今日热闻!六年跨越三大步,他把“温度计”装进发动机里

时间:2023-02-10 16:50:22       来源:科技日报

科技日报记者 王延斌


【资料图】

春节假期刚过,汤海威便投入到了发动机可靠性测试与评价的工作中。

在实现了活塞等高温运动件动态温度测量技术从无到有、从有线到无线、再到自发电的三次跨越后,这位潍柴动力股份有限公司首席技师、“汤海威劳模创新工作室”带头人并不满足,他要带领团队成员继续探索“无人区”。

他们拥有足够的实力。

科技日报记者了解到,汤海威带领团队主攻发动机及零部件特种测量和先进试验技术,取得了多项技术突破,获得11项国家级、省市级创新奖,获授权10项发明专利、23项实用新型专利,为企业节约研发资金1.1亿元。

2021年11月,汤海威团队主持完成的《内燃机高温运动件动态测量技术研究及应用》项目获得2021年度中国机械工业科学技术奖一等奖。而这支能打硬仗的团队领头人——汤海威,荣获2022年全国五一劳动奖章。

从无到有,突破特种测量关键技术

活塞是发动机的主要部件,被称为发动机的“心脏”。要想提升发动机的质量,需要活塞温度等数据支撑,而测量活塞动态温度非常困难。

在发动机里,活塞要承受高温、高压、高加速度,其在1秒钟内需往复运动50次以上,工作温度更高达三四百摄氏度,要开发一款能适应如此恶劣环境的数据采集系统,难度可想而知。

在发动机特种测量技术中,活塞等高温运动件动态温度测量技术的难度最大,相关成熟技术一直掌握在国外少数研究机构手中。2016年夏天,汤海威团队正式向该难题发起挑战,誓要把“温度计”装进发动机里。

彼时,汤海威虽与发动机已经打了20多年交道,但面对一个从未涉足的新领域,他还是有些无从下手。

“我认为他们不可能完成这项挑战,这项技术太复杂了。”潍柴动力股份有限公司工程技术总监欧佩迪直言不讳。

可汤海威偏不信邪。

“我们潍柴的产业工人,不仅能生产出享誉全球的发动机,还能突破发动机特种测量关键技术。”他说。

凭着多年对发动机内部结构特点的理解,同时结合活塞运动特性,汤海威提出了有线和无线两种测试方式,并计划有线先行,积累经验后再突破无线。

在经历了数不清的尝试后,汤海威团队的新技术下线。该技术实现实时测温,并将传统行业通用测量方法的精度误差由20摄氏度缩小到1摄氏度。

不过,汤海威并不满足,他转入了无线测温技术的研究。从有线到无线,这是另一个层级的技术跨越。

步履不停,把动态测温技术做到极致

此前,无线测温技术被一家欧洲公司垄断,测量费用高昂且测试周期长。当时,潍柴动力正处于发动机新平台大量开发阶段,每年有近百个的试验需求,而每个试验项目都需要该测量技术,因此要耗费大量的试验费用和测试时间。

紧迫的试验需求,给汤海威的团队带来了空前的压力,但他们没有退缩。

可无线测量到底该如何实现,谁也没有头绪。

“电脑主板这么大,我们的智能手机主板这么小,为什么我们不能把数据采集系统的体积缩小,将其装进发动机里?”汤海威的“奇思妙想”启发了所有人。

汤海威带领团队成员设计微型数据采集电路,一遍一遍地更改和优化软硬件。他们先后开发了二十余种封装工艺,最终将测量系统(传感器、导线、数采模块、供电等)牢固可靠地封装在测量活塞上。

外人不知道的是,为了这项技术创新,汤海威自学三维设计、机械加工等技能,制定了上百种解决方案,这些方案放到电脑里,容量达到了十几个GB(吉字节)……不断尝试、创新,最终他带领团队攻克了无线动态测温难题。

但汤海威并未停下脚步。他发现,测温系统的供电时间只有约200小时,有时难以支撑整个试验周期的全过程动态测温。

能否实现测温供电技术的突破?他又动起了脑筋。

有了明确的目标,汤海威带领团队结合连杆—活塞、活塞—喷嘴、飞轮—飞轮壳等不同运动副的运动特点,拓展发明了多种运动发电方式,使多种高温运动件在动态测量状态下实现了自供电能力,可支撑测量系统长期运行。

“从有线到无线再到自发电,我们从未停下脚步。”回顾过往6年的攻关经历,汤海威感叹道,“创新没有捷径,有的只是不停尝试,在一次次的失败中总结经验,寻找更优的解决方案。”

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