辉门公司(NASDAQ:FDML)通过研发新的两维超声波检测系统开发出新一代高性能活塞,该产品的运用有助于进一步缩小柴油引擎尺寸。经过初步的应用,与未使用“顶置内冷油道”活塞的前一代引擎相比, “顶置内冷油道”活塞就以其大幅提高的冷却能力,使引擎的二氧化碳排放量减少高达30%。辉门顶置内冷油道活塞的首次批量应用使发动机的升功率提升25%,活塞最高温度远低于可接受的400°C。 而在相同的工况下,普通活塞的燃烧室缩口应力要高出 43% ,且温度会达到 440°C。
“减小的柴油机尺寸提高了升功率输出,从而改善了燃油经济性和二氧化碳的排放,但同时显著提升了柴油活塞需要承受的温度和机械负荷,”辉门动力能源技术和创新副总裁 Gian Maria Olivetti 先生表示,“随着新型高负荷引擎的研发,活塞故障的风险也大大增加,因为过去在材料、设计和冷却方法方面的改进已达到应用极限。辉门公司通过先进检测技术、材料科学和制造工艺方面的创新,极大地降低了活塞对缩小柴油机尺寸策略的限制。
现代柴油活塞使用内冷油道,工作时冷却油不断从内冷油道通过,内冷油道的位置和设计对相关零部件的工作温度和耐久性都有显著的影响。内冷油道离活塞燃烧室越近,就可以带走更多燃烧室口的热量,这样就可以帮助引擎制造商提高引擎的燃烧温度和压力,改善燃油经济性和二氧化碳排放。
标准的一维超声波检测可检测出缺陷,但不能量化缺陷的尺寸和位置。辉门公司的两维超声波检测工艺在 30 秒内就可提供125,000 个数据点的数据。该技术使得辉门公司的工程师们可以准确的确定缺陷的尺寸和位置,为铸造工艺的开发提供宝贵数据。检测所提供的详细信息还能确保高精度成品零部件恒定的品质。
“过去,要铸造具有最佳尺寸和位置的内冷油道活塞是非常困难的,”辉门活塞-活塞销技术总监Frank T.H. Doernenburg 博士介绍。“辉门的新型两维超声波检测技术为我们扫清了障碍。我们的测试过程是无损的,可完全控制铸造的工艺质量并有助于更高级铸造工艺的研发,为引擎设计人员提升引擎效率提供了更大空间。”
通过切割并取样数百个活塞样本,将超声波图像与破坏性测试的数据进行对比,辉门已验证了其两维超声波检测技术的有效性。研究结果促使软件工具的开发和一系列关键物理参数的确定(如探针形状、波长、光束形状和焦点)。
辉门的两维超声波测试和分析工艺可显著提高活塞性能,该技术迅速成为生产高效动力总成件的促能技术。此突破性检测技术在辉门公司纽伦堡技术中心研发成功,并在最近荣获了2012年汽车新闻 PACE 奖。
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