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2段階ターボチャージング、リーンバーン燃焼戦略、ミラー弁タイミングを組み合わせた非常に高効率で特定出力の製品ラインを確立しました。このエンジン効率を継続的に向上させる戦略は、エンジン開発をより高いピーク発火圧力や重要なコンポーネントの熱負荷へと押し上げました。この継続的な効率の向上は、製品の信頼性、強度、可用性、単価および関連するライフサイクルコストを維持または改善するという条件で求められています。これらの要求に応えるために、GEジェンバックのエンジニアリングチームは、Ricardo コンサルティングエンジニアリングと協力し、新技術や新しい設計および分析手法を継続的に開発してきました。本稿では、最近GEジェンバックのガスエンジンポートフォリオに追加された2段階624エンジンの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、開発に適用された手法の概要を提供します。シリンダーヘッド開発の過程で開発され適用された設計手法は、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中核的なツールと手法、すなわちDFSS、DFRなどが基礎になっています。既存のGEジェンバックの顧客のエンジンフリートでの数十万時間の運転経験と多様な顧客の運転条件の広範なデータが、コンポーネントレベルまでの正確な信頼性モデルの開発の中核を成してきました。このデータはさらに信頼性設計（DFR）ツールとプロセスを通じて分析され、明確な故障モードの特定と主要な故障モード促進要因の特定が可能になりました。これは新しい境界条件、すなわちより高い圧力と温度下に置かれた現行コンポーネントの応答を予測する際に重要です。シリンダーテストを通じて、この相関を行うための詳細なコンポーネントの運用データを収集しました。これらの要因は、新しいシリンダーヘッドの設計と分析における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、異なる素材、新しいヘッド構造、および冷却式排気バルブシートを含む新しい水ジャケット設計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、完全結合熱伝達解析および特定のコンポーネントの詳細を検証するためのいくつかのブレイクアウト研究を含む広範な設計および分析の最適化プロセスにかけられました。設計および分析の正確さを向上させるために、現在の生産シリンダーヘッドの広範なシリンダー単体テストによって分析手法に対する信頼がさらに向上しました。このテストにより、分析手法の精度を高め、設計の進捗を高い信頼を持って行うことが可能になりました。ライアビリティ予測を確認するために、フルサイズの開発エンジン用に特定の加速試験が開発され、オリジナルヘッドで予測された故障を発生させることに成功しました。これと同じテストを使用して、新しいシリンダーヘッドの強度を同じテスト条件下で証明しました。

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