汽车乘员舱空气品质评价及污染物净化技术研究

第20卷第10期2020年10月

Vol.20!No.10

Oct.2020科技和产业

Science Technology and Industry

汽车乘员舱空气品质评价及污染物净化技术研究

牟连嵩1,张翠林2,许翔r张艺伦1

(1.中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300%2.1京建筑大学环境与能源工程学=,1京100044)

摘要：在驾驶过程中，汽车乘员舱可视为密闭空间，其内e染物种类繁多且严重影响着舱内的空气9质，危害乘员的身体健康$为了净化舱内e染物、提升空气9质，首先阐述了乘员舱内e染物组成及其与人体健康的联系，然后构建了h 舱内e染物指标和舒适性指标为评价因子的空气9质评价体系，和结合客观综合指数及灰相关分析法的评价方法；并根据该评价，创新建立了一套采用先进净化技术的智能空气净化系统，最后总结出整合空气影响因子、评价空气9质、选取控制和净化策略三步骤的舱内空气9质(vehicle interior air quality,VIAQ)管理流程，对汽车乘员舱空气9质提升和未来发展具有重要意义。

关键词：汽车乘员舱；e染物；空气9质评价；e染物净化；智能VIAQ管理

中图分类号:TU831.3文献标志码:A文章编号：1671—1807(2020)10—0198—06

随着经济和科技的飞速发展，汽车已成为人们交通出行中主要的交通工具$同时，据公安部交管局的最新数据显示，截止到2018年底，中国汽车保有量约达2.4亿辆，汽车驾驶员约为3.69亿%1。然而，汽车产量的快速增长也引发了环境污染问题，比如汽车尾气的过度排放问题，不过关于这一方面的研究已取得巨大进展并已找到切实可行的解决办法$事实上，除了汽车外部环境污染外，汽车内部结构材料和空调风道等也会引起异味，破坏汽车内部乘员舱空气品质(Vehicle interior air quality,VIAQ)，危害舱内乘员的身体健康。由于汽车乘员舱可视为密闭空间，故异味难以及时地排出，容易长期滞留，使得乘员舱内部的空气环境无法达到令人满意的程度。此外，2018年的消费投诉数据显示，有关汽车乘员舱异味案例占行业消费投诉总案例的8%%&。近来，随着新冠肺炎病毒的爆发，汽车座舱的空气品质也备受消费者的关注，中汽研(天津)华城认证公司推出CN95空调滤清器认证，帮助消费者了解汽车空调通风系统对于灰尘、花粉，PM2,5.PM i0、微生物粒子和有害气体等的过滤$，汽员内质的

直接影响着乘员舱的安全、舒适性和消费满意度，故净化舱内污染物、提升空气品质、改善舱内空气环境是目前亟待解决的任务$

针对这一任务，多年来众多研究者总结研发了多种汽车乘员舱空气品质调节方法$Honghyun Cho 等人％一4利用冷却系统来控制汽车乘员舱内的温湿度，以提高乘员的舒适性$代凌云等人％一7以单片机为核心建立车载污染物过滤装置，进而净化舱内的空气环境。随着电子技术的快速发展，净化装置也趋于智能化。Santanu Prasad Datta等人％一9&结合神经网络和蓝牙技术研发智能空气净化器以达到换气作用，进而降低CO：浓度并去除舱内异味。虽然开门开窗也可以达到通风换气的作用，但是这项操作只能在车辆静止时进行，如果在驾驶过程中选择开窗换气，则会使驾驶员和乘客直接暴露于高水平的尾气隧道中%10&,反而容易进一步恶化驾驶舱内空气环境，降低空气品质$因此，为了能够有效地提升驾驶舱内空气品质，应该创建一种适用于在密闭条件下的驾驶舱内质调方法$

为了实现上述目标，满足汽车乘员舱空气调节的新要求一*在密闭条件下的优化，本文分析并总结汽车乘员舱内污染物种类及其危害，跳出汽车微环境中传统空气调节方法中单纯地考虑温湿度控制的思路，提出并构建了综合考虑温度、湿度和空气洁净度的评价体系，将污染程度细化分级。针对该评价体系，创新建立了空气智能净化系统，并提出了一套完整的舱内空气品质管理流程，对于保护驾驶员和乘客的舒适和健康等具有促进作用和重要意义$

收稿日期2020—06—17

基金项目：天津市留学回国人员科技活动启动项目(JH-20180070802)$

作者简介：牟连嵩(1981—),男，河g衡水人，中国汽车技术研究中心有限公司，高级工程师，硕士，研究方向：汽车热管理$ 198

汽车乘员舱空气品质评价及污染物净化技术研究

1汽车乘员舱空气污染物组成及危害

在建立一系统之前，首先要分析汽员内污染物的成的害$间虑，汽员小型且较封闭的室内环境，空气不易流通，污染物易堆积$通常情况下，污染取决龄、温度、湿度、档次类型、内饰、空调、燃料、地点和排量等因素%11]$复杂多变的影响因素造成的是舱内的污染物种多，舱内污染污染物如表1所示，该表具体了各（散发、通风、渗透、扩散等）引起的污染物的成$

表1汽车乘员舱主要污染物组成

分类污染源主要污染物零部件和装饰材料塑料橡胶、保温材料、涂料、粘合剂、添加剂等VOCs（主要为烷炷类、醛酮类等）汽车外环境大气污染、发动机燃烧产物等HC、CO、SO2、NO x可吸入颗粒物等

汽车空调系统蒸发器附着、风道囤积等细菌、真菌、胺、烟碱、烯炷等人员行为人体、宠物代谢、吸烟等CO2、尼古丁、苯并茁等

汽 员舱内复杂的污染物成分员1多样性危害$污染物因具有刺激性强、作用时间长、作用群体广的特点，容易持续暴露寸

中，进而对乘员的身体健康产生一系列不利影响，包括眼睛腔粘膜刺激、急性呼感染、慢性：炎、肺癌、神经性疾病他$有研表明「12&,当多种污染物同时暴中时，在一下害叠加，严重损伤人体器官，长期暴甚至会缩员的$2016年刘琳琳等%13&对16个市售品牌新车进行污染物监测，发现苯、甲醛、甲苯的质量浓度分过国家标准66.36%、72%和72.55%，严重员的身体健康。依据国际癌症织（IARC）的判毒关％14&,表2了汽车乘员舱内的污染物；

的害$

表2车内空气中9种污染康危害效应

污染物致癌性主要危害

苯致癌造血干细胞功能下降，损伤DNA 甲苯可能致癌慢性毒性，麻醉神经中枢，刺激皮肤二甲苯可能致癌麻醉神经系统，意识发生混乱

乙苯很可能致癌低毒刺激性，出现头晕、咳嗽、肢体痉挛苯乙烯很可能致癌刺激和麻醉作用，出现乏力、忧郁甲醛致癌嗅觉异常，肝肺功能异常，染色体异常乙醛很可能致癌眼部和呼吸道充血

丙烯醛可能致癌刺激眼部和上呼吸道

PM】。致癌损伤心血管功能、肺功能

2汽车乘员舱空气品质评价体系

且科的价体系是完成系统搭建过程中不可或缺的一部分$基于上内污染物组成害识别！内种多的污染物，构建一套完整且科学的评价体系，用以确定汽员舱内的污染以观评价环境水平$

汽车乘员舱空气品质评价是将舒适性与人体健康，对乘员舱温度、湿度0

进行评价$汽 调技术可以实现对温度、湿

的调节，进而实现制冷、采暖、除霜等功，以体性，而关的•相较少，故以为主，建立新型质评价体系，运用客观数分析法总体地分污染，同时采用灰色关联分析法确定各影响因汽员污染影响的大小。

价体系如图1所示$

汽

车

乘

员

舱

空

气

品

质

评

价

体

图1员舱空气品系

2.1汽车乘员舱空气品质评价因子

根据汽车的发展要求，乘员舱空气品质通常以对热舒适性、安全性有明显影响且长期老存在的因子作为评价指标$因此，本文以热环境、基础污染物0污染物物污染物为一价因

其中热环境包括温度、相对湿；基础污

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