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机动车火灾危险评估试验

浏览次数: 日期:2015-03-02

l首届国际汽车火灾会议(FIVE)报告摘要
 

机动车火灾危险评估试验

西南研究院Marc Janssens;美国德克萨斯州圣安东尼奥

摘要

涉及机动车的火灾,可以划分为两种火灾情景。第一种火灾情景是道路车辆中发生的火灾,通常火灾发生于碰撞后,在这种情况下,危险分析的重点是乘客的生存以及对事故做出反应的消防员及紧急情况救援人员的安全性。第二种火灾情景是发生于停车库等建筑物内的火灾。在这种情况下,火灾危险评估以建筑物结构及建筑物内人员为重点,火灾很可能开始于车辆,通常情况下,车辆构成大部分可燃物负荷。在过去十年中,西南研究院(SwRI®)进行了一系列试验研究,以获得支持上述两种火灾情景危险评估的数据。本论文提供关于已进行的非专利性研究的概述。

关于机动车全尺寸热量计试验的数据库

在本研究中,建立了全部机动车火灾试验结果的数据库。通过对20份出版物的仔细研究获得了相关数据,包括3份刊物文章、2份会议论文及15份报告。为了将数据纳入数据库,试验必须包括热散发率测定。12种研究中的34次试验满足这一要求。该数据库包括4个相互关联的表格,表格中主要包含标量数据。主表格包括可提供的时间相关数据(例如与时间对比的热散发率、质量损失、内部热通量、内部温度及内部CO浓度)的链接。

汽车材料的火灾危险评估方法

20027-200310月之间,SWRI为国家公路交通安全管理局(NHTSA)进行了一项研究项目。从一台乘用厢式车及一台运动两门车中选取了18件车辆外部部件(乘客舱外部)。进行了3种试验:

1. 模块化DSC,以便确定材料的热-物理性能。

2. ASTM E 1354(圆锥热量计,附加毒性气体分析)、FMVSS 302及空中客车及IMO烟雾及毒性试验(后者在18种材料中的3种材料上进行)。

3. 18种元件中的6种元件上进行的中等尺寸热量计(ASTM E 1623ICAL)试验。

圆锥热量计及ICAL中的峰值热散发率一致低于350 kW/m2。在更高的热散发率下,由于试样容器下方的融化材料的池火作用,ICAL值明显更高。已建立一个简化模型,基于圆锥热量计数据评估车辆发动机舱内的火灾发展。

老化对塑料油箱防火性能的影响

按照ECE R34.01附录5(火灾)及U.S. DOT 49 CFR 393.67 E部分的规定,评估了1998-2001款旧车的油箱以及新OEM生产油箱。评估结果表明老化油箱材料的防火完整性得以保持,并且防火等级没有降低。但是,某些老化的燃料箱未能通过坠落试验。

E-柴油油箱的阻火器评估

针对4种典型油箱及加油口颈设计,使用E-柴油(15%乙醇-柴油混合物)进行了各种阻火器的评估。在每一种油箱上对多个阻火器进行了试验,共计13种组合。评估结果表明,金属丝网阻火器不能满足所有油箱及加油口颈设计。粗网不能阻止火焰的传播,并且细网仅在少数试验中劣化。冲压钢制阻火器被证明足以满足所有油箱的要求,仅有一个油箱例外。另外,已确认所有阻火器都不能在允许燃料在鞍型油箱中流动的同时,防止火焰从加油口传播进入燃料。

压缩氢气缸的防火性能

按照FMVSS 304DIS ISO 15869-1,对35-MpaIV型氢气缸进行了一般性试验。由于试验目的是检查灾难性失效,因此拆除了压力释放装置,因此防止了氢气缸中氢气的受控排放。在油箱爆炸时释放了大约12.4MJ机械能量,并且在氢气燃烧时释放了197MJ的化学能。气缸从底部破裂,并且被从试验位置发射到82M距离外。记录到的最大爆炸压力如下:1.9米处为401kPa4.2米处为184 kPa6.5米处为142 kPa

一个35MPaIII型氢气缸被安装于一台典型SUV上进行了第二次试验。在爆炸后大约4分钟,进入乘客舱的火焰及热气体使乘客舱无法耐受。气缸暴露于丙烷火焰1218秒后爆炸。在氢气燃烧发出热量的基础上,在油箱爆炸时释放了大约12.8MJ机械能量,并且在氢气燃烧时释放了220MJ的化学能。根据气缸碎片,非安全区超出110m

汽车燃料管线释放氢气的点燃

在一台SUV的车身下方及发动机舱内进行了一系列试验,以便调查汽车燃料系统释放氢气点燃的相关危险。释放已知数量的氢气然后点燃,或释放已知流量的氢气,在一定时间内形成喷射火焰。对大多数试验而言,对车辆造成的损害极小,并且损害主要为塑料元件的烧毁。车身下氢气释放所产生的过压力小于1.7kPa,并且发动机舱内24-g/min氢气释放所产生的过压力小于0.7kPa。发动机舱内48-g/min氢气释放所产生的过压力大于20kPa。在64秒释放时间内测量的这一压力对车辆发动机罩造成显著的物理损坏。即使所产生的最高压力,在车辆近距离内造成的影响也处于无害水平。

36V电池的不良使用试验

按照SAE J 2464标准,对36V12V电池设计进行了一般比较性不良使用试验。在两种电池之间,未发现显著的性能差异。

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