空气质量管理系统在汽车上的应用研究

姚帅 胡明贵

【摘 要】随着工业化的发展，空气污染越来越严重，空气质量管理系统正是在这个时候被应用到汽车上。文章介绍了车内空气质量管理系统的部件构成，阐述了其基本工作原理，并依据实车测试对空气净化的效率进行了研究分析，为车内空气质量的管理提供了一套完整的解决方案，其测试方法和数据值得参考和借鉴。

【关键词】空气质量管理；汽车；负离子净化

【中图分类号】TP311 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）11-0061-03

近年来，人们对车内空气质量越来越关注。一方面，车外PM2.5浓度越来越高，另一方面车内塑料件散发的有害气体也引起了消费者的强烈抱怨。车内空气净化应运而生，并且迅速普及，而随着客户对环境、身体健康等关注越来越高，对该产品配置的需求程度也会逐步提高，尤其是高端车型。

1 车内空气污染物的主要组成及危害

车内空间密闭性强，有害气体不易扩散，在高温环境下，车内零部件及内饰材料中有害物质容易挥发出来。车内空气所含有害物质超标会给车辆使用者带来各种健康危害，情况严重时甚至会威胁乘员的生命安全。例如一氧化碳（CO）导致身体缺氧、呼吸变慢，使驾驶人员疲劳，长时间接触低浓度一氧化碳会影响心血管系统和神经系统。氮氧化物（NO、NO2）强烈刺激和腐蚀肺组织，使驾驶人员不适，诱发呼吸系统疾病，如哮喘，导致中枢神经痉挛和免疫功能下降。PM2.5颗粒物刺激呼吸道，导致咳嗽和呼吸困难，降低肺功能并加重哮喘，导致心律失常和多种心脏疾病，甚至导致肺癌及心肺病患者的过早死亡。

2 系统部件构成

空气质量管理系统一般由AQS传感器、PM2.5传感器、PM2.5活性炭滤网、负离子发生器、光触媒净化器、空调风机、空调控制器盒和中控显示屏组成（如图1所示）。

AQS传感器用于检测车外尾气浓度，汽车尾气中的有毒物质主要是NOX、CO、HC，一旦这些物质浓度超标将会危害身体中杻神经系统和呼吸系统，此时空调控制器切换到内循环，就能阻隔汽车尾气进入车内。

PM2.5传感器目前市场上一般采用激光双探头，通过风扇将采样气体吸入传感器中，用激光散射法计算出粒子个数和粒子的直径，从而精准测出车外和车内的PM2.5浓度。

PM2.5活性炭滤网可过滤90%的PM2.5顆粒。

负离子发生器利用空气的媒介体以放电方式在空气中放出离子，通过正负离子，破坏细菌表面的蛋白膜，从而起到杀灭空气中的细菌、真菌的作用。利用电荷的吸附原理，吸附在粉尘上，从而使粉尘沉降，达到净化空气的目的。

光触媒也算是近些年在空调和车辆空气净化方面兴起的一项新技术，它实际上就是在空调或者车内安装固体催化剂，在光照（包括可见光和紫外线）作用下，将房间或者车内的甲醛、苯、二甲苯等有害物质分解为二氧化碳、氮气和水等无害物质。

3 系统工作原理

空气质量控制系统实现检测、显示、阻断、过滤和消除一体化的控制过程，最终到达净化车内空气的目的（如图2所示）。

AQS传感器对车外尾气浓度进行实时检测，车内、车外PM2.5传感器对车内、车外PM2.5浓度进行实时检测，并将检测结果显示在中控大屏上，一旦车外尾气浓度高或者PM2.5浓度高时，空调控制器会自动切换到内循环，阻断车外污染空气进入车内，同时活性炭滤网会对车内PM2.5进行过滤，如车内PM2.5浓度依然居高不下，空调控制器将开启负离子发生器开始净化车内空气，直到车内空气达标后，负离子发生器停止工作。

当车外无尾气、PM2.5浓度低时，空调控制器会自动切换到外循环引入车外清新空气。

4 净化效率实车测试研究

空气质量管理系统要想能够快速、高效地工作，AQS传感器响应距离和PM2.5传感器的响应时间及负离子发生器的净化效率是关键因素，下面我们在实车上进行测试研究。

4.1 AQS传感器响应距离

4.1.1 静态测试

将测试车辆放在启动的货车（柴油车）尾部1 m处，内外循环设为自动模式（此时外循环），然后将货车往后倒车，测试车辆在空调风机0挡、1挡、3挡和7挡时能检测到尾气的距离（如图3所示），在检测到尾气后，能在1 s内切换到内循环。

4.1.2 路跑测试

测试车辆跟在货车（柴油车）后面20 m处左右，内外循环设为自动模式（此时外循环），空调风机设为3挡，然后将测试车辆慢慢靠近货车，测试车辆在过道、隧道和加油站时能检测到尾气的距离（如图4所示），在检测到尾气后，能在1 s内切换到内循环。

4.2 PM2.5传感器响应时间

测试车辆车窗关闭，空调风机分别开1挡、3挡和7挡时，污染源（抽烟）在前排、后排和后备箱，测试PM2.5传感器响应的时间（如图5所示）。

4.3 空气净化器净化效率

4.3.1 负离子浓度测试

测试车辆关闭车窗，空调风机分别开1挡、3挡和7挡时，开启负离子净化器，分别测试中控台左侧出风口、中控台中间出风口、中控台右侧出风口、后排出风口、驾驶侧口鼻处、副驾侧口鼻处、后排左侧口鼻处、后排中间口鼻处、后排右侧口鼻处的负离子浓度（如图6所示）。

4.3.2 负离子净化时间测试

测试车辆空调关闭车窗，污染源（抽烟）在前排、后排和后备箱，待车内PM2.5浓度达到差时，拿掉污染源，此时空调风机分别开1挡、3挡和7挡时，开启负离子净化器，测试PM2.5浓度由差到优的时间（如图7所示）。

5 结语

空气质量管理系统为车内成员提供了健康、舒适的环境，空调控制器可根据AQS传感器和车外PM2.5传感器采集的浓度，及时将车外尾气和PM2.5颗粒阻隔在车外，并通过车内PM2.5传感器和负离子净化器的协同工作将车内PM2.5颗粒清除干净。

参 考 文 献

[1]何德林.空气净化技术手册[M].北京：电子工业出版社，1985.

[2]楼山林.新型负离子空气净化器的研制[M].大连：大连理工大学出版社，2006.

[3]张秀珍，徐强，李延平，等.室内空气净化器性能检测与评价方法讨论[J].环境与健康杂志，2008，12（5）：

49-78.

[责任编辑：陈泽琦]