车内空气质量开发与管控方式的研究

摘 要：介绍了车内空气质量国外管控现状以及某公司车内空气设计研发体系与管控方式，即在车型构想阶段，通过材料认可筛选出低VOC的材料与禁用材料清单，根据车型内饰零部件设计构想书，对认可后的材料方案进行设计提案，通过同步研讨与模拟验证两大工具证明材料方案的可行性；最后通过零部件VOC数据库中的大稻葜贫ㄑ蟹⒊盗悴考TOP10抽检清单，即高危风险零部件清单。抽检结束后，在PT阶段进行实车验证，进入量产阶段通过抽检机制与处理机制对供应商进行一致性管控。

关键词：VOC；禁用材料清单；同步研讨；模拟验证

中图分类号：U463.8 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2017）03-0056-04

In-car Air Quality Development And Control Way Of Research

XUE Zhen-rong， YANG Jing-na， WANG Xiao-hu， CHU Yan-chun， LI Yue-liu

（ Great Wall motor co.， LTD Technology Center， Baoding071000， china ）

Abstract： The paper introduces the in-vihicle air quality control status of abroad and a company vihicle air design research and development system and control mode， It is the design concept stage， through the recognition of materials selected material and disable bill of materials， low VOC based on vehicle interior parts design vision book， after approval of the material plan to carry on the design proposal， through SD discussion with simulations verify two tools to prove the feasibility of material plan； Finally through parts VOC big data in the database set research and development of parts need checking list， the highest risk parts list. After the sampling， verifies the real vehicle in PT phase， has entered into the phase of mass production by sampling and processing mechanism of consistency control suppliers.

Key Words： VOC； SD discussion； simulation verify； disable the bill of materials

1 前言

随着汽车保有量的逐步增加，汽车逐步演变成为人们的“第二生活空间”。VOC（挥发性有机化合物）是指在常压下，沸点为50～260℃的各种有机化合物。车内VOC浓度是表征车内空气质量的重要指标，直接关系到司乘人员的健康。2012年《乘用车内空气质量评价指南》的标准，标准限制车内空气中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛八项物质的最高浓度，促使汽车生产企业更加重视车内空气质量问题。

车内VOC的来源主要为汽车内饰零部件，这些零部件主要由塑料、胶黏剂、皮革、聚氨酯材料、橡胶、纤维材料的组合，其中VOC主要来源于以下五方面：

1.橡塑材料合成用助剂：由单体制备合成树脂、合成橡胶等高分子材料的过程所需要的助剂，如阻聚剂、引发剂、乳化剂和分散剂等。

2. 橡塑材料改性用添加剂：在塑料和橡胶改性加工中添加的各种助剂，用以改善生产工艺和提高材料性能，如发泡剂、增塑剂、抗氧剂、稳定剂和阻燃剂等。

3.零部件制造和加工过程：内饰件在制造和加工过程中产生的有机小分子物质。

4.非金属材料降解：高分子材料在光和热作用下降解所产生的VOC。

5.其他：仓储环境和运输过程中的交叉污染等。

2 国外车内空气质量管控现状

美国把室内和车内污染作为人类健康的五大危害之一，美国环保局要求汽车制造厂所使用的材料必须申报，经审查确保对环境和人体危害程度达到最低点后才能使用。

2004年俄罗斯颁布《汽车交通工具乘客厢和驾驶室空气中污染物含量实验标准和方法》（P51206-2004），把驾驶室中的CO、NO、NO2、极限脂族烃（C2-C10）甲醛、甲烷的最高浓度分别作出限制，以控制车内空气的污染。

日本汽车工业协会（JAMA）将汽车内空间视为居住空间的一部分，制定了《汽车内VOC检测方法》和《降低汽车内VOC的自主举措》。自主举措要求乘用车从2007年度发售的新车型、货车和客车等商用车需达到厚生劳动省规定的室内13种物质的浓度指导值。

2007年6月，韩国建设部颁布了《新规制作汽车的室内空气质量管理标准》，该管理标准规定新生产汽车的挥发性污染物排放检测方法和标准。

3 某研发车型车内空气质量设计开发与管控方案

3.1 整车级目标制定

根据某研发车市场定位将整车车内空气质量目标设定为中国生态汽车评价C-ECAP得分达到14.6分。

C-ECAP简称中国生态汽车评价，是基于生态设计的理念，针对汽车产品全生命周期主要环境影响指标进行的综合性评价。评价指标分为5个维度，分别为车内空气质量、车内噪声、有害物质、综合油耗、尾气排放总分100分，车内空气质量占16分，车内空气质量的8项VOC物质每项物质各占2分。以《乘用车内空气质量评价指南》（GB/T27630-2011）中的基准值要求为零分基准，以基准值X0.1为满分基准。以测量值/基准值所获得结果作为得分系数的判定依据，车内空气质量得分系数如表1所示。每项VOC物质所占的2分乘以得分系数即为该项VOC物质的最终得分。

3.2 车内空气质量整车级目标分解

汽车内饰原材料是车内空气质量的主要源头，抓住了源头实质上就抓住了问题的本质。根据VOC来源制定了“由整体到局部”由“局部到个体”的设计策略，即把整车控制目标分解到零部件，再将零部件控制目标分解到材料，通过控制材料的目标来达到控制整车空气质量的达成，示意图如图1所示：

3.3 车内空气质量开发与管控方式

车内空气质量开发与管控包括两个方面：1是研发车开发阶段的车内空气质量的设计与验证；2是研发车进入批量生产阶段车内空气质量的控制。

整车开发流程一般分为项目策划、概念设计（产品构想）、设计开发、试制车（ET车、PT车）、生产准备、量产6个阶段。车内空气质量性能开发工作需要依据整车开发流程在各个研发阶段进行分步管控。各阶段具体工作如表2所示。

3.3.1 材料认可与禁用清单

对内饰材料搭建环保材料数据库，全面开展材料认可工作，掌握材料选用的主动权，要求零部件供应商在指定的范围内选择材料种类。同时建立VOC禁用材料清单，即禁止使用的材料清单，如溶剂型胶水，非反应型催化剂等从源头上杜绝其使用，“倒逼”零部件供应商从材料选用进行改善。

3.3.2 设计提案

根据零部件设计构想针对每个零部件编制VOC性能达成方案即设计提案，提案中应明确材料类型，特性，且提案中禁止出现供应商名称。设计提案向材料开发部门进行传递。（例如在顶棚粘接附件的胶水开发中，应该明确胶水的类型为氯丁胶水，且胶水中的溶剂禁止使用甲苯与丁酮等具有刺激性气味的物质，但不指定氯丁胶水的厂家。）为材料的选用提供依据。在设计之初提供绿色环保材料选用的方案，提前规避零部件VOC超标风险。

3.3.3 同步研讨

同步研讨指从车型初期阶段开始，相关单位全部参与，同步实施研讨，将各部门的所有要求在会议中进行研讨，通过会议各部门达成共识输出明确书，明确书是各相关部门对零部件提出具体设计要求，达成一致意见后输出的文件。未达成共识输出告知书。告知书是项目研发过程中，对研发中未达成的问题给出原因说明并记录问题的文件。同步研讨与传统研发模式相比提高了部门间沟通效率，提高了研发进程。传统研发模式与同步研讨示意图如图2所示：

举例子来说某研发车型顶盖内饰板聚氨酯发泡板的厚度为7.0mm，考虑到VOC消减方案，VOC主责部门建议发泡板由7.0mm厚度变更为6mm，但6mm泡沫板的吸音性能会有所改变，此时就需要开展同步研讨，VOC主责部门、产品设计部门、声学包主责部门三方参与，如果方案通过，VOC主责部门向产品设计部门与声学包主责部门输出明确书，如果方案不通过由声学包主责部门向VOC主责部门与产品设计部门向提出告知书，告知书中需声学包主责部门详细阐述不采纳的原因。

3.3.4 模拟验证

模拟验证是在工装样件即批量生产零件的模具、检具还未开发的条件下，依据零部件用材设计提案中确定的材料，利用现有零部件模具进行试制的方式开展，确认设计提案的有效性。

采用设计提案的材料组合使用与研发车大小、结构相近的量产车型的零部件模具进行试制，将试制的零部件进行VOC检测。譬如，某研发车型C的顶盖内饰板的用材为方案1，方案1与方案2用材不完全相同见表3所示，方案1中材料组合按照量产车D的顶盖内饰板模具进行样件试制来验证方案1是否可行有效。

3.3.5 工装样件抽检

在ET准入之前完成工装样件抽检，按照企业标准应抽检20类零部件，但目前零部件用材平台化程度高，各个车型的零部件用材与工艺大致相同，只是型面大小略有差异，为避免抽检导致的人力、物力资源的浪费，根据以往研发车型的零部件数据库会整理出TOP10高危风险零部件抽z清单，这些高危零部件均是首次抽检不合格率高于20%的零部件，其中包括座椅、顶棚、地毯、车门内护板、行李箱盖板、空调总成、车门密封条、仪表板、前围隔热垫、副仪表板。

3.3.6 整车VOC验证

在PT阶段进行整车VOC验证，整车VOC验证的前提条件为抽检的TOP10工装样件均满足要求VOC性能要求，且车辆内饰零部件均为工艺固化的工装样件，且装配完整，状态良好。

3.3.7 一致性管控

进入批量生产阶段的零部件VOC一致性管控主要分为两个方面：一是抽检机制；二是处理机制。抽检机制指整车厂每季度或者定期派专人到供应商工厂对零部件取样进行VOC检测。处理机制即VOC超标时进行一系列措施，比如整改、罚款等，同时要求供应商对于零部件整改进度及时汇报，实施有效持续的跟踪。

4 结语

车内空气污染正逐渐凸现，越来越受到人们的重视，整车厂在设计开发环节，需要建立车内空气质量开发流程，零部件供应商应考虑模温和模压带来的非金属材料的降解，并合理使用脱模剂，根据实际适当延长零部件存放周期，材料供应商应从配方、种类角度考虑选择低挥发性组合与材料，从而建立材料、零部件、整车企业共同参与的管控机制，以确保零部件及整车的车内空气品质。

参考文献：

[1]中华人民共和国环境保护部，国家质量监督检验检疫局.乘用车内空气质量评价指南： GB/T27630―2011[S].北京：中国环境出版社， 2012.

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