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论CNG—汽油两用燃料汽车火灾四川省遂宁市公安消防支队—肖兴东摘要文章通过对CNG性质和CNG—汽油两用燃料汽车的CNG系统的介绍及危险性分析，并对该类汽车发生火灾的主要原因进行了研究，最后提出了该类火灾的防范措施。关键词CNG汽车火灾原因措施CNG气体作为一种高效、环保、价廉的燃料目前正在一些大中城市的车辆特别是出租车上迅速发展。这种以压缩天然气作燃料，它比液体燃料燃烧更完全，在车尾气中的CO及CH化合物的含量也显著减少，同时其价格与汽油相比要低得多，因此深受城内出租车及家用车主的青睐。但同时也因其本身的理化性质，而使用其作燃料的汽车发生火灾的几率也相对增加，且呈逐年上升之势。1．基本情况为了分析研究CNG—汽油两用燃料汽车（以下简称CNG汽车）发生火灾的原因，笔者对1997—2002年遂宁地区发生的该类火灾情况进行了统计。下面是遂宁地区近几年汽车火灾数据统计表。表一：遂宁地区1997—2001年机动车及CNG汽车火灾数据表从上表可以看出，1997、1998两年的汽车火灾较少，而1999—2001年这三年中汽车火灾特别是CNG汽车火灾显著增加。经调查，1999年遂宁地区刚好开始推行使用CNG作为出租车燃料。在1999年至2001年所发生的35起机动车火灾中就有22起是因使用CNG作燃料的汽车，占了机动车火灾的62.9%。且在2002年1—6月，遂宁地区共发生汽车火灾14起，其中CNG汽车火灾9起，占64.3%。2．CNG汽车火灾原因分析2．1CNG性质及车用CNG系统组成2.1.1CNG的理化特性。CNG即压缩天然气（Compress.Natural.Gas）,它是采用特制的储气钢瓶在充气站通过加压设备施加20—25MP的高压，强行将天然气压缩至瓶内贮存，专用于汽车代替汽油的燃料。其主要成份是甲烷（CH4），常温常压下为气态，无色、无味，在民用气中加入了特制发臭剂，对水的相对密度为0.42（-164℃），与空气的相对密度为0.55，熔点为-182.5℃,沸点为-161.5℃，临界压力为4.6MPa，能被液化和固化；不溶于水，1997年1998年1999年2000年2001年起数（起）1261019CNG3613死人（人）1伤人（人）511损失（元）180006150268002786024815CNG储气瓶高压截止阀过滤器电磁阀减压调节器天然气与空器比例混合器发油气转换而溶于乙醚、汽油、四氯化碳等有机溶剂，属一级可燃气体，甲类火灾危险，燃烧时呈青白色火焰，温度可达1950℃；最低点火能为0.28mJ，引燃温度为538℃，燃烧热为889.5kJ/mol，在空气中的爆炸极限为5.3%--14%（体积），与空气混合可成为爆炸性混合物，遇明火、高温极易引起燃烧或爆炸。燃烧反应式：CH4+2O2→CO2↑+2H2O（完全燃烧）或2CH4+3O2→2CO↑+4H2O（不完全燃烧）。2.1.2车用CNG系统组成。车用CNG系统（以四川省西恩基机电有限责任公司的CYTZ—100型燃气汽车装置为例）一般由压缩天然气储气瓶、充气阀、高压截止阀、高压电磁阀、汽油电磁阀或电油泵、过滤器、压力表、油气转换显示控制中心、减压器、混合器及管线接头等部件组成。车用CNG系统图见下图：车用CNG系统简图：汽油系统2．22．2CNG汽车火灾原因分析通过以上对CNG气体的性质及车用CNG系统的组成及气流流程的介绍和分析，我们可将引起CNG汽车火灾的原因归纳为四个方面：一是气体泄漏后遇明火或高温引起燃烧或爆炸成灾；二是车子本身机械或电子系统故障造成CNG系统工作失调引起火灾；三是因车辆其它部位着火后引起CNG系统输气管线或部件损坏造成气体泄漏后燃烧成灾；四是安装不规范引起火灾。2.2.1因气体泄漏造成的火灾。据调查，这类火灾主要是因CNG储气瓶、充气阀、高压截止阀、减压器、混合器及输气管线等部件受损导致气体泄漏成灾。①①CNG储气瓶，按照国家标准GB17258—1998《汽车用压缩天然气钢瓶》规定车用压缩天然气钢瓶材质应用优质铬钼耐酸钢制造。外型尺寸为Ф219—273mm，重量每只50—70Kg，容积35—60L，配置有熔点为95--105℃的易熔活塞和破损压力25—30MP的安全防爆膜片。钢瓶破裂时应保持一体，无碎片，批量生产要求任选一只作火烧、爆炸及冲击等特种试验，从而保证钢瓶在质量上安全可靠，万无一失。而且在车辆改装时它是放于车尾箱内，与高温部位相距较远，一般又不易被撞击，因此CNG储气瓶一般情况下是不易出问题的，故相对较安全。但目前市场上的CNG储气瓶质量参差不齐，一些厂家还使用不合格产品。在2002年上半年，遂宁地区的技术质量监督部门便发现该地区的某类出租车上的CNG储气瓶质量不符合要求，并对该类车的储气瓶进行了全面检测和更换。幸好发现及时，否则将酿成严重后果。②②充气阀。车用充气阀一般位于车头前部，充气时其单向充气阀具有自动打开和自动关闭的功能。若该阀的单向阀出现故障，将导致高压天然气外泄而造成事故。③③高压截止阀。当发动机停止或熄火时用来关闭高压天然气源。它是系统安全可靠的关键部件，要求能做到快速“开”或“关”。若该阀不能做到该“关”的时间关，特别是当天然气中杂质含量高时，将有可能致使关阀不严，这都将导致高压天然气泄漏而造成事故。④④减压器。它能将20Mpa的高压天然气减为0～1.2KPa，同时利用发动机循环时水对其加热，能够克服减压节流时产生的低温冷冻现象。它还可随发动机工况变化向混合器提供足够燃气。该部位最易出现的问题一是因气体中杂质过滤不充分，使阀口因杂质冲击受损，至使减压器出口压力上升，导致下一阶段工作不正常而造成火灾事故；二是发动机循环水对其加热不足（特别是冬季），甚至有的车辆在改装时未接上发动机循环热水进行加热，导致阀体温度过低阀口产生冰冻现象，致使供气不足而产生故障。⑤⑤混合器。混合器是将天然气与空气充分混合的装置。它能够随发动机不同工况变化提供出最佳空燃比的燃气混合气。它是利用发动机工作时所产生的负压来吸入空气和天然气，两种气体在该处混合成一定比例的混合气后经化油器进入发动机缸内。该装置出现问题将会产生两种后果。一是混合气比例失调，使发动机工作不正常而引起火灾；二是混合器本身发生气体泄漏而直接造成火灾。⑥⑥连接管线。在CNG系统的管线中最易出现问题的是减压器至混合器处的这段管线，因大部份CNG汽车的该段管线一般为胶管，并且接口使用卡箍紧固，极易因震动而导致松动发生天然气泄漏；同时，胶管老化和被磨损均易发生破裂导致天然气泄漏造成灾害。而其它连接管线因均为金属管，且接口为螺纹接口，相对问题较少。2002年6月2日的川J07360号夏利三箱出租便是因输气胶管被磨破，发生天然气泄漏，因发动机温度过高，在车头部的冷却风扇启动时，产生电火花引起泄漏的天然气燃烧成灾。2.2.2因车子本身机械或电子系统故障而造成CNG系统工作失调引起火灾。这类故障一般表现为以下几个方面：①①发动机回火。也即所谓的化油器回火，因使用CNG作燃料的车辆无论是化油车还是电喷车都有一个化油器或类似于化油器的装置。所谓化油器回火，就是发动机工作行程后期，气缸内燃油仍在燃烧，至排气行程后期还未烧完，此时进气门打开，燃烧火焰就与化油器进入的新鲜混合气相遇，进行猛烈的燃烧并发出响声。这类火灾有一个共同特点就是在发生火灾前一般都会听到车引擎部位发出一声巨响，然后燃烧的气体回窜引燃空滤芯或空气进气胶管及其周围可燃物成灾；其前期反应为车子无力，车辆加速困难。产生化油回火的原因有以下几点：一是混合气过稀（减压器阀口结冰、输气管路堵塞、破裂及混合器故障等都可能造成混合气过稀），造成燃烧速度过慢；二是点火过晚；三是加速泵失效；四是气垫烧穿；五是点火次序错乱；六是火花塞过热。2002年6月12日的川J06613号捷达出租就是因发动机回火而引起燃烧气回窜至空气滤清器，引燃滤芯及周围可燃物成灾。②②消声器排气管“放炮”。所谓消声器“放炮”，就是在发动机工作中，未燃烧或未完全燃烧的混合气进入消声器内产生爆炸燃烧的现象。该类事故发生前，车子排气管中尾气呈黑色，炭粒子浓度大。由于未燃烧（或未完全燃烧）的混合气在消声器内猛烈爆燃，在瞬间产生强大的冲击力和反冲力，反冲力将部份废气回压至发动机缸内，对发动机缸内的气体施加一个反压力。而对于汽车发动机而言，为了使缸中充气足和排除废气较完全，一般要求尽可能地延长进气和排气过程的时间。因为进、排气门的气体分配位置，实际上一般均不在活塞的上止点或下止点，常常是采取提前开启和推迟关闭气门的办法。因此，就产生了这样一种现象，即进气门在上止点前即开启，而排气门在上止点后才关闭，这就出现了在α+β的曲轴转角内，进气门和排气门有同时开启的现象。虽然这一时间相当短，若消声器产生“放炮”的反冲力恰好在这一时间反作用于进气门处的混合气体，则必将造成混合气沿进气管回冲，造成类似化油器“回火”的现象而引起火灾。③③电子系统故障。这类汽车火灾事故主要是因汽车微机系统产生故障所致。随着科技的发展，微机应用范围越来越广泛，现代汽车上也逐步采用计算机技术，使汽车的技术性能和自动控制程越来越高。汽车微机通常要配备许多传感器，通过各部分传感器传来的信息，依次进行快速处理后向执行器发出指令。因此传感器故障是汽车发动机微机故障的主要原因。如果传感器不能正常工作，对发动机微机控制系统工作影响很大。特别是对当今那些使用电子控制燃油喷射系统的CNG汽车，传感器故障将是引起火灾的主要原因。比如在节气门位置的传感器若失调，就不能保证正确的点火提前角和混合气空燃比。另外，微机系统的集成块损坏也是引起火灾的一个重要原因。对于使用电子控制燃油喷射系统的CNG汽车，因油气转换是用一个油—气转换装置和汽车微机来控制的，若微机系统的集成块出现故障，导致发出错误指令，就有可能在当汽车处于用气状态时，其电油泵也在工作（正常情况时电油泵是停止工作的），这必将导致油气混用而发生事故。该类事故表现为当车处于烧气状态时车内可闻到汽油味。2002年6月12日的川J07087号出租车火灾，就是因为发生油气混用，当车处于用气状态时，电油泵仍在工作，因喷油嘴没有打开，而回油管无法即时导走泵入的油，导致喷油嘴与输油管连接处压力上升，加之用于该车在该处的连接是采用卡箍紧固，当油压升至大于卡箍的紧固压力时，造成97#汽油泄漏，并在发动机处形成汽油蒸汽，遇电火花发生燃烧，并迅速引燃车头部的可燃物和胶质CNG系统输气管，致使天然气泄漏燃烧，几分钟火势便发展到猛烈阶段，最后将整车燃毁。2.2.3因车辆其它部位着火而引起CNG气体泄漏成灾。这类火灾主要是因车辆其它部位着火而引起CNG系统输气管线或部件燃烧造成CNG气体泄漏后燃烧成灾。如车头部的各种电气线路短路引起的燃烧，汽油泄漏后引起的燃烧或其它异常情况引起的燃烧等所导致CNG系统的部件、管线被烧损造成气体泄漏后燃烧成灾。如上一例的川J07087号出租车火灾也属此类。2.2.4CNG系统安装不规范。一是CNG系统部件安装不牢固。CNG系统部件安装不牢固也易造成气体泄漏。因部件安装不牢固，在车辆的运行过程中，因震动导致系统部件及连接管线松动，发生漏气而引起火灾事故。二是未按技术规范要求进行安装。一些不具备CNG系统安装维护的汽车维修厂家，为了经济利益而违章进行CNG系统安装维修，导致有些问题得不到根本性解决，最终造成火灾。比如本应将发动机热水管接在减压器上以加热减压器，而个别安装维修人员却未接上热水管，导致减压器阀口结冰，使气流不畅，输气量减少而造成混合器过稀引起发动机“回火”导致火灾事故。3．CNG汽车火灾的扑救和预防3．1CNG汽车火灾的扑救。火灾的发展总是分为初期、发展、猛烈和熄灭四个阶段，因此根据火灾发展趋势，扑救火灾的最佳时期应是在其初期阶段，而特别是对于CNG汽车火灾，因其物质的特殊性质，更应加强在初期阶段的扑救工作。一是驾驶员要对自己的本职工作有高度的敏感性，要随时注意车辆的状况，发现火情应及时停车，同时关掉车上所有电气线路。二是应立即下车关掉CNG总阀，同时报警。三是将车的引擎