AQS车内空气质量管理系统中传感器应用

hb大仁

改革开放以来，我国已跃升为世界汽车产销第一大国，汽车工业已成为国民经济重要的支柱产业。随着经济的快速发展和生活水平的提高，居民汽车保有量呈指数级增长。
但另一方面，汽车尾气一年排放的有害废气比自身量大3倍，也给我们的生活和居住环境带来了巨大的潜在危害，雾霾等空气污染现象的加剧也让节能减排迫在眉睫。
汽车尾气是汽车使用时产生的废气，含有上百种不同的化合物，其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。
尾气在直接危害人体健康的同时，还会对人类生活的环境产生深远影响。尾气中的二氧化硫具有强烈的刺激气味，达到一定浓度时容易导致“酸雨”的发生，造成土壤和水源酸化，影响农作物和森林的生长。

随着汽车工业的快速发展和机动车保有量的持续上升，生活越来越便利。同时，汽车尾气对于空气污染的问题越来越严重，那么汽车尾气到底能给环境造成多大的污染呢？

汽车尾气中的有害成分一、一氧化碳CO

一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物，主要是在局部缺氧或低温条件下，由于烃不能完全燃烧而产生，混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时，燃料不能充分燃烧，废气中一氧化碳含量会明显增加。一氧化碳是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体，对空气的相对密度为0.9670，它的溶解度很小。一氧化碳由呼吸道进入人体的血液后，会和血液里的血红蛋白Hb结合，形成碳氧血红蛋白，导致携氧能力下降，使人体出现反应，如听力会因为耳内的耳蜗神经细胞缺氧而受损害等。吸入过量的一氧化碳会使人发生气急、嘴唇发紫、呼吸困难甚至死亡。研究证明，人对一氧化碳的承受能力相当高，一个健康的人能短时间承受血液中含量为20%~40%的一氧化碳的侵袭。虽然对人体无副作用的一氧化碳阈值尚未确定，但长期吸收一氧化碳对城市居民身体健康是一个潜在威胁。

二、氮氧化合物NOx

氮氧化合物是在内燃机气缸内大部分气体中生成的，氮氧化合物的排放量取决于燃烧温度、时间和空燃比等因素。氮氧化合物的生成原因主要是高温富氧环境，比如燃烧室积碳等因素。从燃烧过程看，排放的氮氧化物95%以上可能是一氧化氮，其余的是二氧化氮。人受一氧化氮毒害的事例尚未发现，但二氧化氮是一种红棕色呼吸道刺激性气体，气味阈值约为空气质量的1.5倍，对人体影响甚大。由于其在水中溶解度低，不易为上呼吸道吸收而深入下呼吸道和肺部，引发支气管炎、肺水肿等疾病。在浓度为9.4mg/m的空气中暴露10分钟，即可造成呼吸系统失调。

三、烃类物质

汽车尾气的碳氢化合物来自三种排放源。对一般汽油发动机来说，约60%的碳氢化合物来自内燃机废气排放20%～25%来自曲轴箱（PCV系统）的泄漏，其余的15%～20%来自燃料系统（碳罐）的蒸发。甲烷是窒息性气体，其嗅觉阈值是142.8mg，只有高浓度时才对人体健康造成危害。乙烯、丙烯和乙炔则主要是对植物造成伤害，使路边的树木不能正常生长。苯是无色类似汽油味的气体，可引起食欲不振、体重减轻、易倦、头晕、头痛、呕吐、失眠、粘膜出血等症状，也可引起血液变化，红血球减少，出现贫血，还可导致白血病。其嗅觉阈值16.29mg，对人体健康有影响的阈值34.8mg。汽车尾气中还含有多环芳烃，虽然含量很低，但由于多环芳烃含有多种致癌物质（如苯并芘）而引起人们的关注。

HC和NOX在大气环境中受强烈太阳光紫外线照射后，产生一种复杂的光化学反应，生成一种新的污染物形成光化学烟雾，1952年12月伦敦发生的光化学烟雾4天中死亡人数较常年同期约多4000，45岁以上的死亡最多，约为平时的3倍，1岁以下的约为平时的2倍。事件发生的一周中，因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡分别为事件前一周同类死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。

四、醛类

醛是烃类燃烧不完全产生，主要由内燃机废气排放，汽车尾气排放的醛类成分见下表：

汽车尾气排放的醛类以甲醛为主，占60%~70%。甲醛是有刺激性的气体，对眼睛有刺激性作用，也会刺激呼吸道，嗅觉阈值为0.06~1.2mg，高浓度时会引起咳嗽、胸痛、恶心和呕吐。乙醛属低毒性物质，高浓度时有麻醉作用。丙烯醛是一种辛辣刺激性气体，对眼睛和呼吸道有强烈刺激，可引起支气管细胞损害，嗅觉阈值为0.48~4.1mg。

五、含铅物质

汽车尾气排放的含铅颗粒大部分来自内燃机的废气排放。含铅汽油经燃烧后，85%左右的铅排入大气中造成铅污染。铅氧化物不仅对人体有害，它还会吸附在汽车尾气催化净化器的催化剂表面上，对催化剂产生“毒害”，明显地缩短尾气催化净化装置的寿命，是汽车尾气催化净化装置要解决的难题之一。20世纪40年代以来，通过汽车燃烧排入大气中的铅已达数百万吨，成为一种公认的全球性污染。

虽然汽车排气系统中的三元催化器，可以将汽车尾气排出的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等有害气体通过氧化还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H2O)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。但是当碳氢化合物超过三元催化转化器的净化能力，或者三元催化转化器失效时，汽车尾气中的HC含量会大大增加，这就是我们所说的HC超标。

为防止尾气污染物超标对人体造成危害，不少汽车上都会加装AQS空气质量管理系统，通过传感器实时监测车外空气中的CO、NOx等有害物的浓度，系统根据监测到的尾气污染程度自动切换空调的内外循环，从而保证车内空气不受外界污染。

工采网提供的一款日本figaro VOC传感器 - TGS2600可以很好的满足客户产品要求，该空气质量传感器是日本进口的空气质量传感器对极其微弱的空气污染气体具有很高的灵敏度（侧重于香烟烟气）。像烟雾中存在的氢气或一氧化碳，此空气质量传感器可检测到几个ppm的氢气或一氧化碳。TGS2600由于实现了小型化，加热器电流仅需42mA，外壳采用标准的TO-5金属封装。

大部分异味可以闻的出来，但是空气中的颗粒物污染是看不见，摸不着的，净化系统一般都会装上PM2．5传感器，这样才能更好检测出空气中的有毒有害物体。在此工采网小编强力推荐韩国Samyoung的PM2．5传感器GPSM，该产品蕴含了 SAMYOUNG 公司 20 多年的粒子传感器知识与技术的 研发的高精度低成本PM2．5专用传感器。它能够识别 0．3um 的细颗粒，可输出PM2．5／PM1．0的浓度测量值，非计算值，准确度高。和传统红外PM2．5传感器测量精度更高，和激光相比，精度差异不大，但价格更低

汽车AQS空气质量管理系统搭载空气质量传感器和PM2．5传感器将是未来汽车发展的一大趋势。一旦检测到车内空气质量差或PM2．5浓度过高，车载净化系统将自动开启，进行车内空气净化，时刻保持车内空气清新。