在當今的賽車道上，發動機預熱系統成為越來越寶貴的資產，甚至是一項競爭優勢。許多職業賽車手都認識到這項技術的價值，因為它有助于防止發動機磨損、避免在跑道上性能低下，甚至可避免直接經濟損失。
Hot Products Engineering，是一家美國預熱發動機制造商。今天小菲就來說下，他們是如何利用FLIR高性能紅外熱像儀拍攝熱圖像，展示其發動機預熱產品的價值。
# 預熱發動機#
預熱發動機是每位賽車手上賽道之前必須執行的步驟之一。后來，由于許多賽車規則（小型賽車、短程高速賽車等），這項步驟僅意味著啟動引擎并加速發動機。然而，即便沒有噪音、危險和發臭等問題，冷啟動賽車發動機也常常是一種糟糕的選擇。因為冷啟動涉及金屬間摩擦、不完全燃燒和使用昂貴的賽車燃油來預熱發動機。
預熱發動機是每位賽車手上賽道前必須完成的步驟
對于這個問題，普遍接受的解決方案是使用發動機預熱系統，這種方法是利用小巧又安靜的發生器產生的廉價無鉛汽油平穩升溫并維持恰好的溫度。Pete Davis（擁有美國國家實驗室30余年的精密工程經驗）創立了Hot Products Engineering Inc.，開始設計并為賽車比賽供應預熱產品。如今，他的各系列Hot Head發動機加熱器為世界各地的賽車隊所采用。為了更好地展示發動機加熱器的功效，他們使用FLIR高性能紅外熱像儀進行拍攝記錄。
發動機預熱器的優勢
賽車發動機只有在特定溫度下才會達到峰值功率。發動機預熱器將確保發動機總是維持在那一溫度的極窄范圍內，以便發動機從一開始就能達到峰值功率，這一理想溫度從很大程度上取決于賽車類型。發動機溫度非常影響賽車性能，比如發動機加熱不足會造成與低溫有關的發動機故障，甚至導致賽車手無法完成比賽。此外，冷啟動會引起發動機嚴重磨損，而預熱能減少發動機磨損，直接為賽車隊節省昂貴的重新組裝費用，還能完全消除代價高昂的冷態活塞卡住的風險。
# 發動機加熱器的運行狀況#
在沿短程高速賽車跑道的實驗裝置中，FLIR高性能紅外熱像儀用于捕獲Hot Head DragPro競賽上的發動機加熱器。FLIR高性能紅外熱像儀生成的熱圖像清晰地顯示了溫度如何平穩上升并準確維持在57℃和99℃之間。得益于多年在國家實驗室工作的背景和積累的經驗，Hot Products Engineering的創始人Pete Davis對熱成像的強大功能再熟悉不過：“我以前曾在研究與開發環境中使用紅外熱像儀研究熱圖像，因此我知道熱像儀能觀測到肉眼不可見的東西?！?
FLIR高性能紅外熱像儀生成的熱圖像清晰地顯示了溫度如何平穩上升并準確維持在57℃和99℃之間
因此，當Pete Davis創辦一家專門制造發動機預熱系統公司時，他清楚熱成像能夠向職業賽車手展示預熱系統的價值。Pete Davis繼續道：“我們正不斷開拓發動機預熱系統的新市場，因此我們需要盡力讓客戶了解我們產品的價值。熱成像在這方面很有幫助，我們十分依賴采用FLIR高性能紅外熱像儀捕獲的熱圖像。以往我們不能很好地展示產品功效的可視內部信息，直到我們采用了FLIR高性能紅外熱像儀。此外，FLIR熱像儀拍攝的熱圖像有助于我們樹立科技公司的形象。”
# 發動機預熱的原理：線性熱膨脹#
我們需要預熱發動機的一切原因都可用線性熱膨脹的概念來解釋。發動機是由數種不同的材料制成，比如活塞由某種類型的鋁合金制成，汽缸由另一種鋁合金制成，活塞環由鑄鐵或鋼制成，氣門由鋼、不銹鋼或鈦制成，導架由另一種材料制成。一旦發動機啟動，這些部件來回滑動時，會因摩擦和燃油燃燒而生熱。沒有一種材料是完全一樣的，因此它們在受熱或冷卻時以不同的速率膨脹或收縮。
預熱器加熱600cc賽車發動機的熱圖像
這種材料和溫度變化之間的相互關系是可以預測的且呈線性。當冷的發動機剛開始啟動時，活塞先升溫和膨脹。熱量從活塞傳遞到活塞環，然后傳遞到汽缸壁。如果加速發動機，產生多個燃燒循環，過早增加摩擦頻率，活塞膨脹的速度比汽缸要快得多。如果活塞和汽缸之間空間不足以容納膨脹，發動機將受損，稱之為“冷咬死”。在開始駕駛前預熱發動機能夠讓發動機中的部件慢慢膨脹并保持穩定。一旦發動機變熱，發動機部件尺寸的變化就不那么劇烈，損壞發動機的風險要小很多。
# FLIR高性能紅外熱像儀#
FLIR高性能紅外熱像儀能提供高速、高分辨率的熱成像，易于使用且配置靈活，可以無損測試（NDT）、應力制圖，能分辨小至1mK的溫差。其還具有捕獲溫度快速變化和測得運動目標精確溫度讀數所需的靈敏度、空間分辨率、幀速和積分時間的功能。FLIR高性能紅外熱像儀還能夠通過目標激發并觀察目標面上的熱力差異來檢測內部缺陷。總之，FLIR高性能紅外熱像儀可執行各種高級檢測工作。
