一种车内挥发性有机物成分及气味表现的预测分析方法与流程

1.本发明涉及一种车内挥发性有机物成分及气味表现的预测分析方法，属于汽车车内空气质量领域。


背景技术：

2.随着社会的发展，人们的生活与乘用车辆日益紧密，近年来消费者对车内驾乘健康的关注度持续上升，国家各监管部门也从政策法规的角度加强了对汽车环保的管理，陆续发布了《车用车内空气质量评价指南》(gb/t27630-2011)等一系列标准。国内各整车生产企业也制定了相应的企业标准，分别对整车voc、气味，和零部件voc、气味进行管理。正是由于国家、企业、消费者对优化车内空气质量的共同关注，才推动了汽车行业车内空气质量治理的快速发展。
3.汽车行业重点关注的八种voc物质为国家标准中规定的高危害挥发性有机物，分别是苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛。但是在对整车voc的检测过程中，除这八种物质以外，还发现了将近200种其他的挥发性有机物，这些物质共同构成了整车的tvoc，从而导致了车内气味的产生。因此目前的voc标准重点关注的是单一管控挥发性物质浓度是否满足限值要求，并不能直观量化的反映车内气味的情况。而不同的挥发性物质因其自身的物质特性和含量的差别，体现在整车中的气味也有所区别。而车内气味的强烈程度与挥发性物质浓度呈对数曲线关系，并非与挥发性物质的浓度呈线性曲线关系，因此不能简单的通过降低车内八种严格管控的voc物质含量来降低车内气味。目前整车和零部件的voc均使用气相色谱质谱仪，通过对采集的空气样本进行谱图分析，得出样本中含有的挥发性有机物种类和含量。而整车和零部件的气味，一般由电子鼻评价，再由经过专业训练后的气味评价员进行人工评价，对采集到的空气样本进行嗅觉评判，给出主观感受的气味评价结果，对电子比结果进行复核。因此voc和气味评价方法间还存在着技术壁垒，无法做到评价标准的统一性，两者的结果也常常无法有效匹配。如何有效的测算出不同的挥发性物质含量对整车气味的贡献程度，打通整车voc和整车气味间的技术壁垒，是需要解决的第一个问题。准确分析出整车tvoc中的各项物质是从哪些零部件中散发出来的，并有效测算出各个零部件的对整车的气味贡献度，是需要解决的第二个问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种车内挥发性有机物成分及气味表现的预测分析方法，旨在建立一套数据检测、分析、预测的模型，可以有效测算出车内不同的挥发性物质含量对整车气味的贡献程度，打通整车voc和整车气味间的技术壁垒，并根据整车tvoc中的各项物质的发生源，测算出各个零部件的对整车的气味贡献度；从而实现整车和零部件两个维度的挥发性物质&气味管理方法，指导整车生产企业快速、准确的实施车内空气质量改善，满足中国消费者对于美好驾乘体验的向往。
5.本发明的技术方案是这样实现的：一种车内挥发性有机物成分及气味表现的预测
分析方法，其特征在于包括以下步骤：
6.1.依据整车厂的企业标准和行业管理经验，确定要实施分析的voc气味对象内饰零部件清单；
7.2.确认voc气味对象内饰零部件清单中零部件在实车中的装配状态，包括装配位置和相邻零部件信息，通过三维扫描设备，测量各零部件面向车内部分的表面积sn；
8.3.按零部件在实车中的装配状态，将直接暴露在车内的表面积设定为s1n；被其他零部件隐藏、覆盖的表面积设定为s2n，因此sn＝s1n+s2n，n为零部件在对象清单中的管理序号；
9.4.由于零部件的装车位置与实际使用过程中是否会收到阳光照射、空调暖风吹拂直接关联，因此零部件表面积与实际的voc气味散发面积存在一定差异，将实际的voc气味散发面积设定为vsn，这样可以将车内各零部件的装车位置与自身表面积进行加权，转化为可以在同一标准下比对的数据；
10.将s1n与vs1n的转换系数设定为α，s2n与vs2n的系数设定为β；
11.当零部件的装车位置在座椅坐垫的水平线上方，即阳光可以直射时α＝1.1；当零部件的装车位置在座椅坐垫的水平线下方，即阳光无法直射时α＝0.8，β统一设定为0.7；
12.①
某零部件的散发面积为：
13.vsn＝vs1n*α+vs2n*β；
14.②
车内总散发面积为：
15.σvsn＝σvs1n+σvs2n＝σs1n*α+σs2n*β。
16.③
某个零部件占车内散发面积比(emission area ratio)为：
17.en＝vsn/σvsn。
18.将全部零部件的散发面积比录入到清单中；
19.5.对包含voc气味对象内饰零部件清单中全部零部件的实车，按hj/t 400-2007标准的要求完成车内空气样本的采集，样本采集完成后，由电子鼻进行气味评分，即为实车的气味等级q，在实验室中对采集到的空气样本进行分析时，需要对色谱柱的全部波峰进行识别和分析，并在色谱柱末端安装分流口，经过分离后的样品气体一部分分流到ms检测器接入电子鼻评价，另一部分进入人工嗅辨口，在gc-ms对样本中的某项物质进行定性的同时，电子鼻给出物质相应气味强度，同时由受过专业训练的气味评价员通过人工嗅辨口对被分离的物质进行气味评价，通过人工评价结果对电子鼻设备评分进行复核；最终作成一份该整车内检测出的全部挥发性物质清单m，以及各物质的含量和电子鼻气味嗅辨等级q；
20.6.对voc气味对象内饰零部件清单中的全部零部件，分别采用1000l袋子法进行零部件级的挥发性物质空气样本采集和气味评价；具体步骤如下：
21.1)将内饰部件放入1000l四氟乙烯袋子中密封，充入氮气惰性气体，在25℃的温度下保持16个小时后，通过tenax采样管采集苯类物质，并通过dnph采样管采集醛酮类物质，采集袋内的空气样本；
22.2)样本采集完成后，然后气体经过电子鼻进行气味评价，同时由受过专业训练的5名气味评价员对各气味样本进行人工嗅辨，对电子鼻气味评分进行复核，电子鼻的打分即为该零部件的气味等级qn；
23.3)与整车空气样本分析一样，在实验室中对采集到的零部件空气样本进行分析
时，需要对色谱柱的全部波峰进行识别和分析，并在色谱柱末端安装分流口，经过分离后的样品气体一部分分流到ms检测器接入电子鼻评价，另一部分进入人工嗅辨口，在gc-ms对样本中的某项物质进行定性的同时，电子鼻给出物质相应气味强度，同时由受过专业训练的气味评价员通过人工嗅辨口对被分离的物质进行气味评价，结果对电子鼻评分进行复核；最终作成一份该零部件内检测出的全部挥发性物质清单mn，以及各物质的含量和电子鼻气味嗅辨等级qn。
24.7.将整车检测结果m中的高气味物质进行排序，并与整车气味评价结果q进行匹配，找到与q相同气味类型和气味方向的物质，确定该物质的色谱分析时间t，再将各零部件检测结果mn中的高气味物质进行排序，确定色谱分析时间t
±
15s，并与整车检测结果m进行匹配，找到与m中相同或类似种类的物质，识别该物质是否与q相同气味类型和气味方向，完成整车和零部件的检测数据匹配r；
25.8.对于整车气味评价结果q中需要重点改善的气味类型，通过上述检测数据匹配结果，可以定位车内挥发性物质清单m中的对象物质a和含量、气味评价结果q；取一定量的该对象物质a，注入到10l的四氟乙烯袋子中，充满氮气后作成不同浓度的气味样本，最高浓度的气味样本浓度与气味等级设置为车内挥发性物质清单m中的结果，然后气体经过电子鼻进行气味评价，同时由受过专业训练的5名气味评价员对各气味样本进行人工嗅辨，对电子鼻气味评分进行复核，将该电子鼻气味样本的浓度和气味等级设定为车内挥发性物质清单m中需要重点改善物质a的散发量改善目标x；
26.9.从r清单中筛选出散发对象物质a的全部零部件，将每个零部件散发出的物质a含量与整车散发出的物质a含量相除，得到每个零部件对整车散发的物质a的贡献度gn，对于这些零部件来说，物质a的实际散发面积比例ven＝vsna/σvsna，将各零部件的gn与ven进行比对：
27.如果gn≥ven，则将该零部件设定为最优先改善对象零部件，改善系数z设定为1.2；
28.如果gn＜ven，则将该零部件设定为次改善对象零部件，改善系数z设定为0.9；
29.将该零部件散发物质a的含量、气味等级和gn与整车设定的改善目标x进行比对，设定该零部件散发物质a的散发量改善目标xn＝x*gn/z；
30.10.通过对各对象零部件的原材料、生产工艺、包装、搬运、储存等全过程进行监察，找到影响散发物质a的影响因素，并推进改善，待完成各对象零部件散发物质a的改善后，重新对整车和各对象零部件进行voc和气味评价，验证改善效果，并更新整车和零部件的检测数据匹配r。
31.本发明的积极效果是可有效测算出车内不同的挥发性物质含量对整车气味的贡献程度，打通整车voc和整车气味间的技术壁垒，并根据整车tvoc中的各项物质的发生源，测算出各个零部件对整车的气味贡献度，从而实现整车和零部件两个维度的挥发性物质&气味管理方法，指导整车生产企业快速、准确的实施车内空气质量改善。某车型实验案例：
[0032][0033]
通过对10个高危总成件及其对应材料的整改，使tvoc明显下降，整车气味得到显著提升，如仪表板总成，在考虑到力学性能的前提下，减少聚乙烯的使用，尽量使用聚丙烯代替聚乙烯，在选择树脂的方向上，更换支链少，分子量分布窄的树脂。对于树脂的处理，使用经过除味处理的树脂。对于小分子物质(如抗氧剂、光稳定剂、脱模剂)，在保证使用性能的前提下，减少使用量。通过模型计算，整车气味等级由原4.0级降低为3.0级，电子鼻评价进行复核，结果一致。
附图说明
[0034]
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0035]
下面结合实施例对本发明做进一步的描述：
[0036]
实施例1
[0037]
1.对某车型按本专利流程图的步骤进行检测、分析，得到下表的整车和各零部件气味统计表：
[0038]
[0039][0040]
2.整车气味主要体现的是芳香味，将整车m中的高气味物质进行
[0041][0042]
排序，并与整车气味评价结果q进行匹配，确定与q相同气味类型和气味方向的物质a为甲苯。
[0043]
3.完成整车和零部件的检测数据匹配清单r。
[0044][0045]
4.作成不同浓度的甲苯气味样本，气味评价后确定整车散发甲苯的改善目标为+++。将三个零部件的gn与ven进行比对，确定是哪
[0046]
个零部件的改善系数z分别为1.2、1.2、0.9。计算三个零部件的甲苯改善目标xn分别为：
[0047]
10号：++；
[0048]
11号：++；
[0049]
24号：+。
[0050]
5.以10号座椅零部件为例，对其原材料进行逐项分析，找出各原材料与总成挥发top10物质的含量，并列出表格，找到座椅表皮的真皮是影响座椅甲苯散发的主要原因，占座椅总成甲苯发生量的70％以上，根据表皮真皮的生产工艺，判断表皮涂饰是甲苯的主要来源之一。根据上述检测、分析，推进无芳香涂饰的工艺改善，将座椅甲苯由++++降低为++。
[0051]
6.利用同等方法对11号和24号零部件完成改善，再重新对整车和10号、11号和24号零部件实施检测评价，来验证实际改善效果与本方法模型预测的结果是否相符。验证结果显示与模型预测完全相符。
[0052]
检测对象电子鼻人工评价气味类型1号(整车)3.03.0芳香味10号(座椅)2.52.5芳香味11号(门护板)2.52.0芳香味
24号(后侧位装饰板)2.02.0芳香味
[0053]
7.将改善后的10号、11号和24号零部件的mn和qn重新代入，更新整车和零部件的检测数据匹配表r：
[0054][0055]
8.通过对上述案例的改善，建立了整车-零部件的气味散发数据检测、分析、预测的模型，可以有效测算出车内不同的挥发性物质含量对整车气味的贡献程度，打通整车voc和整车气味间的技术壁垒，并根据整车tvoc中的各项物质的发生源，测算出各个零部件的对整车的气味贡献度，从而实现整车和零部件两个维度的挥发性物质&气味管理方法。如需对车内其他气味类型进行改善，可以不断利用该方法进行预测分析。

技术特征：
1.一种车内挥发性有机物成分及气味表现的预测分析方法，其特征在于包括以下步骤：(1).依据整车厂的企业标准和行业管理经验，确定要实施分析的voc气味对象内饰零部件清单；(2).确认voc气味对象内饰零部件清单中零部件在实车中的装配状态，包括装配位置和相邻零部件信息，通过三维扫描设备，测量各零部件面向车内部分的表面积sn；(3).按零部件在实车中的装配状态，将直接暴露在车内的表面积设定为s1n；被其他零部件隐藏、覆盖的表面积设定为s2n，因此sn=s1n+s2n，n为零部件在对象清单中的管理序号；(4).由于零部件的装车位置与实际使用过程中是否会收到阳光照射、空调暖风吹拂直接关联，因此零部件表面积与实际的voc气味散发面积存在一定差异，将实际的voc气味散发面积设定为vsn，这样可以将车内各零部件的装车位置与自身表面积进行加权，转化为可以在同一标准下比对的数据；将s1n与vs1n的转换系数设定为α，s2n与vs2n的系数设定为β；当零部件的装车位置在座椅坐垫的水平线上方，即阳光可以直射时α=1.1；当零部件的装车位置在座椅坐垫的水平线下方，即阳光无法直射时α=0.8，β统一设定为0.7；
①
某零部件的散发面积为：vsn=vs1n*α+vs2n*β；
②
车内总散发面积为：σvsn=σvs1n+σvs2n=σs1n*α+σs2n*β；
③
某个零部件占车内散发面积比（emission area ratio）为：en=vsn/σvsn；将全部零部件的散发面积比录入到清单中； (5).对包含voc气味对象内饰零部件清单中全部零部件的实车，按hj/t 400-2007标准的要求完成车内空气样本的采集，样本采集完成后，由电子鼻进行气味评分，即为实车的气味等级q，在实验室中对采集到的空气样本进行分析时，需要对色谱柱的全部波峰进行识别和分析，并在色谱柱末端安装分流口，经过分离后的样品气体一部分分流到ms检测器接入电子鼻评价，另一部分进入人工嗅辨口，在gc-ms对样本中的某项物质进行定性的同时，电子鼻给出物质相应气味强度，同时由受过专业训练的气味评价员通过人工嗅辨口对被分离的物质进行气味评价，通过人工评价结果对电子鼻设备评分进行复核；最终作成一份该整车内检测出的全部挥发性物质清单m，以及各物质的含量和电子鼻气味嗅辨等级q；(6).对voc气味对象内饰零部件清单中的全部零部件，分别采用1000l袋子法进行零部件级的挥发性物质空气样本采集和气味评价；具体步骤如下：1）将内饰部件放入1000l四氟乙烯袋子中密封，充入氮气惰性气体，在25℃的温度下保持16个小时后，通过tenax采样管采集苯类物质，并通过dnph采样管采集醛酮类物质，采集袋内的空气样本；2）样本采集完成后，然后气体经过电子鼻进行气味评价，同时由受过专业训练的5名气味评价员对各气味样本进行人工嗅辨，对电子鼻气味评分进行复核，电子鼻的打分即为该零部件的气味等级qn；
3）与整车空气样本分析一样，在实验室中对采集到的零部件空气样本进行分析时，需要对色谱柱的全部波峰进行识别和分析，并在色谱柱末端安装分流口，经过分离后的样品气体一部分分流到ms检测器接入电子鼻评价，另一部分进入人工嗅辨口，在gc-ms对样本中的某项物质进行定性的同时，电子鼻给出物质相应气味强度，同时由受过专业训练的气味评价员通过人工嗅辨口对被分离的物质进行气味评价，结果对电子鼻评分进行复核；最终作成一份该零部件内检测出的全部挥发性物质清单mn，以及各物质的含量和电子鼻气味嗅辨等级qn；(7).将整车检测结果m中的高气味物质进行排序，并与整车气味评价结果q进行匹配，找到与q相同气味类型和气味方向的物质，确定该物质的色谱分析时间t，再将各零部件检测结果mn中的高气味物质进行排序，确定色谱分析时间t
±
15s，并与整车检测结果m进行匹配，找到与m中相同或类似种类的物质，识别该物质是否与q相同气味类型和气味方向，完成整车和零部件的检测数据匹配r；(8).对于整车气味评价结果q中需要重点改善的气味类型，通过上述检测数据匹配结果，可以定位车内挥发性物质清单m中的对象物质a和含量、气味评价结果q；取一定量的该对象物质a，注入到10l的四氟乙烯袋子中，充满氮气后作成不同浓度的气味样本，最高浓度的气味样本浓度与气味等级设置为车内挥发性物质清单m中的结果，然后气体经过电子鼻进行气味评价，同时由受过专业训练的5名气味评价员对各气味样本进行人工嗅辨，对电子鼻气味评分进行复核，将该电子鼻气味样本的浓度和气味等级设定为车内挥发性物质清单m中需要重点改善物质a的散发量改善目标x；(9).从r清单中筛选出散发对象物质a的全部零部件，将每个零部件散发出的物质a含量与整车散发出的物质a含量相除，得到每个零部件对整车散发的物质a的贡献度gn，对于这些零部件来说，物质a的实际散发面积比例ven=vsna/σvsna，将各零部件的gn与ven进行比对：如果gn≥ven，则将该零部件设定为最优先改善对象零部件，改善系数z设定为1.2；如果gn＜ven，则将该零部件设定为次改善对象零部件，改善系数z设定为0.9；将该零部件散发物质a的含量、气味等级和gn与整车设定的改善目标x进行比对，设定该零部件散发物质a的散发量改善目标xn=x*gn/z；(10).通过对各对象零部件的原材料、生产工艺、包装、搬运、储存等全过程进行监察，找到影响散发物质a的影响因素，并推进改善，待完成各对象零部件散发物质a的改善后，重新对整车和各对象零部件进行voc和气味评价，验证改善效果，并更新整车和零部件的检测数据匹配r。

技术总结
本发明涉及一种车内挥发性有机物成分及气味表现的预测分析方法，其特征在于提出一种车内挥发性有机物成分及气味表现的预测分析方法，可以有效测算出车内不同的挥发性物质含量对整车气味的贡献程度，打通整车VOC和整车气味间的技术壁垒，并根据整车TVOC中的各项物质的发生源，测算出各个零部件对整车的气味贡献度。从而实现整车和零部件两个维度的挥发性物质&气味管理方法，指导整车生产企业快速、准确的实施车内空气质量改善。确的实施车内空气质量改善。确的实施车内空气质量改善。


技术研发人员：何云龙 高兴波 丁加思 蒋明 王梓馨 张鑫 苏瑶
受保护的技术使用者：一汽丰田汽车（成都）有限公司长春丰越分公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/10/8