发动机的新趋势

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通过减少对化石燃油的依赖，从而减少交通中二氧化碳的排放这个全球性大趋势推动了替代性燃油使用数量的不断增长，这包括生物柴油，以及含有酒精的燃油等。此外，在克服对进口石油的依赖性方面，世界各地区所采取的策略各异，因此先进的、全球性的汽车厂家必须为应对未来不同质量的燃油做好自己充足的准备。

为应对燃油差异，跨国汽车零部件供应商大 陆集团组织建立了一个名为IQ FUEL（智能燃油）的联合体以便开发一种高度集成的、小型化的传感器系统，用于识别油箱中当前的燃油成分。这种新型的燃油质量传感器（Fuel Quality Sensor）可实现优化油箱中燃油实际质量的发动机控制策略。此外，这种智能传感器还能够识别出燃油中的内含成分，例如硫、水分和其它杂质。这样就可以防止发动机部件和废气处理部件的工作原理和排放受到可能的影响。

优化发动机控制的新设想

“发动机控制与当前不断增长的燃油质量的多样化有关。由此将造成影响燃烧和排放的燃油性能发生波动，其后果是，我们必须测量我们喷入燃烧室的燃油。如果我们不测量，就不会识别出这种波动，它们既可能降低发动机的效率，也可能产生不必要的高排放。这种新型智能型燃油质量传感器可以实现优化油箱中燃油实际质量的发动机控制策略。从而可以以最少的燃油消耗产生最大的发动机动力”，大陆集团传感器和执行器业务单元负责人表示。

这种新型传感器应用了MOEMS（微光机电传感器）组件嵌入式技术解决方案，借助测量光谱在红外线范围内的光传播来确定燃油的成分。这种光学测量法可以用来确定许多燃油特征，其中包括密度、燃烧值、十六烷值和辛烷值、硫含量、粘度等。只利用一个传感器硬件便可满足柴油发动机和汽油发动机的应用。使用嵌入式化学计量学模型可以有效分析传感器值，模型在各个特殊燃油特征的基础上预测出燃油成分的比例。在安装上微传感器系统后，它就可以监督燃油的组分并将数据提供给发动机管理系统。为发动机管理系统EMS新开发的软件模块可以对例如喷射（喷射时间点和喷射量）等中央控制参数进行相应的调整。

无论各个汽车制造商的要求如何，这种智能燃油传感器都可以升级为自适应发动机控制。通过将传感器模块集成到汽车中以及扩展发动机控制软件可以补偿燃油质量的波动，优化发动机的运行，这不仅可以保护汽车的废气处理等分系统，而且还可以保护发动机本身。因此，尽管不可预测的燃油成分的可能性在不断地增加，这种燃油质量传感器仍有助于保证发动机的稳定运行。

多年以来，大陆集团不断提供燃油传感器技术方面的解决方案并利用这种经验（即利用灵活燃油传感器和直接气缸压力测量）来整合这种新型燃油质量传感器，并将这种系统广泛的能力转变成发动机控制方面的具体优势。

更高性能的柴油发动机

目前，各个顶级汽车制造商都在开发更高性能的柴油发动机，以提高动力性能、减少二氧化碳排放和提高燃油经济性，但高于 90kW/l的升功率输出给活塞设计带来了巨大挑战。

辉门公司新近开发出了能够满足高性能柴油发动机使用要求的高强度、高耐热性能的铝活塞。BMW 率先在其3.0 升并配置了三个涡轮增压器的柴油发动机(N57D30S1)中使用了此活塞，该发动机的升功率达到了93kW/l，是世界上动力最强的轻型柴油发动机。

辉门动力总成部技术和创新副总裁表示，“提高升功率输出产生了更高的机械负荷和温度，这让活塞的散热性与其强度变得同等重要。我们的铝活塞可以在比以前更高的热力和机械负荷工况下有效运行，而不会有钢活塞存在的发动机油裂解和积碳形成的危险。辉门利用自身的工艺和材料专业知识生产出具有较高耐久和热力学性能的铝活塞，从而满足高性能柴油发动机的需要。这些改进意味着铝活塞在未来一段时期内将继续保持在轻型柴油发动机领域的领先地位。”

铝活塞的生产及研发

据了解，针对铝活塞的生产，辉门公司开发出了创新的DurabowlR工艺，这使得发动机燃烧室喉口边缘得到强化，从而可以承受更高的机械负荷和热负荷。提高位置的内冷油道设计则改善了活塞的热力学性能，而辉门研发的两维 (2D) 超声波检测工艺对于该技术的实现不可或缺。辉门的 DuraBowlR工艺通过再次熔化活塞燃烧室喉口周围的合金，使得铝合金的金相组织更加细化从而提高材料的疲劳强度。为确保对关键参数的控制，每个燃烧室都使用辉门公司专有的电涡流工艺来检测金属表面下的缺陷。提高位置的内冷油道技术使冷却机油达到尽可能靠近活塞燃烧室的地方，以获得最大的冷却效果。辉门活塞产品设计总工程师表示：“冷却液的作用使得活塞更耐久并减少了内部摩擦。该技术对于帮助主机厂开发更高效、更加紧凑型柴油发动机，从而改善燃油经济性和二氧化碳排放起着重要作用。”

要将内冷油道布置在距离活塞喉口和燃烧室距离较近的地方，需要大幅提高铸造工艺的精度和可靠性。辉门已经研发了一项新的 2D 超声波检测技术，这使得该公司对铸造工艺有了更深入的了解并实现了对质量更加严格的控制。标准的一维超声波检测技术可以检测出缺陷但不能量化其尺寸和位置。辉门的 2D 超声波工艺在 30 秒内即可以提供12万5千个数据点。使用该技术，辉门工程师可以准确判断缺陷的尺寸和位置，为优化铸造工艺提供宝贵数据。这些非破坏性测试得出的详细数据还保证了高精度产品成品零件的质量一致性。通过剖析几百个活塞，比对超声波检测图像与破坏性测试方法，所获得的结果可以有效验证该技术。经过大量的实验研究，辉门还成功开发了相关应用软件并确定了许多关键实际参数（如探头尺寸、波长、光束几何和焦距）。