האתגר הגדול ב-High-Performance Auto Cycle Engines

מחזור אוטו ארבעה סטרוק נשאר האדריכלות הבסיסית של רכב, מנועים, ותעופה קלה הנעה.כפי מהנדסים לדחוף פלט ספציפי מעבר 200 hp לליטר באמצעות אינדוקציה כפויה, יחסי דחיסה מוגברת, ו stratopheric rpm גבולות, העומס התרמי על חומרה קריטית ללבוש עכשיו לחץ על 800 לחץ דם קריטי הופך את הפחתת הלחץ המכוון.

מנועי היי-סיינטנסיים המודרניים דורשים עזיבה של פילוסופיה קירור מורשת.מהנדסים מתייחסים יותר ויותר חום כמשאב כדי להיות מנוהלים ומפניים יותר מאשר פשוט נזרק לאטמוספירה.שינוי זה משליטה פסיבית לשליטה תרמית פעילה, בשילוב עם טכניקות ייצור מתקדמות, הפיק ארכיטקטורות קירור כי הם קלים, מהירים יותר, יותר, המסוגלים לתמוך בזיהומים כוחיים יוצאי דופן.

גבולות של קירור נוזלי

אדריכלות וקיצורים

רגיל רטוב-sleeve מים מעילים להאכיל קריר מן בלוק לתוך הראש גליל דרך מעברים העברה בגודל עבור זרימה ממוצעת. משאבה מכנית צנטריפוגה, בדרך כלל מונעים את crankshaft, זורם נוזל.תרמוסט לווסת זורם בין לולאה עקפה לבין הרדיור, בעוד כובע הלחץ מעלה את נקודת הרתיחה מופעלת במהירות נמוכה כדי לשמור על אוויר-side זה מציע פאניקה, אבל הופך יעילות גבוהה שלה, אבל זה, אבל הוא הופך להיות חזק יותר חזק יותר חזק יותר.

המשאבה מונחת החגורה מספקת זרימה פרופורציונלית למהירות המנוע, לא הביקוש התרמי. בשעה גבוהה, הפסדים טפילים מטפסים בחדות – משאבה מכנית גדולה של V8 יכולה לצרוך 3–5 hp ב 7,000 rpm. במהלך idling חם כל כך לאחר ריצה מלאה, זרימה עשויה להיות לא מספיק, מוביל לרתיחה מקומית.

הגבלות של נביחות ופלוריד

תחת עומס תרמי גבוה, nucleate רותח - המעבר מנוזל עד vapor על פני השטח מתכת - יכול להתרחש.פעם צורה סרט Vapor, צינורות העברה חום עקב אפקט Leidenfrost, גרימת טיולים טמפרטורה מסוכנים מערכות מסורתיות מסתמכות על לחץ (בדרך כלל 1.4 בר) וריכוז גליקול הרחם (0%) כדי לדכא, אבל זה מעלה את העלות של טמפרטורת חום גבוהה יותר מ 50 גרם לחץ דם חום - 30 אחוזים - 000 לחץ דם גבוה יותר מאשר חום - 000 לחץ דם נמוך יותר מאשר חום - 000 לחץ דם גבוה יותר - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם) וגובה חום - 000 לחץ דם גבוה יותר - 000 לחץ דם גבוה יותר - 000 לחץ גבוה יותר מאשר חום - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ על חום - 000 לחץ גבוה יותר - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם גבוה יותר - 000 לחץ דם גבוה יותר - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם גבוה יותר - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם גבוה יותר מאשר חום - 000 לחץ גבוה יותר חום - 000 לחץ גבוה יותר מאשר חום - 000 לחץ דם חום - 000 לחץ דם גבוה יותר

אדריכלות מגניבה

המונחים: Integrated Liquid-Cooled Exhaust Manifolds

לוחות ממאים ממצה מקרינה חום עצום במפרץ המנוע, מגרד רכיבים סמוכים והעלאת טמפרטורות אוויריות. aנוזל-cooled manifold - שבו הקליפה החיצונית סוגרת מעיל מים המחובר ישירות למעגל קירור המנוע - מחסימת מטרות מרובות.זה לוכד פסולת חום מוקדם, מקטין את התפלגות הטמפרטורה על פני הראש, ומפחיתה את המדריכים המחודשים במהלך שסתום חם, או שמן ייצוב.

(FLT:0B-series Modular EngineFLT) 1 exeדגימה את העיצוב הזה.הפול הממצה הוא חדור לתוך ראש הגליל, עם גלריות מגניבות המתפתלות כל רץ.בגרסאות ביצועים M, זה מאפשר פעילות דלק מלאה עם העשרה על ידי צמצום טמפרטורות תת-קרקעיות.3% מראה ירידה של עד 60 מעלות צלזיוס ישירות על ידי לחץ דם ממוקד על ידי לחץ דם גבוה על ידי לחץ דם גבוה של 2C.

מערכות קירור אלקטרומגנטיות

קירור אלקטרומגנטי מבטל משאבה מכנית ומעריצים מהלאה העיקרית של העברת חום.זה משתמש עקרונות מגנטיומידינמי (MHD): עובר קירור התנהגותי - כגון נוזל גליום-indium-tinסגסוגת או ננואיד מבוזר - באמצעות שדה מגנטי מייצר כוח לורנץ שמניע נוזל ללא חלקים נעים. נאס"א וספקי רכב הוכיחו משאבות MHD- MHD-מעבור על פני 10 / פחות מ קרינת חשמל.

עבור מנועי ביצועים גבוהים, קירור אלקטרומגנטי מציע תגובה מיידית זרימה, חיסול של משאבה מכנית רופף במהלך אירועים דפוק חולף טראנס-המצבים.העדר של נושאים וחותמות משפר את האמינות בסביבות רטט חמורים.העיגול יכול להיות חתומה באופן מטבולי, המאפשר נוזלים אקזוטיים עם תכונות תרמיות גבוהות יותר.A 2023 אוניברסיטת שטוטגרט שפורסם בFLT%:0Applied The EngineeringFLTsal הנדסהFal Radulrated 1D, מודל יקר מאחורי מחזורי מתכת כהה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 לחץ מגנטיים ריקים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 לחץ כבד, 000, 000, 000 לחץ כבד, 000, 000.

מיקרו ערוצים Cooling Technologies

מיקרו ערוצים - עוקפים עם קוטרים הידראוליים בין 10 ל 1000 מיקרומטרים - קוגניציה חימום חסכונית מסדר גודל גבוה יותר מאשר מאקרו-ערוצים קונבנציונליים.הם יכולים להיות מכובשים, מכוונים או מיוצרים באופן תוספתי ישירות לתוך משטחים רכיב.עבור מנועי מחזור אוטו, היישום הקריטי ביותר הוא הפנים תא הבעירה ואזור exbustion-port שבו כתמים חמים.

חטיבת מנועים של פורשה עד כה חלוצה בראשי גלילים זעירים עבור מרוצי סיבולת.במקום אחד גדול מים, הראש כולל רשת צפופה של ערוצי תת-מילימטר שנוצרו באמצעות הליקוי הליקוי האבודה ומילימטר כימי. אופטימיזציה טופאולוגיה מאזן חום, קשיחות מבנית וירידה בלחץ.

Coolants: ננופלו ו- Beyond

חידושים קשיחים דורשים נוזלים מתקדמים. מסורתי 50 / 50 מערבה אלילן גליקול-מים יש מוליכות תרמי סביב 0.4 W / mK. על ידי פיזור חלקיקים מהונדסים - תחמוצת מים מימית, נחושת, תחמוצת גרפן או יהלום - חוקרים השיגו הישגים התנהגותיים של 20-60% ללא עלייה משמעותית של מולטי הראייה התפעול.

(הפצה מעשית התרחשה באליפות ה-FIA World Endurance, שבה צוות מפעל LMP1 השתמש ב-Samlica-coated Grana nanofluid. Theנוזל, שהועבר באמצעות משאבה מכנית סטנדרטית עם חותמות פלואורו פחמן, לא הראה שום חלקיק של גרף או שחיקה מעל 6,000 ק"מ של בדיקות.הצוות דיווח על ירידה של 4 מעלות צלזיוס בממוצע בתנאי גזע, המאפשר יחס של 1 עד 1F1 להפחתה של 11.71.

לשימוש בצי, ננופולים יכולים להפחית את גודל מערכת הקירור ולשפר את היעילות, אבל יציבות לטווח ארוך דורשת ניטור.חלק מהמוצרים לאחר שוק מציעים עכשיו קירורים מגובשים עבור מכוניות רחוב ביצועים גבוהים, עם תביעות של 8-10 מעלות צלזיוס בטמפרטורות שיא תחת עומס - למרות אימות עצמאי מוגבל.

ניהול חכם: Electrification and control

משאבות מים חשמליים -Flow Electric Water Pumps

החלפת המשאבה המכנית עם יחידה חשמלית מברשות זרימת מנוע במהירות.זה מאפשר זרימת טרום כוכבים לאחר הסגירה חמה, זרימה מלאה בדל כדי למנוע ספוג חום, ולהפחית את זרימתם במהלך חימום כדי להאיץ זרז אור.עבור תחמוצת-תאוב-תאו-טראו V8, משאבה חשמלית יכולה לקצץ הפסדים קצביים עד 2 קילוואט בגובה גבוה - עד בערך בשעה 3 שעות ביממה ולהפחית את הסוללות.

בקרים מודרניים משתמשים בטמפרטורות יעד מבוססות מפה שמקורן בפרמטרים של הבעירה.כאשר חיישן הטלפוני מזהה את ההדהה הבלתי יעילה, ECU מצווה עלייה מהירה במהירות המשאבה, ואם מצויד, ישירות זורם באופן מעדיף לבנק הליינדר הרלוונטי באמצעות שסתום הפצה המופעל באופן חשמלי.די ומרצדס-AMG משתמשים באסטרטגיה זו כדי להניעיש יחס אווירי תוך כדי מהירות גבוהה, צמצום לצריכת דלקים במהירות של 5%.

חומרים לשינוי שלב לאחסון

קירור Overnight מגביר את הסטארט-אפ ללבוש ועיכובים ביעילות זרז (PCMs) - שעווה דלפין או מליט מלח מלוטשות כלי אלומיניום דקים - חום חלקי במהלך המבצע ושחרר אותו לאט לאחר הסגירה. יחידת PCM מודולרית המחוברת למחבת הנפט או משולבת לתוך ראש גליל שומר את בלוק חם למשך שעות לאחר מכן, לאחר שמערכת של 12 מעלות צלזיוס נשארה מתחת לצריכת דלק קר, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, 000 שעות נסיעה של מעל 20 שעות של צריכת דלק קר של צריכת דלק קר של 40 CART, 000 C.

עבור יישומי צי, טכניקה זו חותך פליטות מצטברות על ידי מאות גרם לכלי רכב מדי שנה, מה שהופך אותו יקר עבור עמידה בתקנות מבלי להתפשר על כוח שיא. מלח hydrate PCMs מציעים צפיפות אנרגיה גבוהה יותר אבל עשוי supercool; פרפרצים אורגניים הם יציבים יותר אבל יש להם פחות מוליכות.

בקרת חיזוי מבוססת מודל

יחידות ניהול מנוע מודרני משלבות קלטות חיישן מרובות - טמפרטורת ראש צילינדרים, טמפרטורת גז ממצה, טמפרטורה קרירה, שמן, האצה כלי רכב ונתונים GPS - כדי לחזות ביקוש תרמיים.שימוש בשליטה מבוססת מודל, המערכת צופה אירוע עומס כבד (למשל, הפעלת שליטה על תחילת או עלייה ברמת השמנת) וטמפרטורה טרום-emptively מופחתת על ידי פתיחת תרמוסטטאטה ולהגדיל את המהירות הקודמת.

(FLT:0) הדור האחרון של גל התרמוסטט האלקטרוני והמשאה מים בקרים 1 משתמש במודל של העברת שיער מבוסס פיזיקלינדר פועל בזמן אמת.נתוני שדה מ OEM אירופי הראו כי לוגיקה צפויה הפחיתה את הטמפרטורה קרירה יותר על ידי 15% במהלך האצה מלאה של 60 עד 250 ק"מ / שעה, שמירה על המנוע של מערכת אופטימלית 95 מעלות במקום ספירה מופחתת ל 108 מעלות צלזיוס הביא יעילות מופחתת.

חומרים וייצור פורצות דרך

ייצור תוספתי עבור Conformal Cooling

אבקת לייזר אבקת היתוך מאפשר ייצור של מבנים מורכבים מנייר עם גלריות קירור קונפורמנטלי כי בדיוק לעקוב אחר פרופילי גלי חום פלוקס.FLT:0Divergent 3DFLT:1 ו Czinger יצרו 3D מודפס אלומיניום-silicon alloy cylinder ראשי עבור היפרcars היברידי, השגת ירידה של 25% בקיר בין תא הבעירה וערוץ קריר, יש ירידה של 28 חודשים עם מגנטית מתכתית קבועה.

גרפן-Enhanced Composites

רדטור מקצה טנקים ודוקטרים בין-קולרים שנעשו מ-Granene-doped ניילון להפגין מוליכות תרמית 50% גבוה יותר מאשר פולימר טהור בעוד להיות 30% יותר קל מאשר אלומיניום. in סיבולת, החיסכון במשקל של 4.8 ק"ג מהחלפת רדיור תרם לניהול צמיגים טוב יותר איזון קירור הבלם.המורכב גם הוא יותר מאלומיניום, צמצום הסיכון של אובדן קריר מהתקפות.

מערכת אינטגרציה ובקרת לוגיקה

מערכת קירור ביצועים גבוהה היא יעילה רק כמו אלגוריתם הבקרה שלה.אינטגרציה מתקדמת עכשיו כוללת את מערכת הקירור ברשת ניהול התרמית הכוללת של הרכב, תיאום עם קירור שידור, ניהול סוללות תרמית בהיברידיים, ותא תא HVAC. לדוגמה, פורשה 911 טורבו תכונות רדיור פעיל כי פתוח רק כאשר הביקוש קירור דורש, צמצום גרור דינמי על ידי 0.02d במהירות גבוהה.

האינטגרציה משתרעת על כוונון לאחר שוק: ערכות הזרקת מים יכולות ממשק עם מערכת הקירור, ריסוס ישירות לתוך האוויר צריכת כדי להפחית את הטמפרטורות של הבעירה ודכא, למעשה פועל כעקף בין-קולר.עבור ניכוי כפוי בונה, מעגל דלת-טמפרטורה נפרד עבור נוזל-אוויר מבודד צריכת קירור מספיקים מגניבים, תוך מתן בתוך 10 מעלות של טמפרטורות קבועות אפילו על פני משיכה חוזרת.

שיטות ביצועים ובדיקה

אימות מערכות אלה דורש יותר מאשר dyno יציב המדינה פועל. דחיית חום Transient נבדק באמצעות רכישה במהירות גבוהה נתונים עם thermocouples. פרוטוקול טיפוסי כרוך גורף מהיר של idle ל redline תחת עומס מלא, ואחריו 10 דקות idle חם soak, חזר על 20 פעמים. infrared מזהה כתמים חמים כי המדידות נקודה עלול להחמיץ.

עבור מערכות אלקטרומגנטיות, כוח השדה המגנטי והתנהלות קרירה נמדדים בטווח התפעולי. A 2021 SAE נייר חקר אבטיפוס משאבה מסוג MHD עם זמן תגובה של 0.2 שניות מאפס לזרימה מלאה - שיפור כפול על קבוצות תרמיות של thermostat מכנית של thermostat. Vibration הוא קריטי עבור קירור מתכת נוזלי עקב צפיפותם, לחץ והעברות חום לעתים קרובות לתקן טמפרטורות דלקתיות;

תחזית עתיד

המחקר ממשיך בניהול תרמי משולב לחלוטין שבו המנוע חוסם את עצמו פועל כחילופי חום. טכניקות תוספת אנרגיה ישירה (DED) מאפשרות הטמעת צינורות חום ישירות לתוך הבלוק כדי להעביר חום מן גלילה לידת לשקע חום לא עובר. בשילוב עם routing קירור מתחלף, מנועי עתידיים יכולים במקביל לכוון אזורי חימום ומשטחי קירור באופן פעיל.

גבול אחר הוא קירור עצמי המכיל microcapsules כי לשחרר סוכני חותם בדלפות, צמצום תחזוקה יישומים מרוחקים.מגנטocaloric קירור, כיום HVAC, יכול להחליף דחיסים של הרכב ולהשלים את מערכת הקירור העיקרית עם משאבת חום קומפקטית ויעילה.ההתכנסות של acreativesated acated acreatives, נוזלים מתקדמים, וייצור תוספים פירושה מערכת קירור היא כבר לא פונקציה יעילה של מים יעילה.

מפתחי Takeaways עבור יצרני מנועים וטייסי צי

  • (FLT:0) משולב של יונקים נוזליים-מסלולים 1 (FLT:1) ללכוד חום פסולת מוקדם, חום חום שטוח, ⁇ טמפרטורה שטוחה, ומהירות חם - סימני של מנועי טוראו מודרניים.
  • (ב) ,0) קירור אלקטרומגנטי (ElectromagneticureFLT:1) מסיר חלקים נעים לתגובה מיידית, אך דורש נוזל התנהגות ומגן מגנטי.
  • (ב) ,0) מ"מ קירור" (FLT:1) מאפשר להחליף חום קומפקטי, בעל יעילות גבוהה המסלק כתמים חמים בראשי גלילנדר ו- turbochargers.
  • (FLT:0)NanofluidsFLT:1 יכול להעלות את התקרה התרמית של מערכות קיימות עם שינויים מינימליים חומרה, אם כי יציבות דורשת ניסוח זהיר.
  • (FLT:0) משאבות וסתומים חשמליים 1 (Feloph:1), עם שליטה מבוססת מודל, להפוך את הקירור מן העומס הטפילי לכלי דיוק עבור כוח ויעילות.
  • (ב) ,0) ייצור מתורבת (FLT:1) פותח גיאוגרפיה ממקסמת את העברת החום תוך צמצום משקל.
  • (ב) ,0) חומרי שינוי-שלב (Phase-changemia) 1 (FLT:1) להפחית את ללבוש קר ופליטת פליטות - גידול פירות ליעילות צי.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מפעילי צי הרכב יכולים לרתום את החדשנות הללו כדי להגן על נכסים גבוהים מהשפלה תרמית תוך השגת שיפורים משמעותיים בכלכלת דלק, אמינות, וערך המכירה מחדש.מערכת הקירור כבר אינה לולאה סטטית - זהו מרכיב פעיל, הניתן לתוכנה המגדיר את גבולות המנוע של מחזור אוטו מודרני.