Ö zellikle benzinli 1lt ve altındaki motor hacmine sahip

Transkript

1 SAYI 48 EYLÜL 2013 OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ ARAŞTIRMA GELİŞTİRME A.Ş. İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ VAKFI OTOMOTİV SANAYİİ DERNEĞİ TAŞIT ARAÇLARI YAN SANAYİCİLERİ DERNEĞİ OTOMOTİV ENDÜSTRİSİ İHRACATÇILAR BİRLİĞİ 8. A3PS Konferansından Notlar (*) Ö zellikle benzinli 1lt ve altındaki motor hacmine sahip turbolu içten yanmalı modelleri ile 125 gr/km CO2 hedefini yakalayarak rahatlayan Avrupalı Üreticilerin karşısında 2020 ve 2025 için çok daha agresif hedefler bulunmaktadır. Bu agresif hedefler, bugün için OEM lerin yakın gelecek ürün planlarında %30 lar mertebesinde ağırlık azaltılmış hafif şasi ve gövdeli araç modellerini ve bu hafif araçlarda yapılacak yeni verimli elektrikli güç aktarma sistemlerine sahip Elektrikli/ Hibrid Elektrikli araç uygulamalarını gündemde tutmalarını ve dönemi için ise kaçınılmaz sonucun FullCell araçlar olacağını ifade etmelerine neden olmaktadır. Bu ürün stratejisinde bugün için öne çıktığı görünen ve Ar- İÇİNDEKİLER 8. A3PS Konferansından Notlar 1 Haberler 1 FEV TR Tanıtımı 2 Ge ekiplerinin faaliyetlerinin en yoğunlaştığı kısım, batarya ömrü ve enerji yoğunluğu üzerine yapılan çalışmalardır. Avrupalı tüm üreticiler enerji yoğunluğu konusun alternatif malzemelerin geliştirilmesi ile çözülebileceği hususunda birleşmektedirler. Ancak bu alternatif malzemelerden enerji maliyeti açısından bitmiş üründe rekabetçi olan 200 $/kwh değerini (Hücre+Elektroniği+Paketleme) yakalaya bilenlerin ticari başarı gösterebilecekleri ifade edilmektedir. Bu noktada Çin in söz konusu alternatif malzemelere ait madenlerin dünyadaki mülkiyetlerine sahipliği konusundaki aşağıdaki resimde yer alan üstünlüğü, tüm üreticilerde bugün için Batarya konusunu Çin e kaptırdıkları ile ilgili yaygın bir görüş oluşturmuştur. Volkan Bayraktar (*) 8th A3PS Conference Eco-Mobility 2013; 3rd and 4th October 2013 Tech Gate Vienna Başlık: 2025 Perspektifinde Elektrikli Araç Yol Haritası DUYURU 12 Kasım 2013 tarihinde FEV Day of Powertrain İstanbul 2013 motor ve güç aktarma organları endüstrisindeki en son teknolojik gelişmeler hakkında teknik sunumların yapılacağı konferans gerçekleşecektir. FEV Türkiye adına her yıl gerçekleştirilmesi planlanan konferans ile ilgili olarak Gnl. Md. Dr. Taner GÖÇMEZ, tüm meslektaşların katılımından büyük memnuniyet duyulacağını ifade etmektedir. Katılımcı sayısının sınırlı olduğu belirtilerek katılımın karaca@fev.com adresine bildirilmesi rica edilmektedir.

2 Dr. Taner GÖÇMEZ (*) F EV global otomotiv sektörüne hizmet veren dünyanın lider bir motor, şanzıman ve araç mühendisliği firmasıdır. FEV dünya çapında ileri teknoloji içten yanmalı motorlar, konvensiyonel, elektrikli ve alternatif itki sistemleri alanlarında mühendislik hizmeti sunmaktadır. Güç üretim ve aktarma sistemleri için tasarım, analiz, prototipleme, motor, şanzıman, elektronik kontrol sistemleri ve batarya geliştirmenin yanı sıra, araç entegrasyonu, kalibrasyonu ve homologasyonu ile geniş bir yelpazede mühendislik çözümleri üretmektedir. FEV Test Sistemleri bölümü, gelişmiş test ve enstrümantasyon ürünleri ve servisleri alanında küresel bir tedarikçi konumundadır. Merkezi Almanya nın Aachen şehrinde olan ve Prof. Dr. Pischinger in CEO su olduğu FEV, birçok kıtada bulunan gelişmiş teknik merkezlerinde 2.600'ün üzerinde yüksek vasıflı uzman personel istihdam etmektedir. FEV Türkiye, ulusal araç ve motor endüstrisinde araştırma ve geliştirme (Ar -Ge) çalışmalarının gelişimine katkı sağlamayı hedefleyerek 2011 yılında kurulmuş ve faaliyetlerine bugün itibari ile İTÜ Ayazağa Kampüsü ARI Teknokent de devam etmektedir. FEV Türkiye, alanında uluslararası tecrübeye sahip uzman kadrosu ile Türkiye deki ve dünyadaki araç ve itki sistemleri alanındaki mühendislik ve Ar-Ge projelerine profesyonel mühendislik hizmeti sunmaktadır. Almanya daki uzman mühendisler ile harmonize çalışarak ulusal ve global motor ve güç aktarma organları projelerinin gerçekleştirilmesinde hızlı ve etkin mühendislik çözümleri üretilmektedir. Türkiye nin seçkin üniversitelerinden mezun, uzun yıllar Almanya da önemli projelerde tecrübe kazanan kadrosu ile FEV Türkiye, tasarım, simulasyon, kalibrasyon ve eğitim alanlarında ileri mühendislik hizmeti vermektedir. FEV Türkiye bünyesinde yapılan ulusal ve uluslararası projeler ve kullanılan teknolojileri aşağıdaki bölümlerde bilginize sunarım. Tasarım Bölümü Motor ve güç aktarma organları için mühendislik tasarım desteği FEV Türkiye tasarım bölümü, global FEV tasarım bölümünün bir parçası olup global projelere yakın destek sunmak ve ulusal projelerde gerekli olan ileri teknolojik gelişmelerin uygulanmasını sağlamak üzere kurulmuştur. FEV Türkiye ofisi içten yanmalı motor projelerinde araştırma ve geliştirme desteği kapsamında aşağıdaki görev ve sorumlulukları taşımaktadır: Ar-Ge projelerinde motor, sistem ve parça tasarımı 3D modeller, teknik resim ve BOM Tedarikçi seçimi ve yönetimi Pazar araştırması ve FEV kütüphanesi kullanılarak ilk adımda doğru hedeflerin belirlenmesi Uluslararası bilgi ve teknolojinin Türkiye ye transfer edilmesi Doğru tasarım ilkeleri için eğitim ve gerekli dökümanların sağlanması Müşteriye yerinde hizmet sağlanması için mühendis altyapısı Modern tasarım metodları Müşteri ihtiyaçlarının en iyi şekilde karşılanması için tasarlanmış FEV kural ve metodları kullanılarak müşteri memnuniyeti birinci planda tutulmaktadır. Önemli noktalar; Uygun metodlar ile kısaltılmış tasarım zamanları En iyisini seçebilmek için hızlı değiştirilebilen tasarım alternatiflerinin Takibi kolay, temiz ve düzenli tasarım yollarının uygulanması Kullanıcı yetenek ve limitlerinden bağımsız yöntemler Yukarıdan aşağıya birbirini kontrol edebilen tasarım özellikleri kullana- Figür 1: Top-down tasarım stratejisi rak bir özelliğin tanımlandıktan sonra defalarca kullanılabilmesi (Fig.1) Üretim özelliklerinin tasarım sırasında kontrol edilebilmesine olanak sağlayan yöntemler Zamanlama ve süresi ayarlanabilen sübap sistemi tasarımı Sübap zamanlama ve süresinin en verimli yanmayı sağlamak üzere ayarlanabilmesi Emisyon, güç ve yakıt tüketimin en verimli noktalarda kontrol edilebilmesi için sübap zamanlamalarının anlık ayarlanması Parça listesi ve teknik resimlerin Seri üretimin onaylanması için prototip motorun tasarım (Fig.2) ve üretimi Figür 2: Sübap zamanlaması ve zamanı ayarlanabilen prototip tasarımı 2

3 EYLÜL 2013 Gemi motorunun soğutma ve yağlama devre tasarımı Soğutma ve yağlama devre tasarımının tamamlanması (Fig.3) V-motor ailesi için pompadan bütün silindirlere bağlanan yeni tasarım konsepti Gemi motorlarında genellikle karşılaşılan üretim, maliyet ve düşük üretim sayıları için standard parça kullanımının artırılması Tedarikçi seçiminin ve yönetiminin sağlanması Simulasyon Bölümü FEV Türkiye, FEV GmbH tarafından geliştirilen simulasyon metodolojilerine (Fig.5) hakim personeli ile motor konusunda konsept değerlendirmelerinden son ürün analizlerine kadar birçok konuda analiz ve eğitim hizmeti vermektedir. Figür 5: Örnek simülasyon metodolojisi Figür 3: Soğutma ve yağlama kanallarının genel durumu 6 silindir motor ailesi için konsept tasarım desteği Market araştırması ve müşteri beklentilerini araştırarak doğru hedeflerin belirlenmesi Hedeflere uygun teknoloji ve yöntemlerin seçimi. Belirlenen çözümlerin karşılaştırılarak en uygun olanın müşteri ile birlikte kararlaştırılması (Fig.4) Konsept seçiminden üretime kadar tasarım desteğinin sağlanması Figür 4: Teknik spesifikasyon değerleri Verilen bilgisayar destekli simulasyon hizmetleri (Fig.6) aşağıdaki başlıklardan oluşmaktadır: Termo-mekanik analizler: silindir kafası, motor bloğu ve egzoz manifoldu hcf ve tmf analizleri, yorulma ömrü optimizasyonu, proses simulasyonları NVH: Titreşim ve gürültü analizleri Termodinamik analizler: 1-D ve 3-D ısı, akış ve yanma analizleri 1-D sistem analizleri: Yağlama ve soğutma sistemleri analizleri, motor yatakları analizleri Dinamik analizler: Krank ve valf mekanizmaları, çoklu cisim dinamiği analizleri, zamanlama kayışı dinamik analizleri Figür 6: FEV tarafından sağlanan bilgisayar destekli simülasyon (CAE) hizmetleri 3 Egsoz manifold termal analizi Yüksek sıcaklıkta görev yapan egzos manifoldu gibi statik motor parçalarının dayanım analizleri özel uzmanlık gerektiren analizlerdir FEV in geliştirdiği ve termal sınır koşullarının doğru şekilde tanımlanmasını sağlayan araçlar, Hypermesh, ABAQUS, Femfat, Star-CD gibi ticari yazılımlar ve testlerle doğrulanmış analiz prosedürleri yardımıyla sonuçlar en doğru şekilde elde edilebilmektedir (Fig.7) Elde edilen sonuçlar değerlendirilerek gerekli topolojik ve parametrik optimizasyon çalışmaları FEV bilgi birikimi ve Tosca programı yardımıyla gerçekleştirilmektedir Figür 7: Sıralı 3 silindir egzoz manifoldu termal analizi Silindir kafası termomekanik yorulma ömrü analizi (TMF) Yüksek sıcaklık ve değişken yükler altında çalışan motor parçalarının yorulma ömürleri, motor ömrünü belirleyen en büyük faktörlerdendir Bu nedenle silindir kafası termomekanik analizi ileri analiz teknikleri ve malzeme özellikleri dikkate alınarak gerçekleştirilmektedir (Fig.8) Figür 8: Silindir kafası termo-mekanik yorulma ömrü analizi

4 Krank mili yorulma ömrü analizi (HCF) Krank Mili ve krank miline bağlı parçalar maruz kaldıkları yüksek dinamik kuvvetler nedeniyle motor ömrünü etkileyen faktörlerden biridir Bu parçalara ait analizlerin dinamik kuvvetleri gerçekçi şekilde ele alması ve tüm geometrik detayların dikkate alınarak yapılması gerekmektedir (Fig.9) Figür 9: Krank mili çoklu cisim dinamiği analizi FEV tarafından geliştirilen prosedürler ve çoklu cisim dinamiği Virtual Engine yazılımı sayesinde kuvvetler en doğru şekilde hesaplanarak krank mili hesapları yapılmaktadır (Fig.10) Figür 10: Krank mili yorulma ömrü analizi Kalibrasyon Bölümü Otomotiv sektöründe firmalar birbirleriyle rekabet edebilmek için farklı pazarlara çok farklı araç varyasyonları ile girmeye çalışmaktadır. Bu çeşitliliğin yanında her ülkede farklı emisyon limitlerinin bulunması ve bu limitlerin her geçen gün daha zorlayıcı hale gelmesi içten yanmalı motor EKÜ lerinin kalibrasyon süreçlerini (Fig.11) zorlaştırmaktadır. Bu zorluklar ancak özel hazırlanmış yazılımlar ve iyi tanımlanmış kalibrasyon prosesleri ile aşılabilmektedir. Bu sayede kaynaklardan kazanılarak çok kısıtlı proje sürelerinde projeler başarılı bir şekilde tamamlanmaktadır. Figür 11: Motor kalibrasyon geliştirme süreci Ülkemizde, özellikle EU5 / EU6 normlarının ve çok düşük yakıt sarfıyatlarının hedeflenmesi, kullanılan EKÜ fonksiyonlarının çok kompleksleşmesine neden olmaktadır. Bu fonksiyonların kalibre edilmesi ciddi bir iş gücü ve tecrübe gerektirmektedir. Bu noktada FEV Türkiye; Bosch, Delphi, Continental vb. EKÜ lerinin EU4 / EU5 / EU6 normlarında ve bazı binek araçlar için 99g / km CO2 hedefleri ile kalibrasyon projelerinde başarılara imza atmaktadır. FEV Türkiye kalibrasyon ekibi tecrübeli çalışanları ile Türkiye deki ve dünyadaki kalibrasyon projelerine destek vermekte ve bu alandaki ileri teknolojik gelişmeleri müşterileriyle paylaşmaktadır. FEV Türkiye personeli, FEV kalibrasyon metodolojilerine tamamen hakimdir (Fig.12) ECU ve TCU kalibrasyonu, emisyonlar, yakıt tüketimi, OBD, sürüş kabiliyeti, güvenlik konseptleri gibi konulardaki ileri seviyedeki tecrübesi, FEV Türkiye yi motor geliştirme projelerinde stratejik ortak yapmaktadır Figür 12: FEV kalibrasyon metodolojisi V8 Motor Projesi: Dinamometre Adaptasyonu Motor testleri bir motor geliştirme projesinin en çok zaman ve kaynak harcanan bölümüdür. Bu yüzden yapılan testlerin güvenilir olması büyük önem taşır. Motor test sonuçları kalibrasyon işleminin temelini oluşturur. Bu proje kapsamında yapılan çeşitli görevler aşağıda iki ayrı kategoride belirtilmiştir. Dinamometreye motor kurulumundan önce yapılan işler: Motor güç ve tork değerlerine en uygun atalet ve dayanıma sahip dinamometrenin seçimi Motorun dinamometreye bağlantı arayüzünün Motor kablajının (Engine harness) dinamometreye uyumlu hale getirilmesi Yardımcı ünitelerin (ara soğutucular, radyatör, thermostat vb.) dinamometre şartlarında uyumlu bir şekilde dinamometreye akuple hale getirilmesi Motor enstrumantasyonun yapılması esnasında teknisyenlerin ihtiyaç duyduğu motor alt bileşenlerinin fonksiyonları konusunda gerekli desteğin sağlanması Dinamometre ölçüm bağlantı ünitelerinin kontrol edilmesi Dinamometreye motor kurulumundan sonra yapılan işler: Motorun dinamometrede sorunsuz çalısabilmesi için gerekli ECU yazılımının hazırlanması Motor eylemci ve sensörlerinin doğru çalışmasının sağlanması Dinamometre eylemci ve sensörlerinin doğru çalıştığının kontrol edilmesi Motorun dinamometre ortamında araç simulasyonunu doğrulayacak faktörlerin sağlanması (Motor karşı basıncı vb.) AB ve ABD pazarları için dizel araç emisyon kalibrasyonu AB ve ABD pazarları için 1470 ve 1590 kg atalet sınıflarında 99g/km CO2 hedefi ile dizel araç emisyon kalibrasyo- 4

5 nu geliştirilmektedir. Market ve araç farklılıkları en aza indirgeyebilen kalibrasyon süreç ve stratejileri, ürünün piyasada rekabetçi olabilmesini etkileyen en önemli faktörlerdendir Dinamometrelerde ihtiyaç duyulan DOE lerin hazırlanıp gereken sürelerin azaltılarak masrafların düşürülebilmesi için en az sayıda test noktasına indirgenmesi gerekmektedir (Fig.13) Figür 13: DoE modelleme ile global harita optimizasyonu FEV tarafından geliştirilen prosedürler ve DoE modelleme yazılımları sayesinde farklı hedefler optimum sürede sağlanabilmektedir (Fig.13) FEV in sahip olduğu emisyon kalibrasyonu tecrübesi sayesinde NOx, CO, HC, PM gibi kontrol edilebilir hedefler hem motor çıkışında hem de egzoz çıkışında az sayıda araç dinamometre testi ile yasal olarak belirlenmiş sınırlara ulaşılmaktadır Çevresel test sürüşleri ve motor güvenlik önlemleri Müşteri ile birlikte sıcak, soğuk ve farklı atmosfer basıncı çevresel testlerinin gerçekleştirilmesi proje planında önemli bir yer tutmaktadır Motorun tam güç eğrisi altında alt bileşenlerinin koruyucu önlemleri ile birlikte sorunsuz çalışabilmesi, DPF, LNT ve SCR kalibrasyonlarının doğrulanması İspanya, İsveç, Avusturya, Figür 14: Çevresel test sürüşleri İsviçre ile birlikte ABD, Avusturalya, Güney Afrika vb. (Fig.14) yerlerde ihtiyaç duyulan çevresel ve kabul testleri ile birlikte sağlanmaktadır Eğitim Bölümü Prof. Stefan Pischinger in RWTH Aachen Üniversitesi nde verdiği derslerden derlenen teorik bilgiler ile uluslararası otomotiv sektörünün önde gelen mühendislik partneri FEV GmbH nın pratik tecrübeleri harmanlanıyor (Fig.15) Figür 15: FEV motor ve güç aktarma organları mühendislik eğitimleri Figür 16: FEV in geniş bilgi ve veri tabanı Case study ler ile teorik bilgi ve pratik tecrübeler arasında köprü Tüm parça ve alt birimlerin tasarımları hakkında kapsamlı bilgi vermek FEV eğitim programlarının en önemli özelliklerinden birisidir (Fig.16) Motor ve güç aktarma organları hakkında müşterinin talebine yönelik FEV eğitim programları düzenlenir Mühendislerin çalışmalarını kolaylaştırma amaçlı motor ve güç aktarma organlarındaki en son gelişmelerle ilgili yararlı pratik bilgiler paylaşılır FEV in kapsamlı eğitim programları yelpazesi Temel motor bilgileri Motor tasarımı ve özellikleri Benzinli motorlar / Dizel motorları Test metodolojileri Kalibrasyon metodolojileri Şanzıman temel bilgileri Araç ve güç aktarma organlarında NVH Güç aktarma elektroniği Fonksiyonel güvenlik (ISO 26262) Müşteriye özel eğitim programları Eğitimin Faydaları Müşteriye özel hazırlanan kapsamlı eğitim programları Örnek uygulamalarla teorik bilgi ile pratik arasında köprü kurmak Profesyonel ve tecrübeli eğitmenler tarafından müşteriye bilgi transferi Tecrübesiz mühendislerin hızlı eğitimi Tecrübeli mühendislerin vizyonunu genişletmek (*) Genel Müdür FEV TR Otomotiv ve Enerji Araştırma ve Mühendislik Ltd.Şti. İletişim Bilgileri : İstanbul Teknik Üniversitesi Ayazağa Yerleşkesi, Motorlar ve Taşıtlar Laboratuarı, OTAM A.Ş Maslak / İstanbul Tel: Eposta: info@otam.com.tr Faks: Web: 5