National Transport Library Research Database

Development of materials for high temperature exhaust applications in heavy truck engines (Development of materials for high temperature exhaust applications in heavy truck engines)

  • Zhu, Baohua
  • Scania CV AB, Svenskt företag eller organisation, 556084-0976
Registration number:
  • Trafikverket 200901433
Subject(s): Abstract: Syfte och mål: Projektet syftar till att utveckla nya legeringar för att klara framtidens emissionskrav utan att minska på avgaskomponenternas livslängd eller tillförlitlighet. Komponenterna skall klara motorvibrationer, temperaturväxlingar (100 grader C-1000 grader C) och långvarig exponering i avgasmiljö med temperaturer upp till 1000 grader C under en livslängd som motsvarar 160 000 mil. Resultat och förväntade effekter Materialdata. Förhöjd kunskap rörande korrosion/oxidation som grenrören utsätts för vid drift i lastbil. Förhöjd kunskap om legeringsämnens effekt på mekaniska egenskaper och korrosions/oxidationsmotstånd vid höga temperaturer. Projektet kommer möjliggöra för motorer att uppfylla framtidens emissionskrav, samtidigt som prestandan kan ökas och bränsleförbrukningen minskas. Erhållna materialdata kommer att stå till grund för noggrannare hållfasthetsberäkningar, vilket medför att konstruktionen på komponenterna kan optimeras. Uppläggning och genomförande Projektet kommer att delas upp i fyra delar: A) Kunskap om driftsförhållanden för avgas- och turbogrenrör kommer att samlas och sammanfattas. Detta kommer att bistå vid definiering av de krav som måste uppfyllas av materialen. En litteraturstudie och termodynamiska beräkningar kommer, tillsammans med expertis från Scania och KTH, att användas för att bestämma vilka material/legeringar som skall ingå i projektet. B) Materialegenskaper av signifikant betydelse för avgas- och turbogrenrör kommer att provas. Resultaten kommer att viktas och jämföras. En klassificering av materialen kan därefter göras och de högst rankade kommer att sorteras ut för mer utförliga undersökningar. C) Mekaniska och fysikaliska egenskaper kommer att utvärderas i temperaturer upp till 1000 grader C. Utvärderingen skall utföras så att resultaten även lämpar sig för hållfasthetsberäkningar. D) Provbitar kommer att implementeras i motorer med väldefinierade testcykler. Proverna kommer att utsättas för avgaser med varierande temperatur. Abstract: Goals/targets: The project aims to develop alloys that will meet the requirements in the future emission legislations, without reducing the exhaust components durability or reliability. The components shall withstand severe thermal cycling from 100 degrees C up to 1000 degrees C as well as engine vibrations in an exhaust environment with temperatures ranging up to 1000 degrees C, with a durability equivalent to 1 600 000 km. Result and effects: Material data. Enhanced understanding of the corrosion/oxidation occurring in exhaust and turbo manifolds during operation. Enhanced knowledge regarding the effect alloying elements has on high temperature mechanical properties and corrosion resistance. The project will enable engines to meet the requirements in the future emission legislations, with improved performance and reduced fuel consumption. The evaluated material data will allow more accurate strength calculations. This will make it possible to optimise designs of the components. Planning and implementing: The project will be divided into four parts, A, B, C and D. A) Knowledge regarding the service conditions for exhaust- and turbo manifolds will be gathered and summarised. This will assist to define the requirements to be met by the alloys. A literature survey and thermodynamic calculations, together with the combined knowledge and experience of KTH and Scania, will be used in order to decide which materials/alloys that will included in the project. B) Material properties with significant importance for exhaust- and turbo manifolds will be tested. The results will be compared in order to classify the materials and the highest ranked will be sorted out for more thorough investigations. C) Mechanical and physical properties will be evaluated in temperatures up to 1000 degrees C. The results shall conform to the data needed for strength calculations. D) Test pieces will be implemented in engines with well defined test cycles. The test pieces will be exposed to exhaust gases with varying temperatures.
Item type: