曹曉昂

通過(guò)減少對(duì)化石燃油的依賴，從而減少交通中二氧化碳的排放這個(gè)全球性大趨勢(shì)推動(dòng)了替代性燃油使用數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，這包括生物柴油，以及含有酒精的燃油等。此外，在克服對(duì)進(jìn)口石油的依賴性方面，世界各地區(qū)所采取的策略各異，因此先進(jìn)的、全球性的汽車廠家必須為應(yīng)對(duì)未來(lái)不同質(zhì)量的燃油做好自己充足的準(zhǔn)備。

為應(yīng)對(duì)燃油差異，跨國(guó)汽車零部件供應(yīng)商大陸集團(tuán)組織建立了一個(gè)名為IQ FUEL（智能燃油）的聯(lián)合體以便開(kāi)發(fā)一種高度集成的、小型化的傳感器系統(tǒng)，用于識(shí)別油箱中當(dāng)前的燃油成分。這種新型的燃油質(zhì)量傳感器（Fuel Quality Sensor）可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化油箱中燃油實(shí)際質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略。此外，這種智能傳感器還能夠識(shí)別出燃油中的內(nèi)含成分，例如硫、水分和其它雜質(zhì)。這樣就可以防止發(fā)動(dòng)機(jī)部件和廢氣處理部件的工作原理和排放受到可能的影響。

優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)控制的新設(shè)想

“發(fā)動(dòng)機(jī)控制與當(dāng)前不斷增長(zhǎng)的燃油質(zhì)量的多樣化有關(guān)。由此將造成影響燃燒和排放的燃油性能發(fā)生波動(dòng)，其后果是，我們必須測(cè)量我們噴入燃燒室的燃油。如果我們不測(cè)量，就不會(huì)識(shí)別出這種波動(dòng)，它們既可能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，也可能產(chǎn)生不必要的高排放。這種新型智能型燃油質(zhì)量傳感器可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化油箱中燃油實(shí)際質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略。從而可以以最少的燃油消耗產(chǎn)生最大的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力”，大陸集團(tuán)傳感器和執(zhí)行器業(yè)務(wù)單元負(fù)責(zé)人表示。

這種新型傳感器應(yīng)用了MOEMS（微光機(jī)電傳感器）組件嵌入式技術(shù)解決方案，借助測(cè)量光譜在紅外線范圍內(nèi)的光傳播來(lái)確定燃油的成分。這種光學(xué)測(cè)量法可以用來(lái)確定許多燃油特征，其中包括密度、燃燒值、十六烷值和辛烷值、硫含量、粘度等。只利用一個(gè)傳感器硬件便可滿足柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用。使用嵌入式化學(xué)計(jì)量學(xué)模型可以有效分析傳感器值，模型在各個(gè)特殊燃油特征的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)出燃油成分的比例。在安裝上微傳感器系統(tǒng)后，它就可以監(jiān)督燃油的組分并將數(shù)據(jù)提供給發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS新開(kāi)發(fā)的軟件模塊可以對(duì)例如噴射（噴射時(shí)間點(diǎn)和噴射量）等中央控制參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

無(wú)論各個(gè)汽車制造商的要求如何，這種智能燃油傳感器都可以升級(jí)為自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制。通過(guò)將傳感器模塊集成到汽車中以及擴(kuò)展發(fā)動(dòng)機(jī)控制軟件可以補(bǔ)償燃油質(zhì)量的波動(dòng)，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，這不僅可以保護(hù)汽車的廢氣處理等分系統(tǒng)，而且還可以保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)本身。因此，盡管不可預(yù)測(cè)的燃油成分的可能性在不斷地增加，這種燃油質(zhì)量傳感器仍有助于保證發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

多年以來(lái)，大陸集團(tuán)不斷提供燃油傳感器技術(shù)方面的解決方案并利用這種經(jīng)驗(yàn)（即利用靈活燃油傳感器和直接氣缸壓力測(cè)量）來(lái)整合這種新型燃油質(zhì)量傳感器，并將這種系統(tǒng)廣泛的能力轉(zhuǎn)變成發(fā)動(dòng)機(jī)控制方面的具體優(yōu)勢(shì)。

更高性能的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

目前，各個(gè)頂級(jí)汽車制造商都在開(kāi)發(fā)更高性能的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高動(dòng)力性能、減少二氧化碳排放和提高燃油經(jīng)濟(jì)性，但高于 90kW/l的升功率輸出給活塞設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

輝門公司新近開(kāi)發(fā)出了能夠滿足高性能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使用要求的高強(qiáng)度、高耐熱性能的鋁活塞。BMW 率先在其3.0 升并配置了三個(gè)渦輪增壓器的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(N57D30S1)中使用了此活塞，該發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率達(dá)到了93kW/l，是世界上動(dòng)力最強(qiáng)的輕型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

輝門動(dòng)力總成部技術(shù)和創(chuàng)新副總裁表示，“提高升功率輸出產(chǎn)生了更高的機(jī)械負(fù)荷和溫度，這讓活塞的散熱性與其強(qiáng)度變得同等重要。我們的鋁活塞可以在比以前更高的熱力和機(jī)械負(fù)荷工況下有效運(yùn)行，而不會(huì)有鋼活塞存在的發(fā)動(dòng)機(jī)油裂解和積碳形成的危險(xiǎn)。輝門利用自身的工藝和材料專業(yè)知識(shí)生產(chǎn)出具有較高耐久和熱力學(xué)性能的鋁活塞，從而滿足高性能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。這些改進(jìn)意味著鋁活塞在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)將繼續(xù)保持在輕型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位?！?/p>

鋁活塞的生產(chǎn)及研發(fā)

據(jù)了解，針對(duì)鋁活塞的生產(chǎn)，輝門公司開(kāi)發(fā)出了創(chuàng)新的DurabowlR工藝，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室喉口邊緣得到強(qiáng)化，從而可以承受更高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。提高位置的內(nèi)冷油道設(shè)計(jì)則改善了活塞的熱力學(xué)性能，而輝門研發(fā)的兩維 (2D) 超聲波檢測(cè)工藝對(duì)于該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)不可或缺。輝門的 DuraBowlR工藝通過(guò)再次熔化活塞燃燒室喉口周圍的合金，使得鋁合金的金相組織更加細(xì)化從而提高材料的疲勞強(qiáng)度。為確保對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的控制，每個(gè)燃燒室都使用輝門公司專有的電渦流工藝來(lái)檢測(cè)金屬表面下的缺陷。提高位置的內(nèi)冷油道技術(shù)使冷卻機(jī)油達(dá)到盡可能靠近活塞燃燒室的地方，以獲得最大的冷卻效果。輝門活塞產(chǎn)品設(shè)計(jì)總工程師表示：“冷卻液的作用使得活塞更耐久并減少了內(nèi)部摩擦。該技術(shù)對(duì)于幫助主機(jī)廠開(kāi)發(fā)更高效、更加緊湊型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，從而改善燃油經(jīng)濟(jì)性和二氧化碳排放起著重要作用?！?/p>

要將內(nèi)冷油道布置在距離活塞喉口和燃燒室距離較近的地方，需要大幅提高鑄造工藝的精度和可靠性。輝門已經(jīng)研發(fā)了一項(xiàng)新的 2D 超聲波檢測(cè)技術(shù)，這使得該公司對(duì)鑄造工藝有了更深入的了解并實(shí)現(xiàn)了對(duì)質(zhì)量更加嚴(yán)格的控制。標(biāo)準(zhǔn)的一維超聲波檢測(cè)技術(shù)可以檢測(cè)出缺陷但不能量化其尺寸和位置。輝門的 2D 超聲波工藝在 30 秒內(nèi)即可以提供12萬(wàn)5千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。使用該技術(shù)，輝門工程師可以準(zhǔn)確判斷缺陷的尺寸和位置，為優(yōu)化鑄造工藝提供寶貴數(shù)據(jù)。這些非破壞性測(cè)試得出的詳細(xì)數(shù)據(jù)還保證了高精度產(chǎn)品成品零件的質(zhì)量一致性。通過(guò)剖析幾百個(gè)活塞，比對(duì)超聲波檢測(cè)圖像與破壞性測(cè)試方法，所獲得的結(jié)果可以有效驗(yàn)證該技術(shù)。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，輝門還成功開(kāi)發(fā)了相關(guān)應(yīng)用軟件并確定了許多關(guān)鍵實(shí)際參數(shù)（如探頭尺寸、波長(zhǎng)、光束幾何和焦距）。