翟羽 王昕灿 邓小燕

摘要：随着汽车使用量的逐渐增多，空气污染变得越来越严重，因汽车内部空气污染而引起的安全问题曾多次出现过，这就为人们做出了警示。由此，在分析汽车空气污染现状基础上，进一步研究空气质量监测系统在汽车上的应用，并提出了有效控制汽车空气质量的注意事项。

关键词：汽车；空气质量；监测；应用；注意事项

中图分类号：U469  收稿日期：2023-04-03

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.020

1 前言

随着汽车的不断发展，汽车空气质量安全问题也愈加突出。普通车辆用户会对车辆内部进行消毒和杀菌，使用一些内部的清洁用品，也会使用一些香水来遮盖车辆内部的各类气味，但遮盖方式并不能降低密闭空间中的危险气体，甚至还会造成更严重的空气污染问题。车内空气品质的优劣，不但对车辆的乘坐舒适性有直接影响，而且对人体的身体健康也有一定关系。所以，必须从生产开始进行严格控制，加大对空气质量监测系统在汽车上应用的分析，全面控制汽车空气质量。

2 汽车空气污染现状

2.1 汽车车外空气污染

在汽车外部环境不佳情况下，汽车内部的空气品质必然会受外部环境的影响。由于车辆并并非完全密封，有可能会有一些空气污染物从排气孔等地方进入到车辆内部。在此种情况下，如果没有可视化的空气质量监测系统，则无法了解具体情况。此外，如果户外的空气品质极佳，当遇到交通堵塞时，也有可能处于被污染的环境中。特别是在道路的交叉路口，红灯或遇到堵车，这些空气集中排放区都有较大隐患。

2.2 汽车车内空气污染

汽车内部也可以成为空气污染源，如汽车内部的地毯、座椅、材料、装饰物等，都有可能成为空气污染源。此种情况在汽车上尤其严重，购入一辆新车后，往往会闻到一种独特气味，而这气味往往令汽车爱好者着迷。但是，这可能是一种由汽车零件和装饰品散发出来的化学混合物，至于气味会不会引起大气污染，还有待于利用空气品质监控感应器进行检验。同时，当汽车逐渐被应用时，汽车中的空气调节过滤器很有可能在毫无察觉的情况下出现问题，此时排放量的二次再流通的危险就会悄悄地显现出来。此外，车载空气品质检测器与检测器运用，将会为车载人员呼吸安全提供有效之保障。通过这些可视化的数据，可以清楚地看到汽车内部的空气质量，如果汽车内部的空气质量真的很差，便不可再继续使用车辆，需要进行治理、通风、净化等措施，使车内空气质量得到改善。如今，一般中高端车型都会配备空气质量传感器及监测联动系统，而没有配备这些设备的车型在使用车辆时，可能会面临车内空气污染的问题，影响整体的空气质量检测效果，加剧汽车空气质量污染风险[1]。

3 空气质量监测系统在汽车上的应用

3.1 空气质量状态监测

从空气质量监测系统中可以看到，汽车空气质量虽有周期起伏，但总体上呈现出深度干燥倾向，这表明空气质量监测系统使用双塔吸收型后加工烘干设备，取样时的状况较好。在此基础上，选择与使用者密切相关的部分，对其进行数据放大分析，以更清晰地了解后处理设备在不同阶段的“吸吸附——脱吸附”过程。可见，在汽车空气质量监测半个周期中，其吸收过程呈现出一条“浴盆”曲线，在每个自动转换瞬间之前和之后，其输出的露点从低到高。

3.2 空气质量状态预警

在实际运行过程中，汽车排气过程中，排气过程中的相对湿度逐步提升，已超出列车运行条件，无法达到列车运行的要求。出口相对湿度不断升高，直到达到饱和状态，这表明车厢内的空气湿度过高。在监测过程中，如果发现汽车质量不佳，便会及时做出预警，便于相关人员制定更为有效的汽车质量监测和处理方案。

3.3 空气质量在线监测

由空气质量监测终端、云平台和客户端（用户PC或者手机）构成的车辆空气质量在线监测系统。空气质量监测系统是一种针对大气环境中的大气颗粒物，如PM2.5、TVOC、CO2、温湿度等的实时检测技术。其中，利用激光灰尘传感器来探测PM2.5，利用固体电化学类型的传感器来探测CO2，利用气味传感器来探测TVOC，通过半导体温度传感器来探测温湿度。空气质量监测系统系统由云服务器、数据存储、数据分析、数据发送、污染预警等模块组成。

空气质量监测系统云平台使用linux服务器，其代码是C++，具有高并发特征，可以很容易地对不同的系统进行集成和被集成[2]。利用5G通信模块将数据传送到云服务器，并以用户端的网络注册和移动应用程序注册两种形式，实现对用户终端的实时监控，并实现对设备历史数据、异常数据的预警反馈，以及多级体系结构的管理、数据统计查询。此外，利用CO2、臭气、灰尘及温湿度等传感器，对所设地点的空气环境进行检测，并通过监控终端中的主控制单元对其进行预处理，生成数据队列。

当上述的资料排队数目达到某一数值后，由主机控制该资料。在资料预备完毕后，开始进行传送，资料传送模块经由营运基站，将资料传送到云端平台。在接收到数据之后，云平台会对其进行加密检查。在检查通过之后，会对数据进行解码，并对其是否为有效的数据做出判断，如果接收到的数据与事先设定的协议和规范一致，服务器则会进行数据存储，并会通知程序对其进行数据分析和显示。云计算平台对存储的数据按照约定的方式对其进行分析，然后按照约定的规则将其显示给客户。

3.4 常见气体传感器

通常情况下，一台汽车要配备3～4个与空气品质有关的感应器，如温度、湿度、PM2.5、CO2等。此外，氢能源、锂电等新能源汽车的安全性也是亟待解决的问题。其中，锂电池汽车的安全性问题以及氢能源汽車的安全性问题，都是影响汽车安全性的重要因素。因此，使用锂电动力的汽车，都需要一种可弯曲的感应器，这种感应器可以连接到各种蓄电池上，用来检测蓄电池的温度，以及蓄电池对蓄电池的压强[3]。

3.5 加强车内空气监测

汽车中的VOC和异味主要来自于各种零件，要想更好地提高汽车中的空气质量，就必须对汽车中的空气质量进行全方位的检查，并根据汽车中各个零件的结构特征，来选用合适的检测仪器。在对零部件进行检测的时候，检测人员要对车型平台有全面的认识，其中包含着开发的车型项目，并掌握着各种基础数据，通过对其进行全面的分析和比较，从而确定车内零部件的控制目标，确保车内空气品质达到标准。同一种类的材料，在不同温度条件下，其挥发VOC量有很大的差别。所以，检测人员必须与材料的特点相联系，按照有关规范和标准要求，在不同温度条件下，对各个零件的VOC挥发性进行精确检测。在对物质挥发性有机物进行测定时，应以测定物质的质量为主要内容，合理地选择测定物质的体积和面积。

3.6 强化生产监测

在经过汽车产品的设计确认后，将会进入到量产的过程中。所以，检测人员需要对各种产品的稳定性和一致性展开全方位的监测，监测的重点是：a.加大巡查力度。安排人员到仓库和流水线进行彻底的检查，如有问题，及时处理。b.做好实时监控。对于各生产环节，采用现场监控的方式，通过监控方式综合监控结果，来判定每一种产品的稳定程度是否达到标准。c.加强仓库监控。以仓库为中心，对一系列的关键区域，包含各种重要零件的储存区域，要采用实时监控的方式，对这些零件进行监控，并与仓库的监控数据相结合，确保零件的一致性和稳定性与有关的规定相一致，如果出现不正常的情况，要及时处理掉。d.做好抽样调查。针对各种材料与零部件，包括整车在内，需根据有关技术标准的要求，采用抽样检测的方式展开测试。如果出现不合格的情况，要严格遵守有关规定的要求，并将其进行相应的整改工作。通过对产品的监督，可以确保车辆的空气品质管理的成效。e.对车辆内部空气质量检测人员来说，要利用先进的检测手段，并与在车辆内部空气质量检测中可能出现的问题相联系，事先制订出行之有效的应对措施，确保车辆内部空气质量的检测结果更为精确，防止误检测数据，从而达到提升车辆内部空气质量控制水平的目的[4]。

4 空气质量监测系统在汽车上的应用注意事项

a.必须要有足够大的实验室，实验室采用的是一种特殊的材质，这种材质必须要有较大的发展空间，才能保证实验室的温度和湿度，促使实验室的正常运转[5]。在应用初期，被检测的汽车被放置到取样环境仓中，将内部部件的表层除去，如在工厂中用于保护座位、地毯等的塑胶膜，并将其从取样环境中搬出。同时，将被检测的汽车能打开的窗户和门全部打开，并至少保持不低于6 h的静止状态。在整个预备阶段，取样室的环境状况，至少在最近4 h，必须满足根据本标准所述取样技术状况的要求，并且根据本标准所述的取样状况，对所述取样室所述的环境状况进行监控。

b.把被测试的车辆置于测试环境的测试仓内，进行测试前的检验。除去内件的表层，并将其从取样测试箱中取出。同时，将被测车辆能开启的窗、门全部打开，并保持静止的时间不低于6 h，在整个准备阶段，在后续4 h里，检测舱的环境条件要满足技术条件的要求，并对其进行相应的质量保证措施。

c.进到封闭阶段。在筹备期结束后，开始进入封闭阶段，将取样设备按照规范和规范的要求安装在被检测车辆上，并将被检测车辆的所有窗户和车门全部封闭，以保证整个车辆的密封。在启动样本收集时，将被测试车辆维持在密闭状态16 h。在闭合过程中，被检测车辆所处的取样环境室的环境状况必须满足标准该标准中取样技术状况的要求，并且该环境状况必须根据标准规定的取样技术状况进行监控。封闭阶段主要将取样设备安装在被检测车辆上，并将被检测车辆的车窗和车门全部封闭。测试车必须处于密闭状态16 h，在密闭过程中，确保测试车的环境状况必须满足规范规定，如必须达到车内空气有机物浓度要求（如表1）。在对整车空气质量进行控制过程中，通常情况下，整车企业会与质量管理部门合作，制定整车抽检计划，对不合格的整车进行及时的排查，并对其进行整改，直至达到标准要求后才放行。汽车制造企业根据各供货商的零件状况，收集供货商零件的资料。汽车内部空气品质工程师根据零部件供应商所用的原材料和零部件的资料，确定零部件的检测和测试需求，并追踪和催促供应商提供符合标准的零部件。

d.采集汽车空气样本。采用方法所规定的仪器与消耗材料，根据对应的流速与时间，对车辆中的空气进行取样，并对检测舱中的空气进行取样。收集完毕后，在密闭的温度下，将样本送往实验室，在计算机上进行气体含量测定。其中，对座舱的空气质量进行监测，目的在于对车内的舒适和健康进行管理，相关传感器不仅仅在新能源汽车中使用，在传统的车辆中也可以使用，而且随着人们对生活中的空气品质越来越关注，与之相关的传感器产品的市场需求将会越来越大。

在样品采集过程中，取样环境必须符合本规范的各项要求。挥发性有机成分采用填充柱样取样，而甲醛和酮类成分采用填充柱样取样。采用固定电流的气体采样器，在两个不同的柱子上分别装有不同的吸收管。当采用充填的柱子取样管来收集挥发性有机物时，取样流速为100～200 mL/min，取样时间为30 min。当采用充填的柱子取样管来收集醛酮成分时，取样流速为100～500 mL/min，取样时间为30 min。取样量的精确记录。收集到的煤气总量不得超过汽车总装量5%。在收集车辆内部的空气样本时，也要收集周围的空气样本，取样点位于被检测机动车外表面上0.5 m以内，其高度與机动车内部取样点相同［5］。

5 结语

空气质量监测系统在汽车上的应用意义重大。通过对车内空气质量控制要素展开科学、合理的分析，如制定合理的车内空气质量控制目标、禁限用材料与工艺清单分析、模拟验证与材料库的有效运用、气味检测及加强生产监控力度等，可以确保车内空气质量控制的效果，为驾驶员与乘客提供更加舒适、健康的车内环境。

参考文献：

[1]蒋媛.客车内空气质量提升方法研究及应用[J].内燃机与配件，2022（21）：32-34.

[2]张吉光，李不凡，王健，等.汽车空调系统出风空气质量提升[J].汽车工艺与材料，2022（10）：48-52.

[3]黄钦炎，林庆丰，黄欣龙.基于移动物联的空气质量监测大数据分析应用[J].价值工程，2022，41（21）：146-148.

[4]徐平，陶云亮，王士龙，等.车内空气质量监测系统的设计与开发[J].石河子科技，2019（6）：17-21.

[5]王海燕.汽车车内空气质量智能控制系统开发[J].电子元器件与信息技术，2019，3（10）：49-52.

作者简介：

翟羽，女，1990年生，讲师，研究方向为新能源汽车技术、智能网联汽车技术。