气味强度曲线在整车气味管控中的应用

刘亚林 姚谦 王焰孟 李传杰 李骊璇 胡俊艳

（1.中汽研汽车零部件检验中心（宁波）有限公司，宁波 315104；2.中汽研汽车检验中心（天津）有限公司，天津 300300）

1 前言

近年来，消费者在选车、购车的过程中对汽车环保属性的关注程度越来越高，车内异味在汽车质量投诉中的比重越来越高。各企业为了解决车内异味、提升车内空气质量水平等问题，投入了大量人力、物力、财力资源。汽车行业各协会、学会也应对行业需求，发布了一系列检测标准（如T/CMIF 12—2016《汽车零部件及材料的气味评价规范》[1]）。在企业方法和行业标准中，气味评价由经过培训的气味评价员对车内、零部件和材料的气味强度等级及气味类型进行主观性描述及评价。一般材料气味评价流程为气味瓶清洗、样品预处理、取样、样品在气味瓶中恒温存放、气味评价员评价。

主观评价方法能快速的对样品的气味状态进行评价和描述，并能较好反应消费者的主观感受，因此得到广泛的应用。但在进行样品气味问题分析，气味来源的查找和分析时，往往需要相对客观的方法进行表述。目前汽车行业提出了多种用于气味溯源与分析的方法，如TVOC 计算辅助气味评价法、GCO 仪器辅助气味评价法、气味动态稀释评价法等[2]。

气味强度曲线是基于试验数据绘制、拟合的气味强度曲线，首先通过对同一样品的收集的气体进行采集，然后对不同稀释浓度的气体样本进行气味评价，从而得到气味强度与气味浓度的对应关系。气味强度曲线拟合完成后，可以对气味强度与浓度的对应关系进行确认，然后进一步应用于样品的气味管控、气味改善提升、气味评价方法优化、气味评价人员培训等项目。

2 试验部分

2.1 试验仪器与材料

Olfactometer TO 8 气味嗅辨仪，生产商为德国ecoma GmbH 公司；高温箱，上海爱斯派克；钢瓶空气钢瓶氮气，纯度为99.999%；无臭采样袋；微量进样针，品牌为安捷伦；双甲胺基乙基醚（分析纯），生产商为国药集团化学试剂有限公司；PP 材料注塑样板，规格为100 mm×200 mm×3 mm。

2.2 测试过程

使用微量进样针分别取10 μL 壬醛和1 μL 双甲胺基乙基醚注入充有10 L 高纯氮气的无臭采样袋中，在已升温至40 ℃的高温箱内加热60 min。

将PP 材料注塑样板放入已预处理的10 L 无臭采样袋中，充入5 L 高纯氮气，在已升温至65 ℃高温箱内加热120 min。

2.3 气味评价

将准备好的气味袋连接在气味嗅辨仪上，设定好稀释程序，由气味评价员对同一样品的不同稀释倍数进行评价（稀释气体使用高纯氮气）。评价等级按T/CMIF 12—2016《汽车零部件及材料的气味评价规范》进行，气味主观强度评价等级描述如表1所示。

表1 气味强度评分等级

不同样品的数据记录如下表2～表4所示。

表2 壬醛气味强度结果表

表3 双甲胺基乙基醚气味强度结果表

表4 PP样板气味强度结果表

3 数据分析

基于第2 部分的分析结果，对壬醛、双甲胺基乙基醚及PP 板的分析结果进行分析，以样品浓度为横坐标，气味强度等级为纵坐标进行拟合，可见曲线呈对数关系，如图1、图3、图5 所示。同时按气味强度数（无量纲数值）与浓度对数（无量纲数值）进行拟合，可见拟合曲线呈线性关系，如图2、图4、图6 所示。

图1 壬醛强度-浓度曲线

图2 壬醛强度-浓度对数曲线

图3 双甲胺基乙基醚强度-浓度曲线

图4 双甲胺基乙基醚强度-浓度对数曲线

由图1、图2 可知，壬醛样品的气味强度与浓度呈对数关系，气味强度数（无量纲数值）与样品浓度对数（无量纲数值）呈线性，且呈现较好的线性关系。该壬醛样品的拟合参数见表5。

图5 PP板强度-浓度曲线

图6 PP板强度-浓度对数曲线

表5 不同样品的拟合参数

由图1 可得，在低浓度区间曲线斜率较大，较小的气味浓度变化会导致较大的气味强度变化。高浓度区间曲线逐步平缓，等量的浓度变化对气味强度的影响不明显，这是因为在高浓度区间，样品的浓度已经接近人的嗅觉分辨能力的极限，气味物质浓度的变化不再会对嗅辨人员的主观感受造成量级上的影响。依据图2 壬醛强度-浓度曲线，可以得出不同等级壬醛对应的化合物浓度。按本试验拟合的曲线计算可得，当气味强度为2 级时，壬醛的化合物浓度为0.01 ng/mL，由此可以得到壬醛的感知阈值浓度为0.01 ng/mL。同时依据图2 可以计算得到任意壬醛浓度对应的气味等级。

双甲胺基乙基醚气味强度与浓度拟合曲线与壬醛曲线一样也呈对数关系。由拟合曲线可计算得双甲胺基乙基醚的感知阈值浓度为0.024 ng/mL。在与壬醛相比除了不同化合物的感知阈值不同，气味评价员对双甲胺基乙基醚的耐受程度更窄，通过比较相同气味强度等级下2种化合物的浓度可知双甲胺基乙基醚更易引起人们的气味敏感性。

PP 板样品浓度与强度与壬醛曲线类似呈对数关系，在低浓度时气味强度随浓度增加显著，高浓度时气味强度随浓度增加缓慢。在气味强度2 级时的气味浓度即为该气味的感知阈值，在气味强度到达5 级以后，气味评价员的气味强度分析能力下降，忍受能力逐渐接近极值。

4 气味强度曲线的应用

通过第3 部分的示例分析，结合汽车行业目前面临的气味溯源难、整改难的现状，可以概括气味强度曲线在汽车及汽车内饰非金属材料气味性评价与改善方面的2 个应用。

4.1 样品气味管控

基于试验得到的PP 材料气味强度曲线，可以得出各个气味强度的理论化合物浓度，由此可以找出期望浓度与当前浓度的差距，明确气味改善的方向和程度。通过成分分析及GC-O 耦合联用分析[3]，总结出某材料的各个特征气味化合物，便可以得到各化合物的气味特征、供献量以及供献比例，即可以通过对各化合物的管控从而达到管控整个材料气味水平的效果。

4.2 气味改善

整车气味由多种零部件总成、材料散发的各类气味共同构成，在气味正向开发和整车气味溯源的零部件排查过程中，都需要对各零部件总成及材料的气味贡献率进行分析，统计得到高风险零部件材料，并对其进行整改和管控。通过对不同零部件总成及材料的气味强度曲线进行试验和分析，可以很容易的比较出不同零部件总成及材料目前所处的气味强度状态，以及需要达标时的差距。由此，可以更客观的筛选出高风险的零部件及材料。同理，对单一材料、均质材料、复合材料、零部件总成最终到整车进行设计，实现真正意义的正向设计与管控。

5 结论

通过气味强度与浓度关系曲线的建立与分析，重点考察了2 种汽车气味常见化合物和1 种汽车常用材料的曲线特征，并由此引出了气味强度曲线在汽车气味评价、汽车材料气味分析以及汽车气味改善方面的应用，通过气味强度曲线的应用能更客观更有效的对汽车材料进行设计与管控，通过客观化的手段对产品气味进行分析，目标化的降低特定气味物质浓度，改善特定气味物质的气味强度及类型，在降本增效的基础上，实现对产品气味的改善及管控的目标。