【 技術帖】車內空氣質量開發與管控方式的研究

摘 要：介紹了車內空氣質量國外管控現狀以及某公司車內空氣設計研發體系與管控方 式，即在車型構想階段，通過材料認可篩選出低VOC的材料與禁用材料清單，根據車型內飾零 部件設計構想書，對認可後的材料方案進行設計提案，通過同步研討與模擬驗證兩大工具證明 材料方案的可行性；最後通過零部件VOC資料庫中的大數據制定研發車零部件TOP10抽檢清 單，即高危風險零部件清單。抽檢結束後，在PT階段進行實車驗證，進入量產階段通過抽檢 機制與處理機制對供應商進行一致性管控。

關鍵詞：VOC；禁用材料清單；同步研討；模擬

1前言

隨著汽車保有量的逐步增加，汽車逐步演變 成為人們的「第二生活空間」。VOC（揮發性有機 化合物）是指在常壓下，沸點為50～260℃的各種 有機化合物。車內VOC濃度是表徵車內空氣質量的 重要指標，直接關係到司乘人員的健康。2012年《乘用車內空氣質量評價指南》的標準發布，標準 限制車內空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛八項物質的最高濃度，促使汽車生產企業更加重視車內空氣質量問題。

車內VOC的來源主要為汽車內飾零部件，這些零部件主要由塑料、膠黏劑、皮革、聚氨酯材 料、橡膠、纖維材料的組合，其中VOC主要來源於以下五方面：

1.橡塑材料合成用助劑：由單體製備合成樹脂、合成橡膠等高分子材料的過程所需要的助劑，如阻聚劑、引發劑、乳化劑和分散劑等。

2. 橡塑材料改性用添加劑：在塑料和橡膠改性加工中添加的各種助劑，用以改善生產工藝和提高材料性能，如發泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩定劑和阻燃劑等。

3.零部件製造和加工過程：內飾件在製造和加工過程中產生的有機小分子物質。

4.非金屬材料降解：高分子材料在光和熱作用下降解所產生的VOC。

5.其他：倉儲環境和運輸過程中的交叉污染等

美國把室內和車內污染作為人類健康的五大危害之一，美國環保局要求汽車製造廠所使用的 材料必須申報，經審查確保對環境和人體危害程 度達到最低點後才能使用。

2004年俄羅斯頒布《汽車交通工具乘客廂和駕駛室空氣中污染物含量實驗標準和方法》（ P51206－2004），把 駕 駛 室 中 的 CO、 NO、 NO2、極限脂族烴（C2-C10）甲醛、甲烷的最高濃 度分別作出限制，以控制車內空氣的污染。

日本汽車工業協會（JAMA）將汽車內空間視為居住空間的一部分，制定了《汽車內ＶＯＣ檢測方法》和《降低汽車內ＶＯＣ的自主舉措》。自主舉措要求乘用車從2007年度發售的新車型、貨車和客車等商用車需達到厚生勞動省規定的室內13種物質的濃度指導值。

2007年6月，韓國建設部頒布了《新規製作汽車的室內空氣質量管理標準》，該管理標準規定新生產汽車的揮發性污染物排放檢測方法和標準。

3.1 整車級目標制定

根據某研發車市場定位將整車車內空氣質量 目標設定為中國生態汽車評價C-ECAP得分達到 14.6分。

C-ECAP簡稱中國生態汽車評價，是基於生態設計的理念，針對汽車產品全生命周期主要環境影響指標進行的綜合性評價。評價指標分為5個維 度，分別為車內空氣質量、車內雜訊、有害物質、綜合油耗、尾氣排放總分100分，車內空氣質 量佔16分，車內空氣質量的8項VOC物質每項物質 各 占 2分。以 《乘用車內空氣質量評價指南》（GB/T27630-2011）中的基準值要求為零分基準，以基準值X0.1為滿分基準。以測量值/基準值所獲得結果作為得分係數的判定依據，車內空氣質量得分係數如表1所示。每項VOC物質所佔的2分乘以得分係數即為該項VOC物質的最終得分。

3.2 車內空氣質量整車級目標分解

汽車內飾原材料是車內空氣質量的主要源頭，抓住了源頭實質上就抓住了問題的本質。根據VOC來源制定了「由整體到局部」由「局部到個體」的設計策略，即把整車控制目標分解到零部件，再將零部件控制目標分解到材料，通過控制材料的目標來達到控制整車空氣質量的達成，示意圖如圖1所示：

3.3 車內空氣質量開發與管控方式

車內空氣質量開發與管控包括兩個方面：1是研發車開發階段的車內空氣質量的設計與驗證；2是研發車進入批量生產階段車內空氣質量的控制。

整車開發流程一般分為項目策劃、概念設計（ 產品構想）、設計開發、試製車（ET車、PT車）、生產準備、量產6個階段。車內空氣質量性能開發工作需要依據整車開發流程在各個研發階 段進行分步管控。各階段具體工作如表2所示。

3.3.1材料認可與禁用清單

對內飾材料搭建環保材料資料庫，全面開展材料認可工作，掌握材料選用的主動權，要求零 部件供應商在指定的範圍內選擇材料種類。同時 建立VOC禁用材料清單， 即禁止使用的材料清 單,如溶劑型膠水，非反應型催化劑等從源頭上杜 絕其使用，「倒逼」零部件供應商從材料選用進 行改善。

3.3.2 設計提案

根據零部件設計構想針對每個零部件編製 VOC性能達成方案即設計提案，提案中應明確材料 類型，特性，且提案中禁止出現供應商名稱。設計提案向材料開發部門進行傳遞。（例如在頂棚 粘接附件的膠水開發中，應該明確膠水的類型為 氯丁膠水，且膠水中的溶劑禁止使用甲苯與丁酮 等具有刺激性氣味的物質，但不指定氯丁膠水的 廠家。）為材料的選用提供依據。在設計之初提 供綠色環保材料選用的方案， 提前規避零部件 VOC超標風險。

3.3.3 同步研討

同步研討指從車型初期階段開始，相關單位全部參與，同步實施研討，將各部門的所有要求在會議中進行研討，通過會議各部門達成共識輸出明確書,明確書是各相關部門對零部件提出具體設計要求，達成一致意見後輸出的文件。未達成共識輸出告知書。告知書是項目研發過程中，對 研發中未達成的問題給出原因說明並記錄問題的 文件。同步研討與傳統研發模式相比提高了部門 間溝通效率,提高了研發進程。傳統研發模式與同 步研討示意圖如圖2所示：

舉例子來說某研發車型頂蓋內飾板聚氨酯發泡板的厚度為 7.0mm，考慮到 VOC消減方案，VOC主責部門建議發泡板由 7.0mm厚度變更為 6mm，但6mm泡沫板的吸音性能會有所改變，此時就需要開展同步研討，VOC主責部門、產品設計部門、聲學包主責部門三方參與，如果方案通過， VOC主責部門向產品設計部門與聲學包主責部門輸 出明確書，如果方案不通過由聲學包主責部門向 VOC主責部門與產品設計部門向提出告知書，告知書中需聲學包主責部門詳細闡述不採納的原因。

3.3.4 模擬驗證

模擬驗證是在工裝樣件即批量生產零件的模具、檢具還未開發的條件下，依據零部件用材設計提案中確定的材料，利用現有零部件模具進行試製的方式開展，確認設計提案的有效性。

採用設計提案的材料組合使用與研發車大小、結構相近的量產車型的零部件模具進行試製，將試製的零部件進行VOC檢測。譬如,某研發 車型C的頂蓋內飾板的用材為方案1,方案1與方案2用材不完全相同見表3所示，方案1中材料組合按照量產車D的頂蓋內飾板模具進行樣件試製來驗證方案1是否可行有效。

3.3.5 工裝樣件抽檢

在ET准入之前完成工裝樣件抽檢，按照企業標準應抽檢20類零部件，但目前零部件用材平台化程度高，各個車型的零部件用材與工藝大致相同，只是型面大小略有差異，為避免抽檢導致的人力、物力資源的浪費，根據以往研發車型的零部件資料庫會整理出TOP10高危風險零部件抽檢清單，這些高危零部件均是首次抽檢不合格率高於20％的零部件，其中包括座椅、頂棚、地毯、車門內護板、行李箱蓋板、空調總成、車門密封 條、儀錶板、前圍隔熱墊、副儀錶板。

3.3.6 整車VOC驗證

在PT階段進行整車VOC驗證，整車VOC驗證的前提條件為抽檢的TOP10工裝樣件均滿足要求 VOC性能要求，且車輛內飾零部件均為工藝固化的工裝樣件，且裝配完整，狀態良好。

3.3.7 一致性管控

進入批量生產階段的零部件VOC一致性管控 主要分為兩個方面：一是抽檢機制；二是處理機 制。抽檢機制指整車廠每季度或者定期派專人到 供應商工廠對零部件取樣進行VOC檢測。處理機制 即VOC超標時進行一系列措施，比如整改、罰款 等，同時要求供應商對於零部件整改進度及時彙報，實施有效持續的跟蹤。

車內空氣污染正逐漸凸現，越來越受到人們的重視，整車廠在設計開發環節，需要建立車內空氣質量開發流程，零部件供應商應考慮模溫和模壓帶來的非金屬材料的降解，併合理使用脫模 劑，根據實際適當延長零部件存放周期,材料供應商應從配方、種類角度考慮選擇低揮發性組合與材料，從而建立材料、零部件、整車企業共同參與的管控機制，以確保零部件及整車的車內空氣品質。

來源：期刊《汽車科技》