Flir T540 热像仪助力学生研发赛车

日本大学发动机协会成立于 1952 年,最初是一个专注于汽车研究的社团,并在早期与多家大型汽车制造商合作。20 世纪 80 年代,协会开始转向竞技赛车领域。他们开始参与节能竞技赛,即比拼谁能用一升汽油行驶最远距离,同时也参加了志愿性拉力赛事。到 2000 年和 2001 年,他们将目标定得更高,凭借定制整流罩和铝制车架的开发制造,参加了著名的美国 Formula SAE 赛事。

如今,作为大学“未来博士工坊”学生项目的一部分,发动机协会获得了学校的支持,包括资金和专用工作空间。这种支持使他们能够自 2003 年首届日本学生方程式赛事以来,持续参与每一届比赛——只有少数高校团队才能实现这一成就。在本文中,我们采访了日本大学发动机协会的 Iki 先生,了解 Flir T540 如何帮助他的团队在赛车研发中争取更高的排名。

 日本大学发动机协会的 Iki 先生

日本大学发动机协会的 Iki 先生

 

通过对开发的车辆进行实际驾驶测试来积累经验并收集数据的重要性

日本大学发动机协会的发展之路并非一帆风顺。多年来,他们的排名一直徘徊在第 50 名左右。然而,通过对项目进行全面改革,他们显著提升了表现。在最近的比赛中,团队多次跻身前 20 名,分别取得了第 19 名、第 26 名和第 16 名的优异成绩。这种转变源于团队凝聚力的提升和校友的宝贵支持。即使在新冠疫情期间,许多项目陷入困境,他们依然保持了技术优势和竞技精神。

“要跻身顶尖行列,需要全力投入赛车开发和零部件工程,并进行大量实车测试,”Iki 先生解释道。 

顶尖院校与中等院校之间的差距往往取决于赛道测试时间。现实世界的经验和数据积累是无可替代的。车队目前的赛车体现了他们的进取理念:车辆配备了精密的悬架系统 (POU),用于控制底盘侧倾,同时采用高输出发动机调校,不断挑战性能极限。 

发动机协会的赛车底盘。

发动机协会的赛车底盘。

团队的一项优势是,拥有一台 464×348 分辨率的 Flir T540 专业红外热像仪。最初,Iki 先生计划使用 Flir T540 进行轮胎温度分析,特别是优化外倾角(图 3),以及监测制动系统。然而,他很快发现,这台热像仪在发动机调校方面也具有出乎意料的价值。 

行驶前的右后轮胎。   行驶后的右后轮胎

右后轮胎(上)和左前轮胎(下)行驶前后对比。

行驶前的左前轮胎。   行驶后的左前轮胎。

均匀的热分布表明设置已得到适当优化。

 

聚焦动力输出与排气系统温度变化之间的关系——排气系统视频分析

“量产车是为日常驾驶条件设计的,通常会保留一定安全裕度,但赛车发动机遵循的原理完全不同。性能才是唯一目标,”Iki 先生解释道。“提前空气燃料混合气的点火时刻可以提升动力,但如果设置过早,会导致爆震,严重时甚至可能导致发动机损坏。反之,如果点火时刻过于保守,能量就会以热量的形式浪费掉,而不是转化为可用的动力。点火时刻调整的效果可以在底盘测功机的功率曲线上以数值形式体现。然而,当我们分析排气系统温度变化的视频影像,并将其与功率数据进行对比时,发现结果与功率曲线完全吻合。”

T540

Flir T540 专业红外热像仪

Flir T540 是一款专为高级研发设计的高性能热像仪,与精简版分析软件 Thermal Studio Pro 搭配使用时,可让团队在现场快速、直观地获取测量结果。

展望未来,发动机协会计划开发一款定制油底壳,以降低车辆的重心。届时,Flir T540 也将在验证发动机冷却性能是否足够方面发挥关键作用。

消声器歧管温度,点火时刻提前调整。   消声器歧管温度,点火时刻滞后调整。

消声器歧管温度,点火时刻提前与滞后调整。

调整了点火时刻后,消声器歧管温度下降,这表明排气能量被更有效地转化为可用动力。

消声器温度   歧管的时间序列温度数据。

消声器温度和歧管的时间序列温度数据。

Iki 先生指出,Flir T540 不仅适用于发动机调校,还可用于评估散热性能。通过对比涂覆 HDP(一种旨在增加表面积、增强散热性能的高性能涂层)前后消声器表面的热成像,Flir T540 清晰展示了该涂层的效果。 

涂覆 HDP 涂层前的消声器。   涂覆 HDP 涂层后的消声器。

涂覆 HDP 涂层前后的消声器对比。

在相同的行驶负载条件下测量温度。涂覆涂层后,网状区域的散热温度升高了约 8°C。

 

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