ゼネラル・エレクトリックのガスエンジン部門は、業界をリードする二段ターボチャージング、リーンバーン燃焼戦略およびミラー弁タイミングの組み合わせにより、非常に高い効率と特定の出力に重点を置いた製品ラインを構築しました。この継続的な高効率化戦略は、エンジンの開発をより高いピーク燃焼圧力と重要なコンポーネントへの熱負荷に向けて押し進めています。この効率向上が要求される一方で、製品の信頼性、堅牢性、可用性、単価、関連するライフサイクルコストを維持または改善することも求められています。この要求を満たすために、GEジェンバッハーチームは、Ricardoコンサルティングエンジニアと共同で新技術および新デザインと分析方法論を継続的に開発しています。この論文では、最近公開された二段624エンジンをGEジェンバッハーガスエンジンのポートフォリオに追加する総合的な開発プログラムの一環として、新しいシリンダーヘッドの設計、分析および開発に適用される方法論の概要を提供します。シリンダーヘッドの開発において開発され適用された設計方法論は、DFSS DFRなど、ゼネラル・エレクトリックのすべてのエンジニアリング部門で使用されるコアツールと方法論を基盤にしています。GEジェンバッハーの既存の顧客フリートで収集された数十万時間にも及ぶエンジン運転データと、顧客の多種多様な運転条件が、コンポーネントレベルでの精密な信頼性モデルの開発の中心にありました。このデータは、信頼性設計(DFR)ツールとプロセスを用いてさらに分析され、明確な故障モードの特定と主要故障モードの促進要因の決定を可能にしました。これにより、新たな境界条件、すなわちより高圧力や温度の下での現在のコンポーネントの反応を予測することが可能となりました。シングルシリンダーテストにより、詳細なコンポーネントの運用データが収集され、この相関を可能にしました。これらの要因は、新しいシリンダーヘッドの設計と分析の評価基準として使用されました。新しいシリンダーヘッドアセンブリは、異なる材料、新しいヘッド構造、および冷却された排気弁シートを含む新しい水ジャケットデザインを組み込んだ設計です。新しいシリンダーヘッドアセンブリは、複数の反復FEAおよびCFDループ、完全な共役熱伝達分析、ならびに組立内の特定コンポーネントの詳細を検討するための複数のブレークアウト研究を含む広範な設計および分析最適化プロセスを受けてきました。分析方法論への信頼度は、現在の生産シリンダーヘッドの広範なシングルシリンダーテストによりさらに向上しました。これにより、解析的アプローチの精度を高めるための閉ループ相関プロセスを確立し、新しいシリンダーヘッドの設計を高い信頼を持って進めることができるようになりました。新旧シリンダーヘッドの信頼性予測を確認するために、フルサイズの開発エンジン向けの特定の加速試験が開発されました。これらの試験は、SCE作業から特定された主要促進要因を組み込み、初期のヘッドで予測された故障を開始することに成功しました。その後、同じ試験を用いて、新しいシリンダーヘッドが同じ試験条件下での堅牢性を実証しました。

この論文はCIMAC 技術データベースから失われましたが、ここでダウンロード可能になっています。