淺析車輛自燃事故的原因及防自燃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

丁騰飛，朱冬梅，楊 劍，王 猛

(安徽三聯(lián)學(xué)院，安徽 合肥 230601)

近幾年，隨著人們對汽車的需求量的增加，關(guān)于汽車安全方面同時(shí)也出現(xiàn)了一系列的問題。其中，汽車自燃便是近年來發(fā)生頻率較高的一種現(xiàn)象，對人們的出行安全產(chǎn)生了重大影響，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。事例如下:

2020年4月13日12時(shí)40分，北京朝陽門主路2環(huán)橋下北向南方向，一輛汽車發(fā)生自燃，無人員傷亡。

2020年4月14日晚8點(diǎn)多，上海內(nèi)環(huán)中山北路上匝道附近，發(fā)生一起汽車自燃，所幸無人員傷亡。

2020年5月1日15時(shí)許，十堰高警房縣大隊(duì)接到報(bào)警稱，一輛輕型普通貨車停在應(yīng)急車道上，車上貨物著火。民警接警后即刻趕往現(xiàn)場，一方面疏導(dǎo)過往車輛，防止次生事故發(fā)生，一方面和司機(jī)一起對著火車輛進(jìn)行滅火救援，經(jīng)十幾分鐘撲救，火苗被徹底撲滅，但車內(nèi)的物質(zhì)損失較大。

通過以上例子可知，人們對汽車自燃的產(chǎn)生機(jī)理及汽車自燃嚴(yán)重后果的認(rèn)識還比較少， 缺乏安全意識，缺乏相關(guān)知識理論，自然引起來人民的關(guān)心。

1 原因分析

1.1 劣質(zhì)改裝隱患

汽車改裝可導(dǎo)致汽車自燃，安裝電器、改裝線路造成短路，從而引發(fā)汽車自燃，特別是在汽車電子電路轉(zhuǎn)換的情況下，例如自動(dòng)音頻汽車的電路在出廠時(shí)設(shè)備是已固定的，大部分新裝備和配飾的汽車存在附加產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或電路分布不合理等問題，存在重大安全隱患。

1.2 電線、電器短路

通常的啟動(dòng)開關(guān)由觸頭燒結(jié)熔合，起動(dòng)機(jī)的磁力開關(guān)無法松開，導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間較長(啟動(dòng)機(jī)的安全啟動(dòng)時(shí)間為5 s)，從而使啟動(dòng)機(jī)發(fā)熱和起火。若改裝者技術(shù)狀態(tài)有限，電線連接不得當(dāng)，導(dǎo)致汽車起火[1]。其次，目前現(xiàn)在生產(chǎn)的汽車一般都裝備三元催化反應(yīng)器，而這個(gè)位于排氣管上的裝置溫度很高，一般溫度都在300℃至400℃，所以一旦此時(shí)車底有易燃物，將很容易被三元催化裝置點(diǎn)燃，從而導(dǎo)致車輛起火自燃。

1.3 危險(xiǎn)物品

打火機(jī)、香水等可能會(huì)由于高溫爆炸引起火災(zāi)，其次是老花鏡和放大鏡都是凸透鏡，容易采光，如果長時(shí)間聚焦光線，這會(huì)導(dǎo)致焦距高溫，并加速室內(nèi)老化，嚴(yán)重的將是在汽車內(nèi)的塑料板爐，甚至?xí)鹌囎匀肌＿€有數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、手機(jī)等長時(shí)間暴曬，這些電子產(chǎn)品很容易損壞。而電池放在高溫環(huán)境下電池會(huì)發(fā)生鼓包甚至爆炸的危險(xiǎn)。

1.4 漏電

汽車的點(diǎn)火高壓電壓超過10000 V。點(diǎn)火線圈的高溫會(huì)立即引起點(diǎn)火線的老化、軟化和開裂，使絕緣層容易斷裂，導(dǎo)致泄漏。如果現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)里有很多油垢，特別容易自燃。

1.5 冷卻系統(tǒng)故障

高溫天氣，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻性能下降，發(fā)動(dòng)機(jī)過熱現(xiàn)象就會(huì)持續(xù)出現(xiàn)，不僅動(dòng)力性能下降而且會(huì)引發(fā)自燃，特別是老舊車輛的線路老化，油路電路非常容易在高溫狀態(tài)下，引發(fā)自燃，非常危險(xiǎn)。

除上述原因外，漏油、長途高溫駕駛、接觸電阻過大、機(jī)械摩擦、汽化器回火等原因也會(huì)導(dǎo)致汽車自燃。

2 車輛防自燃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

通過以上例子，研制一種可行性強(qiáng)、操縱方便的汽車防自燃裝置，減少此類事故的發(fā)生是十分重要的。在技術(shù)層面上，我們要求這種裝置能夠在汽車有自燃趨勢或在溫度即將達(dá)到到燃點(diǎn)時(shí)自動(dòng)控制自燃，防止其進(jìn)一步演變?yōu)榛馂?zāi)，以防止車輛自燃，達(dá)到安全的目的。

2.1 概述

設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)作為防止汽車自燃的中央機(jī)制，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)，自動(dòng)信號裝置，及時(shí)顯示，多點(diǎn)檢測和其他功能?？刂茖ο鬄槠嚿峡赡墚a(chǎn)生高溫部位的溫度，各高溫部位的溫度臨界值可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在溫度超過臨界值時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)警和自動(dòng)噴淋降溫處理，以保證高溫部位的溫度下降到低于臨界值，從而實(shí)現(xiàn)汽車防自燃的目的，進(jìn)而為廣大司機(jī)和乘客朋友們的人身財(cái)產(chǎn)安全提供保障。

2.2 系統(tǒng)組成與工作原理

該系統(tǒng)主要由負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻、溫度傳感器PT1000、溫度控制系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、微型水管噴頭、水泵、水箱、取水裝置、電動(dòng)機(jī)、執(zhí)行器、連接線路、指示燈和電子控制單元(ECU)組成(如圖1所示)。

圖1 組成設(shè)計(jì)圖

工作原理主要分為五個(gè)階段，分別為:用溫度傳感器進(jìn)行信號的采集、溫度檢測控制與報(bào)警系統(tǒng)、降溫實(shí)施裝置、定點(diǎn)噴淋的實(shí)現(xiàn)以及溫度信號反饋與報(bào)警解除。

1)多點(diǎn)溫度的檢測與預(yù)警。根據(jù)市場上的產(chǎn)品，我們首先在車內(nèi)安裝了溫度測量元件負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，并在高溫易發(fā)部位(如發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器等)建立了多個(gè)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測點(diǎn)，對多點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測和預(yù)警。

2)溫度傳感器進(jìn)行采集信號。當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的臨界點(diǎn)時(shí)，熱敏電阻立即將溫度信號傳送到PT1000溫度傳感器，然后PT1000溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，并將電信號傳輸?shù)綔囟瓤刂葡到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信號的采集。

3)利用溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號輸出。溫度傳感器傳遞的信號，由溫度控制系統(tǒng)分析和處理，然后視實(shí)際情況而定，將發(fā)出控制信號，傳送到信號系統(tǒng)和相關(guān)部分，以啟動(dòng)降溫噴頭。

4)降溫設(shè)備。微型水管應(yīng)安裝在車輛的任何可能出現(xiàn)高溫的部件上，水管的另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)控制的小水泵相連，小水泵的另一端與水箱相連，水箱必須安裝在車輛底部，并提供簡單有效的取水裝置，而整個(gè)應(yīng)用裝置必須由輕質(zhì)材料制成，從而使制冷設(shè)備的操作合理、運(yùn)行有效。

5)多點(diǎn)定位噴淋的實(shí)現(xiàn)以及報(bào)警的取消。

5)多點(diǎn)定位噴淋的實(shí)現(xiàn)以及報(bào)警的取消。當(dāng)控制信號到達(dá)執(zhí)行器時(shí)，溫度控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)小水泵并向相應(yīng)的高溫部位噴水，實(shí)現(xiàn)高溫部位的降溫，達(dá)到防止汽車自燃的目的，為廣大駕駛員和乘客提供安全保障。

2.3 使用創(chuàng)新點(diǎn)

1)開發(fā)一種特殊的溫度控制及報(bào)警系統(tǒng)。

2)設(shè)計(jì)一種多點(diǎn)定位的噴淋系統(tǒng)。

3)采用可取的綠色環(huán)保降溫介質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

2.4 技術(shù)關(guān)鍵與主要技術(shù)指標(biāo)

2.4.1 技術(shù)關(guān)鍵

①溫度控制、反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

②報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

③多點(diǎn)定位噴淋系統(tǒng)的布置和設(shè)計(jì)。

④系統(tǒng)有效和可靠性的保障措施。

2.4.2 主要技術(shù)指標(biāo)

①溫度監(jiān)測的實(shí)時(shí)性。本裝置整個(gè)系統(tǒng)的線路必須完好無損，保證溫度信號即時(shí)傳送給溫度控制系統(tǒng)，達(dá)到對各個(gè)可能出現(xiàn)高溫的部位實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

②噴淋的實(shí)施。當(dāng)被監(jiān)測部位的溫度達(dá)到臨界值時(shí)，溫度控制系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)出報(bào)警指令，并下達(dá)驅(qū)動(dòng)水泵電機(jī)的命令，使各噴頭實(shí)現(xiàn)即時(shí)噴淋，達(dá)到預(yù)期的目的。

③降溫的效果。各高溫部位被噴淋后，保證其溫度下降的幅度在大致在30～60℃范圍內(nèi)，確保達(dá)到降溫的效果。

2.5 技術(shù)特點(diǎn)和先進(jìn)性

2.5.1 技術(shù)特點(diǎn)

①汽車防自燃裝置采用多點(diǎn)測溫預(yù)警系統(tǒng)，這樣可更好地防止因過熱而發(fā)生事故。本項(xiàng)目采用多點(diǎn)采集溫度數(shù)據(jù)，對溫度過高過熱的汽車部件實(shí)施定點(diǎn)檢測，如剎車片，發(fā)動(dòng)機(jī)，線路等，如果溫度超過一定溫度界限，通過控制系統(tǒng)控制執(zhí)行器做出反應(yīng)，執(zhí)行器控制噴淋系統(tǒng)實(shí)施降溫，并且將溫度信息反饋給報(bào)警器。

②采用自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行降溫調(diào)控，可避免人為控制產(chǎn)生的誤差。

2.5.2 先進(jìn)性

①現(xiàn)在市場同類裝置現(xiàn)狀及技術(shù)。 經(jīng)過市場調(diào)查，現(xiàn)在市場上幾乎沒有對汽車高溫零部件進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測的控制系統(tǒng)，在汽車上使用較少?，F(xiàn)有的類似降溫系統(tǒng)是通過人工控制的辦法進(jìn)行操作，這樣不能有效地實(shí)現(xiàn)高溫原件的實(shí)時(shí)降溫控制。

②與同類裝置對比，本裝置的先進(jìn)性。 此套汽車防自燃裝置，以全自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)為核心，采用多點(diǎn)檢測并聯(lián)控制，可以對汽車多個(gè)高溫零件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)噴淋降溫控制，使其更加智能化與自動(dòng)化。該裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)施，一旦應(yīng)用于汽車行業(yè)，無疑會(huì)給汽車行業(yè)帶來新的生機(jī)。

2.6 特點(diǎn)和優(yōu)勢

當(dāng)夏天汽車經(jīng)過長時(shí)間的行駛后，某些零部件的溫度將不斷升高，一旦溫度超過設(shè)定的溫度臨界值時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警，控制系統(tǒng)通過分析不同的溫高超標(biāo)部位，下達(dá)指令起動(dòng)小水泵，使噴頭噴水，從而達(dá)到降溫的效果。該裝置適用于汽車，貨車，客車，等一系列機(jī)動(dòng)車?？深A(yù)測和提前降溫的一體化，實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)采用多定位噴淋裝置，采用熱敏電阻進(jìn)行深度檢測控制。 其降溫介質(zhì)來源廣泛，充分體現(xiàn)對資源和能源的節(jié)約與保護(hù)。同時(shí)具有成本少、運(yùn)輸時(shí)無安全隱患、環(huán)保、靈敏度高以及制造成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

2.7 市場分析

該設(shè)計(jì)裝置材料耗費(fèi)低廉，生產(chǎn)成本低，市場發(fā)展空間很大。耐用性好，采用水進(jìn)行降溫，目前國內(nèi)外市場尚且沒有該產(chǎn)品。其次夏天汽車自燃現(xiàn)象日益嚴(yán)重，市場需求量大。類似汽車防自燃裝置目前還沒有，競爭力比較小。處理方式采用噴淋裝置，從綠色安全方面來講，是大眾所樂意接受的新裝置。