的關注。文章就汽車內氣味的來源、評價方法和氣味品質提升措施進行了較為全面的闡述。并結合乘用車的生產和工藝特點，提出了最新的車內氣味研究思路。

乘用車；內飾；空氣質量；氣味；污染

1 緒言

目前，大氣污染已經成為危害人類身體健康的主要危險因素，而汽車被認為是大氣污染的主要貢獻源之一。隨著人們生活水平的提高和汽車的普及，車內空氣質量是否合格已經受到了越來越多消費者的重點關注。顯然，車內空氣質量是指車內空氣的品質，與乘員的身體健康密切相關。評價空氣質量的指標很多，包括粉塵、細菌、PM10、PM2.5、VOC、多環芳烴以及氣味性等，其中 VOC是目前國內認可度最高的車內空氣質量評價指標。國家環保部與質檢總局聯合發布的《乘用車內空氣質量評價指南》于2012年3月1日起正式實施，規定了車內空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛和丙烯醛的濃度限值要求，引導消費者把關注的重點從汽車的外觀、油耗等方面轉向環保。

對于一輛供出行使用的汽車，除了要有良好的安全性、可靠性及動力性外，還要求它能為乘客提供一個舒適的駕乘空間。通常，消費者可以通過噪音、駕駛平順性以及內飾質感來直接或間接衡量汽車的舒適性。但是，隨著人類社會的進步、生活品質的提高以及環保意識的加強，整車用材和內飾氣味已經成為消費者評價汽車舒適性的重要感官指標。因此，氣味成為評價車內空氣質量的一項重要指標，并且，消費者可以通過主觀感覺對車內氣味進行評價，簡單方便。近年來，由于汽車內飾用材不當而揮發出有毒有異味氣體導致乘員身體受害的新聞報道越來越多，氣味自然也就成為了消費者選購汽車的重要參考指標之一。

氣味通俗的定義為“用鼻子可以聞到的味道”。在汽車行業，氣味性定義為材料或零部件在規定的溫度和氣候條件存放時，釋放出具有主觀可覺察到的揮發性組分的特性。很多有氣味的揮發性組分可以對人體產生毒害作用，如苯和甲苯等有刺激性氣味，而部分酯類、多環芳烴等物質具有獨特的芳香氣味。有研究人員將一切刺激嗅覺器官引起的不愉快和不舒適的氣體物質定義為惡臭物質。惡臭物質的危害不僅取決于它的種類和性質，也取決于它的濃度。它不僅給人的感官造成刺激，更重要的是讓人產生心情壓抑。另外，惡臭物質還會危害呼吸系統，妨礙正常呼吸功能；危害循環系統，導致脈搏和血壓的變化；危害消化系統，使人感到厭食、惡心、產生嘔吐；危害內分泌系統，使分泌功能發生紊亂，影響機體新陳代謝；危害神經系統，造成失眠、神經衰弱，嚴重影響駕駛員和乘客的身體健康及行車安全。

車內氣味的來源較為復雜，理論上，在車身板金以內的封閉空間里所有材料都是氣味揮發的源頭，所以車內氣味性的管控是一項復雜的工作。車內有明顯氣味的部件主要有座椅、門板、立柱側圍、主副儀表、方向盤、空調、線束、頂棚、地毯、遮陽板、阻尼墊、吸隔音材料以及膠水等。因此，要控制車內氣味，就必須管控汽車內飾材料的氣味。

汽車行業有多種氣味評價方法，如德國的VDA270、美國的 SAE J1351、大眾 VW50180、大眾 PV3900、沃爾沃VCS10272729、通用GMW3205以及現代的MS 300-34等，眾多整車廠都制定了氣味評價標準，用來指導零部件和整車的氣味設計工作。

作者就近年來汽車內氣味的管控方法研究現狀進行綜述，同時對該課題下一步的研究重點進行了展望。

2 車內空氣氣味控制技術研究現狀

2.1 氣味評價標準

2.1.1 整車氣味評測方法

氣味測試是一個主觀評價的過程，結果是以人的主觀感受為準。所以，除去人的不穩定性因素外所有因素都可以進行規定，這樣一來，即使是不同的氣味評價員進行氣味評價，其穩定性和可重復性都能得到最大限度地保障。因此，整車氣味評價應在恒溫、恒濕（通常規定溫度（23±2）℃，濕度（50±5）%）且背景空氣無明顯氣味的房間或專業環境艙內進行。

整車氣味評價實驗主要有如下幾個步驟：

1）樣車準備：準備一臺或多臺樣車，并記錄樣車的狀態，如下線時間、內飾狀態以及是否經過特殊處理等信息；

2）實驗環境調節：對樣車停放艙的背景環境進行評估，如環境溫度、濕度、氣味等級以及風速等，并按要求對整車進行前處理，實時記錄相關信息。對于實驗環境，有兩種，一種是在HJ/T 400標準規定的環境艙標準環境，另外一種就是非標準環境。

3）嗅辨：安排擁有氣味評價相關資質的專業人員按照規范對整車進行氣味評價。整車嗅辨時，氣味員依次進入車內前排和后排對整車氣味進行評級，每兩次評價需要間隔一段時間，一般 5min左右，以培養車內氣味，并且氣味員不能相互交流嗅辨感受。

4）氣味評級：收集所有氣味員的評價表格，按照事前約定的計算方法給出整車的最終氣味評級。

2.1.2 材料氣味評測方法

材料的氣味評價環境與整車檢測環境基本一致，在溫度為（23±2）℃、相對濕度為（50±5）%，且無干擾氣味的實驗室中進行試驗。氣味評價實驗的目的旨在通過對汽車內飾材料進行感官測試，找出汽車材料中對人嗅覺造成影響的部分，經過改良后，使整車內部的空氣氣味得到改善，提升感官質量，提高顧客好感。

氣味評價測試一般分為如下幾個步驟：

1）取樣：根據標準要求進行取樣，一般要求按照零部件的尺寸大小或重量進行取樣；

①按零部件表面積大小換算進行取樣：

②按零部件重量換算進行取樣：

通用汽車GMW3205汽車內飾材料氣味性標準中對樣品取樣尺寸進行了詳細規定。根據零件重量的不同，氣味樣塊的大小不一，見下表：

表1 GMW3205零部件取樣公式

P：零件重量，單位g

T：樣品重量，單位g

V：氣味瓶容積，單位l

③按零部件的體積尺寸進行分類取樣：

大眾汽車PV3900氣味評價標準將需要進行氣味測試的部件按照尺寸大小分為大、中、小三類，氣味瓶容積有 1L和3L可選，對應取樣尺寸見表2。

地鐵已成為人們出行不可或缺的重要一環，一條條搏動不息的“城市動脈”為中國的城市發展注入蓬勃動力[1].但城市中空間資源有限，近年來基坑尺寸“大深化”[2]，這使得深基坑開挖過程中安全隱患也加大.

表2 PV3900氣味實驗取樣

2）前處理：事先準備好符合實驗要求的工具和設備，對指定尺寸的樣品進行預處理，如是否加熱，加熱溫度多少，是干態還是濕態等。前處理的規定，各整車廠都不相同：

①現代汽車MS300-34中，依據零部件在整車內所處的位置，對不同零部件預處理條件進行了詳細規定，見表3。

表3 MS300-34氣味測試條件

表4 通用汽車GMW3205氣味測試條件

表5 PV3900氣味測試條件

3）嗅辨：組織有資質的氣味評價員按照規則對氣味瓶中的樣品進行評價打分。一般要求同一個樣品需要經過至少三位有資質的氣味評價員進行嗅辨，各整車廠的氣味嗅辨流程基本相同；

4）氣味評級：將每個樣品的氣味評價分數匯總，并取平均值，得出樣品的最終氣味級別。對于氣味評價結果，不同的整車廠的標準中氣味的分級不同。5級氣味評價體系以SAE J1351為代表，擁有5個等級的氣味評價標準，如表1所示。

表6 SAE J1351氣味評判標準

大眾和現代汽車氣味標準的評價等級均為6級，但是每級所對應的內容略有不同。大眾氣味標準中，先將氣味分為干擾和無干擾兩大類，再按照強度大小進行排序，并且規定有干擾性氣味的試樣均為不合格，然而現代汽車氣味標準沒有對氣味性質進行區分，完全按照樣品的氣味強度從1到6級依次增強。因此，在大眾體系內做氣味測試合格的產品放到現代體系內進行測試時，有可能檢測不合格，反之相同。

表7 大眾和現代汽車氣味評判標準

通用汽車氣味標準將氣味分為10級，完全按照氣味強度進行分級。

表8 通用汽車GMW3205氣味評判標準

2.2 氣味源頭控制技術

汽車內飾氣味的源頭控制主要是指在內飾部件開發定義的過程中，引入氣味性指標，對部件的用材和工藝等進行管控。因此，提高汽車內飾部件用材的質量，采用無污染或低污染的環保材料是降低車內空氣污染，減少內飾材料氣味問題的主要方法。

根據汽車內飾材料的用量和暴露面的大小，可對內飾材料進行分類。首先，聚丙烯材料作為儀表、門板、立柱以及門檻等注塑件的主材，在總成氣味和 VOC指標上的貢獻很大，所以降低聚丙烯材料本身的揮發對于總成氣味性能的改善至關重要。隨著氣味研究課題的持續升溫，聚丙烯材料供應商及其上游的單體和添加劑供應商都在有針對性地對產品進行氣味提升。

其次，聚氨酯發泡材料作為汽車座椅和頂棚的主要原材料，在整車用材中所占比例很大，氣味和 VOC的控制同樣不可忽視。張勇等對汽車座椅發泡中TVOC的來源進行了深入分析，研究表明，聚氨酯發泡中的催化劑、聚醚、表面活性劑以及異氰酸酯等均對其氣味有較大影響。中石化孔德臣研究的方法能有效降低聚醚多元醇小分子有機物揮發，改善氣味性能。

另外，汽車用膠黏劑在整車內的用量雖然不大，但是其氣味較大，是整車氣味的一個重要貢獻源頭。吉利汽車許雙英等研究了汽車用膠黏劑對車內空氣質量的影響，結果表明，車用膠黏劑種類繁多，且對整車空氣質量影響較大。同時，在汽車用膠黏劑的溶劑、添加劑以及加工工藝等方面也有大量的研究工作。

除了上述幾種材料對整車氣味有較大影響外，還有油漆、皮革和布的面料、電器線束和設備以及汽車后裝裝飾等都對車內氣味有較大影響。

2.3 車內空氣凈化技術

車內空氣凈化技術作為一項輔助手段，是對車內空氣質量源頭管控的一個補充，同時環保也是新車上市的一個賣點。

由于汽車在制造過程中難免會使用如膠黏劑、油漆、橡膠以及發泡材料等，帶來各種異味。因此，隨著消費者對汽車環保特別是車內空氣關注的提升，汽車市場也逐漸出現了各種各樣的車內空氣凈化技術產品，如：比亞迪汽車的“綠凈技術”；英菲尼迪、雪鐵龍的負離子發生系統；沃爾沃的IAQS空氣凈化系統。這些凈化技術的作用機理主要有三種：物理吸附法、化學反應法或兩種方法結合以達到去除車內空氣中有害物質和異味，提高整車空氣質量的目的。

吸附過濾凈化技術是一種典型的物理吸附法，該技術主要是通過在空氣循環系統中增加過濾設備，依靠過濾設備的濾網吸附過濾空氣中懸浮的微小顆粒物和異味物質，以達到凈化車內空氣的效果。

化學反應法凈化車內空氣有多種實現途徑，如臭氧凈化、等離子凈化、負離子凈化以及光觸媒凈化等。

臭氧凈化技術：臭氧又叫活性氧，具有很高的化學反應活性和氧化能力，可以破壞細菌表面的蛋白膜，從而起到殺滅空氣中的細菌、霉菌的作用。同時，臭氧也能部分分解苯、甲苯等有害氣體，起到凈化空氣的作用。但是臭氧的濃度一旦超過臨界值，會對人體產生傷害，需要謹慎使用。

等離子凈化技術是通過高壓、高頻脈沖放電形成非對稱等離子體電場，通過正負離子，對有毒有害氣體及活體病毒、細菌等進行快速降解，達到凈化空氣的作用。等離子體凈化技術具有無毒害物質產生，終身免拆洗，無需更換任何耗材等優點。

負離子凈化技術：負離子是通過負離子發生器中的電子脈沖振蕩電路將電壓升至直流負高壓，利用針尖或碳刷尖端直流高壓產生高電暈，放出大量負電荷，但是負電荷在空氣中無法長期存在，會立刻被空氣中的氧分子捕獲，形成負離子。負離子與空氣中帶正電的灰塵結合，然后沉淀到地板或其他表面上，起到清新空氣的作用。空氣負離子能降低空氣污染物濃度，起到凈化空氣的作用。空氣環境變差主要是由于空氣中正、負離子濃度比失衡，空氣中大量含有有害氣體和煙霧、灰塵、病毒、細菌等，而空氣負離子一方面可以調節正、負離子濃度比，另一方面又可起到凈化空氣的作用，負離子能與室內附著在墻壁、天花板上的臭氣源分子發生反應，如苯、甲醛、酮、氨等刺激氣體，有效消除污染。

光觸媒凈化技術：光觸媒是一種光催化劑，它能降低化學反應所需要的能量，促使化學反應速度加快，但其本身卻不因化學反應而產生變化。光觸媒凈化技術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導入二氧化鈦催化劑，利用其光催化功能，在光照（包括可見光和紫外線）作用下，將周圍氧氣和水分子激發成具有活性的自由基，這些氧化力極強的自由基將車內的甲醛、苯、二甲苯等有機小分子物質分解為二氧化碳和水等無害物質。新凱美瑞的一些車型就在空調系統中整合了光觸媒凈化裝置。

3 展望

空氣質量問題，特別是氣味性問題一直是汽車內飾設計領域中倍受關注的課題。截至目前，各大整車廠對于車內異味的解決方法不盡相同。車內氣味性問題研究盡管近期才被廣泛關注，但已成為媒體和公眾關注的焦點。目前，汽車行業圍繞整車和零部件氣味的研究思路尚不統一，有很多問題需要解決，下一步的研究重點在于：

（1）氣味管控體系的研究。目前國內關于整車空氣質量的研究開展較多，但是針對汽車內飾氣味的研究較少，特別是整車和零部件氣味控制體系建設的研究很少。需要通過梳理和研究整車和零部件之間氣味的關系，建立一套既能指導內飾氣味設計又能追溯氣味源頭的體系。

（2）氣味評價標準和方法的研究。制定氣味評價標準是管控車內氣味的第一步，是所有氣味設計、評價和管控工作的最基本依據。因此，研究制定一套科學高效的氣味評價標準和方法是開展氣味研究工作首要任務。

（3）影響車內氣味的物質的研究。如果要更加深入地研究氣味產生的原因，改進車內氣味品質，那么僅僅具備氣味主觀評價能力是不能實現的。所以，需要對車內空氣中的揮發性物質進行深入研究，識別出對主觀氣味有影響的物質成分極其來源，建立相應的數據庫進行管理。

（4）氣味的定性和定量技術手段研究。氣味本身是個非常主觀的評價指標，到目前為止，機器設備仍無法替代人的鼻子對氣味品質進行識別，所以氣味的定性工作只能依靠人的鼻子進行。但是人的鼻子存在較多的影響因素，如身體狀態、心理狀態以及個人喜好等都能左右氣味主觀評價的結果。因此，在氣味評價時，電子鼻的加入，可以更加準確、穩定地對氣味進行等級劃分，有效規避主觀因素的影響。綜上所述，結合人鼻子的主觀氣味識別能力和電子鼻的分子識別能力和穩定性特點，可以對樣品進行高效準確的氣味評價。人鼻主觀氣味評價結合電子鼻氣味指紋分析技術將是未來氣味研究領域非常熱門的課題之一。

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Advancement of Improvement Technology for Odor Quality Inside the Car

Jia Binglin, Zhou Long, Liu Shengde, Lei Shuo, Fang Yu
( Technical Center, Anhui Jianghuai Automobile Corporation, Anhui Hefei 230010 )

Recently, the news of the odor of passenger car cabin are found on the internet and television frequently. This paper analyses the sources and estimate methods of odor of the passenger cabin. And techniques for upgrading the character of odor are also shown in the paper.

Vehicle trim; Air quality; Odor; Inner pollutio

U463.9

A

1671-7988 (2017)21-24-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.010

CLC NO.: U463.9

A

1671-7988 (2017)21-24-05

賈丙林，（1987-），碩士研究生，內外飾設計工程師，主要研究方向為整車氣味和VOC改進，汽車內外飾設計以及新材料應用。