空氣質(zhì)量管理系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用研究

姚帥 胡明貴

【摘 要】隨著工業(yè)化的發(fā)展，空氣污染越來越嚴(yán)重，空氣質(zhì)量管理系統(tǒng)正是在這個時候被應(yīng)用到汽車上。文章介紹了車內(nèi)空氣質(zhì)量管理系統(tǒng)的部件構(gòu)成，闡述了其基本工作原理，并依據(jù)實車測試對空氣凈化的效率進行了研究分析，為車內(nèi)空氣質(zhì)量的管理提供了一套完整的解決方案，其測試方法和數(shù)據(jù)值得參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】空氣質(zhì)量管理；汽車；負(fù)離子凈化

【中圖分類號】TP311 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）11-0061-03

近年來，人們對車內(nèi)空氣質(zhì)量越來越關(guān)注。一方面，車外PM2.5濃度越來越高，另一方面車內(nèi)塑料件散發(fā)的有害氣體也引起了消費者的強烈抱怨。車內(nèi)空氣凈化應(yīng)運而生，并且迅速普及，而隨著客戶對環(huán)境、身體健康等關(guān)注越來越高，對該產(chǎn)品配置的需求程度也會逐步提高，尤其是高端車型。

1 車內(nèi)空氣污染物的主要組成及危害

車內(nèi)空間密閉性強，有害氣體不易擴散，在高溫環(huán)境下，車內(nèi)零部件及內(nèi)飾材料中有害物質(zhì)容易揮發(fā)出來。車內(nèi)空氣所含有害物質(zhì)超標(biāo)會給車輛使用者帶來各種健康危害，情況嚴(yán)重時甚至?xí){乘員的生命安全。例如一氧化碳（CO）導(dǎo)致身體缺氧、呼吸變慢，使駕駛?cè)藛T疲勞，長時間接觸低濃度一氧化碳會影響心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)。氮氧化物（NO、NO2）強烈刺激和腐蝕肺組織，使駕駛?cè)藛T不適，誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，如哮喘，導(dǎo)致中樞神經(jīng)痙攣和免疫功能下降。PM2.5顆粒物刺激呼吸道，導(dǎo)致咳嗽和呼吸困難，降低肺功能并加重哮喘，導(dǎo)致心律失常和多種心臟疾病，甚至導(dǎo)致肺癌及心肺病患者的過早死亡。

2 系統(tǒng)部件構(gòu)成

空氣質(zhì)量管理系統(tǒng)一般由AQS傳感器、PM2.5傳感器、PM2.5活性炭濾網(wǎng)、負(fù)離子發(fā)生器、光觸媒凈化器、空調(diào)風(fēng)機、空調(diào)控制器盒和中控顯示屏組成（如圖1所示）。

AQS傳感器用于檢測車外尾氣濃度，汽車尾氣中的有毒物質(zhì)主要是NOX、CO、HC，一旦這些物質(zhì)濃度超標(biāo)將會危害身體中杻神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)，此時空調(diào)控制器切換到內(nèi)循環(huán)，就能阻隔汽車尾氣進入車內(nèi)。

PM2.5傳感器目前市場上一般采用激光雙探頭，通過風(fēng)扇將采樣氣體吸入傳感器中，用激光散射法計算出粒子個數(shù)和粒子的直徑，從而精準(zhǔn)測出車外和車內(nèi)的PM2.5濃度。

PM2.5活性炭濾網(wǎng)可過濾90%的PM2.5顆粒。

負(fù)離子發(fā)生器利用空氣的媒介體以放電方式在空氣中放出離子，通過正負(fù)離子，破壞細(xì)菌表面的蛋白膜，從而起到殺滅空氣中的細(xì)菌、真菌的作用。利用電荷的吸附原理，吸附在粉塵上，從而使粉塵沉降，達到凈化空氣的目的。

光觸媒也算是近些年在空調(diào)和車輛空氣凈化方面興起的一項新技術(shù)，它實際上就是在空調(diào)或者車內(nèi)安裝固體催化劑，在光照（包括可見光和紫外線）作用下，將房間或者車內(nèi)的甲醛、苯、二甲苯等有害物質(zhì)分解為二氧化碳、氮氣和水等無害物質(zhì)。

3 系統(tǒng)工作原理

空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)實現(xiàn)檢測、顯示、阻斷、過濾和消除一體化的控制過程，最終到達凈化車內(nèi)空氣的目的（如圖2所示）。

AQS傳感器對車外尾氣濃度進行實時檢測，車內(nèi)、車外PM2.5傳感器對車內(nèi)、車外PM2.5濃度進行實時檢測，并將檢測結(jié)果顯示在中控大屏上，一旦車外尾氣濃度高或者PM2.5濃度高時，空調(diào)控制器會自動切換到內(nèi)循環(huán)，阻斷車外污染空氣進入車內(nèi)，同時活性炭濾網(wǎng)會對車內(nèi)PM2.5進行過濾，如車內(nèi)PM2.5濃度依然居高不下，空調(diào)控制器將開啟負(fù)離子發(fā)生器開始凈化車內(nèi)空氣，直到車內(nèi)空氣達標(biāo)后，負(fù)離子發(fā)生器停止工作。

當(dāng)車外無尾氣、PM2.5濃度低時，空調(diào)控制器會自動切換到外循環(huán)引入車外清新空氣。

4 凈化效率實車測試研究

空氣質(zhì)量管理系統(tǒng)要想能夠快速、高效地工作，AQS傳感器響應(yīng)距離和PM2.5傳感器的響應(yīng)時間及負(fù)離子發(fā)生器的凈化效率是關(guān)鍵因素，下面我們在實車上進行測試研究。

4.1 AQS傳感器響應(yīng)距離

4.1.1 靜態(tài)測試

將測試車輛放在啟動的貨車（柴油車）尾部1 m處，內(nèi)外循環(huán)設(shè)為自動模式（此時外循環(huán)），然后將貨車往后倒車，測試車輛在空調(diào)風(fēng)機0擋、1擋、3擋和7擋時能檢測到尾氣的距離（如圖3所示），在檢測到尾氣后，能在1 s內(nèi)切換到內(nèi)循環(huán)。

4.1.2 路跑測試

測試車輛跟在貨車（柴油車）后面20 m處左右，內(nèi)外循環(huán)設(shè)為自動模式（此時外循環(huán)），空調(diào)風(fēng)機設(shè)為3擋，然后將測試車輛慢慢靠近貨車，測試車輛在過道、隧道和加油站時能檢測到尾氣的距離（如圖4所示），在檢測到尾氣后，能在1 s內(nèi)切換到內(nèi)循環(huán)。

4.2 PM2.5傳感器響應(yīng)時間

測試車輛車窗關(guān)閉，空調(diào)風(fēng)機分別開1擋、3擋和7擋時，污染源（抽煙）在前排、后排和后備箱，測試PM2.5傳感器響應(yīng)的時間（如圖5所示）。

4.3 空氣凈化器凈化效率

4.3.1 負(fù)離子濃度測試

測試車輛關(guān)閉車窗，空調(diào)風(fēng)機分別開1擋、3擋和7擋時，開啟負(fù)離子凈化器，分別測試中控臺左側(cè)出風(fēng)口、中控臺中間出風(fēng)口、中控臺右側(cè)出風(fēng)口、后排出風(fēng)口、駕駛側(cè)口鼻處、副駕側(cè)口鼻處、后排左側(cè)口鼻處、后排中間口鼻處、后排右側(cè)口鼻處的負(fù)離子濃度（如圖6所示）。

4.3.2 負(fù)離子凈化時間測試

測試車輛空調(diào)關(guān)閉車窗，污染源（抽煙）在前排、后排和后備箱，待車內(nèi)PM2.5濃度達到差時，拿掉污染源，此時空調(diào)風(fēng)機分別開1擋、3擋和7擋時，開啟負(fù)離子凈化器，測試PM2.5濃度由差到優(yōu)的時間（如圖7所示）。

5 結(jié)語

空氣質(zhì)量管理系統(tǒng)為車內(nèi)成員提供了健康、舒適的環(huán)境，空調(diào)控制器可根據(jù)AQS傳感器和車外PM2.5傳感器采集的濃度，及時將車外尾氣和PM2.5顆粒阻隔在車外，并通過車內(nèi)PM2.5傳感器和負(fù)離子凈化器的協(xié)同工作將車內(nèi)PM2.5顆粒清除干凈。

參 考 文 獻

[1]何德林.空氣凈化技術(shù)手冊[M].北京：電子工業(yè)出版社，1985.

[2]樓山林.新型負(fù)離子空氣凈化器的研制[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2006.

[3]張秀珍，徐強，李延平，等.室內(nèi)空氣凈化器性能檢測與評價方法討論[J].環(huán)境與健康雜志，2008，12（5）：

49-78.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]