汽車(chē)空氣質(zhì)量檢測(cè)與改善方案簡(jiǎn)介

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1、前言隨著中國(guó)成為世界最大的汽車(chē)市場(chǎng)，汽車(chē)消費(fèi)者的購(gòu)車(chē)觀念也在不斷發(fā)生改變，對(duì)汽車(chē)的關(guān)注點(diǎn)從外觀，內(nèi)飾，動(dòng)力，安全，油耗發(fā)展到了目前的健康，與之相關(guān)的一個(gè)重要的因素就是車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量問(wèn)題。車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量的影響因素主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：一是內(nèi)飾材料所采用的化工原料引起的空氣污染；二是由車(chē)外或發(fā)動(dòng)機(jī)艙流入駕駛室的有毒氣體，比如前車(chē)尾氣。本文要討論的是第二種情況，即空氣質(zhì)量傳感器如何通過(guò)關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口來(lái)防止駕駛室內(nèi)空氣受污染的情況。一、有害氣體的由來(lái)和構(gòu)成由駕駛室外進(jìn)入的有害氣體一般有一下兩個(gè)來(lái)源：1、周?chē)h(huán)境中存在污染源，比如跟在一輛

2、大卡車(chē)后面行駛，遇到紅燈或堵車(chē)時(shí)，在較長(zhǎng)的隧道中行駛時(shí)汽車(chē)都會(huì)處于較高濃度的廢氣中，此時(shí)的廢氣如果直接流入駕駛室內(nèi)，就會(huì)對(duì)駕乘人員的健康產(chǎn)生傷害；2、發(fā)動(dòng)機(jī)故障導(dǎo)致本車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)艙而流入駕駛室；此類(lèi)的廢氣一般都含有一氧化碳和氮氧化合物。其中，一氧化碳因易與血紅蛋白結(jié)合成碳氧血紅蛋白，降低血液載氧能力，導(dǎo)致人體組織缺氧而引起頭痛甚至死亡；氮氧化合物計(jì)入肺泡后，能形成亞硝酸和硝酸，可造成肺氣腫甚至引發(fā)癌癥。所以在實(shí)踐中對(duì)于廢氣的檢測(cè)也是圍繞著這兩種典型化合物來(lái)進(jìn)行的。二、有害氣體的檢測(cè)原理以上有害氣體可以通過(guò)金屬氧化物傳

3、感器來(lái)檢測(cè)。其原理是若氣體接觸到加熱的金屬氧化物（如SnO2，ZnO，TiO2等），在催化劑如鈀（Pd），鉑（Pt）等作用下其氧化還原反應(yīng)會(huì)引起其電阻值會(huì)增大或減小?？諝赓|(zhì)量傳感器就是通過(guò)測(cè)量這種電阻的變化并經(jīng)過(guò)復(fù)雜的算法來(lái)計(jì)算評(píng)估空氣質(zhì)量的。為了達(dá)到大批量制造的可行性，一般采用厚膜技術(shù)生產(chǎn)傳感器的氣敏元件并要求產(chǎn)品達(dá)到以下性能：·對(duì)被測(cè)氣體具有較高的靈敏度·對(duì)被測(cè)氣體以外的共存氣體或物質(zhì)不敏感·性能穩(wěn)定，重復(fù)性好·動(dòng)態(tài)特性好，對(duì)檢測(cè)信號(hào)響應(yīng)迅速·制造成本低，使用壽命長(zhǎng)等三、空氣質(zhì)量傳感器的構(gòu)成及工作原理空氣質(zhì)量傳感器可以用來(lái)

4、探測(cè)濃度非常低的有害氣體。目前的車(chē)用空氣質(zhì)量傳感器是一個(gè)高度集成的產(chǎn)品，一般由氣敏單元（含加熱和測(cè)量電路）、信號(hào)處理單元和接口組成。信號(hào)處理單元內(nèi)含微控制器，其接收氣敏單元的信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)算法計(jì)算出有害氣體的含量并作出是否需要關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)口的決定，并將此信號(hào)通過(guò)PWM或者LIN信號(hào)發(fā)送給空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)在作出相應(yīng)的動(dòng)作。所以，當(dāng)汽車(chē)處于空氣高污染區(qū)域，如位于一輛大卡車(chē)后面，處于隧道或遭遇紅燈停車(chē)時(shí)，空氣質(zhì)量傳感器便會(huì)要求空調(diào)系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)風(fēng)口，使空調(diào)系統(tǒng)處于內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，為駕乘人員提供健康、安全和舒適的環(huán)境并可以極大地延長(zhǎng)車(chē)內(nèi)

5、空氣過(guò)濾器的壽命。而當(dāng)車(chē)外空氣質(zhì)量達(dá)到較好水平或者進(jìn)風(fēng)口關(guān)閉達(dá)到一定時(shí)間同時(shí)車(chē)外空氣污染相對(duì)較低時(shí)，進(jìn)風(fēng)口將被打開(kāi)，新鮮空氣就會(huì)重新車(chē)內(nèi)以防止車(chē)內(nèi)缺氧。空氣質(zhì)量傳感器通常安裝空調(diào)氣進(jìn)氣口四周的通風(fēng)罩或氣室里，如擋風(fēng)玻璃下的落水槽蓋板下。當(dāng)進(jìn)氣口打開(kāi)時(shí)，它將探測(cè)要吹到汽車(chē)?yán)锏目諝赓|(zhì)量。該系統(tǒng)能自動(dòng)判斷并地適應(yīng)各種駕駛環(huán)境，如城市、鄉(xiāng)村、交通阻塞路口或隧道等。另外，該系統(tǒng)還有自學(xué)習(xí)和自我檢測(cè)功能以適應(yīng)不同的污染水平并具備在故障中恢復(fù)的能力。四、空氣質(zhì)量傳感器的效用由于空氣質(zhì)量傳感器需要對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)行自動(dòng)操作，所以必須配備在

6、裝有自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的汽車(chē)上。目前市場(chǎng)上絕大部分的中高端車(chē)都裝備了自動(dòng)空調(diào)并且許多車(chē)型已經(jīng)配備了空氣質(zhì)量傳感器。由于空氣質(zhì)量傳感器的作用，車(chē)輛在經(jīng)過(guò)空氣受污染區(qū)域時(shí)，車(chē)內(nèi)的空氣質(zhì)量得到了顯著的改善。下面的測(cè)試曲線表明了空氣質(zhì)量傳感器所起到的明顯作用：途中藍(lán)色曲線表示車(chē)外空氣中氮氧化物的含量，紅色曲線表示車(chē)內(nèi)空氣中氮氧化物的含量。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)由于空氣質(zhì)量傳感器的作用，車(chē)內(nèi)氮氧化物的水平受到了嚴(yán)格的控制，從而保護(hù)了駕乘人員的健康。圖1空氣質(zhì)量傳感器的效用（橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是濃度）五、空氣質(zhì)量傳感器產(chǎn)品由于空氣質(zhì)量傳感器幾何和化

7、學(xué)、物理，精密加工等多種學(xué)科的知識(shí)，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)制作的要求極高，故目前市場(chǎng)上只有有限的幾家廠商能夠提供。德國(guó)paragonAG是全球最大的空氣質(zhì)量傳感器供應(yīng)商，其產(chǎn)品在所有的德系車(chē)廠及其他品牌汽車(chē)上得到了大量的應(yīng)用并得到了消費(fèi)者的認(rèn)可。AQS?是空氣質(zhì)量傳感器的縮寫(xiě)，ParagonAG是該商標(biāo)的注冊(cè)者，它不僅能提供基礎(chǔ)類(lèi)型的AQS產(chǎn)品（如圖2所示），還提供各種帶輔助功能的，如圖3中帶有溫度和濕度傳感器以計(jì)算露點(diǎn)多功能AQS。圖2基礎(chǔ)類(lèi)型AQS圖3多功能AQS除此之外，paragonAG還提供其他的改善車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量的產(chǎn)品，如圖4

8、中的空氣質(zhì)量改進(jìn)器，其主要的作用是將進(jìn)入車(chē)內(nèi)的空氣電離，提高車(chē)內(nèi)空氣的負(fù)離子含量，以提高駕乘人員吸入空氣的質(zhì)量并有益于他們的健康。圖5是一個(gè)空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)器，它主要用于檢測(cè)聚集于空調(diào)蒸發(fā)器上的微生物和病菌含量，啟用臭氧或過(guò)氧化氫來(lái)殺菌已消除空調(diào)系統(tǒng)中的異味，保護(hù)乘員的健康。圖4