車內(nèi)空氣質(zhì)量開發(fā)與管控方式的研究

薛振榮+楊靜娜+王曉虎+初艷春+李月柳

摘 要：介紹了車內(nèi)空氣質(zhì)量國外管控現(xiàn)狀以及某公司車內(nèi)空氣設(shè)計(jì)研發(fā)體系與管控方式，即在車型構(gòu)想階段，通過材料認(rèn)可篩選出低VOC的材料與禁用材料清單，根據(jù)車型內(nèi)飾零部件設(shè)計(jì)構(gòu)想書，對(duì)認(rèn)可后的材料方案進(jìn)行設(shè)計(jì)提案，通過同步研討與模擬驗(yàn)證兩大工具證明材料方案的可行性；最后通過零部件VOC數(shù)據(jù)庫中的大數(shù)據(jù)制定研發(fā)車零部件TOP10抽檢清單，即高危風(fēng)險(xiǎn)零部件清單。抽檢結(jié)束后，在PT階段進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，進(jìn)入量產(chǎn)階段通過抽檢機(jī)制與處理機(jī)制對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行一致性管控。

關(guān)鍵詞：VOC；禁用材料清單；同步研討；模擬驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：U463.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2017）03-0056-04

In-car Air Quality Development And Control Way Of Research

XUE Zhen-rong， YANG Jing-na， WANG Xiao-hu， CHU Yan-chun， LI Yue-liu

（ Great Wall motor co.， LTD Technology Center， Baoding071000， china ）

Abstract： The paper introduces the in-vihicle air quality control status of abroad and a company vihicle air design research and development system and control mode， It is the design concept stage， through the recognition of materials selected material and disable bill of materials， low VOC based on vehicle interior parts design vision book， after approval of the material plan to carry on the design proposal， through SD discussion with simulations verify two tools to prove the feasibility of material plan； Finally through parts VOC big data in the database set research and development of parts need checking list， the highest risk parts list. After the sampling， verifies the real vehicle in PT phase， has entered into the phase of mass production by sampling and processing mechanism of consistency control suppliers.

Key Words： VOC； SD discussion； simulation verify； disable the bill of materials

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(fā)性有機(jī)化合物）是指在常壓下，沸點(diǎn)為50～260℃的各種有機(jī)化合物。車內(nèi)VOC濃度是表征車內(nèi)空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到司乘人員的健康。2012年《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)限制車內(nèi)空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛八項(xiàng)物質(zhì)的最高濃度，促使汽車生產(chǎn)企業(yè)更加重視車內(nèi)空氣質(zhì)量問題。

車內(nèi)VOC的來源主要為汽車內(nèi)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主要來源于以下五方面：

1.橡塑材料合成用助劑：由單體制備合成樹脂、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(fā)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(chǎn)工藝和提高材料性能，如發(fā)泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑和阻燃劑等。

3.零部件制造和加工過程：內(nèi)飾件在制造和加工過程中產(chǎn)生的有機(jī)小分子物質(zhì)。

4.非金屬材料降解：高分子材料在光和熱作用下降解所產(chǎn)生的VOC。

5.其他：倉儲(chǔ)環(huán)境和運(yùn)輸過程中的交叉污染等。

2 國外車內(nèi)空氣質(zhì)量管控現(xiàn)狀

美國把室內(nèi)和車內(nèi)污染作為人類健康的五大危害之一，美國環(huán)保局要求汽車制造廠所使用的材料必須申報(bào)，經(jīng)審查確保對(duì)環(huán)境和人體危害程度達(dá)到最低點(diǎn)后才能使用。

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(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)空氣的污染。

日本汽車工業(yè)協(xié)會(huì)（JAMA）將汽車內(nèi)空間視為居住空間的一部分，制定了《汽車內(nèi)VOC檢測方法》和《降低汽車內(nèi)VOC的自主舉措》。自主舉措要求乘用車從2007年度發(fā)售的新車型、貨車和客車等商用車需達(dá)到厚生勞動(dòng)省規(guī)定的室內(nèi)13種物質(zhì)的濃度指導(dǎo)值。

2007年6月，韓國建設(shè)部頒布了《新規(guī)制作汽車的室內(nèi)空氣質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)》，該管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定新生產(chǎn)汽車的揮發(fā)性污染物排放檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)。

3 某研發(fā)車型車內(nèi)空氣質(zhì)量設(shè)計(jì)開發(fā)與管控方案

3.1 整車級(jí)目標(biāo)制定

根據(jù)某研發(fā)車市場定位將整車車內(nèi)空氣質(zhì)量目標(biāo)設(shè)定為中國生態(tài)汽車評(píng)價(jià)C-ECAP得分達(dá)到14.6分。

C-ECAP簡稱中國生態(tài)汽車評(píng)價(jià)，是基于生態(tài)設(shè)計(jì)的理念，針對(duì)汽車產(chǎn)品全生命周期主要環(huán)境影響指標(biāo)進(jìn)行的綜合性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)指標(biāo)分為5個(gè)維度，分別為車內(nèi)空氣質(zhì)量、車內(nèi)噪聲、有害物質(zhì)、綜合油耗、尾氣排放總分100分，車內(nèi)空氣質(zhì)量占16分，車內(nèi)空氣質(zhì)量的8項(xiàng)VOC物質(zhì)每項(xiàng)物質(zhì)各占2分。以《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》（GB/T27630-2011）中的基準(zhǔn)值要求為零分基準(zhǔn)，以基準(zhǔn)值X0.1為滿分基準(zhǔn)。以測量值/基準(zhǔn)值所獲得結(jié)果作為得分系數(shù)的判定依據(jù)，車內(nèi)空氣質(zhì)量得分系數(shù)如表1所示。每項(xiàng)VOC物質(zhì)所占的2分乘以得分系數(shù)即為該項(xiàng)VOC物質(zhì)的最終得分。

3.2 車內(nèi)空氣質(zhì)量整車級(jí)目標(biāo)分解

汽車內(nèi)飾原材料是車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要源頭，抓住了源頭實(shí)質(zhì)上就抓住了問題的本質(zhì)。根據(jù)VOC來源制定了“由整體到局部”由“局部到個(gè)體”的設(shè)計(jì)策略，即把整車控制目標(biāo)分解到零部件，再將零部件控制目標(biāo)分解到材料，通過控制材料的目標(biāo)來達(dá)到控制整車空氣質(zhì)量的達(dá)成，示意圖如圖1所示：

3.3 車內(nèi)空氣質(zhì)量開發(fā)與管控方式

車內(nèi)空氣質(zhì)量開發(fā)與管控包括兩個(gè)方面：1是研發(fā)車開發(fā)階段的車內(nèi)空氣質(zhì)量的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證；2是研發(fā)車進(jìn)入批量生產(chǎn)階段車內(nèi)空氣質(zhì)量的控制。

整車開發(fā)流程一般分為項(xiàng)目策劃、概念設(shè)計(jì)（產(chǎn)品構(gòu)想）、設(shè)計(jì)開發(fā)、試制車（ET車、PT車）、生產(chǎn)準(zhǔn)備、量產(chǎn)6個(gè)階段。車內(nèi)空氣質(zhì)量性能開發(fā)工作需要依據(jù)整車開發(fā)流程在各個(gè)研發(fā)階段進(jìn)行分步管控。各階段具體工作如表2所示。

3.3.1 材料認(rèn)可與禁用清單

對(duì)內(nèi)飾材料搭建環(huán)保材料數(shù)據(jù)庫，全面開展材料認(rèn)可工作，掌握材料選用的主動(dòng)權(quán)，要求零部件供應(yīng)商在指定的范圍內(nèi)選擇材料種類。同時(shí)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(yīng)型催化劑等從源頭上杜絕其使用，“倒逼”零部件供應(yīng)商從材料選用進(jìn)行改善。

3.3.2 設(shè)計(jì)提案

根據(jù)零部件設(shè)計(jì)構(gòu)想針對(duì)每個(gè)零部件編制VOC性能達(dá)成方案即設(shè)計(jì)提案，提案中應(yīng)明確材料類型，特性，且提案中禁止出現(xiàn)供應(yīng)商名稱。設(shè)計(jì)提案向材料開發(fā)部門進(jìn)行傳遞。（例如在頂棚粘接附件的膠水開發(fā)中，應(yīng)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(zhì)，但不指定氯丁膠水的廠家。）為材料的選用提供依據(jù)。在設(shè)計(jì)之初提供綠色環(huán)保材料選用的方案，提前規(guī)避零部件VOC超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.3 同步研討

同步研討指從車型初期階段開始，相關(guān)單位全部參與，同步實(shí)施研討，將各部門的所有要求在會(huì)議中進(jìn)行研討，通過會(huì)議各部門達(dá)成共識(shí)輸出明確書，明確書是各相關(guān)部門對(duì)零部件提出具體設(shè)計(jì)要求，達(dá)成一致意見后輸出的文件。未達(dá)成共識(shí)輸出告知書。告知書是項(xiàng)目研發(fā)過程中，對(duì)研發(fā)中未達(dá)成的問題給出原因說明并記錄問題的文件。同步研討與傳統(tǒng)研發(fā)模式相比提高了部門間溝通效率，提高了研發(fā)進(jìn)程。傳統(tǒng)研發(fā)模式與同步研討示意圖如圖2所示：

舉例子來說某研發(fā)車型頂蓋內(nèi)飾板聚氨酯發(fā)泡板的厚度為7.0mm，考慮到VOC消減方案，VOC主責(zé)部門建議發(fā)泡板由7.0mm厚度變更為6mm，但6mm泡沫板的吸音性能會(huì)有所改變，此時(shí)就需要開展同步研討，VOC主責(zé)部門、產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門、聲學(xué)包主責(zé)部門三方參與，如果方案通過，VOC主責(zé)部門向產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門與聲學(xué)包主責(zé)部門輸出明確書，如果方案不通過由聲學(xué)包主責(zé)部門向VOC主責(zé)部門與產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門向提出告知書，告知書中需聲學(xué)包主責(zé)部門詳細(xì)闡述不采納的原因。

3.3.4 模擬驗(yàn)證

模擬驗(yàn)證是在工裝樣件即批量生產(chǎn)零件的模具、檢具還未開發(fā)的條件下，依據(jù)零部件用材設(shè)計(jì)提案中確定的材料，利用現(xiàn)有零部件模具進(jìn)行試制的方式開展，確認(rèn)設(shè)計(jì)提案的有效性。

采用設(shè)計(jì)提案的材料組合使用與研發(fā)車大小、結(jié)構(gòu)相近的量產(chǎn)車型的零部件模具進(jìn)行試制，將試制的零部件進(jìn)行VOC檢測。譬如，某研發(fā)車型C的頂蓋內(nèi)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(chǎn)車D的頂蓋內(nèi)飾板模具進(jìn)行樣件試制來驗(yàn)證方案1是否可行有效。

3.3.5 工裝樣件抽檢

在ET準(zhǔn)入之前完成工裝樣件抽檢，按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)抽檢20類零部件，但目前零部件用材平臺(tái)化程度高，各個(gè)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(dǎo)致的人力、物力資源的浪費(fèi)，根據(jù)以往研發(fā)車型的零部件數(shù)據(jù)庫會(huì)整理出TOP10高危風(fēng)險(xiǎn)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于20%的零部件，其中包括座椅、頂棚、地毯、車門內(nèi)護(hù)板、行李箱蓋板、空調(diào)總成、車門密封條、儀表板、前圍隔熱墊、副儀表板。

3.3.6 整車VOC驗(yàn)證

在PT階段進(jìn)行整車VOC驗(yàn)證，整車VOC驗(yàn)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(nèi)飾零部件均為工藝固化的工裝樣件，且裝配完整，狀態(tài)良好。

3.3.7 一致性管控

進(jìn)入批量生產(chǎn)階段的零部件VOC一致性管控主要分為兩個(gè)方面：一是抽檢機(jī)制；二是處理機(jī)制。抽檢機(jī)制指整車廠每季度或者定期派專人到供應(yīng)商工廠對(duì)零部件取樣進(jìn)行VOC檢測。處理機(jī)制即VOC超標(biāo)時(shí)進(jìn)行一系列措施，比如整改、罰款等，同時(shí)要求供應(yīng)商對(duì)于零部件整改進(jìn)度及時(shí)匯報(bào)，實(shí)施有效持續(xù)的跟蹤。

4 結(jié)語

車內(nèi)空氣污染正逐漸凸現(xiàn)，越來越受到人們的重視，整車廠在設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)節(jié)，需要建立車內(nèi)空氣質(zhì)量開發(fā)流程，零部件供應(yīng)商應(yīng)考慮模溫和模壓帶來的非金屬材料的降解，并合理使用脫模劑，根據(jù)實(shí)際適當(dāng)延長零部件存放周期，材料供應(yīng)商應(yīng)從配方、種類角度考慮選擇低揮發(fā)性組合與材料，從而建立材料、零部件、整車企業(yè)共同參與的管控機(jī)制，以確保零部件及整車的車內(nèi)空氣品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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