高分辨率FLIR红外热像仪将科技引入赛车领域
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在当今的赛车道上,发动机预热系统成为越来越宝贵的资产,甚至是一项竞争优势。许多职业赛车手认识到这项技术的价值,因为它有助于防止发动机磨损、避免在跑道上性能低下,甚至可避免直接经济损失。Hot Products Engineering,一家美国预热发动机制造商,投入大量精力宣传关于发动机预热的信条。该公司如今也利用由FLIR热像仪拍摄的热图像,展示其发动机预热产品的价值。
预热发动机是每位赛车手上跑道之前执行的重要事项之一。直到最近,由于许多赛车规则(小型赛车、短程高速赛车等),这项习惯仅意味着冷启动发动机和加速发动机。然而,即便没有噪音、危险和发臭等问题,冷启动赛车发动机常常是一种糟糕的选择,如果有替代方法的话。因为冷启动涉及金属间摩擦、不完全燃烧和使用昂贵的赛车燃油预热发动机。
预热发动机是每位赛车手上跑道之前执行的重要事项之一。
预热发动机
在别的地方,普遍接受的解决这一赛车问题的方案是使用发动机预热系统。这种方法利用小巧又安静的发生器产生的廉价无铅汽油平稳升温并维持恰好的温度。十年前,在位于美国加利福尼亚州利弗莫尔市的国家实验室从事30余年的精密工程工作之后,Pete Davis创立了Hot Products Engineering Inc.,开始设计并为赛车比赛供应预热产品。如今,他的Hot Head发动机加热器为世界各地的赛车队所采用。现在,Davis将其工程背景与赛车经验相结合开发出了一个新产品系列,旨在让所谓的‘蓝领’赛车手获得其它现代赛车队——Indy Car、Le Mans和CCA——依赖的有利条件。目前,Hot Products Engineering的系统连续被负有盛名的团队赛所采用,包括NASCAR、American LeMans、MSA、IndyCar、World of Outlaw Sprint & Dirt Late Model、USAC、IMCA、SCORE、600 Micro-sprint、Bonneville以及AMA Motocross。
预热的益处
赛车发动机只有在特定温度下才会达到峰值功率。发动机预热器确保发动机总是维持在那一温度的极窄范围内,以便发动机从一开始就能达到峰值功率。这一理想温度从很大程度上取决于使用的赛车类型。发动机温度不仅影响赛车性能;发动机加热不足也会造成与低温有关的发动机故障,甚至导致赛车手无法完成比赛。此外,冷启动会引起发动机严重磨损。预热能直接为赛车队节省资金,减少发动机磨损,节省昂贵的重新组装费用,完全消除代价高昂的冷态活塞卡住的风险。
线性热膨胀
我们需要预热发动机的一切原因都可用线性热膨胀的概念来解释。发动机由数种不同的材料制成。活塞由某种类型的铝合金制成,汽缸由另一种铝合金制成,活塞环由铸铁或钢制成,气门由钢、不锈钢或钛制成,导架由另一种材料制成。一旦发动机启动,这些部件会因来回滑动时产生摩擦和燃油燃烧而生热。没有一种材料是完全一样的,因为这一点,它们在受热或冷却时以不同的速率膨胀或收缩。材料和温度变化之间的相互关系是可以预测的且呈线性。当冷的发动机刚开始启动时,活塞先升温和膨胀。热量从活塞传递到活塞环,然后传递到汽缸壁。如果加速发动机,产生多个燃烧循环,过早增加摩擦频率,活塞膨胀的速度比汽缸要快得多。如果活塞和汽缸之间空间不足以容纳膨胀,发动机将受损,称之为冷咬死。在开始驾驶前预热发动机能够让发动机中的部件慢慢膨胀并保持稳定。一旦发动机变热,发动机部件尺寸的变化就不那么剧烈,损坏发动机的风险要小很多。
预热器加热600cc赛车发动机的热图像
FLIR SC6700生成的热图像清晰地显示了温度如何平稳上升并准确维持在57℃和99℃之间。
将尖端科技引入短程高速赛车跑道
在沿短程高速赛车跑道的实验装置中,FLIR SC6700用于捕获Hot Head DragPro竞赛上的发动机加热器。FLIR SC6700生成的热图像清晰地显示了温度如何平稳上升并准确维持在57℃和99℃之间。该装置并非突然冒出来的。得益于多年在国家实验室工作的背景和积累的经验,Hot Products Engineering的创始人Pete Davis对热成像的强大功能再熟悉不过:“我以前曾在研究与开发环境中使用红外热像仪研究热图像,因此我知道热像仪能观测到肉眼不可见的东西。”
因此,当Pete Davis创办一家专门制造发动机预热系统(一款显然能为客户解决温度相关问题的产品)公司时,他清楚热成像能够向职业赛车手展示预热系统的价值。Pete Davis继续道:“我们正不断开拓发动机预热系统的新市场,因此我们需要尽力让客户了解我们产品的价值。热成像在这方面很有帮助,我们十分依赖采用FLIR SC6700捕获的热图像。以往我们实在没有关于产品功效的可视信息,直到我们采用这款红外热像仪。”
此外,FLIR热像仪拍摄的热图像有助于我们树立科技公司的形象。Hot Products Engineering(HPE)位于加利福尼亚州普莱森顿,坐拥优越的地理位置,与数所重点大学、国家实验室和硅谷只隔一座小山。周围环境在有效开发产品方面发挥着重要作用。
使用FLIR SC6700
FLIR SC6000系列热像仪能提供高速、高分辨率的热成像,易于使用且配置灵活,能用于几乎任何科研应用。“FLIR SC6700生成的热图像细节丰富,能清晰呈现发动机的生热过程,”Pete Davis表示。“FLIR热像仪设计先进、易于使用,能快速向用户展现热信息。此外,FLIR SC6700提供了多个功能选项,允许用户在捕获热图像后进行可视化、浏览或修改。”