車用自動滅火裝置的設計

馮加軒

摘要：本文通過對車輛起火原因和車輛結構特點以及車內燃燒物質進行分析，然后根據滅火要求設計出自動滅火裝置。自動滅火裝置主要是將滅火系統加入到汽車構造中，減少車輛自燃引起的危害。通過感煙探測器、火焰探測器監測汽車是否發生自燃。若探測器檢測到燃燒信號，滅火控制器控制車上的滅火裝置開啟，實現迅速滅火，減少車輛自燃的危害。

Abstract： This paper analyzes the cause of the vehicle fire and the characteristics of the vehicle's structure， as well as the burning material inside the vehicle， and then designs the automatic fire extinguishing device according to the requirements of extinguishing the fire. Automatic fire extinguishing device is mainly to add the fire extinguishing system into the construction of the car， to reduce the damagecaused by vehicle spontaneous combustion. Monitor the car forspontaneous combustion with smoke detectors and flame detectors.If the detector detects the combustion signal， the fire control controller controls the fire extinguishing device on thevehicle to be turned on， so as to achieve rapid fire extinguishing and reduce the risk of vehicle self-ignition.

關鍵詞：自動滅火裝置;起火原因;滅火劑;滅火設計

Key words： automatic fire extinguishingdevice;cause of fire;fire extinguishing agent;fire extinguishing design

1? 項目研究背景

隨著汽車保有量的增加，汽車造成的火災也在逐年增加。在全球火災發生總數量中，交通工具火災占總量的21%左右，其中汽車火災占18%左右，其他交通工具占3%左右。根據統計發現，汽車火災主要發生在發動機艙，一旦汽車發動機著火，撲救的黃金時間及其短暫，如果不能在火災初期撲滅，火勢形成一定規模后很難再進行撲救。現在很多車輛沒有配備車載滅火裝置，用手持滅火器對起火的汽車發動機艙進行滅火，當發動機艙打開后，會助長火勢，增加滅火的難度，因此在發動機艙內設置自動滅火裝置，可以第一時間探測到火災，并進行撲滅，有效的減少了汽車火災造成的經濟損失及人員傷亡。

2? 汽車著火原因分析及常用的滅火方法

2.1 汽車著火原因分析

汽車發生火災大部分是由于車輛燃油系統故障和電氣線路設備故障以及違章操作所引起，少部分是由于吸煙、使用明火不當引起。其分為以下四種情況。

①供油系統容器和管路破裂或管路松動引起漏油而造成火災;

②汽車電路系統在正常情況下火災危險性較小，但會因電路某處故障、老化短路而引發火災;

③人為放火造成的火災;

④車輛燃燒物質的構成。

汽車可燃物質主要有油氣類、固體可燃物（橡膠組件）、可能帶電的火災。一旦著火可能屬于A、B、C三類火災的混合型，也可能屬電氣設備引發火災，但低壓電源對人體無致命危險。

2.2 汽車常用的滅火方法

汽車相應的滅火基本方法有隔離、窒息、冷卻三種，也稱為物理滅火，另外還有一種化學抑制，也稱化學滅火。

①水滅火（冷卻）：水主要起冷卻作用。水可用于撲救一般固體物質火災。

②泡沫滅火劑：泡沫滅火劑主要起隔離作用，大量泡沫覆蓋在著火物體上使之與空氣隔離，覆蓋在可燃液體表面還抑制蒸發，因含水也有一定冷卻作用。

③干粉滅火劑：干粉滅火劑主要起化學抑制作用。可撲滅B、C類火災外還可撲滅A類火災，滅火范圍廣，干粉滅火劑電絕緣性能好，干粉滅火劑使用殘留物難以清除干凈，有腐蝕性會造成污損。無毒或低毒，但噴出的粉霧有窒息作用。

④二氧化碳滅火劑：二氧化碳主要起窒息作用。缺點：空氣中二氧化碳濃度超過4%會刺激眼睛、咽喉，令人頭痛;達8%會令人呼吸困難、嘔吐、麻木、神志錯亂，只能停留幾分鐘;達到10%則1分鐘內失去知覺。

由以上四種方法對照可知，在汽車上安裝自動滅火裝置，較為理想的滅火方法是泡沫滅火劑滅火。

3? 汽車自動滅火系統的方案研究

3.1 系統功能設計要求

①自動探測功能，利用汽車火災發生的特點，主要是電路系統造成的火災，選擇感煙探測器，或者火焰探測器。

②預警功能，在火災發生后，應能收到信號，并對信號進行分級處理，通過報警信號燈進行報警。

③滅火功能，在確認火災后，應能手動或自動控制滅火劑的釋放進行滅火。車在行駛過程中，可以采用手動滅火。車在停止時，可以采用自動滅火。

3.2 常用的滅火裝置對比

目前常用的自動滅火裝置主要是按照充裝滅火劑的不同，進行劃分主要為水基型、氣體型以及干粉型。

①水基型是指充裝以水為基礎的滅火劑，常用的有純純水型，泡沫型以及水基添加劑型。其中泡沫型可以用于撲滅A類和B類火災，主要用于撲救石油及石油產品等非水溶性物質的火災。水基添加型內充裝的滅火劑通過在春水中添加少量的有機物或無機物改進純水的流動性能、分散性能、濕潤性能和附著性能等，主要適合撲救A類、B類火災。

②常見的氣體滅火裝置內根據充裝的滅火劑的不同主要分為二氧化碳、惰性氣體、潔凈氣體以及熱氣溶膠。其中惰性奇特滅火劑是由氮氣、氬氣、二氧化碳按照一定比例混合而成的氣體，最常見主要由有G-541混合氣體滅火劑、潔凈氣體滅火劑。

二氧化碳滅火劑在常溫常壓條件下為氣態，一般儲存于高壓氣瓶中，適合撲滅A類、B類、C類、E類火災。

七氟丙烷滅火劑通常呈液態儲存于高壓氣瓶中，適宜撲滅A類、B類、C類、E類火災。但七氟丙烷滅火劑以及其分解產物對人體會產生不良影響。

IG-541混合氣體滅火劑一般儲存在高壓瓶中，適宜撲滅A類、B類、C類、E類火災。

氣溶膠滅火劑根據熱氣溶膠發生劑中的硝酸鹽含量不同分為K型或S型熱氣溶膠，其中K型熱氣溶膠，由于含有大量易吸濕的鉀離子，會形成一種導電物質對電器設備造成較大損壞，不適用于撲滅汽車發動機艙的火災，S型熱氣溶膠，由于含有大量不易吸濕的鍶離子，不會形成導電物質，不會對電器設備造成損壞，適用于撲滅汽車發動機艙火災。

③干粉型滅火裝置根據干粉滅火劑種類不同可以分為普通干粉（BC類），多用途干粉（ABC類）型，專用干粉（D類專用）型，以及超細干粉型。普通干粉適合撲滅B類、C類火災，多用途干粉滅火劑適合撲滅A類、B類、C類、E類火災。

3.3 自動滅火系統的可行性分析

①在火災預警方面，采用了溫度與紅外雙傳感器復合探測，在復雜的行駛環境中，例如夏天高溫、揚塵較多的路面、環境光較強的白天等容易誤判火災的行駛環境，依舊能夠準確的判斷是否發生火災和及時發出預警。

②在控制方面，利用感溫傳感器進行檢測，當溫度達到設定值時，將信號傳給控制模塊組合，由控制模塊啟動預警，再通過手動或自動控制滅火器上的電磁閥開啟，實現滅火。

4? 自動滅火裝置的方案設計

4.1 控制設計

通過在發動機附近加裝感煙探測器、火焰探測器，在燃油管路附近加裝燃油濃度監測報警器，用來檢測汽車是否發生漏油或自燃。另外，在車架上加裝氣體滅火裝置，如二氧化碳滅火器、泡沫滅火器等。滅火器通過電磁閥控制，噴頭設在發動機周圍線路較多的部位，以及燃油管路的周圍。當探測器檢測到車輛發生自燃后，將信號傳給滅火控制器，控制器發出報警信號。持續一段時間后，發動機自動熄火。控制器打開滅火器上的電磁閥，滅火劑噴出，實現迅速的滅火，這樣可以最大程度的減少車輛自燃引起的損失。（如圖1所示）

4.2 電路設計

根據消防設備設計要求和國家類似車輛滅火裝置設計標準，車輛自動滅火裝置應當使用獨立電路，在車輛熄火并關閉點火開關的情況下也能正常工作。汽車火災報警控制器的電源模塊具有主電源和備電源兩種選擇，主電源使用汽車蓄電池提供+12V電源經過轉換電路變成系統正常工作的的+5V電壓，備用電源使用充電寶提供的+5V電壓，當主電源斷電或故障時，系統能夠完成自動切換，使用備用電源。自動滅火裝置應當安裝手動開關，且按下手動開關時，即使煙感開關不動作也能啟動滅火裝置。為了防止因用戶吸煙觸發自動滅火裝置，感煙報警器獨立安裝，不作為啟動條件串聯進控制電路。煙感開關安裝在空調出風口里面近出風口位置，少量煙霧會被出風口微風吹散，不觸發開關，煙霧濃度稍大時觸發開關。

5? 自動滅火裝置的調試

使用車架模擬實車，采用二氧化碳滅火器，在車頭位置設置火情，如圖2所示。在火情出現5s后，感煙探測器發出信號，控制器發出報警，手動控制報警按鈕，觸發滅火器電磁閥，滅火劑噴出，2s內實現滅火。調試結果符合設計要求。

6? 結束語

進入到新能源車與智能車時代后，汽車安全引起了廣泛的重視。汽車自燃從本質上在各種類型的車輛上均有可能發生。對于使用年限較久的車輛尤為需要引起重視。該裝置可以實現從發現火情，到報警，再到自動滅火的功能。但在管道設置、滅火控制器的功能設置等方面還有待改善，另外，也可以與互聯網聯通，實現報警功能，這也是今后改進的方向。

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