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解读整车VOC测试试验舱

2018年12月03日

什么牌子的车车内没污染

没异味(二)

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       连载的开篇我们对国家推荐标准作了一些基本解读,相信大家一定会问,那车内空气质量符合国标的测试在哪里做呢?这样的测试是由整车厂或独立的具有资质的第三方专业实验室来完成的。

       建立一个专业级别的整车车内空气质量测试实验室,需要投资1000万到1500万人民币,用于基本的实验室能力建设,这里还不包括土地使用成本和建造实验室的建设成本,也不包括实验室的运行成本和人员费用。

       汽车行业是一个高投入高产出的行业。上面这个预算,对于汽车企业犹如九牛之一毛。但是,汽车企业真的用了数不清的“牛毛”来改善车内空气质量和消除异味。

       下面就讲一讲国家标准要求的车内空气质量测试的过程,使用哪些设备,遵循什么样的实验条件,测试数据是如何分析得出的。

解读(一)

实验室的日常是什么样子的

       整车VOC测试的标准流程是,把车开进实验舱,去除包覆物,敞开车门6小时,再密闭16个小时,最后采样。考虑到密闭时间比较长,通常的实验从下班前开始,负责实验的同学就是下面酱紫。难道实验都是夜里做?别紧张,不用整晚看着。下班前,把车开进实验舱以后,要做的工作是把实验舱的控制程序设置和检查好,检查各项监控参数是否正常,然后,然后就可以回家睡觉了。

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       第二天一早上班后,负责实验的同学是酱紫的:把整晚的过程参数再检查一遍,确认没问题,然后,然后过几个小时就可以开始做气体采样分析了。你会问,这一整晚都发生了什么,为什么还要再等几个小时,后面会告诉你。

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      看着这一堆复杂的仪器设备,一堆的电脑屏幕,各种的数据,是不是有些大数据分析专家的感觉呢?

      您也许会问这一大堆仪器是干嘛的呢?简单说,除了控制实验的环境条件,还要在实验过程中连续监测环境背景浓度以及实时监控车内污染物的浓度变化过程和趋势,从而确保采样测试时,车内污染物水平达到稳定平衡状态,这点很重要。否则在污染浓度上升或下降过程中采样,结果是不具备代表性的,要么相对真实情况偏低,要么偏高。

       正如连载第一篇所说的,理解车内污染浓度的变化趋势是非常重要的。补充一下,趋势很重要,但是同时必须保证是一个准确的趋势,即每个测试点的数据也要和实验室的标准分析数据具有一致性,即在线仪器的数据必须是准确可靠的。如果只是给出一个趋势曲线,但是数据不准确,那就没有意义,甚至起到误导作用那就更不好了。

       说实话,汽车企业里负责车内空气质量测试的同学确实特别辛苦。赶上新车上市要做大批量的实验,基本是连轴转,睡觉就别想了。半夜回来排查实验舱故障也不是没有的事情。这活儿极度需要耐心,规范流程在那摆着,中间出现任何问题,对不起,很遗憾,只能回头从第一步重新来过。

       领导们,老板们,看在这没日没夜的奋斗精神上,多发点奖金和福利吧。

解读(二)

整车VOC测试实验舱

      上面那个照片里,您透过小窗户看到了实验舱的局部是吧,亮着灯,但是不知道里面到底什么样子是吧?下面我们打开门,您可以一窥全貌。

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       您可以把实验舱想象成一个内部豪华精装修的房间,只是墙面要全部用如镜面一样光亮的不锈钢板,这样的目的是避免墙面对污染物的吸附,避免遗留的污染物对下一次测试的车辆造成二次污染。

       您看到上面和左右两侧的一大堆灯泡了吧,简单一点说,您可以把它们想象成“浴霸“灯。专业上讲是红外灯。作用就是模拟太阳照射,使车内温度升高到一定水平。很贵很贵的专业级照明灯,真不是“浴霸”可以充数的。

       对面墙上两个大盒子一样的出风口或许您熟悉,尤其是经常和雾霾作斗争的同学,对,这是新风系统。它负责确保实验舱内的空气达到一个超级清洁的水平,这样,测试的结果才是车子内部自己的污染水平,而不是外部污染进入到了车内。您会说,新风系统不贵吧?但是实际情况是,这个高大上的新风系统,换一次滤材和填料的费用,用来换一辆几十万的豪车是没问题的。而且,新风系统的效率和出风清洁程度会利用价值几十万或者上百万的精密在线仪器进行监测,全方位确保实验的可靠性。

       总结以下实验舱的特点:

* 全不锈钢镜面抛光内腔

* 超级贵的红外灯组

* 超净新风系统

* 全自动运行控制

* 精密在线仪器监测背景浓度,新风系统效率和出风清洁度

       整车车内空气质量测试是一个自动化程度相对很高 ,各种条件控制的很严格的测试,什么时候开灯,什么时候吹风都是有程序要求的。  

解读(三)

 整车车内污染测试过程

      测试条件都介绍完了,我们该讲讲到底怎么测试和分析了。这个要参考另外一个关联的国家标准《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法HJ/T400-2007》。大家有兴趣可以在网上搜索和下载这个标准详细看。这里只介绍一些要点。

       实验环境需要满足的条件:

* 环境温度要在25℃ ,正负偏差不超过1℃

* 环境相对湿度50%,正负偏差不超过10%

* 环境气流速度小于等于0.3米/秒

* 环境污染物背景浓度:甲苯和甲醛小于等于0.02毫克/立方米

       上面实验条件的设定非常重要,因为在不同的温度、湿度和气流条件下,车内零部件的散发特性是有区别的,所以要让大家都在同样的条件下测试,这样相互之间才有可比性。

       按照规范的要求,把车开进实验舱后,要打开全部车门,车辆静止放置不少于6小时,目的是把车内的空气污染排空,这样在之后的实验中,才可以真实的测试到车内零部件散发过程所造成的实际污染,而不是累计污染水平。

       之后,关闭车辆所有门窗,保持封闭状态16小时,之后开始采样测试。16个小时够长了,车内污染分布一般情况下会达到接近稳定均匀的程度了。而一般的驾驶出行,我们是不会在车内那么长时间的。所以,如果经过16个小时以后,车内污染还不超标,那么您一般出行时候,可以安心驾驶了。  

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       从上面这个数据趋势图中,您可以直观的看到6小时开门静置时间内车内污染下降的过程,以及关闭车门后的16个小时内,车内污染浓度上升的过程。随后的连载中,我会告诉您关键的小窍门,如何迅速改善车内空气质量。

       污染气体采样的位置就在前排座椅的两个头枕之间的位置。和我们鼻子的高度一致。采样有两种方式,一种是手工采样,即人员进入实验舱,手动链接Tenax和DNPH采样管和采样泵(Tenax和DNPH是何物,大家可以网上搜索,本文不讨论具体的化学分析内容)。但是人员进入实验舱,会略微改变温度湿度,或许还引入一些二次污染。

       某些实验室采用机械手臂采样,如下图,通过设定程序控制何时采样,采样流量和体积分别是多少,同时或者间隔的采集几十个样品不是问题,这样人员不需要进入实验舱,不会影响实验条件和引入二次污染,当然,更不需要人受累做采样这种力气活了。  

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解读(四)

 样品分析方法

       好了,了解了整个实验过程,最后我们看看实验采集的样品是在哪里分析吧。下面就是分析实验室。


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       这里面关键的设备是气相色谱质谱仪和液相色谱仪,有兴趣的同学可以网上搜索了解,因为是常规实验室分析,这里就不赘述了。透露一下,虽然国标只要求了五苯三醛,但是实际车内空气中包含几百种不同的物质,除了影响健康,也影响气味。除了国标以外,气味管控是汽车企业要应对的另外一件大事。

小贴士


       

       整车的污染物浓度测试结果无非超标和不超标,重要的是怎么能不超标?您一定会问应该怎么控制,具体怎么办?

 

       质量控制要从源头做起,因此,对整车车内空气质量和气味的管理必须从零部件和原材料做起。因此,整车制造厂会把车内空气质量的指标分配给不同的零部件,打个比方,要求座椅总成,仪表板总成,车门,顶棚,隔音毡,地胶等的挥发物浓度不能超过什么水平,从而确保把这些零部件都装进一辆车里,累积的总体空气质量不超标。


       当然,如果出现车内空气质量超标,就要找到具体是哪个或者哪几个零部件造成的,这个排查的过程通常是,要把车内零部件一个一个拆掉,每拆掉一个做一次测试。


       把车内空气质量指标分配给每个零部件是一个需要积累大量的实验数据,这是一个非常科学严谨的过程。核心是理解零部件的散发特性和稳定后的气体浓度水平,因此需要做大量的散发实验。下一篇,我们介绍汽车企业如何通过零部件级别的测试来管控整车的车内空气质量。


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