张昱哲

　　摘要：为了减少汽车自燃的发生，及时对汽车自燃提前灭火，提出一种放置在汽车引擎机盖内，当汽车出现自燃时能够自动处理火灾信息，自动报警，及时自动进行灭火的智能自动灭火器，实现灭火的方法。通过分析，本设计的智能自动灭火器，对汽车引擎火有很好的灭火效果，满足家用汽车初期火的灭火要求。

　　关键词：汽车自燃；汽车引擎机盖；智能控制系统；汽车智能自动灭火器

　　中图分类号TU892 文献标识码：A 文童编号：1005-5312（2018）08-0031-03

　　一、引言

　　随着汽车保有量的增加，也将带来一系列安全问题。汽车火灾是除道路交通事故外最大的安全隐患，而汽车自燃现象这种瞬间而发的火灾令人猝不及防，给车主带来较大经济损失，甚至酿成车毁人亡的悲剧。汽车开始自燃时人们往往不易察觉，当人们发现火情时，再采用人为控制的灭火方式，火情已经难以控制或者已经造成严重事故。

　　据统计资料表明，将近一半左右的汽车火灾由电气火源引起，另外的原因则是由机械摩擦产生的高温和高温部件引起的自燃。因此，能够自动探测电气和高温引的自燃，处理火灾信息，自动报警，及时自动扑灭狭小空间的汽车自燃已成为一个迫切需要解决的问题。

　　二、设计方案

　　汽车智能自动灭火器就是针对上述不足之处而提供一种放置在汽车引擎机盖内，当汽车出现自燃时能够自动处理火灾信息，自动报警，及时自动进行灭火的智能自动灭火器。包括壳体、灭火组件、智能控制系统。

　　（一）灭火组件

　　灭火组件的主体灭火部分为气溶胶发生剂和气溶胶启动器。当自动或是手动启动气溶胶灭火器的启动器时，气溶胶发生剂产生出的燃烧产物，是一种表现出极佳的灭火性能又不污染大气臭氧的烟雾剂，该烟雾剂以制剂时迅速而高效的放热燃烧为动力，在释放喷出时产生吸热率为每秒400度的强烈吸热分解反应，产生大量的烟雾。同时，高效的吸热反应使烟雾剂在几十秒内无焰释放，并在封闭环境中均匀分布，这样就形成了气溶胶灭火空间。

　　l.气溶胶灭火机理

　　（1）冷却作用，气溶胶中的固体微粒（主要是金属氧化物）进入燃烧高温区时会进行强烈的分解吸热反应，使着火区的温度迅速下降，以达到降温灭火的作用。

　　（2）气相化学抑制作用，由于气溶胶中的固体微粒受热分解产生的以阳离子“蒸气”为主要形式存在的金属物质，与燃燒物质分解产生的H、OH、O等活性游离基团优先进行瞬间链式反应，从而消耗活性基团，抑制住活性基团之间的放热反应，达到气相化学抑制的目的。

　　（3）固相化学抑制作用，由于溶胶中固体微粒直径极小，具有很大的比表面积和表面积能，因而未被分解和气化的固体微粒在与物质燃烧中产生的活性基团碰撞过程中，会被瞬时吸附，在吸附过程中会反复产生化学反应，消耗掉大量的活性基团，因而起到对燃烧链阻断终止的固相化学抑制作用。

　　2.气溶胶发生剂启动器

　　气溶胶发生剂启动器的作用就是点燃气溶胶发生剂，使气溶胶发生剂燃烧。

　　（二）智能控制系统

　　智能控制系统主要包括智控制器、温度传感器、气体传感器、光电传感器、温度气体显示器、自动启动的气溶胶灭火器的启动器和手动的气溶胶灭火器的启动器。如图2所示。

　　智能控制系统中的温度传感、气体传感器和光电传感器通过引线与智能终端电气连接，各四个，分布在汽车引擎机盖内；温度气体显示器通过引线与智控系统电气连接，放置在汽车驾驶室内，显示汽车引擎机盖内的温度、气体参数和明火情况。

　　l.控制器

　　智能控制系统的控制器采用MSP430F449为核心控制器，该系列单片机是美国德州仪器公司（TI）推出的16位超低功耗的混合信号控制器，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式，简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125ns，并且集成了较丰富的片内外设。

　　采用MSP430F449为核心控制器，其具有处理能力强、运行速度快、资源丰富、开发方便等优点，在许多行业都得到了广泛的应用MSP430F449作为处理核心，内部8路12位的ADC（A/D转换模块）、定时器Time_A、Time_B和Basic_Time能更好地为系统的设计带来较大方便。

　　2.温度传感器

　　温度传感器就是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器，在日常生活，工业生产等领域都扮演着十分重要的角色。从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器。

　　近年来在智能温度传感器在半导体技术，相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器；材料技术等新技术的支持下，陶瓷，有机，纳米等新材料用于温度传感器中可以使温度的测量和控制更加科学和精确，温度传感器发展迅速。

　　本设计中的温度传感器采用热电偶传感器。热电偶传感器是传统的分立式传感器，是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，其工作原理是：根据物理学中的塞贝克效应，即在两种金属的导线构成的回路中，若其接点保持不同的温度，则在回路中产生与此温差相对应的电动势.热电偶的结构简单、使用温度范围广、响应快、测量准确、复现性好、使用细偶丝还可测微区温度，并且无需电源。它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精确度；测量范围广，可从-50～1600摄氏度进行连续测量。

　　3.气体传感器

　　检测汽车引擎机盖内是否有高温引起的气体的关键部件是气体传感器。气体传感器即气体敏感元件就是能感知环境中某种气体及其浓度的一种装置或器件，它能将与气体种类和浓度有关的信息转换成电信号，传给控制器，从而可以进行检测、监控、分析、报警。

　　本设计中所采用的气体传感器为半导体式气体传感器。半导体式气体传感器利用半导体材料表面吸附、脱附气体分子会引起半导体电导率的变化来检测气体。在所有可燃气体传感器中，应用最广的是电学类气体传感器。其中的半导体气敏元件自以其灵敏度高、响应时间快、经济可靠等优点而得到迅猛发展，目前已成为世界上产量最大、应用最广的传感器之一。

　　4.光电传感器

　　光电传感器由于反应速度快，能实现非接触测量，而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点，因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。

　　光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件3部分组成。其基本原理是以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电效应是指用光照射某一物体，可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。

　　本设计中所采用的光电传感器主要用来检测燃烧时的火焰，当检测到火焰后，光检测器把火焰信号转换成电信号，送到智能控制系统，激活气溶胶发生剂启动器，进行灭火。

　　三、工作原理及性能分析

　　本灭火器设置的智控系统时时检测汽车引擎机盖内的温度和气体参数，把结果通过放置在汽车驾驶室内的温度气体显示器显示出来。

　　当汽车引擎机盖内的温度和气体参数达到设定的阈值时，会发出报警的提示音；温度和气体参数持续升高到汽车自燃临界点时，提示驾驶员手动控制启动器启动气溶胶灭火器，实现灭火；当温度和气体参数持续达到汽车自燃临界点时，或光感传感器检测到明火时，智控系统自动控制启动器启动气溶胶灭火器，实现灭火。

　　四、结语

　　本設计的汽车智能自动灭火器实现了一汽车引擎机盖内的温度和气体参数在驾驶室内直观显示；二驾驶员可以根据实际情况手动控制启动器启动气溶胶灭火器，实现灭火；三智能控制系统与气溶胶灭火器巧妙的结合了起来，监测汽车引擎机盖内的温度情况，实施自判断灭火。

　　此汽车智能自动灭火器可以安装汽车引擎机盖内，时时监测汽车引擎机盖内的温度情况，一旦汽车引擎机盖内由电气或是由机械摩擦产生的高温和高温部件引起的自燃，能够处理火灾信息，及时自动扑灭的汽车自燃，满足家用汽车初期火的灭火要求，给驾驶员带来人身安全和财产安全。