氣味強度曲線在整車氣味管控中的應用

劉亞林 姚謙 王焰孟 李傳杰 李驪璇 胡俊艷

（1.中汽研汽車零部件檢驗中心（寧波）有限公司，寧波 315104；2.中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司，天津 300300）

1 前言

近年來，消費者在選車、購車的過程中對汽車環保屬性的關注程度越來越高，車內異味在汽車質量投訴中的比重越來越高。各企業為了解決車內異味、提升車內空氣質量水平等問題，投入了大量人力、物力、財力資源。汽車行業各協會、學會也應對行業需求，發布了一系列檢測標準（如T/CMIF 12—2016《汽車零部件及材料的氣味評價規范》[1]）。在企業方法和行業標準中，氣味評價由經過培訓的氣味評價員對車內、零部件和材料的氣味強度等級及氣味類型進行主觀性描述及評價。一般材料氣味評價流程為氣味瓶清洗、樣品預處理、取樣、樣品在氣味瓶中恒溫存放、氣味評價員評價。

主觀評價方法能快速的對樣品的氣味狀態進行評價和描述，并能較好反應消費者的主觀感受，因此得到廣泛的應用。但在進行樣品氣味問題分析，氣味來源的查找和分析時，往往需要相對客觀的方法進行表述。目前汽車行業提出了多種用于氣味溯源與分析的方法，如TVOC 計算輔助氣味評價法、GCO 儀器輔助氣味評價法、氣味動態稀釋評價法等[2]。

氣味強度曲線是基于試驗數據繪制、擬合的氣味強度曲線，首先通過對同一樣品的收集的氣體進行采集，然后對不同稀釋濃度的氣體樣本進行氣味評價，從而得到氣味強度與氣味濃度的對應關系。氣味強度曲線擬合完成后，可以對氣味強度與濃度的對應關系進行確認，然后進一步應用于樣品的氣味管控、氣味改善提升、氣味評價方法優化、氣味評價人員培訓等項目。

2 試驗部分

2.1 試驗儀器與材料

Olfactometer TO 8 氣味嗅辨儀，生產商為德國ecoma GmbH 公司；高溫箱，上海愛斯派克；鋼瓶空氣鋼瓶氮氣，純度為99.999%；無臭采樣袋；微量進樣針，品牌為安捷倫；雙甲胺基乙基醚（分析純），生產商為國藥集團化學試劑有限公司；PP 材料注塑樣板，規格為100 mm×200 mm×3 mm。

2.2 測試過程

使用微量進樣針分別取10 μL 壬醛和1 μL 雙甲胺基乙基醚注入充有10 L 高純氮氣的無臭采樣袋中，在已升溫至40 ℃的高溫箱內加熱60 min。

將PP 材料注塑樣板放入已預處理的10 L 無臭采樣袋中，充入5 L 高純氮氣，在已升溫至65 ℃高溫箱內加熱120 min。

2.3 氣味評價

將準備好的氣味袋連接在氣味嗅辨儀上，設定好稀釋程序，由氣味評價員對同一樣品的不同稀釋倍數進行評價（稀釋氣體使用高純氮氣）。評價等級按T/CMIF 12—2016《汽車零部件及材料的氣味評價規范》進行，氣味主觀強度評價等級描述如表1所示。

表1 氣味強度評分等級

不同樣品的數據記錄如下表2～表4所示。

表2 壬醛氣味強度結果表

表3 雙甲胺基乙基醚氣味強度結果表

表4 PP樣板氣味強度結果表

3 數據分析

基于第2 部分的分析結果，對壬醛、雙甲胺基乙基醚及PP 板的分析結果進行分析，以樣品濃度為橫坐標，氣味強度等級為縱坐標進行擬合，可見曲線呈對數關系，如圖1、圖3、圖5 所示。同時按氣味強度數（無量綱數值）與濃度對數（無量綱數值）進行擬合，可見擬合曲線呈線性關系，如圖2、圖4、圖6 所示。

圖1 壬醛強度-濃度曲線

圖2 壬醛強度-濃度對數曲線

圖3 雙甲胺基乙基醚強度-濃度曲線

圖4 雙甲胺基乙基醚強度-濃度對數曲線

由圖1、圖2 可知，壬醛樣品的氣味強度與濃度呈對數關系，氣味強度數（無量綱數值）與樣品濃度對數（無量綱數值）呈線性，且呈現較好的線性關系。該壬醛樣品的擬合參數見表5。

圖5 PP板強度-濃度曲線

圖6 PP板強度-濃度對數曲線

表5 不同樣品的擬合參數

由圖1 可得，在低濃度區間曲線斜率較大，較小的氣味濃度變化會導致較大的氣味強度變化。高濃度區間曲線逐步平緩，等量的濃度變化對氣味強度的影響不明顯，這是因為在高濃度區間，樣品的濃度已經接近人的嗅覺分辨能力的極限，氣味物質濃度的變化不再會對嗅辨人員的主觀感受造成量級上的影響。依據圖2 壬醛強度-濃度曲線，可以得出不同等級壬醛對應的化合物濃度。按本試驗擬合的曲線計算可得，當氣味強度為2 級時，壬醛的化合物濃度為0.01 ng/mL，由此可以得到壬醛的感知閾值濃度為0.01 ng/mL。同時依據圖2 可以計算得到任意壬醛濃度對應的氣味等級。

雙甲胺基乙基醚氣味強度與濃度擬合曲線與壬醛曲線一樣也呈對數關系。由擬合曲線可計算得雙甲胺基乙基醚的感知閾值濃度為0.024 ng/mL。在與壬醛相比除了不同化合物的感知閾值不同，氣味評價員對雙甲胺基乙基醚的耐受程度更窄，通過比較相同氣味強度等級下2種化合物的濃度可知雙甲胺基乙基醚更易引起人們的氣味敏感性。

PP 板樣品濃度與強度與壬醛曲線類似呈對數關系，在低濃度時氣味強度隨濃度增加顯著，高濃度時氣味強度隨濃度增加緩慢。在氣味強度2 級時的氣味濃度即為該氣味的感知閾值，在氣味強度到達5 級以后，氣味評價員的氣味強度分析能力下降，忍受能力逐漸接近極值。

4 氣味強度曲線的應用

通過第3 部分的示例分析，結合汽車行業目前面臨的氣味溯源難、整改難的現狀，可以概括氣味強度曲線在汽車及汽車內飾非金屬材料氣味性評價與改善方面的2 個應用。

4.1 樣品氣味管控

基于試驗得到的PP 材料氣味強度曲線，可以得出各個氣味強度的理論化合物濃度，由此可以找出期望濃度與當前濃度的差距，明確氣味改善的方向和程度。通過成分分析及GC-O 耦合聯用分析[3]，總結出某材料的各個特征氣味化合物，便可以得到各化合物的氣味特征、供獻量以及供獻比例，即可以通過對各化合物的管控從而達到管控整個材料氣味水平的效果。

4.2 氣味改善

整車氣味由多種零部件總成、材料散發的各類氣味共同構成，在氣味正向開發和整車氣味溯源的零部件排查過程中，都需要對各零部件總成及材料的氣味貢獻率進行分析，統計得到高風險零部件材料，并對其進行整改和管控。通過對不同零部件總成及材料的氣味強度曲線進行試驗和分析，可以很容易的比較出不同零部件總成及材料目前所處的氣味強度狀態，以及需要達標時的差距。由此，可以更客觀的篩選出高風險的零部件及材料。同理，對單一材料、均質材料、復合材料、零部件總成最終到整車進行設計，實現真正意義的正向設計與管控。

5 結論

通過氣味強度與濃度關系曲線的建立與分析，重點考察了2 種汽車氣味常見化合物和1 種汽車常用材料的曲線特征，并由此引出了氣味強度曲線在汽車氣味評價、汽車材料氣味分析以及汽車氣味改善方面的應用，通過氣味強度曲線的應用能更客觀更有效的對汽車材料進行設計與管控，通過客觀化的手段對產品氣味進行分析，目標化的降低特定氣味物質濃度，改善特定氣味物質的氣味強度及類型，在降本增效的基礎上，實現對產品氣味的改善及管控的目標。