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2021 OEM
机器视觉

卓越黑科技!FLIR高性能红外热像仪进军赛车领域

  2021年12月15日  

  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。许多职业赛车手都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,是一家美国预热发动机制造商。他们是如何利用FLIR高性能红外热像仪拍摄热图像,展示其发动机预热产品的价值。

  # 预热发动机#

  预热发动机是每位赛车手上赛道之前必须执行的步骤之一。后来,由于许多赛车规则(小型赛车、短程高速赛车等),这项步骤仅意味着启动引擎并加速发动机。然而,即便没有噪音、危险和发臭等问题,冷启动赛车发动机也常常是一种糟糕的选择。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来预热发动机。

预热发动机是每位赛车手上赛道前必须完成的步骤

  对于这个问题,普遍接受的解决方案是使用发动机预热系统,这种方法是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。Pete Davis(拥有美国国家实验室30余年的精密工程经验)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,他的各系列Hot Head发动机加热器为世界各地的赛车队所采用。为了更好地展示发动机加热器的功效,他们使用FLIR高性能红外热像仪进行拍摄记录。

  发动机预热器的优势

  赛车发动机只有在特定温度下才会达到峰值功率。发动机预热器将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赛车类型。发动机温度非常影响赛车性能,比如发动机加热不足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,而预热能减少发动机磨损,直接为赛车队节省昂贵的重新组装费用,还能完全消除代价高昂的冷态活塞卡住的风险。

  # 发动机加热器的运行状况#

  在沿短程高速赛车跑道的实验装置中,FLIR高性能红外热像仪用于捕获Hot Head DragPro竞赛上的发动机加热器。FLIR高性能红外热像仪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。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。”

FLIR高性能红外热像仪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

  因此,当Pete Davis创办一家专门制造发动机预热系统公司时,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高性能红外热像仪捕获的热图像。以往我们不能很好地展示产品功效的可视内部信息,直到我们采用了FLIR高性能红外热像仪。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。”

  # 发动机预热的原理: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。发动机是由数种不同的材料制成,比如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,这些部件来回滑动时,会因摩擦和燃油燃烧而生热。没有一种材料是完全一样的,因此它们在受热或冷却时以不同的速率膨胀或收缩。

预热器加热600cc赛车发动机的热图像

  这种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。

  # FLIR高性能红外热像仪#

  FLIR高性能红外热像仪能提供高速、高分辨率的热成像,易于使用且配置灵活,可以无损测试(NDT)、应力制图,能分辨小至1mK的温差。其还具有捕获温度快速变化和测得运动目标精确温度读数所需的灵敏度、空间分辨率、帧速和积分时间的功能。FLIR高性能红外热像仪还能够通过目标激发并观察目标面上的热力差异来检测内部缺陷。总之,FLIR高性能红外热像仪可执行各种高级检测工作。

标签:菲力尔  我要反馈
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