ההשפעה של מנוע בלוק עיצוב על פיזור חום באוטו-מחזור

המשימה של המנוע בלוק ב- Modern Auto Cycle Engines

בלוק המנוע כבר זמן רב נתפס כעמוד השדרה המבני של מנוע הבעירה פנימית, אבל תפקידו כמרכיב ניהול תרמי הוא קריטי באותה מידה. בחיפוש אחר תפוקת חשמל ספציפית יותר ותאימות פליטות מחמירות, מהנדסים כיום מתייחסים לבלוק כחילופי חום פעיל ולא דיור פסיבי, כל החלטה עיצובית - מסלקציה של קיבוצית למגיאומטריה מים - משפיע ישירות על האופן שבו מתפזרים חום, מגינים, מגנים על טמפרטורה יעילה ומתקדמת, אפילו על יעילות של לחץ על תפקוד מכנית, או לחץ יעיל.

מנועי מחזור מודרני להתמודד עם אתגרים תרמיים חסרי תקדים.דמוניזציה וזעזועים דחפו תפוקות חשמל ספציפיות מעל 150 קילוואט לליטר, דחוסים את אותה אנרגיה שחרור לתאי התלקחות קטנים יותר.זה מגביר את רמת החום של פלוקס עד 30-50% בהשוואה קודמים טבעיים כמו פיראטיות.באותו זמן, הידוק תקני כלכלת הדלק דורשים יחס דחיסות גבוהות יותר ותערובת רזה, אשר מעלה את הלחץ הגבוה ביותר של לחץ דם זה חייב להיות מופחת על ידי חסמיך באופן טבעי לחום, תוך כדי חסמי לחץ אחד.

דור חום והתחדשות דינאמית

אנרגיה חלוקת מנועים Spark-Ignition

במנוע טיפוסי של ניצוץ-המחזה אוטו-מעגל, רק כ-30-35% מהאנרגיה הכימית של הדלק מומרת לעבודה מכנית שימושית ב- crankshaft.האנרגיה שנותרה חייבת להידחק באמצעות מערכת הממצה (30-35%) ומערכת הקירור (25-30%), עם שבריר קטנה שאבדה לקרינה והדבקה מפני משטחים.

מחקרים אחרונים באמצעות בלוקים מנועים כלי חשפו כי גלי חום שיא מתרחשת לא במיקום המרכז המת העליון של piston, אבל מעט לאחר, במהלך שבץ ההתרחבות מוקדם כאשר הבעירה היא אינטנסיבית ביותר. זה נוזל חום transient יכול לעלות על 10 MW / m2 במנועי גבוהה מודרניים, בלוק חייב להיות מתוכנן לספוג את הדופק התרמית המהיר הזה ללא התפתחות יתר של ⁇ טמפרטורה שיכול להוביל להפרעות דם תרמי או ריאליות של מחזור הדם של מחזור הדם של מחזור הדם של מחזור הדם של מחזור זמן אמתי אחד.

חוק ה-Alncing

פיזור חום יעיל אינו רק על קירור בלוק בצורה אגרסיבית ככל האפשר.אובדן חום מופרז דרך קירות גלילי מפחית את טמפרטורת הגז בתוך מחזור במהלך שבץ ההתרחבות, הורדת יעילות תרמית.הבלוק חייב להכות איזון מדויק: זה חייב לפעול חום הרחק מאזורי הגלימה במהירות מספיק כדי למנוע כתמים חמים, אך לשמור מספיק אנרגיה תרמית במשחתת גזים כדי למקסם את העבודה במהירות גבוהה יותר, כאשר זה הופך להיות מקצב חום גבוה יותר, כאשר הוא מקצב חום גבוה יותר, כאשר הוא הופך במהירות גבוהה יותר, כאשר הוא ממזג אוויר חם יותר, עם לחץ אוויר חם יותר, עם לחץ גבוה יותר, עם לחץ גבוה יותר, כאשר הוא הופך להיות מלחץ שטח קירור, כאשר הוא הופך במהירות גבוהה יותר, כאשר הוא מלחץ עמוק יותר, עם לחץ גבוה יותר, 000, 000, עם לחץ גבוה יותר, עם לחץ גבוה יותר, עם לחץ גבוה יותר, עם לחץ גבוה יותר, עם לחץ דם גבוה יותר, עם לחץ אוויר חם יותר, עם לחץ גבוה יותר, עם לחץ גבוה יותר, עם לחץ דם גבוה יותר, עם לחץ אוויר בלחץ גבוה יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 מהירות גבוהה יותר, 000

בפועל, איזון זה מושג על ידי התאמת עובי הקיר ועוצמה קירור לאורך גלילה.השלישי העליון של השעמו (nearest the combustion Cell) דורש קירור אגרסיבי לשלוט לדפוק ולהפחית את העברת החום לתוך טבעות piston.היתרונות השלישי האמצעי מ קירור מתון כדי לשמור על שלמות סרט שמן, בעוד השלישי התחתון (ne the crankcase) יכול להיות מותר לרוץ חם יותר כדי להפחית את החיכוך חם יותר ולקדם את זה מתכתב.

מדע חומרי והתנהלות תרמית

אלומיניום-Silicon Alloys: The Dominant Choice

בחירת חומר בלוק היא ההחלטה היחידה המשפיעה ביותר עבור ביצועים תרמיים.סגסוגת אלומיניום-silicon, במיוחד A356 (AlSi7Mg) ו 319 (AlSi6Cu4), לשלוט בייצור הרכב המודרני בשל מוליכות תרמית של 150-170 W / mK) עם משקל קבוע מול לחץ דם כהה יותר, בערך שלוש פעמים של ברזל כהה ב 50 W/mK.

ההתפתחויות האחרונות בסגסוגת אלומיניום מתכתלורגיה לדחוף את הגבולות קדימה. Hypereutectic אלומיניום-silicon ⁇ , כגון A390 עם 17% תוכן סיליקון, להפחית את האפקטיביות של הרחבה תרמית מתחת 18 ppm / ° C תוך שיפור ההתנגדות. ⁇ אלה לחסל את הצורך עבור קוגניציה בלוק נפרד ביישומים מסוימים, כמו חלקיקים קשיחים ליצור משטח עונד לאחר קדחתני לאחר סגסוגת נאותה עם קצת יותר לחץ דם סגסוגת עם סגסוגת עם סגסוגת עם סגסוגת עם סגסוגת לחץ דם שלילי על ידי סגסוגת עם סגסוגת עם סגסוגת עם קצת לחץ דם שלילי על ידי סגסוגת עם סגסוגת מופחתת לחץ דם סגסוגת עם סגסוגת מופחתת על ידי סגסוגת על ידי סגסוגת עם קצת יותר לחץ דם סגסוגת עם סגסוגת על ידי סגסוגת עם קצת יותר מדידחתומה.

ברזל גרפיטי ו- Specialty Alloys

עבור מנועי דיזל כבדים, יישומי בנזין ביצועים גבוהים, ואופנועים, ברזל גרף קומפקטי (CGI) מציע אלטרנטיבה משכנעת. עם מוליכות תרמית סביב 40 W / mK - מעט נמוך יותר מאשר ברזל אפור - CGI לפצות עם פחות סגסוגת כפולה של מנועי נחושת / עמידות עייפות.זה מאפשר חלקים דקים קירK, אשר באופן חלקי את עונש ההתנהגות על ידי צמצום אורך ההתנהלות תרמית - CGI פועל כמה אזורים קיצוניים לחץ אווירי אווירי חום או לחץ אווירי לחץ על פני השטח.

⁇ מגנזיום, עם מוליכות תרמיות סביב 100-120 W / mK ודחיסות שני שליש של אלומיניום, נחקרו עבור בלוקים מנועים באבטיפוס קל משקל. ההתנגדות שלהם זחילה עניים בטמפרטורות גבוהות הגבורה הגבילה את האימוץ שלהם ליישומים נמוכים כמו מנועי אופנועים.עם זאת, ההתקדמות האחרונה בסגסוגת כדור הארץ מגנזיום-ר שיפרה ביצועים גבוהים, מה שהופך אותם מועמדים עבור רכב היברידי שבו עומסים תרמיים למנועי משקל נמוך יותר.

Coolant Jacket Architecture and Hydraulic Design

מתוך Open Deck to Closed Deck: Evolution of Water Jacket Geometry

העיצוב של מעילי מים בתוך הבלוק התפתח מתצורה פשוטה פתוחה-דדק - שבו פער גדול בין חביות גלילי לבין הקיר החיצוני יצרו תא קירור אחד - לאדריכלות חצי-פתוחה סגורה סגורה סגורה וסגורה-Deck מודרנית. בבלוק סגור-Deck, חפיפונים משטחים חמים ומתמשך של משטחים חמים חמים חמים, אשר בדרך כלל נוצר על ידי מעברים חמים של נוזל-מחץ, אשר נוצר על ידי צינורות אחוריים מהירים.

המעבר מעיצובי הסיפון הפתוחים לסגור מונע על ידי הצורך בנוקשות מבנית גבוהה יותר. גושי הסיפון הפתוחים, בעוד קל יותר להטיל וקל יותר, לסבול מעיוותים תחת לחץ גליל גבוה.החבילה סגורה מקשרת את השכבות יחד בראש, צמצום שחלות על ידי עד 40% תחת עומס גבוה.זה ישירות מצמצם את טבעת השבר ואת מפוצץ, אשר הופך את צריכת הנפט התחתונה ומשתפת את הסגת הסגירה עם לחץ הדם.

Cross-Flow Cooling and Imping Jets

תצורה של קירור קרוס-זרימה, שבו קריר נכנס לבלוק בצד אחד ויציאה בצד השני, לספק יותר התפלגות טמפרטורה אחידה על פני בנק גלילי בהשוואה למערכת זרימה גבוהה יותר, אשר לעתים קרובות השאירו צילינדרים אחוריים תחת פיקוח.

טכניקה מתקדמת נוספת היא השימוש במהירות קרירה profiling, שבו הגיאומטריה של מעיל המים נועד להאיץ את זרימת הזרם במיוחד דרך אזור הגשר הצר בין גלילינדרים. אזור זה, לעתים קרובות רק 4-6 מ"מ רחב במנועי קומפקטיים מודרניים, הוא האזור המחוחצ ביותר של בלוק.שרוף מקומית באזור זה יכול להוביל לסדקים כי להפיץ לתוך תא הבעירה.

ניהול מופרז של Bore Distortion

קירור לא אחיד מייצר עיוותים לא-ציריים בטמפרטורה התפעולית, הגדלת מכת-על-ידי, צריכת שמן וחיכוך.אנליזה אלמנט פיניט בשילוב עם CFD מאפשר למהנדסים לחזות עיוות תחת עומס תרמי ומכני, ולחדד באופן משמעותי את הגאומטריה של המים כדי למזער את הגמישות של צריכת שומן באופן ישיר עם בלוקים ייצור מודרני להשיג סטיית עגולה של פחות מ -10 מיקרונים בטמפרטורה הפעלה מלאה.

ניתוח עיוות בורה הפך מתוחכם יותר עם שילוב של סימולציות מרובות-פיזיקה כי זוג דינמיקות תרמיות, מבניות ונוזליות. מהנדסים יכולים עכשיו לדמות את כל מחזור חימום המנוע, לחזות כיצד שינויים גיאומטריה משונים מתחילת קר ועד ניתוח מצב יציב. יכולת זו גילתה כי נשא עיוותים אינה קבועה אלא משתנה עם מהירות המנוע ועומס, הדורשת עיצובי מים שמירה על עגולות לאורך כל המפה התפעולית הנוכחית.

Air-Cooled Surface Geometry ו- Forced Convection

עקרונות עיצוב עבור חסימת אוויר-קליד

עבור אופנועים, מנועי מטוסים, מנועי תועלת קטנים, ויישומים תעשייתיים מסוימים שאינם יכולים להכיל מערכת קירור נוזלית, בלוק עצמו מכוסה עם מערך של סנפירים חיצוניים.פינים אלה להגדיל את שטח פני השטח במגע עם אוויר מסובך, להסתמך על ספויקת מאולץ על פני השטח של מכונית או משטח מונע על ידי מנועים בלחץ גבוה מדי.

ההתקדמות האחרונה בעיצוב בלוק אווירי התמקדה בקידוד גיאומטריה פיננסית באמצעות דינמיקות נוזלית חישובית.אופנועים מודרניים מיצרנים כמו דוקאטי ו-BMW משתמשים ב cylinders עם צורות תלת-ממדיות מורכבות כי זרימת אוויר ישירה ביעילות רבה יותר סביב חלקי הנמל exhaust. חלק עכשיו משלבים finer-draft-drainders חמים שמשנים לאורך גובה cyl כדי להתאים את המהירות של שימוש אווירי של מנועים מ-Ricericericericeric.

ריצוף ו-Radative Heat Transfer

ציפוי שחור גבוה של ציפויים על פני השטח יכול לשפר את העברת חום קורנטיבית על ידי 15-30%, במיוחד כאשר המנוע הוא idling או נייח ואוויר יציבה הוא מינימלי. ערכי הרשליות מעל 0.9 הם achievable עם ציפויים קרמיקה מיוחדים.בעומסים נוזליים, משטחים חיצוניים הם בדרך כלל חשוף או צבועים להגנה על קורוזיה, כמו conve conve in the Warming שמן צוואר הרחם, אפילו על ידי מנועים נוזלי, עם מנועים אוויריים, עם לחץ אווירי אוויריים, כולל לחץ אווירי אוויריים, עם מנועים, כולל לחץ אוויריים, עם מנועים בלחץ חום, עם מנועים בלחץ אוויריים, כולל לחץ אוויריים, כולל לחץ אוויריים, עם מנועים בלחץ חום, עם מנועים בלחץ אוויריים, עם לחץ אווירי חום, עם מנועים בלחץ אוויריים, עם מנועים בלחץ אוויריים, עם מנועים בלחץ אוויריים, עם מנועים בלחץ אוויריים נוזלי, כולל, עם מנועים בלחץ אוויריים מופעלים בלחץ אוויריים נוזלי, עם מנועים בלחץ אוויריים מופעלים בלחץ אוויריים נוזלי, כולל, כולל, לעתים קרובות פועל, עם מנועים בלחץ אוויר מופעלים בלחץ אוויר מופעלים בלחץ אוויריים מופעלים, אבל מופעלים בלחץ אוויר

טקסט משטח הוא טכניקה מתפתחת לשיפור העברת חום אחיד הן בלוקים אוויריים ונוזלים-קולקים. מיקרו-fins, דינוטים, ותכונות משטח אחרות על קירות קרירים של מעיל המים יכול להגביר את אתרי נינקיה עבור אסימון micro-fining ושיפור של נוזל-קרקעים מתקדמים.

מודלים ועיצוב ומודלים

העברה לחום

שום בלוק מודרני של מנוע נכנס הייצור ללא הסתברות וירטואלית נרחבת באמצעות העברת חום conjugate (CHT) סימולציה תוכנה כגון סימנס STAR-CCM + ו Ansys Fluent פתרון שתיקת אנרגיה בבלוק המוצק, הקרון, ואת האוויר שמסביב בו זמנית לחסום נתונים שלמים: הפעלת גבול חם, פעילות עומס קבוע של מדינתי בעוצמה גבוהה, ושינויים תרמיים כגון אזורי קירור אוויר אחד, בדרך כלל, לאחר קירור גבוה, הוא כולל מחזורי לחץ דם גבוה.

הסימולציות של CHT השתפרו באופן דרמטי עם הזמינות של מחשוב ביצועים גבוהים 10%. שבו סימולציות מוקדמות בשימוש במזכרות coarse עם 1-2 מיליון תאים, מודלים מודרניים ברמת הייצור פועל באופן שגרתי 20-50 מיליון תאים עם רזולוציה גבול למטה עד 10 מיקרומטר ליד ממשק CVern-קירה.רזולוציה זו הכרחית כדי ללכוד את הפרטים של nucleateating ו ⁇ תרמי כי בדרך כלל מופעלת של 50 נקודות מדידה.

אופטימיזציה של Topology ועיצוב יצירתי

אלגוריתמי אופטימיזציה טופולוגיים יכולים לפתח ג'קט מים ג'ממטים כי יהיה בלתי אפשרי להרות באופן ידני. החל מהחלל עיצובי הכולל את נפח בלוק הכולל, ה- מטבוליזם אופטימיזציה של חומרים שבהם אין צורך למטרות מבניות או תרמיות, יצירת מעברים אורגניים דמויי ענף שמפחיתים את הירידה בלחץ תוך כדי מקסימום העברת חום.

אופטימיזציה טופולוגיה כבר מיושם גם על אלמנטים מבניים של בלוק, כגון אתרי אינטרנט הנושא הראשי ו cylinder הראש חוטים מחצץ. על ידי חיתוך חומר מאזורים מתח נמוך, תוך הוספת צלעות וגידים באזורים נושאי עומס, מהנדסים יכולים להפחית את המשקל על ידי 10-15% ללא סיבוכים קורטוב או ביצועים תרמיים יש השפעה על ניהול תרמיים: חום מהיר יותר, 000 קמצמיים עם צריכת מים סטנדרטיים של צריכת מים משולבת או ירידה במשקל זה יש השפעה על פני 20.

ביצועים, יכולת, וספקיות Outcomes

גניבת התנגדות ודיכוי

טמפרטורת קיר גליל התחתונה משפרת ישירות את ההתנגדות על ידי צמצום הטמפרטורה של המטען של גז קצה לפני הדבקה.עבור באופן טבעי מנועי פיראטיות, כל 10 מעלות צלזיוס ירידה בטמפרטורת הקיר הממוצע יכול לאפשר בערך 0.3-0.5 נקודות עלייה ביחס הדחיסה גיאומטרי תוך שמירה על אותה דרישה octane.זה מתורגם לשיפור של 1-2% יעילות בלם.

היחסים בין טמפרטורת הקיר ודפק אינם ליניאריים: במהירויות גבוהות של מנוע, ההשפעה יורדת ככל שהזמן מגורים יורד, אבל במהירויות נמוכות שבו דפוק הוא בעייתי ביותר, בקרת טמפרטורה היא קריטית.זה הוביל לפיתוח אסטרטגיות קירור משתנות שבו זרימת קרירה מוגברת במהירויות נמוכות כדי לדכא, ואז מופחת במהירויות גבוהות כדי למזער אובדן.

סרט שמן ולבוש ניכוי

⁇ rmal כי מעוות את גלילאו כוח את טבעות piston לעבוד קשה יותר כדי לשמור על חותם, הגדלת חיכוך וצריכת שמן. a היטב חסימה מעוצבת שומר כי יש טמפרטורות בתוך 15-20 מעלות צלזיוס מלמעלה עד תחתית של אזור נסיעות הטבעת, שמירה על שלמות סרט שמן הראה 0 0 נקודות חום לגרום דקירה מקומית של הסרט, המוביל לנפיחות, microwelding, וצלצול מואץ ולבוש עמוק עם טווח קירור של 40 ק"מחץ קירור הנכון של מים חמים.

טמפרטורת סרט שמן משפיעה גם על סטיות וחיכוך.טמפרטורת שמן אופטימלי עבור חיכוך מינימלי במנועי בנזין טיפוסי הוא סביב 100-110 מעלות צלזיוס בלוקים לרוץ קר מדי עלייה של שמן מולקולות ומשאב הפסדים, בעוד בלוקים חמים מדי מאיץ את הפחתת הנפט.החום נושאת את הבלוק למאזן שמן, דרך גלריות שמן לחזור ואת קירות גלילי, השפעות שמן על ידי 10 ° C טמפרטורת קירור זה כולל מיכל מים מודרנית.

חיי עייפות וגמישות מבנית

מופחתת רכיבה תרמי רכיבה על אופניים amplitude פחות מעייפות מחזור נמוך סדק בנקודות ריכוז הלחץ כגון אתרי נושא עיקרי, צילינדר הראש בוש בוסים, ואת האזורים הראשי. בלוקים עם ערוצי קירור אופטימיזציה הוכיחו שיפור חיי עייפות של 2x או יותר בהשוואה עיצובים מורשת, יתרון קריטי עבור כלי רכב מסחריים כבדים ביצועים גבוהים שבו לחץ cylinder עולה על 200 ק"מ או יותר מאשר עומסים מהירים - מעומסים מהירים יותר - לחץ חזק - 000 לחץ חזק - משמש כדי לחץ חזק יותר לחץ חזק - 000 חזק - 000 קשה כדי לחץ חזק - 000 חזק יותר לחץ חזק - 000 קשה קשה - 000 קשה כדי לחץ חזק יותר מטווח נמוך יותר - 000 קשה - 000 קשה כדי לחץ חזק יותר מעומסים לחץ חזק - 000 קשה יותר - 000 קשה - 000 קשה - 000 קשה - 000 קשה - 000 קשה - 000 קשה קשה קשה קשה - 000 קשה יותר.

ביישומים בעלי ביצועים גבוהים, עייפות תרמית היא לעתים קרובות הגורם המגביל של חיי בלוק ולא עייפות מכנית.הטמפרטורה שונה בין קיר גלילי חם לצד חום ומעיל המים הקר של צד אחד יוצר מתחים דחוסים שיכולים לעלות על כוח התשואות של החומר, גרימת עיוות פלסטיק על כל מחזור.מעל אלפי מחזורים, זה מוביל למתחים מתישים חום כי ממזערים סביב עוצמת הני של חומר חום חלש, ולהפחית את רמות הלחץ הקלות חלשות באופן ישיר, כגון לחץ נמוך יותר, כגון לחץ נמוך יותר, כלומר, כלומר, כלומר, ירידה בלחץ נמוך יותר מאשר תכונות קירור נמוך יותר מאשר לחץ נמוך יותר מאשר תכונות קירור נמוך יותר מאשר תכונות קירור נמוך יותר מאשר לחץ נמוך יותר מאשר לחץ נמוך יותר מאשר תכונות קירור נמוך יותר.

ייצור מתקדם וטכנולוגיות מתפתחות

ייצור תוספתי לייצור Core

ייצור תוסף מתכת ישיר של בלוקים מלאים נשאר רווחי עבור ייצור נפח, אבל ייצור תוספת של תבניות חול ליבות ליהוק הוא עכשיו מסחרי קיימא. ליבות חול הדפסה מאפשר למצוא קטעים מגניבים עם גיאוגרפיות פנימיות מורכבות - מעוקל, מתפתל, מתעתק, מקבצי OEM קבועים, תחת חתומי ליבת לא-אוטוקונים - זה יהיה בלתי אפשרי עם תיבות ליבה מסורתיות.

יתרון נוסף של ייצור ליבה של תוסף הוא היכולת ליצור תכונות קירור משולבות כגון שילובים helical, גנרטורים מערבים, ואת הבכיים הפנימיים בתוך המעיל מים.תכונות אלה יכולות לשפר את העברת החום באזורים ספציפיים ללא מורכבות ייצור ליבת מוגברת. לדוגמה, grooves helical בתוך המעיל מים חמים סביב גלילי יכול לגרום נפוח, קידום ולהגדיל את המורכבות של צינורות מתכתיים בשימוש על ידי שילוב של תאים אחידים במיוחד על ידי תאים אחידים של תאים עם תאים עם תאים קלים יותר מאשר שילוב של 15 ליטרים.

ריצוף תרמית וחום Flux Management

ציפויי המחסום הארוכים (TBCs) חלים על כתרים, גגות תא הבעירה, ופני שסתום חסמימים את גלי החום להיכנס לבלוק מלכתחילה משודרגים. Ytria-stabilized zirconia (YSZ) ו- pyrochlore-based דחייה של טמפרטורות מתחת ל- W/mK יכול להפחית את המעבר חום על ידי לחץ חום על ידי תאים חמים בלחץ גבוה יותר.

מחקר עדכני חקר את היישום של TBCs אל הגליל עצמו, ולא רק את piston ואת משטחים הראש. ציפויים דק של oxide או zirconia החל הקיר השעמו יכול להפחית את העברת החום לקרר על ידי 20-30%, המאפשר תא הבעירה לרוץ לחץ דם גבוה יותר עבור יעילות משופרת.

מעגלים חכמים מגניבים ואלקטרוניקה ניהול

התעשייה נעה לעבר מערכות קירור חכמות עם משאבות מים מבוקרות אלקטרונית, תרמוסטטי שלב רב-שלבי קירור, ועיגולים קירור מפוצלים שבו הראש בלוק וצילנדר פועלים בטמפרטורות שונות. במהלך חימום, זרימה קרירה יכול להיות מוגבל או לעצור לחלוטין כדי להאיץ את המנוע חם, להפחית את החיכוך והפליטה.

כמה מערכות מתקדמות משלבות כעת בקרת קירור חיזוי, באמצעות נתוני GPS, מידע תנועה, ועומס המנועים המצפים לתנאי למערכת הקירור לפני אירוע עומס גבוה ידוע, למשל, אם מערכת הניווט מעידה על טיפוס בגבעה מתקרב, מערכת הקירור יכולה להגביר את זרימת האוויר קרירה ולהקטין את נקודות הטמפרטורה לפני שהמנוע מגיע לשיא, למנוע overshooted על פני השטח, אשר דורש חסימת במהירות משתנה קריר, כלומר, פצעים חמים יותר, ואפקטיביים של חום גבוה, עם מגבלות מהירות גבוהה, ותפקוד איטי יותר של חום גבוה יותר.

כיוונים עתידיים והדרך קדימה

צינורות חום נשמטים ו- Passive Thermal Transport

המחקר בוחן את שילוב צינורות החום ישירות לתוך מבנה בלוק. צינור חום הוא צינור חתך חתומה המכיל נוזל עבודה כי מתאדה בקצה החם ו condenses בקצה הקר, תחבורה חום באופן פסיבי בהתנהגויות תרמיות יעילות מעל 10,000 W / mK חוסמת צינורות חום מתכומים באזור הגשר בין גלילים או ליד מושבי תת-קרקעי יכול להפחית באופן דרמטי את כתמים חמים או חסימת חום גבוהה יותר, עם צינורות חום יציבים.

בלוקים של צינורות חום Prototype הוכחו בסביבות מעבדה, מראה הפחתות טמפרטורה של 40-60 מעלות צלזיוס באזור הגשר הקריטי. צינורות החום עשויים בדרך כלל פלדה נחושת או נירוסטה עם מים או אצטון עובד נוזל, והם או הם גם מחולקים לתוך בלוק או מוכנס לתוך חורים מקודחים לאחר הסימון הגדול ביותר לייצור הוא עלות ואריזות: כל צינור מוסיף חומר צינורית חום ופרקות, אשר עשוי להיות מטבול עבור צינורות מים או טמפרטורה גבוהה.

חומרים משותפים ומבנה משקל אור

חומרים מורכבים בעלי ביצועים גבוהים כגון פחמן-פייבר-reinforced סיליקון carbide (C / SiC) ואלומיניום matrix מורכב (AMCs) עם חיזוק סיבים פחמן רציף או סיליקון יכול לשבור את המסחר המסורתי בין מוליכות תרמית וכוח מבני.חומרים אלה מציעים התנהגות תרמית בטווח של 200-400 W/mK עם גירוי ספציפי של מרחק גבוה יותר של 30 ק"ג, אך עשוי לשמור עלות גבוהה יותר מאשר לחץ עלות גבוהה של צריכת נפח ייצור.

הפיתוח של ממטריקס מתכת מורכב בלוקים המנוע מתקדם דרך שותפויות בין יצרני רכב לספקים חומרים. A- Magna משותף מיזם BMW-Magna הפיק בלוק מפגין באמצעות carbide אלומיניום-silicon אשר משיג 50% מוליכות תרמית גבוהה יותר מאשר תקן A356 כאשר הוא 20% בהיר יותר.ה, המסובייקט נוצר על ידי סינון של סיבי סיליקון עם mol אלומיניום, מאפשר לחץ תרמי נמוך יותר של לחץ דם בינוני זה הוא להפחית את אותה כמות גבוהה יותר של לחץ דם גבוה יותר של לחץ דם גבוה יותר מאשר לחץ דם גבוה יותר מאשר לחץ דם סטנדרטי.

Machine Learning-Driven Design Optimization

למידת מכונות, במיוחד אלגוריתמים מעמיקים של פיתוח וחדשנות עיצוב, מאיצה את אופטימיזציה של עיצוב תרמי בלוק. אלגוריתמים אלה מקיפים אלפי תוצאות CFD ו- FEA סימולציה ולומדים את היחסים בין פרמטרים גיאומטריים לבין מדדי ביצועים תרמיים.הם יכולים להציע ג'קט מים שהשגת מטרות מרובות מתחרים - צמצום טמפרטורת המתכת, צמצום אובדן משאבה, שמירה על יכולת מבנית ושמירה על מודלים ללא צורות ייצור מסורתיות.

דוגמה לגישה זו היא השימוש באופטימיזציה של בייסיאנוס לסימון פרמטרים עיצוב מים של מעיל מים. במחקר שנערך לאחרונה מ-MIT, רשת עצבית הוכשרה על 10,000 עיצובים מפוצצים כדי לחזות טמפרטורה שיא, ירידה בלחץ קרירה, ומסה.המטב הציע מעיל מים שהפחית את הטמפרטורה ב- 8 מעלות צלזיוס תוך הורדת לחץ על ידי 12% בהשוואה להישגים מעוצבים על ידי אדם.

שילוב העיצוב הירומלי לפיתוח Powertrain

תפקידו של המנוע בפירוק חום הוא פרמטר עיצוב יסודי הצורות של פלט כוח של מנוע אוטו, יעילות, חיי השירות.כל החלטה - מתוך התוכן של סיליקון של סגסוגת אלומיניום ועד לייבוש של מעבר מים - מצטבר כדי להגדיר את החתימה התרמית של אימון אירובי ביעילות, עם כלי סימולציה מודרניים, טכניקות ייצור מתקדמות, והבנה עמוקה יותר של פיזיקה העברה, להשיג היום שליטה טמפרטורה יעילה לפני עשרות שנים ארוכות עוצמה להמשיך לדחוף לתוך אדריכלות יעילה בלחץ גבוה של מנועים אינטנסיבי.

השילוב של תכנון תרמי חסום עם מערכות כוח אחרות הופך חשוב יותר ויותר.כלי רכב היברידיים, המנוע פועל לסירוגין, הדורש מחזורי חימום מהירים ומחזורי קירור כי לכפות דרישות תרמיות ייחודיות. יש לתכנן להגיע לטמפרטורה אופטימלית במהירות לאחר תחילתה הקרה, להפחית את אובדן החום במהלך מחזורי ניהול מחזורי כבוי, ולשמור על שלמות מבנית באמצעות טראנסים תרמיים תכופים.

עבור מהנדסים שנכנסים לתחום, הלקח ברור: הבלוק אינו רק הליהוק; הוא מערכת תרמית, הבנת הפיזיקה של העברת חום, תכונות של חומרים מודרניים, ואת יכולות הייצור המתקדם חיוני כדי לקבל החלטות עיצוב שיגדירו את הדור הבא של מנועי מחזור אוטו.עם חסימת מנועים:0onמתמשכים מחקר nanoflubusovir 1LT, אשר יכול לשפר את התנהגות תרמית יעילה על ידי 10, 000 ו-F2 LT.