基于汽車構造的汽車火災事故原因分析

李 洋,趙雪琪

(1.武警學院研究生部，河北 廊坊 065000；2.呼倫貝爾市消防支隊，內蒙古 呼倫貝爾 021008)

經過改革開放，我國的經濟飛速發展，科學技術取得了極大的進步，人們的生活水平也不斷提高，使得汽車行業高速發展。作為一種十分便捷的交通工具，汽車已經普及到大多數家庭中。截至2017年3月，我國汽車產銷環比均呈較快增長，3月份汽車產銷分別完成260.4萬輛和254.3萬輛，產銷量比上月分別增長20.6%和31.1%，比上年同期分別增長3%和4%[1]。從這些數據可以看出，我國汽車的發展已經勢不可擋，在不久的將來，汽車產量還會繼續增長。

然而，汽車在給人們的生活帶來便捷的同時，也帶來了許多問題，如汽車火災事故。根據消防部門公布的數據顯示，我國每年發生的汽車火災事故數量呈上升趨勢。針對汽車火災事故，國內學者的研究主要是從汽車火災事故的原因展開調查，其研究重點放在如何找到起火部位或起火點，并通過事故調查來總結預防汽車火災事故的方法[2-4]；而國外學者主要是針對汽車火災安全的行業標準或法規進行研究[5-6]。本文將通過闡述汽車的構造，分析其中存在危險性的部位，進而找出引發汽車火災的原因，并提出有針對性的預防與控制措施，以減少人員傷亡和財產損失。

1 汽車火災事故的特點

汽車火災事故具有突發性強、起火原因復雜多樣、損失大及撲救困難等特點。

1.1 突發性強

汽車火災的起火源頭都具有一定的潛伏期，往往是在駕駛員或乘車人員的不經意間就引發了火災。

1.2 起火原因復雜多樣

汽車易引發火災的部位及起火原因有很多，且引發火災的時間、過程也不盡相同，如果不經過調查、勘驗很難直接確定起火原因。

1.3 損失大及撲救困難

由于汽車空間相對封閉，駕駛艙內可燃物較多，且存在電氣系統、油路系統等具有危險性的汽車構件,當發生火災時，火焰會迅速蔓延至整個車體，從發生火災至結束也不過短短十幾分鐘，留給駕駛員和乘車人員的反應時間很短，因此撲救困難。

2 從汽車的構造分析汽車火災的原因

汽車是由成千上萬個零部件組成的結構復雜的交通工具，但其總體結構通常由發動機、底盤、車身和電氣系統四大部分組成。

2.1 汽車的發動機

汽車發動機(燃料供給系統)是為汽車行駛提供動力的裝置，其作用是使燃料燃燒產生動力，然后通過底盤的傳動系統驅動車輪使汽車行駛[7]。汽車發動機由曲柄連桿機構和配氣機構兩大機構以及燃料供給系統、汽油機點火系統、潤滑系統、冷卻系統和啟動系統五大系統組成(見圖1)。在這兩大機構、五大系統中，燃料供給系統、汽油機點火系統、潤滑系統、冷卻系統和啟動系統均具有一定的火災危險性，其原因如下：

圖1 汽車發動機的組成Fig.1 Fuel supply system of automobiles

(1) 在汽車油路系統中，當輸油管發生松動、老化、破損或腐蝕等情況時，會發生漏油的現象。泄漏的汽油屬于輕質油品，揮發性很強，易與空氣混合形成爆炸性混合氣體，當汽車啟動、發動機工作或遇到火源時就可能引發火災，而且在這種環境下電弧火花、煙頭等弱火源的能量就足以引發汽車火災或者爆炸。汽車油路系統引發火災的另一種情況是混合氣體濃度過高，或者是氣缸發生竄油現象時，由于汽油在氣缸內不能充分發生燃燒，導致排氣管處排出了火星，如果排出的火星遇到地面、排氣管外壁上的油污或者其他能夠被弱火源引燃的可燃物就會引發汽車火災。

(2) 當汽車在行駛過程中或啟動時，化油器發生故障可能會出現回火現象。氣缸內猛烈燃燒的可燃混合氣體從化油器管噴出時，會引起勾油用的汽油發生燃燒，遂即引發汽車火災。

(3) 潤滑系統失效也會引發汽車火災。汽車行駛中發動機持續工作，潤滑油消耗完后，零部件的表面相互摩擦做相對運動，放出大量的熱量，若碰到可燃物就會引發汽車火災。

(4) 冷卻系統損壞時，受熱零部件吸收的熱量不能及時散出從而導致零部件過熱，進而使得汽車發動機的熱量積聚，若可燃物接觸到高溫的發動機，則有可能引發汽車火災。

(5) 在發生意外情況時，也會引發汽車火災，如交通事故、違章操作。當汽車發生交通事故時，因為車體發生劇烈的碰撞，導致油箱、油管或者油泵破裂損傷，造成噴油現象，此時遇到火源即可引發汽車火災；當高速行駛的汽車發生撞擊時，若直接碰觸到供油管道，易發生燃燒或爆炸；汽車內部鋪設的電氣線路因為發生交通事故導致破損、短路時，可引發汽車火災；如果發生車禍的車輛是運輸危險化學品的，有些危險化學品的化學性質極活潑，發生碰撞或者撞擊會導致危險化學品四處飄散，遇到引火源時也會發生燃燒或爆炸，從而引發汽車火災。

2.2 汽車的底盤

汽車底盤的作用是支撐、安裝汽車發動機及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發動機的動力，使汽車產生運動，保證正常行駛[8]。汽車底盤由傳動系統、行駛系統、轉向系統和制動系統組成(見圖2)。在這四大系統中，制動系統相對而言具有一定的危險性，其原因如下：

圖2 汽車底盤的組成Fig.2 Structure of the automobile chassis

(1) 當制動系統發生機械故障時，摩擦片與制動盤或者制動鼓之間由于發生摩擦作用而釋放出大量的能量，如果這種能量不能依靠機動車的自然行駛散失掉或者制動盤、制動鼓經過空氣流通后熱量無法散失掉，就會累聚熱量，產生高溫，進而加熱制動液，使得制動液的溫度迅速增加，引起壓力的變化，如果造成了制動油路發生故障，制動液將會被噴射到高溫的制動盤或制動鼓上被引燃，從而引發汽車火災。

(2) 當汽車輪胎的氣量不足或者汽車超載時均會引發火災。當汽車輪胎的充氣量不足、汽車超載或者兩者綜合作用時，因輪轂側壁彎曲產生熱量的速度超過了汽車行駛中散發的熱量，如果此時汽車停止制動，導致熱量不能散失掉，累聚的熱量將會很快使得輪轂側壁的溫度升高，進而引發汽車火災。

2.3 汽車的車身

汽車車身容納駕駛員、乘客和貨物，并構成汽車的外殼。載重的汽車車身由駕駛室和貨廂組成，而轎車車身由車身本體和車身結構件組成，見圖3。

圖3 轎車車身的組成Fig.3 Structure of the automobile body

汽車的車身結構件包括車身可開啟、關閉的各類艙門結構件，主要有發動機罩、車窗、車門、背門和行李箱蓋，而火災危險性就在車艙內部。很多車主購買機動車后會進行裝潢，比如：配置精美坐罩、坐墊，改裝音響，噴灑香水，鋪設腳墊、地膠,等等。這類裝潢物質都具有可燃性，且多數為化學合成物質、高分子材料，這些高聚物燃燒具有發熱量較高、燃燒速度快、發煙量大、影響能見度、燃燒(或分解)產物的危害性大[9]等特點。如果這些物質遇到明火火源，短時間內即可引起火災，而駕駛艙與發動機艙之間設有鋪設電線的管道，火焰可通過這些管道蔓延至發動機艙，加大火勢,同時這些高聚物燃燒還會放出大量的熱量、有毒氣體，對搶救傷員和財產都會帶來很大的困難。

另外，很多車主都有吸煙、喜歡改裝車輛的習慣。煙頭屬于弱火源，具有高能量、低溫度的特點，可引燃疏松纖維物質，而車內剛好存在這類物質。若出現煙頭未熄滅遺留在車內的情況，疏松的纖維物質會被引燃，產生大量的可燃揮發份，當車主打開車門撲滅火災時，大量的空氣涌入會導致陰燃向有焰燃燒轉變，造成不可挽回的后果。還有一種情況是在汽車行駛過程中，因為負壓的作用，氣流流動的慣性使得駕駛艙后部形成渦流，駕駛員拋出的煙頭很容易被卷入汽車槽廂內，引燃槽廂內的可燃物，從而引發汽車火災。而改裝車輛通常會出現私拉電線的情況，如果車主貪圖小便宜，在一些技術手段較為落后的汽車修理廠進行改造，則極有可能導致私拉的電線存在安全隱患，若出現電路故障發生短路，就會引發汽車火災。

2.4 汽車的電氣系統

汽車電氣系統具有低壓、直流、單線制、負極搭鐵等特點[10]，主要由發電機、蓄電池、輔助電氣系統、充電系統、照明與信號系統、空調系統、點火系統和啟動系統等組成，其具體分類及各部分所包含的電氣設備詳見圖4。

圖4 汽車電氣系統的組成Fig.4 Structure of the automobile electrical system

汽車的電氣系統是其重要結構之一，又是最為頻繁引起汽車火災的主要火源。由于發生在電氣系統各種電氣設備上的不同故障原因，導致電氣線路連接處電流突然增大而產生大量熱量，造成電氣線路故障或引燃電線絕緣層，進而引發汽車火災。

一般引發汽車火災電氣故障的原因主要有：

(1) 汽車行駛過久，車內的電氣線路老化、磨損出現絕緣層破損的情況，從而與金屬構件打鐵發生短路；此外，液體泄漏導致接插孔外絕緣材料性能降低，或接插孔處受到壓力作用致使接插構件松動，從而導致電氣線路短路。尤其是蓄電池引出線等未經線路保護裝置保護的線路，因為通過的電流很大，容易產生電弧，進而引發汽車火災。

(2) 汽車時常通過凹凸不平的地面，長時間的震動致使電氣線路與電氣設備之間的接頭松動，造成接觸不良。若接頭處長時間接觸不良不僅會放出熱量，還會導致接觸電阻增大，形成惡性循環。而嚴重的接觸不良則會引發線路接觸打火和過負荷等故障，進而引發汽車火災。

(3) 汽車上的各類電氣線路都是按照各自的用途來選擇導線尺寸的，若私自接入其他的電氣設備，尤其是工作功率很大的設備，如在電氣線路中增設報警器、防盜器、音響等設備，將會使得電氣線路長時間過負荷工作，進而引發汽車火災。此外，在散熱條件較差的環境中發生電氣故障時，電氣線路保護裝置并不會工作即切斷線路，而有的車輛配置了自動調節的座椅加熱器，當電氣線路發生故障時，加熱元件可能會繼續工作積聚熱量，進而引發汽車火災。

(4) 汽車調節器中的逆流切換器失靈，導致切斷逆向電流的作用失效，致使蓄電池流出的電流回流到發電機，從而使發電機的線圈發熱并放出熱量，進而引發汽車火災。

(5) 蓄電池是汽車電氣系統的能量源，當發動機啟動時，蓄電池將提供高達200～600 A的起動電流，假若蓄電池發生故障將極有可能引發汽車火災。蓄電池的壽命一般為2年，假若行駛的路況、駕駛員的習慣不好，可能還會降低它的壽命。當蓄電池電極板上部及下部的沉積污染長期未被清理時，將會發生短路；另一種情況是蓄電池電極板發生變形，致使負極板與正極板相互接觸而引起短路。

通過上述對汽車結構件與系統的分析，可得出可能引發汽車火災事故的原因，主要歸納為：電氣故障引發火災；供油系統故障引發火災；機械故障引發火災和其他因素引發火災。因此，可針對上述原因，采取相應的預防與控制措施，以減少汽車火災事故的發生。

3 汽車火災事故的預防與控制措施

3.1 電氣系統引發汽車火災的預防與控制措施

電氣系統具有自身帶電性、線路繁多、導線絕緣易損等特點。汽車未制動時，啟動系統的線路仍處于通電狀態，因此即使汽車處于停止狀態時，電氣線路發生打鐵、短路時產生的電弧很容易引燃附近的可燃物質，具有很大的火災危險性。可見，電氣系統是引發汽車火災的重要原因。對此，提出如下預防與控制措施：

(1) 時常檢查汽車的電氣線路，發現絕緣破損、老化等現象時，及時更換電線；定期檢查電氣線路接插部位，防止因松動而發生的接觸不良；杜絕私拉電線、胡亂改造車輛的現象，確實有需要時應去技術嫻熟、安全有保障的場所修理；要將電氣線路整理整齊，并使用電纜穿管保護且固定，遠離高溫構件。

(2) 汽車的蓄電池長時間未使用時自身會慢慢放電直到報廢，因此要定期啟動汽車或直接給蓄電池充電；蓄電池中的電解液損耗完后，要及時補充蒸餾水或專用液體，盡量不使用純凈水，這是因為純凈水中含有一些微量元素，會損壞蓄電池；用車時要時常檢查蓄電池蓋子上的排氣孔是否通氣，若排氣孔被封堵，汽車產生的氧氣、氫氣不能及時排出，會造成電解液膨脹把蓄電池外殼撐破，產生火災隱患。

(3) 電氣線路的電線要選擇具有耐熱、耐腐蝕、耐磨以及阻燃性能優良的材料，并整理成束、穿管保護。

(4) 汽車的重要線路要安裝線路保護裝置，以便在發生故障時能夠及時切斷線路。

3.2 油路系統引發火災的預防與控制措施

汽車油路系統是引發汽車火災概率最高的系統，由于油品自身的化學物理特性，當其發生泄漏時，接觸到火源就會引發汽車火災，且撲救困難，所以保障油路系統的正常工作尤為重要。對此，提出如下預防與控制措施：

(1) 汽車油路系統要使用質量較好的油品，并時常檢查油路，當發現漏油、輸油管破裂及老化等現象時要及時修理。

(2) 定期清理汽車排氣管上的油污，防止其被排氣管排出的火花引燃。

(3) 汽車燃油管道的布置要避免彎曲、打折，且金屬部件與橡膠管連接處不要過于用力固定，以免橡膠管開裂。

(4) 要時常添加潤滑油，防止潤滑系統失效。

3.3 車身引發汽車火災的預防與控制措施

由于駕駛員的安全意識淡薄、駕車習慣較差引發汽車火災的案例屢見不鮮，因此提高駕駛人員的安全意識、培養良好的駕駛習慣是避免駕駛艙內出現火災隱患的最好方法。對此，提出如下預防與控制措施：

(1) 駕駛艙內的裝潢要盡量選用阻燃性能良好的材質，不要放置易燃易爆物質，打火機、空氣清新劑這類引火源要擱置在保險、安全的部位。

(2) 汽車車內要配置滅火器，一般可配置干粉滅火器，但要定期檢查，以保證功能完好，同時駕駛員要熟練掌握其使用方法。

(3) 時常檢查汽車輪胎的氣量，不能充氣不足或充氣過量，并且要避免超載行駛。

(4) 有關部門可將預防汽車火災的宣傳冊或小工具直接發放給廣大駕駛員，也可與加油站合作，讓其幫助宣傳，以提高駕駛員的安全意識。

3.4 其他原因引發汽車火災的預防與控制措施

駕駛員、維修人員的違規操作也是引發汽車火災的重要原因之一，因此駕駛員要培養安全意識，避免犯動火動焊對油路管道進行切割、修補這類錯誤，而維修人員要嚴格按規定作業，禁止違規作業。此外，駕駛員要培養良好的駕駛習慣，吸煙后的煙頭要妥善處理，避免未熄滅就遺留在車內或未熄滅就拋出窗外；當發生交通事故，出現漏油現象時，要避免出現明火，如果出現明火要及時用沙土掩埋，并立即撥打119報警。

4 結 語

汽車火災具有一定的可控性和預防性，而培養駕駛員良好的安全意識和駕駛習慣，對車輛進行定期保養，且不私自亂改裝車輛，即可有效地預防與控制汽車火災事故的發生。但是，一旦發生了汽車火災，要冷靜處理，并用科學的方法進行撲救，以將損失降至最低。