车载空气净化器设计研究

夏哲学、刘荷、于滢、邓青玥、付壮

黑龙江工商学院，黑龙江省哈尔滨市，150001

摘要：随着社会快速发展，中国汽车保有量不断增长，据统计，2017 年中国汽车总销量已达 2887.89 万辆，人们越来越依赖汽车这种交通工具，人们在车内的时间也越来越久，车内污染物及净化方式的研究也越来越得到重视。车内污染物一般包含汽车内饰件散发的甲醛、二甲苯等有毒气体，部分进入到车内的汽车尾气，雾霾天气进入车内的灰尘、PM2.5 等有害颗粒和车内细菌等。由于污染物的种类复杂，且车内车外因素混合作用，单纯的通过开窗换气或者空调通风很难获得健康的车内环境。空气净化器是对空气中颗粒物，气态污染物、微生物等一种或多种污染物具有一定去除能力的电器，越来越多主机厂选择配置车载空气净化器，通过空气过滤、负离子、等离子等技术净化车内空气，提高车内环境质量。

关键词：车载 空气净化器 设计研究 

1 车载空气净化器的设计原则和要求

1.1 车载空气净化器设计原则

由于车内空间相对较小，空气净化器的体积受限，开发过程中需要综合考虑结构和性能，空气净化器设计原则为：

（1）稳定性和可靠性：稳定和可靠是汽车零部件的前提条件，在空气净化器研发和实际使用中，需要优先考虑稳定和可靠的技术方案。

（2）标准性和规范性：优先采用国际、国家及行业标准，在设计时尽可能规范化。

（3）实用性和先进性：采用成熟、稳定技术的基础上，不断创新，体现产品先进性。

（4）经济性：净化器配置合理，具备良好的性价比。

1.2 车载空气净化器要求

GB/T 18801-2015 标准中将乘用车空气净化器纳入到范围内，规定了空气净化器噪声、污染物去除，待机功率等方面的要求，但汽车零部件要求比一般产品高，需要针对乘用车使用环境进行相应补充，如外观，环境可靠性，电磁兼容性等

1.2.1 外观

顾客对汽车品质的要求越来越高，主机厂对零部件外观质量的要求也十分严格。按零件在车辆上操作和装配状态，区分 A，B，C，D 区域，在操作状态和正常姿势很明显的能看到的部位属于最关键的 A 级区域，空气净化器由于需要进行操作及，其外观面按 A 级区域标准进行要求：

（1）表面光滑平整，不能用裸眼可见的瑕疵（如毛刺、起皱、开裂、变形等）；（2）净化器表面的颜色和花纹应与造型定义的色板或样品一致。皮纹清晰、色泽均匀，皮纹类型，纹理方向，纹理深度及皮纹范围均与定义要求一致；（3）净化器间隙面差应符合整车内饰件间隙面差要求，关键部位应具有相关检具进行监控。

1.2.2 净化功能

GB/T 18801 定义空气中颗粒物，气态污染物、微生物为三种目标污染物，但对污染物的净化能力并没明确规定，根据净化功能要求如下：

（1）PM2.5 净化效率；（2）固体颗粒物的洁净空气量（CADR）；（3）甲苯，二甲苯，苯，甲醛，乙苯去除率；（4）

除菌率；（5）臭氧浓度和 TVOC 浓度。

1.2.3 环境可靠性

面对车辆行驶过程中不断变化的外界环境，需要经得起严苛环境的考验，因此产品需要良好的环境可靠性。在设计净化器时，需要考虑的环境因素包括气候环境条件（温度，湿度等），车辆使用条件，供电电压，产品寿命周期（生产、装运、操作、存储、车辆维护和修理等），产品在车辆上的安装位置等，环境可靠性要求如下：

（1）净化器不能对周围的电子件及整车产生干扰；（2）净化器应能抵抗外界电磁场干扰；（3）能抵抗周围环境温度、湿度、振动频率、供电电压等方面变化；（4）具备生产、装运、操作、存储、维护维修可靠性。

1.2.4 特殊要求

车载空气净化器相对于其他电子产品，具备一定的特殊要求：

（1）有机物挥发：满足主机厂 8 项物质（五苯三醛）的

限定条件；（2）气味性：满足气味性要求；（3）禁限物质：满足 6 项禁限物质（铅、汞、六价铬、镉、多溴联苯、多溴二苯醚）限值要求。

2.车载空气净化器设计要点

2.1 车载空气净化器模块划分

对车载空气净化器进行模块划分，可以优化开发过程，并且降低开发成本。车载空气净化器应具备空气净化功能，数据采集功能和人机交互功能，同时需要控制模块和电源电路来保证整个系统运行。

2.2 净化方式选择

目前常用的净化技术有机械过滤式，负离子式，等离子式，臭氧式和光触媒式等，各种方式的原理及优缺点。这些空气净化方式都存在各自的优势和缺点，在设计

开发的时候，通常需要将几种技术综合起来运用，才能较好的改善车内空气质量。

2.3 人机交互方式设计

随着汽车智能化发展，汽车已不单纯是交通运输工具，也是一种生活方式，这也要求汽车零部件更加智能化，车载净化器的人机交互也逐渐从简单的开关控制，指示灯显示演变为通过中控屏和手机 APP 交互。车载净化器与中控通过CAN 网络互联，可以实现显示、操作等功能。车载净化器通过 CAN 线将信号传输给 TBOX，用户可通过手机 APP 远程控制空气净化器，同时手机 APP 上实时显示车内空气质量等。

在交互方式设计时，界面的设计至关重要，需要通过布局、色彩和细节整体规划。在车型开发中，中控屏、手机 APP和空气净化器通常由不同部门分别开发，需要在整车项目开发过程整体规划，将各个界面的风格形成一致性。结合净化器的特点，界面中蓝、绿等清新的色调表达优良的空气质量，黄、红和紫等冲击性强的色调则表达较差的空气质量，明亮和纯度高的颜色在视觉层次中靠前，而明度

和纯度低的颜色则在视觉层次中靠后。

结语：随着车内环境问题日益得到公众关注，通过开发车载空气净化器，去除车内气态污染物与固态污染物，给车内带来洁净空气，在人们享受乘车乐趣的同时，解决了人们长期在车内受污染空气的困扰。

参考文献：

【1】商晓东,王益晟. 家用车车载空气净化器设计研究初探[J]. 包装世界,2019(7):59-60.

【2】李凡,刘凯,王泉杰,等. 车载空气净化器设计研究[J]. 汽车实用技术,2018,44(9):65-68.

【3】 董雪. 滤网式车载空气净化器设计[J]. 现代制造技术与装备,2013(4):22-23.

课题来源：2023年黑龙江工商学院大学生创新创业训练计划项目

课题名称：改良版车载净化器

课题编号：X202313300120