10.16638/jki.1671-7988.2021.011.030
周博雅，崔晨，方茂东，张诗建，王雷
（中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300）
摘要：文章选取2018-2020年市场主流的30款车型作为研究对象，采用气味主观评价方法和基于PID电子鼻的气味客观评价方法分别对上述车型的车内气味进行试验检测，并对得到的气味主观强度和气味客观强度结果进行分析。结果表明，30款车型的气味客观强度偏差在±0.4级以内，显著优于气味主观强度误差±0.5级；总体上气味客观强度结果明显好于气味主观评价结果，且由于气味客观评价结果更加精确，更适应当前车内气味管控水平的发展趋势。
关键词：车内气味；气味主客观评价；气味强度；PID电子鼻
中图分类号：X82 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)11-93-04
Comparative Study on Subjective and Objective Evaluation Methods
of Vehicle Interior Odor
Zhou Boya, Cui Chen, Fang Maodong, Zhang Shijian, Wang Lei
( China Automotive Technology Research Center Co., Ltd., Tianjin 300300 )
Abstract: The paper selects 30 mainstream vehicles in the market from 2018 to 2020 as the research object, and the odor subjective evaluation method and the odor objective evaluation method based on PID electronic nose were used to test the interior odor of the above vehicles. The results of odor subjective intensity and odor objective intensity were analyzed. The results show that, the odor objective intensity deviation of 30 vehicles is within ± 0.4 level, it was significantly better than the odor subjective intensity error of ± 0.5 grade. In general, the results of odor objective intensity were significantly better than those of odor subjective evaluation. Moreover, the odor objective evaluation results are more accurate, it is more suitable for the current development trend of vehicle interior odor control level.
Keywords: Vehicle interior odor; Odor subjective and objective evaluation; Odor intensity; PID electronic nose CLC NO.: X82 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)11-93-04
前言
随着当前社会的快速发展和生活水平的不断提高，人们对健康的要求也越来越高。这一转变表现为消费者在选购汽车的时候，不再局限于动力、安全、外观、价格等因素，更加看重其健康环保性能。车内气味作为消费者进入座舱后最直观感受到的信息，其好坏严重影响着汽车品质。据某调研机构统计结果显示，在2018-2019年有过气味投诉的车型中，有49%的用户明确表示由于气味问题不推荐该车型，车内气味对品牌推荐的影响程度不可小觑。
为改善车内气味问题，近年来国家有关政府部门、行业机构及汽车制造企业在法规标准制定、供应链体系管控等方面开展了大量工作并取得了一定成效。然而，由于车内气味的复杂性，企业在车内气味改善方面仍面临诸多挑战。目前汽车行业现行的气味评价方法为主观评价，此种方法受气味
作者简介：周博雅（1986-），男，博士研究生，就职于中国汽车技
术研究中心有限公司，研究方向：汽车测评体系及技术研究。
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汽车实用技术
94 评价员的主观影响较大[1]，还存在个体差异大、稳定性不佳、环境波动大等缺点，此外，长时间连续评价还会给气味评价员造成一定的身体健康危害。因此，气味客观化检测技术应运而生。
电子鼻是一种模拟动物嗅觉的电子系统，由上个世纪80年代开始发展起来的[2]。电子鼻可以对各种气体进行实时检测分析，其优点是重复性好、响应时间短、测定范围广[3]，还能对某些不适应用人鼻子鉴别的气体进行有效检测，比如刺激性和有毒有害气体。因此，以电子鼻为代表的气味客观检测技术得到了迅速的发展，并逐步应用到环境、食品、化工、医药、汽车等领域[4]。
本文将基于光离子化传感器（Photo Ionization Detector，简称PID ）为主要检测器的电子鼻对车内挥发性污染物气体进行客观检测[5]，将其检测结果与气味强度等级进行关联，获得气味客观强度；与此同时，
对上述车内气体进行主观气味评价，得到气味主观强度。将气味主观强度与气味客观强度结果进行对比分析，以此判定气味客观评价方法的结果有效性，为汽车行业车内气味评价技术提供方法参考。
1 试验方法
1.1 试验材料和仪器
（1）试验样品：2018-2020年市场主流车型30款，包括自主品牌、合资品牌。
（2）试验材料：聚四氟乙烯管、10L PET 采样袋、氮气钢瓶气（99.99%）、质量流量计、玻璃或不锈钢材质嗅杯。
（3）试验仪器：PID 电子鼻、肺吸式气泵。
（4）试验人员：具备气味评价专业证书的气味评价员5人。 1.2 试验方案
1.2.1 标准依据
本次试验将依据如下标准进行测试：
HJ/T 400-2007《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》[6]；
ISO 12219-1:2012 Interior air of road vehicles-Part 1: Whole vehicle test chamber-Specification and method for the determination of volatile organic compounds in cabin interiors [7]；
T/CMIF13-2016《汽车车内空气的气味评价规范》[8]； T/CAS 406-2020《车内空气 气味的评价 感官与光离子化检测仪耦合分析法》[9]。
1.2.2 试验准备
采用整车试验舱法，试验车辆样品及环境舱应按照 HJ/T 400-2007《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》规定的方法进行准备及封闭过程[10]，方可进行相关试验步骤。
PID 电子鼻开机预热30min ，之后进行相应检测步骤。
1.2.3 气体采样
利用肺吸式气泵，将车内气管、10L 采样袋与之连接后进行采样，每款车型均采集3~5袋车内气体样品。
1.2.4 气味客观评价
（1）将PID 电子鼻调至零气清洗状态，待基线平稳后方可进行下步操作；
（2）将采样袋与PID 电子鼻进气口相连接，氮气钢瓶气出气速度调节至10L/min 后与PID 电子鼻快载气接口相连接，将嗅杯与PID 电子鼻出气口相连接；
（3）将PID 电子鼻调至快载气主客观评价状态，由1位气味评价员依次调节旋钮刻度至不同稀释倍数，一方面嗅辨不同稀释倍数下的稀释样品气味等级，另一方面PID 检测仪将对不同稀释倍数下稀释样品挥发性污染物浓度进行检测，将两者数据分别记录下来；
（4）其它4位评价员依次重复上述操作，并将结果记录下来；
（5）将PID 电子鼻调至原气检测状态，记录PID 检测仪数值作为该样品气体的原始样品气体浓度；
（6）另取1个该气体样品采样袋，由5位气味评价员轮流进行评价，记录原始样品气味强度结果。
1.2.5 气味主观评价
依据标准T/CMIF13-2016《汽车车内空气的气味评价规范》进行气味主观评价，并将结果记录下来。
1.2.6 气味强度评分标准
车内气味强度评分等级分为1~6级，见下表1。气味评价员在给气味强度评分时，可以给出0.5级的评分等级[11]。
表1 气味强度评分标准
2 理论基础
2.1 气体检测原理
本文选取光离子化传感器（PID ）作为车内气体检测的传感器。光离子化传感器是一种具有极高灵敏度、用途广泛的气体传感器[5]，可以检测从1ppb 到10000ppm 的挥发性有机物和其他有毒气体。此外，PID 对挥发性有机化合物灵敏度很高，仅为1ppb 。
凡是电离势能（Ionization Potential ，简称IP ）低于PID 自身的紫外辐射能量（常见10.6eV 或11.7eV ）的气体均可被检测到[12]，这是PID 的检测原理。依据此原理可知，PID 可检测的气体物质覆盖车内大多数的挥发性有机物（86% ~
周博雅 等：车内气味主客观评价方法对比研究
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95%），包括芳香烃类、酮类、醛类、氯代烃类、胺及胺类化合物和不饱和烃类等，因此可用于对车内气体的检测。 2.2 气味客观评价原理
气味强度是人的嗅觉对气味的心理感受程度，是对气味强弱程度的一种描述。在20世纪人们对于气味的研究中，应用实验心理学的方法，发现对于中等强度的刺激，人的气味感觉强度与刺激强度之间的关系符合韦伯-费希纳定律，即当刺激强度以几何级数增加时，感觉强度以算术级数增加[13]。其关系式为：
I=klg C （1） 式（1）中：
I 为气味强度，无量纲； k 为常数，无量纲；
C 为刺激强度，即臭气浓度，无量纲。
由于气味强度与嗅阈值密切相关，某种气味物质的嗅阈值越低，表明其越能被人的嗅觉器官感受到，其气味强度越大，故臭气浓度通常用阈稀释倍数表示，即气味物质的物质浓度除以该污染物的嗅阈值[14]。
汽车除味常数k 是由污染物的性质所决定的，对于同一污染物，k 为常数。而车内挥发性有机物为混合物，其强
度与物质种类有关。由于同款车型的气体物质组成可近似看作固定不变，因此在同款车型中可把k 视为常数值。此外，在实际评价中，气味强度为1的样品几乎不存在，因此该模型在y 轴应具有截距。由此，基于韦伯-费希纳定律的车内气味客观强度计算模型可表示为：
I=klgC+b （2） 式（2）中：k 、b 为常数，无量纲。
3 试验结果与分析
3.1 气味客观评价结果
依据1.2.4的试验步骤开展30款主流车型的气味客观评价，其气味客观强度结果如下表2所示。
表2 30款车型气味客观强度结果
3.2 气味主观评价结果
依据1.2.5的试验步骤开展30款主流车型的气味主观评价，其气味客观强度结果如下表3所示。
表3 30款车型气味主观强度结果
3.3 气味主客观评价结果分析
将上述气味主客观强度结果进行对比分析，见下表4。
表4 30款车型气味主客观强度对比结果
由表4和图1可以看出，气味主客观评价结果偏差在±0.4级以内，显著优于人工主观评价误差0.5级。其中，93.3%的车型气味主客观偏差在±0.3级以内，26.7%的车型气味主客观结果完全一致。该结果证明了基于PID 电子鼻的气味客观
汽车实用技术
96 评价结果的准确度较高。
图1 整车气味主客观评价结果对比图
图2 整车气味主客观评价结果统计分布图
由图2可以看出，30款车的气味主观和客观强度结果均位于区间[2.5，4.5），且主要分布在区间[3.0，4.0），车型数量分别为24和22；二者位于区间[2.5，3.0）的车型数量差异显著，车型数量分别为1和5。由此可以看出，气味客观强度结果明显好于气味主观评价结果。此外，由于气味客观评价结果可以精确到小数点后一位，比起气味主观评价的半级打分制，其结果更加精确。
4 结论
（1）针对30款车型进行气味主客观评价试验，得到气味客观强度偏差在±0.4级以内，显著优于气味主观强度误差±0.5级；
（2）分析30款车型的气味主客观评价结果，可以看出气味客观强度结果明显好于气味主观评价结果，且由于气味客观评价结果可以精确到小数点后一位，比起气味主观评价
的半级打分制，其结果更加精确，更适应当前车内气味管控水平的发展趋势。
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