整车开发过程中的车内空气质量管控

于艳敏

（中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司）

不断提升的生活质量水平和日益提高的健康关注度使得人们对汽车车内空气质量的要求越来越高[1]。车内空气污染物主要源于汽车乘员舱和行李箱内非金属部件和材料中有害物质的释放、车外污染物通过空调等循环系统的进入以及汽车自身排放污染物的进入。其中车内挥发性有机化合物（VOC）是影响车内空气质量和驾乘人员身心健康、引发“驾车综合症”的主要因素。文章对车内VOC 的种类、来源、危害及国内外标准法规政策的监管情况进行了比较分析，对整车开发过程中车内空气质量的管控流程和管控技术进行了阐述，以期为汽车设计生产提供技术参考，为汽车消费者提供信息指导。

1 车内VOC的种类和来源

VOC 种类繁多，包括烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类及其他在常压下沸点为50～260 ℃的各种有机化合物。在汽车领域管控的VOC 包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛8 类物质。

对车内空气有害物质贡献度较高的有仪表板、座椅、密封条、顶棚、后窗台板和地毯等暴露面积比较大的部件，这些部件的原材料是车内空气有害物质的主要来源，例如：橡塑高分子材料在光和热作用下降解产生的小分子；单体合成树脂、橡胶等高分子材料所需的阻聚剂、引发剂、乳化剂和分散剂等助剂；在橡塑材料改性加工中添加的发泡剂、增塑剂、抗氧剂、稳定剂和阻燃剂等用以改善生产工艺和提高材料性能的助剂；内饰件在制造和加工过程中产生的有机小分子；仓储环境和运输过程中的交叉污染等[2]。

2 车内VOC的危害

在车内的众多散发物质中，对人体健康的影响可分为无害和有害2 种类型，有害物质（苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛）根据物质种类、性质和浓度的不同，会对人体产生不同形式的危害。主要影响呼吸系统、循环系统、消化系统、内分泌系统、神经系统、精神系统等。目前，世界卫生组织已明确将车内有害气体污染与高血压、艾滋病等共同列入人类健康的十大威胁。

长期在有害气体环境中，人会感觉注意力分散，工作效率低下，出现头晕、呕吐、疲劳、皮肤红肿等症状，严重的还会导致婴儿畸形和白血病等癌症的发生。

3 车内VOC相关标准政策

3.1 《乘用车内空气质量评价指南》[3]

我国将汽车产品VOC 的管控作为工业污染控制的一项重点工作进行推进，于2012 年3 月1 日开始实施国家标准GB/T 27630—2011《乘用车内空气质量评价指南》，对车内VOC 提出了明确的限值要求。该标准的实施，对于引导我国汽车企业重视产品VOC 控制发挥了重要作用。

该标准于2014 年立项修订转为强制标准，计划对8 种管控物质的限值进行调整，如表1 所示。

表1 8 种VOC 管控物质标准限值调整表 mg/m3

除了限值调整，计划修订内容还包括增加车内挥发性有机污染物排放浓度分级评价、增加车内电磁辐射强度限值、增加信息公开和信息备案相关内容、增加车辆生产一致性检查要求等。

3.2 《车内非金属部件挥发性有机物和醛酮类物质检测方法》

此标准于2015 年立项，2019 年报批，作为国家推荐性标准计划，规定了M1 和N1 类车辆乘员舱及行李舱内非金属部件挥发性有机物和醛酮类物质的采样和测量，包括了袋式法和箱式法2 种方法，作为零部件和材料VOC 检测试验方法部分，完善了车内空气质量国家标准体系。

3.3 中国生态汽车评价规程（C-ECAP）

C-ECAP 是基于生态设计理论，在汽车产品生命周期内，对汽车产品健康、节能、环保等绩效指标进行的综合认证。目前实施的2019 版中对车内VOC 的评价方法是：以GB/T 27630—2011 中的限值作为基准，实行“限值=评价零分值，限值×0.1=评价满分值”的记分制，考察常温和高温2 种状态下车内的VOC 情况，具体评价分值分配，如表2 所示。

表2 C-ECAP 中车内VOC 评价分值分配表

4 整车开发过程中车内VOC的管控

为了避免产品定型量产上市后因不符合法规规定或被用户抱怨而需再整改，最终导致出现品牌形象受损、模具报废、成本增加等一系列问题，在车内空气质量管控上采取正向开发的模式就成为了必然。某车型在整车开发全流程中各个阶段的车内空气质量性能管控，如图1 所示。

图1 某车型整车开发过程中车内VOC 管控流程图

车内空气质量管控的主要工作内容如下：

1）在项目前期，进行标准和法规的输入，依据相关车型对标数据和挥发性风险数据库，确定工程目标及管控方案和计划；

2）在产品设计阶段，对选型设计、材料、工艺等方案进行分析、审核和确认，确保技术方案正确指导零部件试制和生产；

3）设计方案确定后，即可启动材料挥发性的自查和整改，为生准启动后零部件的认可打好基础，在主要内饰部件满足工装条件到试生产阶段，进行2 轮整车试验验证工作；

4）在最后市场投放阶段的量产质量监控更是重中之重，尤其是GB/T 27630 计划纳入国VI 法规的一致性审查范畴，对量产产品质量监控提出了更高的要求。

5 车内VOC的控制措施

车内VOC 的控制主要有源头控制和车内空气净化 2 种途径[4]。

最根本的方法是从材料环节的源头控制。1）材料供应商方面，应从原料配方、种类，挤出料过程中的温度、时间、螺杆结构等角度考虑开发低散发的新型环保材料；2）零部件供应商方面，应考虑零部件生产过程中的模温和模压带来的非金属材料的降解，并合理使用脱模剂，根据实际情况适当延长零部件的存放周期，增加后处理等手段降低零部件的挥发性；3）汽车产品设计方面，选用环保材料替代高挥发风险材料，如采用水性胶或固溶胶代替溶剂型胶、采用免喷涂材料或免涂装（IMD）工艺代替溶剂型喷漆工艺、采用天然纤维制备可循环再利用的车底吸声板等，环保材料的使用可以从根本上降低有害气体的挥发，减轻对车内空气的污染。

车内空气净化技术的应用也是目前国内外比较热门的改善车内空气质量的方法。典型的去除VOC 的车内空气净化技术包括活性炭吸附[5]、光触媒裂解[6]、催化燃烧、负氧离子技术[7]等。近几年在乘用车上应用推广的车内空气质量管理系统，利用智能控制技术，通过传感器识别，配合负氧离子发生器，能够自动监测车内空气质量，并自动调节循环模式，隔绝污染，改善车内空气质量。

6 结论

文章对车内空气污染物的来源、危害、相关标准政策等进行了阐述，提出了车内VOC 管控方法。车内空气质量需要多方面联合管控。首先是国家和行业标准法规政策强有力的监管，其次是原材料和零部件供应商在开发、生产、运输等多方面的支撑，再次是主机厂在整车设计、认证等环节的约束，以及一些新的车内空气净化技术的研究和应用。这些管控措施是一个互相联系的有机整体，只有同步实施且实施得当，车内空气质量才能得到良好管控。