車輛引擎室冷卻風扇馬達起火案例分析

[前言]
車輛本身起火的汽車火災案例中，常見的起火原因依起火特性可分為3類：第1類為由電氣配線短路或電裝品故障所引火的電氣類，第2類為由燃料油、機油外洩所引火的油類，第3類為排氣管與可燃物接觸所引火的排氣管類。
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. R- P7 J" {6 ]5 r$ t4 ?3 G2 a上述電氣類起火原因包含電線短路、電氣機械故障發熱及接線端子鬆動發熱而起火，通常電線短路起火發生在改裝車及外加配備的情況下，例如加裝爆閃燈或衛星導航設備，因加裝設備的電線通常沒有設置專用保險絲保護，且配線配置也較凌亂隨便，短路後在沒有保險絲的狀況下，非常容易起火成災；而原車所設置的電氣機械因機件故障過熱後引燃周圍可燃物，即使有電流過載保險裝置，仍一樣會發生火災，此次以下列案例介紹引擎室冷卻風扇組機械故障起火調查的經過。
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. O5 N7 T9 W! v3 x6 B, k) r$ q[現場狀況]
6 O9 n  ^; ?% E: c6 `一、發生日期：95年6月。
' h5 d* I4 ^1 W% {1 d* P# e二、發生地點：新竹縣。
三、起火原因：引擎冷卻風扇馬達故障起火。
, ]" u' V6 Z& {3 r: W: R四、燃燒物件：汽車1輛。
五、車輛資料：富豪自小客車，出廠年份1994年，1998CC，汽油引擎。
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[火場（燃燒情形）簡略描述]
一、車主將車輛從維修廠完成冷卻風扇組更換後，開車20分鐘返家，停放於住家附近路邊。
二、維修前引擎溫度異常升溫，維修後引擎溫度正常沒有異狀。停車熄火下車後便聞到引擎室傳出煙臭味，開啟引擎蓋檢查，發現車頭水箱後方風扇馬達起火燃燒。
0 Q8 ?- _5 E2 z. k三、初時火勢並不大，車主企圖用嘴將火吹熄，但無法成功，待返家拿水滅火時引擎室已起火燃燒，無法搶救而向消防局報案。

+ M2 |; h( o4 @! f[燃燒後概況]
一、火災現場位於路邊，車輛停放整齊。受燒車輛為自小客汽車1輛，並未延燒其他建築物。

* N6 U* F/ b2 D2 t# v; p& E二、引擎蓋燃燒後情形：
1.正面：左側前方有V型變色痕跡，V型尖端在水箱位置左側（參照照片1）。
2.背面：水箱位置後方靠左泛白，顯示該處溫度甚高（參照照片2）。
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- g6 p7 i) L3 t( b8 j& W; `3 O三、引擎室內受燒情形：
7 G6 {& H" G% j& n0 j1.引擎室前方有2個冷卻風扇，右側風扇未受燒，左側風扇馬達後方電線披覆燒毀，但未發現電線熔痕。
% v9 Y% M: W- l0 ?2.車輛左側電瓶右側燒熔嚴重。
3.左側冷卻風扇馬達上方的電線絕緣披覆部份燒毀，部分燒黑。
" R; h6 a; o! f/ {. K  L4.左側冷卻風扇馬達控制裝置上方燒白特別明顯，其附近僅燻黑。

- N$ g2 x0 z( `; Q5 j* t) {四、將左側冷卻風扇馬達拆下後，調查馬達內部受燒情形：
- A5 Y% ]# S2 X* J5 _9 `5 b2 E1.馬達風扇塑膠扇葉未受燒，控制裝置端塑膠燒熔。
2.控制裝置燒熔，碳刷燒黑，碳刷固定塑膠燒失。
3.檢視其內部線圈及電源線完好，未發現熔痕。
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引擎冷卻系統介紹（Cooling System）
- t) V; J* b/ \6 x+ q引擎運轉時燃燒室內的燃燒造成引擎各部位溫度上升，而冷卻系統的功用就是帶走引擎因燃燒所產生的熱量，使引擎維持在正常的運轉溫度範圍內。引擎依照冷卻的方法可分氣冷式與水冷式，我國因氣候環境因素，車輛均設計均採水冷式引擎，即靠冷卻水在引擎中循環來冷卻引擎，如冷卻系統失效時，易造成引擎過熱或損壞。
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冷卻系統由汽缸體與汽缸蓋的水套、水泵、散熱器（水箱）、調溫器、冷卻風扇所共同組成：
1.水套：為冷卻引擎本體所產生的熱，設計冷卻液在汽缸體和汽缸蓋的內外殼間之循環空間。
; H3 v/ t; z  H& \2 H2.水泵：在引擎體前面由引擎曲軸所連動，目的為使冷卻水在引擎水套和水箱之間不斷循環。
2 x( A" Q0 o) z8 @( \+ Q$ j3.散熱器：又稱水箱，是冷卻系統最重要的構件，由金屬散熱薄片所組成。將吸收熱量後的冷卻水引導至水箱上方，再經由分水管流至水箱下方後經管路流回引擎，流動的過程中藉散熱片將熱量散發於空氣中，以達到冷卻的目的。現代汽車引擎多採用壓力式水箱蓋來提高水的沸點，減少冷卻水流失，並提高冷卻效率。
$ v% A, G( H0 g% @$ A4.調溫器：又稱節溫器，俗稱水龜。其功用在防止引擎過冷，並控制引擎的工作溫度。引擎未達到正常工作溫度時，水套到水箱的通路關閉(小循環)，冷卻水在引擎內循環，以較低的冷卻效率讓工作溫度能在短時間達到理想狀態。引擎溫度高時活門打開，使水套內的水能與水箱循環(大循環)。
5.冷卻風扇：水冷式引擎利用水來降低引擎的溫度，再利用散熱器降低水的溫度。為加速流通散熱器的空氣，引擎室水箱後方裝置有風扇以達最佳的冷卻效果。現代許多汽車改用電子式驅動，例如本案例風扇驅動方式即為電動馬達直接轉動。電動風扇的特點為引擎低溫時風扇不轉動，縮短引擎溫熱時間，同時運轉噪音也較小。
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( b) T' s1 G) @5 m/ e- e/ ?" j[火災原因研判]
一、比對引擎蓋內、外側受燒情形及引擎室延燒方向，可研判火勢由冷卻風扇馬達處起火，與車主指出起火位置相同，因此，確認起火處為引擎室前方、電池右方的冷卻風扇馬達。

) o8 [$ Y* w: Q二、拆解風扇馬達比較內外受燒情形，以風扇馬達控制裝置內部燒毀較為嚴重，其碳刷部位塑膠燒失，而其內部線圈完好，未發現熔痕，排除馬達線圈短路所造成，研判應以控制裝置過熱引發控制裝置塑膠起火燃燒。
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7 X- E1 P8 K+ Q0 w三、汽車修理場會勘表示，該車維修項目為冷卻風扇馬達組。
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% S4 ]; u; X" h1 H4 E7 ~1 m四、依據TAIPEI TIMES 2004年9月16日 及ConsumerAffairs.Com2004年9月13日 網路新聞顯示，富豪汽車公司於同9月13日表示由於該公司所生產部分汽車的冷卻風扇電子控制模組（EFCM）的電線發生問題，可能造成散熱風扇過熱、電線短路，甚至起火燃燒，因此，富豪汽車公司決定召回全球46萬台（包括台灣1,800台）汽車，包括從1999年至2001年所出產S80、S60、XC70、V70四款車型，而該次召回行動也是該公司有史以來最大的召回行動，但富豪汽車公司台灣分公司表示，我國迄今尚未有因該項問題而導致人員傷亡的情形發生，且願意對配合回廠檢修車輛提供免費風扇模組更換。該公司更進一步表示，在溫暖氣候地區及低速行駛運轉情況下，風扇馬達的電子控制模組電線容易發生短路現象，短路後使冷卻風扇不停運轉，因而導致風扇過熱，風扇過熱後故障失效，也會連帶使引擎過熱，而風扇馬達附近的物品也會形成熱損，增加火災發生的風險。

五、依據日本社團法人日本自動車整備振興會連合會網頁於2002年1月17日及2004年9月9日表示，富豪汽車於日本公布召回更換冷卻風扇裝置，其原因分別為冷却風扇馬達的控制裝置（EFCM）迴路設計不良，導致內部迴路短路，馬達無法停止繼續動作運轉，造成控制裝置過熱熔損及冷却風扇馬達的控制裝置內機板焊接不良，引擎室內的高溫造成焊接處龜裂，使控制裝置內迴路短路，產生過電流，進而造成機板部過熱熔損，此2種原因均有火災發生之虞。

綜合上述分析，本案起火原因為引擎冷卻風扇馬達控制裝置（EFCM）過熱導致周圍物品起火所致。

[結論]
" K! p0 v) E, N3 ]/ Q當電裝品設計不良、浸水、受到撞擊等情形時，有可能產生異常的狀況，然此種車輛電氣系統故障不像燃料系統有燃油外洩的明顯異臭徵狀，因此行駛中較不容易被發現，而通常駕駛發現電氣系統有異常狀況時，可能就是車輛已瀕臨起火危險的時機；所以在使用車輛時除應隨時注意有無警告燈號亮起外，亦應配備小型滅火器，遇故障起火的情形，能立即進行初期滅火，防止火勢擴大。
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本案例說明冷卻風扇馬達起火的可能性，也提醒消費者應注意原廠召回相關資訊，並配合回廠檢修更換。至於車廠在安裝產品時也應注意產品型號是否與召回瑕疵品同款，以避免不必要危險發生。

4 Q$ g# c7 A3 b6 J9 U! ~. G[參考資料]
* Y  U; E$ z9 L  V  e東京消防庁予防部，2000，新火災調查教本（第四卷車輛火災編），財団法人東京防災指導協會。
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圖1：起火車輛引擎蓋內側受燒泛白
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圖2：引擎室延燒方向

% G6 r" U" X, |3 t1 z圖3：馬達後蓋燒穿

圖4：馬達後方電線受燒
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圖5：馬達軸承受燒燻黑、碳刷元件燒熔

/ I( a& M* Y1 Z7 t: v圖6：風扇馬達裝置，扇葉端未受燒，控制裝置端部分燒熔
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5 d6 P4 D( C7 }* w5 W$ r# j圖7：馬達控制裝置受燒情形

指揮官剛好提起這部份的問題,小弟就將自己得車車提出來討論一下,看能否有學長學弟能提供一下意見
小弟目前開的車車是OPEL ASTRA 1.6(1997)
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車輛問題:
一般及長途開車都沒問題,但是遇到塞車或爬山路時,儀表板的溫度就會飆高到95-100  度之間(開冷氣狀態),如果把冷氣關掉,則溫度就會降到約90度間,且溫度不會往上升高
(低速風扇約90度就會開始轉,高速風扇擇要105度才會轉,本車紅線區溫度應為110度)
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維修場建議
風扇都還有正常轉動,冷卻水也正常的在循環,建議換水箱(怕冷卻排阻塞),再實際路測,理論上風扇有轉應不會飆高到100度

個人感想
之前在網路上有看到此車要更換低溫水龜及低溫風扇開關,維修廠是說有低溫風扇開關但沒低溫水龜,還是建議我換水箱試試(可以讓我先試,看是不是這問題),我則是認為車子的溫度飆到100度上下則是有心理壓力在,雖說105度高速風扇會轉,但此車紅線區也不過約在110度之間,能反映的時間太短,就怕到時會火燒車.
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, Q+ s" q8 x  U: M4 d  y呵呵~~~請各位學長弟不要叫小弟我換車車喔,此車還不錯開,只是小弟龜毛,想找出問題點在哪,也比較安心哩

徵狀:塞車及爬坡時水溫異常升高.空調關掉時正常.
解析...1.有可能散熱風扇異常.(風速弱).行駛中的風速會幫助散熱但再炎熱夏天中怠速或爬坡時
            會造成散熱不良.
( N# ?, P9 \( _% G         2.水箱也有可能堵塞.及節溫氣(水龜)故障(水溫90度時部會全開)而造成冷卻液循環不良.
建議到專業的服務廠檢修.以原廠的專業因該不會以試試看的心態幫客戶更換維修... 檢查到真正的問題才會告知客戶並建議處裡..以上述解析易造成冷卻水管及水箱破裂.不過請放心不會影起風火輪(火燒車).但是水溫過高到紅線時易造成引擎汽缸床墊片受損(拆引擎).輕傷換墊片.重傷者連汽門.汽缸處裡(大修)..unk:
快快去檢查吧.如果慢了就了大嘍.