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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Löschen eines
Feuers in oder an einem Kraftfahrzeug mit einem Löschmittelverteilungssystems
zum Verteilen eines Löschmittels
in dem Kraftfahrzeug. Darüber
hinaus betrifft die vorliegenden Erfindung ein entsprechendes Verfahren
zum Löschen eines
Feuers.
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In
zahlreichen Situationen ereignen sich Fahrzeugbrände, die hohe Sach- und Personenschäden hervorrufen.
Unfälle,
Brände
durch die Elektrik, Kurzschlüsse,
defekte Kraftstoffsysteme, Motordefekte oder ein Entzünden über Fremdmaterialien,
z. B. Entzündung
an der Abgasanlage, sind die häufigsten
Ursachen. Versicherungsstatistiken zeigen eine steigende Tendenz
von Fahrzeugbränden.
Nicht selten ersticken bei einem PKW-Unfall mit Folgebrand eine
oder mehrere Personen.
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Wie
erwähnt
sind Unfälle
häufige
Ursache für Fahrzeugbrände. Die
Chancen jedoch, dass Menschen selbst schwerste Kollisionen überleben,
sind seit der umfassenden Durchsetzung des Airbags bzw. anderer
Sicherheitssysteme im Automobilbau deutlich angestiegen. Die Zeit,
die Unfallhelfer für
die Bekämpfung
des Fahrzeugbrands benötigen,
ist jedoch für
die Rettung von Verletzten verloren.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, Fahrzeugbrände effektiver
zu bekämpfen
oder zu unterdrücken.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Vorrichtung zum Löschen
eines Feuers für ein
Kraftfahrzeug mit einem Löschmittelverteilungssystem
zum Verteilen eines Löschmittels
in dem Kraftfahrzeug, einer Sensoreinrichtung zum Erfassen eines
Brands und/oder einer Brandgefahr und zur Abgabe eines entsprechenden
Sensorsignals und einer Ansteuereinrichtung zum Ansteuern des Löschmittelverteilungssystems
nach Maßgabe
des Sensorsignals.
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Darüber hinaus
ist gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgesehen ein Verfahren zum Löschen
eines Feuers bei einem Kraftfahrzeug durch Verteilen eines Löschmittels
in dem Kraftfahrzeug, Erfassen eines Brands und/oder einer Brandgefahr
mit einer Sensoreinrichtung, Abgeben eines entsprechenden Sensorsignals
durch die Sensoreinrichtung und Auslösen des Verteilens des Löschmittels
nach Maßgabe des
Sensorsignals.
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Durch
die erfindungsgemäße automatische Feuerlöschanlage,
die beispielsweise in PKWs und leichte Nutzkraftwagen eingebaut
werden kann, lässt sich
ein Brand sowohl während
des Fahrzeugbetriebs als auch nach Abstellen des Fahrzeugs ohne Beteiligung
des Fahrers selbstständig
löschen.
Die Sicherheit der Fahrzeuginsassen sowie die des umgebenden Verkehrs
ist damit erhöht
und eine Zerstörung
des Fahrzeugs infolge eines Brands verhindert.
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Ein
besonderer Nutzen ergibt sich durch die automatische Auslösung, da
dem Brand ein Unfall vorangegangen sein kann und der Fahrer durch Schwerstverletzungen
oder bei Eintreten von Bewusstlosigkeit handlungsunfähig ist
und das Fahrzeug unter Umständen
nicht mehr verlassen kann. Vorteile durch die automatische Feuerlöschanlage ergeben
sich aber auch bei Unfällen
in Tunneln oder auf Fähren
sowie auf Parkplätzen
mit entzündlichem Untergrund,
wo ein Entzünden
mittels eines heißen Katalysators
häufig
Ursache für
einen Großbrand
ist.
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Vorzugsweise
umfasst die Sensoreinrichtung der erfindungsgemäßen Löschvorrichtung einen Crashsensor,
einen Temperatursensor, einen Ionisationssensor, einen Geschwindigkeitssensor
und/oder einen Drehzahlsensor. Somit kann für die Löschanlage vielfach auf bereits
vorhandene Sensoren zurückgegriffen
werden. Dennoch können
auch weitere zusätzliche
Sensoren im Kraftfahrzeug installiert und zum Auslösen der
Löschanlage
verwendet werden.
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Bei
einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist die Sensoreinrichtung
und/oder die Ansteuereinrichtung an einen Datenbus, über den
weitere Sensorsignale bereitstellbar sind, angeschlossen. Somit
ist es möglich,
sämtliche
Sensorsignale, die im Kraftfahrzeug beispielsweise über einen
CAN- oder LIN-Bus bereitgestellt werden, als Indikatoren für einen
Brand oder eine Brandgefahr für
eine Löschanlage
zu nutzen.
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Das
Löschmittelverteilungssystem
kann elektrisch ansteuerbare Magnetventile umfassen. Somit kann
ein Löschmittel
gezielt auf einen elektrischen Auslöseimpuls hin freigegeben werden.
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Gleichzeitig
mit dem Auslösen
der Löschanlage
bzw. des Löschmittelverteilungssystems
wird vorteilhafterweise auch das Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs zum Abschalten
der Kraftstoffpumpe oder zum Verschließen der Saugrohrklappe angesteuert.
Durch diese zusätzliche
Maßnahme
kann verhindert werden, dass freigesetzter Brennstoff das Ausmaß des Brands
oder die Brandgefahr erhöht.
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Entsprechend
einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
umfasst das Löschmittel
ein Inertgas. Dadurch lässt
sich die Sauerstoffkonzentration in der Luft reduzieren und ein
Brand ersticken bzw. verhindern.
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Da
grundsätzlich
mehrere Stellen im Kraftfahrzeug als potenzielle Brandherde zu betrachten sind,
sollte das Löschmittel
an mehreren vorgegebenen Punkten im Kraftfahrzeug durch das Löschmittelverteilungssystem
freigegeben werden können.
Auf diese Weise kann das Löschmittel
unverzüglich
an den relevantesten Stellen eingesetzt werden.
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Gemäß einer
erfindungsgemäßen Weiterentwicklung
ist vorgesehen, dass das Löschmittel
in eine Kapselung einer Kraftfahrzeugkomponente durch das Löschmittelverteilungssystem
eingebracht werden kann. Somit lässt
sich gewährleisten,
dass das Löschmittel
an den Gefahrenstellen besser verteilt und eventuelle Brände lokal
begrenzt werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in
denen zeigen:
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1 bevorzugte
Kraftfahrzeugpositionen, an denen Überwachungssensoren und Löschdüsen angebracht
werden und
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2 ein
Kraftfahrzeugbussystem mit einem Löschsteuergerät.
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Die
nachfolgend näher
geschilderten Ausführungsbeispiele
stellen bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar.
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Durch
die automatische Löschanlage
entsprechend der vorliegenden Erfindung können folgende Schutzfunktionen
im gewünschten
Umfang gewährleistet
werden: Löschen
im Stillstand des Kraftfahrzeugs, nach einem Unfall, nach einer
vorgegebenen Zeit im Stillstand oder nach einem Unfall, bei Eintritt
eines Ereignisses während
der Fahrt und dergleichen. Für
das automatische Auslösen
dieser Löschfunktionen
sind jedoch entsprechend geeignete Signale zu gewinnen. Dabei ist
es günstig,
die bereits im Kraftfahrzeug bereitgestellten Signale auszunutzen.
Diese sind jedoch abhängig
vom jeweiligen Motorisierungskonzept, da bei unterschiedlichen Konzepten
(Diesel oder Benzin) und deren einzelnen Unterarten der Gemischbildung
aber auch bei unterschiedlichen Abgaskonzepten verschiedene Signale vorliegen.
Somit kann die Auslösung
der Löschanlage
beispielsweise rein auf der Basis von am Fahrzeug bereits vorhandener,
dafür geeigneter
Sensoren und Signale erfolgen. In diesem Fall können die vorhandenen Steuergeräte die Signale
verarbeiten oder vorverarbeiten. Unabhängig davon können Zusatzsensoren
vorgesehen sein, die beispielsweise ein Crashsignal oder Temperatursignale
liefern, welches in den Signalfluss eingebunden wird. Bei Fahrzeugen
mit aktiven Temperatursensoren in der Abgasanlage können die
Messwerte mit herangezogen werden, was bei Fahrzeugen mit Katalysatorrechenmodellen
nicht möglich
ist.
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Die
Sensoren bzw. Steuergeräte
können über Schnittstellen
und entsprechende Bussysteme, z. B. CAN oder LIN bzw. deren Kombinationen,
miteinander gekoppelt sein. Durch ein derartiges Fahrzeugbussystem
sind die Signale aufgrund der Vernetzung der unterschiedlichsten
Steuergeräte
beliebig bereitstellbar.
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Die
Signalauswahl erfolgt je nach Bedarf und Bedingung aus der Gesamtmenge
der anliegenden Signale durch eine spezielle Software. So ist es
möglich,
je nach Erfordernis Zustandssignale aus dem Motorraum, dem Innenraum,
dem Unterboden oder dergleichen für die automatische Löschanlage
zu verwenden.
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Die
Auslösung
der Anlage erfolgt auf der Basis der vorliegenden Signale nach einem
entsprechenden logischen Modell, welches die Praxis nachempfindet.
Dabei können
unterschiedliche Bedingungen, beispielsweise bezüglich der Temperatur im Motorraum,
des Crashsignals, vorgebbarer Zeiten oder eines Geschwindigkeitssignals,
beliebig miteinander kombiniert zum Auslösen der Anlage herangezogen werden.
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Entsprechend 1 können mehrere
Spezialsensoren beispielsweise zur Erfassung der Temperatur oder
von Ionenkonzentrationen im Kraftfahrzeug verteilt werden. Demnach
sollten insbesondere im Motorraum M zur Triebsatzüberwachung
mehrere Temperatur- und Ionisationssensoren eingesetzt werden. Weitere
Temperatur- und/oder Ionisationssensoren sollten in der Nähe des Katalysators
K der Abgasanlage und des Kraftstofftanks angeordnet sein, wie dies
durch Kreise in der Figur angedeutet ist. Darüber hinaus sind entsprechend
dieser Ausführungsform
im Motorraum mehrere Düsen
für das Löschsystem
vorgesehen (vergleiche schwarze Punkte in 1). Weitere
Düsen sind
auch hier beim Katalysator und dem Kraftstofftank angeordnet.
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Bei
der gewählten
Ausführungsform
ist ein separates Steuergerät
für die
automatische Löschanlage
erforderlich, um zum einen die notwendigen Signale zu gewinnen und
zum anderen die Aktoren für den
Löschvorgang
zu steuern. Dieses Steuergerät 1 für die automatische
Löschanlage
ist entsprechend 2 in ein Fahrzeug-Bus-System 2 eingebunden. Daneben
sind in das Bus-System 2 ein Motorsteuergerät 3,
ein Getriebesteuergerät 4,
ein Bremsensteuergerät 5,
ein Wählhebel 6,
ein Gateway 7, ein Kombiinstrument 8, ein Airbagsteuergerät 9,
ein Lenkwinkelsensor 10 und eine Lenkhilfe 11 integriert.
Diese Aufzählung
ist selbstverständlich
nur beispielhaft.
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Nach
Berechnung und Bewertung der Signale entscheidet das Löschsteuergerät 1 über die Öffnung der
Löschventile.
Geeignete Ventile hierfür
sind elektrisch angesteuerte Magnetventile.
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Über ein
Leitungssystem wird das Löschmittel
aus einem Löschmittelspeicher
in den Motoraum bei geschlossener Motorhaube gespritzt. Gleichzeitig beim
Auslösen
der Anlage oder bei Erfüllung
zusätzlicher
Bedingungen wird über
das Motorsteuergerät die
Kraftstoffpumpe abgeschaltet bzw. bei einem Dieselfahrzeug die Saugrohrklappe
geschlossen. Wird zum Auslösen
der Löschanlage
das Anliegen des Crashsignals des Airbagsystems ausgenützt, so
wird hierdurch nicht grundsätzlich
die Auslösesystematik des
Airbagsystems verändert.
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Bei
dem Löschmittel
kann es sich um eine Flüssigkeit,
einen Schaum, ein Pulver oder ein Gas handeln. Vorzugsweise wird
jedoch hierfür
ein Inertgas verwendet. Derartige Inertgase gehen keinerlei chemische
Verbindungen ein, so dass auch keine Verbrennungsreaktionen entstehen.
Des Weiteren besitzen die Inertgase die positive Eigenschaft, dass sie
nicht elektrisch leitfähig
sind. Typische Inertgase sind die Edelgase Helium, Argon, Neon u.s.w.
Aber auch Mischgase sind als Löschmittel
geeignet. So sind beispielsweise auch Inertgase auf dem Markt bekannt,
die ausschließlich
aus natürlichen
Bestandteilen der Luft bestehen und daher rückstandsfrei und umweltneutral
eingesetzt werden können,
da bei deren Einsatz anders als bei synthetischen Gasen keine Zersetzungsprodukte
entstehen, die die Umwelt belasten.
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Im
konkreten Fall kann beispielsweise das Gas CEA 614 der Firma 3M
eingesetzt werden. Dieses Gas ist als ungefährlich eingestuft und entzieht der
Brandquelle Sauerstoff. Beim Löschvorgang
wird der Sauerstoffanteil am Brandherd von 21 Vol.-% unter Normalbedingungen
auf 11 Vol.-% reduziert. Dadurch wird die Sauerstoffkonzentration
unter den für die
Verbrennung notwendigen Wert gebracht und ein Weiterbrennen fester
und flüssiger
Stoffe unterbunden. Für
den Menschen hingegen ist dieser geringe Sauerstoffgehalt zumindest
kurzzeitig unbedenklich, da er in etwa dem Sauerstoffgehalt in einer
Höhe von ca.
5000 m über
dem Meeresspiegel entspricht.
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Dieses
Inertgas als Löschmittel
hat somit die folgenden Vorteile: Rückstandsfreie Löschung,
keine Wasser- oder Pulverschäden,
keine Gefahr von Kurzschlüssen
beim Löschen
wegen der elektrischen Nicht-Leitfähigkeit und keine Personengefährdung. Durch
das automatische Auslösen
der Löschanlage noch
vor dem Eintreffen von Rettern an einer Unfallstelle können die
Rettungsarbeiten darüber
hinaus sofort beginnen und der Brand bleibt auf den für die Auslösung verantwortlichen
Teil begrenzt.
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Auch
wenn mittlerweile die Kraftstofftanks fast ausnahmslos in gut geschützten Bereichen
oberhalb der Hinterachse im Kraftfahrzeug eingebaut werden und die
Brandschutzbedingungen für
Kunststofftanks erfüllen,
geht von den Tanks dennoch erhöhte
Gefahr aus. Daher wird entsprechend einer Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagen, den Kraftstofftank zusätzlich zu einer eventuell vorhandenen
Kunststoffverkleidung mit einer Leichtkapselung zu versehen und
das Löschmittel bei
einem Brand automatisch in die Leichtkapselung freizugeben. Hierzu
kann im Unterboden eine Leitung mit jeweils einer Austrittsdüse im Bereich
des Katalysators der Abgasanlage und im Bereich oberhalb des Kraftstofftanks
installiert werden. Das Löschmittel
bzw. Inertgas wird durch die Leichtkapselung des Kraftstofftanks
in dem relevanten Löschbereich
gehalten. Damit können
Brände
des Kraftstofftanks beispielsweise infolge von Kollisionen wirksam
bekämpft
werden. Die Leichtkapselung kann aber auch an anderen Komponenten
wie beispielsweise dem Katalysator durchgeführt werden, so dass insbesondere
Brände
beim Abstellen des Fahrzeugs auf trockenem Gras unterbunden werden
können.
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- 1
- Löschsteuergerät
- 2
- Bussystem
- 3
- Motorsteuergerät
- 4
- Getriebesteuergerät
- 5
- Bremsensteuergerät
- 6
- Wählhebel
- 7
- Gateway
- 8
- Kombiinstrument
- 9
- Airbagsteuergerät
- 10
- Lenkwinkelsensor
- 11
- Lenkhilfe
- K
- Katalysator
- M
- Motorraum
- T
- Kraftstofftank