浅析车辆自燃事故的原因及防自燃系统的设计

丁腾飞，朱冬梅，杨 剑，王 猛

(安徽三联学院，安徽 合肥 230601)

近几年，随着人们对汽车的需求量的增加，关于汽车安全方面同时也出现了一系列的问题。其中，汽车自燃便是近年来发生频率较高的一种现象，对人们的出行安全产生了重大影响，引起了社会的广泛关注。事例如下:

2020年4月13日12时40分，北京朝阳门主路2环桥下北向南方向，一辆汽车发生自燃，无人员伤亡。

2020年4月14日晚8点多，上海内环中山北路上匝道附近，发生一起汽车自燃，所幸无人员伤亡。

2020年5月1日15时许，十堰高警房县大队接到报警称，一辆轻型普通货车停在应急车道上，车上货物着火。民警接警后即刻赶往现场，一方面疏导过往车辆，防止次生事故发生，一方面和司机一起对着火车辆进行灭火救援，经十几分钟扑救，火苗被彻底扑灭，但车内的物质损失较大。

通过以上例子可知，人们对汽车自燃的产生机理及汽车自燃严重后果的认识还比较少， 缺乏安全意识，缺乏相关知识理论，自然引起来人民的关心。

1 原因分析

1.1 劣质改装隐患

汽车改装可导致汽车自燃，安装电器、改装线路造成短路，从而引发汽车自燃，特别是在汽车电子电路转换的情况下，例如自动音频汽车的电路在出厂时设备是已固定的，大部分新装备和配饰的汽车存在附加产品质量不达标或电路分布不合理等问题，存在重大安全隐患。

1.2 电线、电器短路

通常的启动开关由触头烧结熔合，起动机的磁力开关无法松开，导致启动时间较长(启动机的安全启动时间为5 s)，从而使启动机发热和起火。若改装者技术状态有限，电线连接不得当，导致汽车起火[1]。其次，目前现在生产的汽车一般都装备三元催化反应器，而这个位于排气管上的装置温度很高，一般温度都在300℃至400℃，所以一旦此时车底有易燃物，将很容易被三元催化装置点燃，从而导致车辆起火自燃。

1.3 危险物品

打火机、香水等可能会由于高温爆炸引起火灾，其次是老花镜和放大镜都是凸透镜，容易采光，如果长时间聚焦光线，这会导致焦距高温，并加速室内老化，严重的将是在汽车内的塑料板炉，甚至会引起汽车自燃。还有数码相机、摄像机、手机等长时间暴晒，这些电子产品很容易损坏。而电池放在高温环境下电池会发生鼓包甚至爆炸的危险。

1.4 漏电

汽车的点火高压电压超过10000 V。点火线圈的高温会立即引起点火线的老化、软化和开裂，使绝缘层容易断裂，导致泄漏。如果现在发动机里有很多油垢，特别容易自燃。

1.5 冷却系统故障

高温天气，发动机冷却性能下降，发动机过热现象就会持续出现，不仅动力性能下降而且会引发自燃，特别是老旧车辆的线路老化，油路电路非常容易在高温状态下，引发自燃，非常危险。

除上述原因外，漏油、长途高温驾驶、接触电阻过大、机械摩擦、汽化器回火等原因也会导致汽车自燃。

2 车辆防自燃系统的设计

通过以上例子，研制一种可行性强、操纵方便的汽车防自燃装置，减少此类事故的发生是十分重要的。在技术层面上，我们要求这种装置能够在汽车有自燃趋势或在温度即将达到到燃点时自动控制自燃，防止其进一步演变为火灾，以防止车辆自燃，达到安全的目的。

2.1 概述

设计温度控制系统作为防止汽车自燃的中央机制，具有自动调节，自动信号装置，及时显示，多点检测和其他功能。控制对象为汽车上可能产生高温部位的温度，各高温部位的温度临界值可以在一定范围内由人工设定，并能在温度超过临界值时实现预警和自动喷淋降温处理，以保证高温部位的温度下降到低于临界值，从而实现汽车防自燃的目的，进而为广大司机和乘客朋友们的人身财产安全提供保障。

2.2 系统组成与工作原理

该系统主要由负温度系数热敏电阻、温度传感器PT1000、温度控制系统、报警系统、微型水管喷头、水泵、水箱、取水装置、电动机、执行器、连接线路、指示灯和电子控制单元(ECU)组成(如图1所示)。

图1 组成设计图

工作原理主要分为五个阶段，分别为:用温度传感器进行信号的采集、温度检测控制与报警系统、降温实施装置、定点喷淋的实现以及温度信号反馈与报警解除。

1)多点温度的检测与预警。根据市场上的产品，我们首先在车内安装了温度测量元件负温度系数热敏电阻，并在高温易发部位(如发动机、制动器等)建立了多个温度实时监测点，对多点温度进行检测和预警。

2)温度传感器进行采集信号。当温度达到预先设定的临界点时，热敏电阻立即将温度信号传送到PT1000温度传感器，然后PT1000温度传感器将温度信号转换成电信号，并将电信号传输到温度控制系统，实现信号的采集。

3)利用温度控制系统实现信号输出。温度传感器传递的信号，由温度控制系统分析和处理，然后视实际情况而定，将发出控制信号，传送到信号系统和相关部分，以启动降温喷头。

4)降温设备。微型水管应安装在车辆的任何可能出现高温的部件上，水管的另一端与发动机控制的小水泵相连，小水泵的另一端与水箱相连，水箱必须安装在车辆底部，并提供简单有效的取水装置，而整个应用装置必须由轻质材料制成，从而使制冷设备的操作合理、运行有效。

5)多点定位喷淋的实现以及报警的取消。

5)多点定位喷淋的实现以及报警的取消。当控制信号到达执行器时，温度控制系统驱动发动机，启动小水泵并向相应的高温部位喷水，实现高温部位的降温，达到防止汽车自燃的目的，为广大驾驶员和乘客提供安全保障。

2.3 使用创新点

1)开发一种特殊的温度控制及报警系统。

2)设计一种多点定位的喷淋系统。

3)采用可取的绿色环保降温介质，来实现循环利用。

2.4 技术关键与主要技术指标

2.4.1 技术关键

①温度控制、反馈系统的设计。

②报警装置的设计与实施。

③多点定位喷淋系统的布置和设计。

④系统有效和可靠性的保障措施。

2.4.2 主要技术指标

①温度监测的实时性。本装置整个系统的线路必须完好无损，保证温度信号即时传送给温度控制系统，达到对各个可能出现高温的部位实时监控的目的。

②喷淋的实施。当被监测部位的温度达到临界值时，温度控制系统能及时发出报警指令，并下达驱动水泵电机的命令，使各喷头实现即时喷淋，达到预期的目的。

③降温的效果。各高温部位被喷淋后，保证其温度下降的幅度在大致在30～60℃范围内，确保达到降温的效果。

2.5 技术特点和先进性

2.5.1 技术特点

①汽车防自燃装置采用多点测温预警系统，这样可更好地防止因过热而发生事故。本项目采用多点采集温度数据，对温度过高过热的汽车部件实施定点检测，如刹车片，发动机，线路等，如果温度超过一定温度界限，通过控制系统控制执行器做出反应，执行器控制喷淋系统实施降温，并且将温度信息反馈给报警器。

②采用自动温度控制系统进行降温调控，可避免人为控制产生的误差。

2.5.2 先进性

①现在市场同类装置现状及技术。 经过市场调查，现在市场上几乎没有对汽车高温零部件进行温度实时监测的控制系统，在汽车上使用较少。现有的类似降温系统是通过人工控制的办法进行操作，这样不能有效地实现高温原件的实时降温控制。

②与同类装置对比，本装置的先进性。 此套汽车防自燃装置，以全自动温度控制系统为核心，采用多点检测并联控制，可以对汽车多个高温零件实现实时监测，自动实现喷淋降温控制，使其更加智能化与自动化。该装置的设计与实施，一旦应用于汽车行业，无疑会给汽车行业带来新的生机。

2.6 特点和优势

当夏天汽车经过长时间的行驶后，某些零部件的温度将不断升高，一旦温度超过设定的温度临界值时，报警系统报警，控制系统通过分析不同的温高超标部位，下达指令起动小水泵，使喷头喷水，从而达到降温的效果。该装置适用于汽车，货车，客车，等一系列机动车。可预测和提前降温的一体化，实时监测，同时采用多定位喷淋装置，采用热敏电阻进行深度检测控制。 其降温介质来源广泛，充分体现对资源和能源的节约与保护。同时具有成本少、运输时无安全隐患、环保、灵敏度高以及制造成本低廉的优点。

2.7 市场分析

该设计装置材料耗费低廉，生产成本低，市场发展空间很大。耐用性好，采用水进行降温，目前国内外市场尚且没有该产品。其次夏天汽车自燃现象日益严重，市场需求量大。类似汽车防自燃装置目前还没有，竞争力比较小。处理方式采用喷淋装置，从绿色安全方面来讲，是大众所乐意接受的新装置。