乘用车内气味来源分析及管控

潘乃殊,王晓文

(上海汽车集团股份有限公司乘用车分公司，上海 201804)

0 前言

国家统计局发布的2020年国民经济和社会发展统计公报显示，2020年末全国民用汽车保有量达到28 087万辆(包括三轮汽车和低速货车748万辆)，比上年末增长6.67%，可见我国汽车工业发展迅猛,汽车的普及率不断提高[1]。人们在追求汽车的安全性、可靠性的同时，对整车的感官质量要求越来越高，而感官质量中的车内气味质量是消费者首要关注的问题，车内气味的大小及优劣也逐渐成为人们购车时考虑的重要因素之一。

气味是人对环境的主观评价，车内恶劣气味会对人的心理和生理产生一定影响，异常气味会刺激人的感觉器官，使人感到不愉快和厌恶，造成心理上的负担[2]。影响车内气味的因素较多，外界环境的气味进入车内部、人为引入的气味(如人员吸烟或吃带有气味的食物)残留、尾气或汽油渗入乘客舱等因素均会导致车内气味异常。除这类不可控因素外，主机厂新车内气味是由车内零件散发的气味导致的，提升零件及材料气味质量对车内气味质量提升具有重要意义。

车内零件多，气味来源复杂，笔者通过对某车型车内气味进行研究分析，找出车内气味重点零部件散发源并针对气味质量提出管控方向。

1 整车车内气味来源分析

整车内饰零件大量使用高分子材料和天然材料，这类材料会释放出挥发性小分子气味物质，从而导致车内产生气味。这些挥发性物质来源包括材料表面涂饰中的溶剂、人造革和塑料中的增塑剂、塑料降解后的副产物、塑料中的小分子杂质，以及各种添加剂和加工助剂等。以某三厢车车型为例，对整车内所有零件气味进行测试分析，确认贡献大的零件及材料。

1.1 气味评价

目前还没有嗅辨设备能够完全替代人类鼻子，车内气味评价仍需以人为主体的评价。但由于不同评价人对气味主观感知的差异会导致评价结果存在偏差，故尚未形成汽车行业的统一评价尺度。目前车内气味质量管控主要由主机厂的气味工程师通过各自企业标准来进行管控。

本次零件气味及整车气味测试标准采用上海汽车集团有限公司乘用车企业内部相关标准。

1.2 内饰零件影响

通过零件和整车气味测试，以及气体成分分析发现整车内的气味是由车内各个非金属零件释放的多种物质混合形成的，并非单一类型物质。通过使用气相色谱-质谱联用(HS-GC-MS)设备对零件释放的低沸点挥发性有机物(VOC)进行全谱分析并结合零件气味结果发现：零件气味大小与散发量无明显正向关系。行业各机构对整车内、零件气味溯源研究工作均在开展中，目前还无有效的方法精确计算单一零件或材料对整车气味的贡献率，只能通过测试确认其对整车气味的相对贡献率。

通过测试分析发现：表面直接暴露在车内的零件及材料对车内气味贡献相对较大；表面积大的零件气味贡献相对较大；含有溶剂类的物质气味贡献相对较大；部分天然材料气味贡献相对较大。对车内气味贡献大的零件依次为座椅、门板、主地毯、仪表板、车顶、衣帽架、中控台、立柱及密封条等，对车内气味贡献大的材料有聚氯乙烯(PVC)人造革、聚氨酯(PU)发泡材料、聚丙烯(PP)改性材料、胶水、真皮等(见表1)。车内零件的生产过程中也会产生气味，主要生产工艺及气味产生机理见表2[3-5]。

表1 车内气味主要贡献的内饰零件及材料

表2 影响车内气味的主要加工工艺

三厢车的行李箱内部的平地毯、备胎及左右侧饰板等零件的气味是行李箱内气味的主要来源，如果整车采取后排座椅与行李箱无物理隔断的设计结构，则行李箱内的零件也会对乘客舱气味产生影响。

1.3 辅料影响

车身辅料基本应用于车身钣金表面或钣金拼接部位，这类材料表面不会暴露在乘客舱内，如车身底盘钣金表面粘贴的阻尼垫、钣金焊接处的PVC焊缝胶、金属门板内粘贴的环氧树脂增强垫、玻璃与钣金连接用的玻璃胶等零件材料。这类零件为了满足性能要求会使用沥青、PVC和环氧树脂等材料，同时为了保证施工便利性，材料中添加了大量小分子助剂和有机溶剂，导致材料气味质量普遍较差。

这类辅料与乘客舱之间虽然有内饰材料隔断，但是在设计上或装配过程中内饰零件间的匹配处存在缝隙，如主地毯和门槛搭接部位、BC柱上的前排安全带出口、地毯开孔部位(线束及风道的通道)等。辅料气味物质分子会通过缝隙持续扩散至乘客舱，对车内气味产生较大影响，在特定环境下这类材料气味对车内气味贡献率超过内饰零件的贡献率。

1.4 结构设计影响

一些车身结构设计会导致车内辅料气味、备胎气味及外界气味进入车内，导致车内气味异常。车内侧围金属门槛、金属尾门等零件采用成型钢，为满足整车的防腐性能需要进行喷蜡对零件内腔进行防护。防腐蜡含有较多溶剂，其气味及VOC质量均较差。侧围门槛结构设计上没有采取密封设计，导致车身喷蜡气味从内饰门槛安装孔、BC柱空洞逸散至乘客舱(见图1)。

图1 门槛空腔喷蜡气味溢出通道

部分车型结构设计为乘客舱和行李舱可连通，如果备胎舱非密封设计，会导致备胎的橡胶酸臭气味进入行李舱，并通过连通通道逸散进乘客舱，导致车内气味异常(见图2)。

图2 备胎气味从后排座椅下溢出至乘客舱

2 环境因素对车内气味的影响

在零件及材料固定的情况下，整车内的气味大小及类型也并非恒定，它随着车内的温度、湿度、阳光照射幅度、车辆密闭时间的变化而变化。

温度对材料气味的散发影响最明显，在一定范围内升高温度材料散发的气味会随之增强。整车在室外放置时，在阳光作用下车内温度会显著升高，车内高分子材料中的小分子大量挥发，浓度会增加数倍，导致气味明显增加。同时也会造成车内温度分布不均匀，在阳光直射的表面温度会偏高，如仪表板表面、衣帽架、门板上装等部位，在这种情况下这些温度较高的零件释放的气味对车内气味的贡献会明显增加。而在同样气温条件的室内环境中，车内的气味强度和类型会明显不同。以25 ℃时车内甲醛质量浓度为基准，车内甲醛浓度随温度的变化趋势见图3(其中，相对质量浓度为车内甲醛质量浓度与25 ℃时车内甲醛质量浓度的比)。

图3 车内甲醛浓度与温度的关系

车辆密闭时间增加会使车内气味发生变化，随着密闭时间的延长车内高分子材料挥发出的小分子浓度会逐渐增加，气味强度也会增强。随着密闭时间逐渐延长，车内里层内饰材料和辅料气味对车内气味的影响会越来越明显，车内气味类型也会发生变化。

3 车内气味管控

通过以上环节分析，确认内饰材料及辅料、零件加工工艺及车身结构设计等均会对车内气味产生影响，根据影响程度及气味产生机理，认为车内气味质量应从原材料、工艺、结构等方面进行管控。

3.1 原材料选用

零件气味应在材料方面进行改进，在乘客舱零件设计过程中采用低VOC、低气味的材料或牌号。如：PP木粉板有明显的木粉气味，使用塑料板替代该材料；采用低VOC、低气味牌号的聚甲醛(POM)材料，如宝理塑料低气味聚甲醛材料(尾标标示为LV)、杜邦塑料低气味POM材料(尾标标示为PE)等；仪表板上体采用PU表皮替代搪塑PVC表皮材料；胶水应用方面，采用水性胶粘剂和热溶胶粘剂替代溶剂型胶水，如水性丙烯酸酯胶水、水性PU胶水和热熔胶等；PP改性材料选择普利特低气味材料(尾标为LLE)；聚碳酸酯和丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)合金材料选用锦湖日丽的低气味“塑可净”品牌等。乘客舱内零件禁止采用气味及VOC差的酚醛树脂类材料、废棉毡材料、聚苯乙烯(EPS)发泡材料等。车身辅料选择低散发材料，如阻尼垫选择丁基橡胶或水性可喷涂材料(LASD)替代沥青阻尼材料，PVC焊缝胶选择无溶剂型等。

3.2 工艺选用

选用低气味的工艺，避免在工艺过程中增加零件的气味，如：使用低压注塑替代胶水黏结工艺、使用超声波焊接代替胶水黏结工艺、使用胶膜或热熔胶复合工艺替代火焰复合工艺等；注塑、挤出工艺温度不能过高，需控制在合理范围内，姜思维[6]研究发现PP改性料采用210 ℃以内的低温注塑方式可以改善气味。

面板普遍采用水转印及喷漆等工艺，虽然提升了整车内部的美观及舒适性，但是增大了车内气味恶化的风险。为了控制和预防气味超标，在工艺上应增加后期处理工艺，如高温养护处理。目前，较多零件通过后期的放置或加热的方式来降低零件气味，如胶水包覆零件、真木、油漆件等。后处理方式是弥补原料及工艺控制方面的不足，末端增加降低气味的措施，但由于后期处理的方式存在较多的不可控因素(如供应商执行程度等)，气味质量稳定性存在一定风险。

3.3 结构设计

零件的结构会影响材料加工工艺。注塑零件的模具设计应结合Moldflow等注塑成型仿真工具来对型腔尺寸、浇口位置及尺寸、流道尺寸和冷却系统等进行优化设计，确定最佳的模具温度、熔体温度、注射时间、注射压力、保压压力等。这些工艺参数对改善制件的气味非常有帮助[7]。

在整车结构方面，工程设计人员与气味管控人员应在整车开发初期对车内气味通道进行分析模拟，从结构设计上对气味通道进行隔断，如备胎舱密封设计、侧围门槛空腔密封设计及热源部位避开散发大的零件等。

4 结语

通过以上3个方面的管控对气味源头进行控制，并对各个阶段的零件及整车进行气味质量认可，整车的气味质量能够满足企业标准要求。针对气味有特殊要求的车型，在以上管控基础上，可进一步分析整车气味贡献大的零件并进行针对性的优化提升；同时，为了减少环境温度及密闭时间对车内气味的影响，可在车控系统上增加空调自动外循环通风功能。整车量产后定期对气味质量稳定性进行监控，保证车内气味稳定，满足标准要求。

乘用车内气味来源复杂，车内饰零件及材料是车内气味的主要来源，车身辅料是次要来源，还有零件表面污染及车子加装材料也是气味的重要来源。但车内气味的主要贡献源并不固定，如车身辅料也可能成为车内最主要的气味源。管控车内气味需要对症下药，如整车开发前期选择低散发、低气味的材料和工艺，优化结构设计封闭住气味源，控制生产过程污染等。