Ford Otosan Gebze Motor ve Güç Aktarma Sistemleri Mühendisliği AR-GE Aktiviteleri 17 Haziran 2008 Ergün Güraslan
Gebze Motor & Güç Aktarma Sistemleri Mühendisliği Çalışma Alanları Motor Araştırma & Geliştirme, Test ve Tasarım Doğrulama CAD/CAE Motor Yönetimi ve Kalibrasayonu Güç Aktarma Sistemleri Mühendisliği Malzeme Mühendisliği Araştırma & Geliştirme Aktiviteleri Dizel ve benzinli motor teknolojileri Motor yönetim sistemleri ve motor kalibrasyonu teknikleri Motor elektroniği ve simulatörler (HIL / SIL sistemleri) Yanma sistemleri geliştirme Alternative yakıtlar, hibrid teknolojileri Motor ve aktarma sistemleri nitelikleri (Motor & Güç Aktarma Sistemleri NVH, TASE, PF&DS) Egzoz gazı iyileştirme teknolojileri (SCR, DOC, DPF, EGR etc.) CAE, Paketleme ve motor & aktarma sistemleri için malzeme araştırma- geliştirme
Çalışanlarımızın Profili Doktoralı 6% Doktora Öğrencisi 8% Lisans 33% Lisans Yüksek Lisans Yüksek Lisans Öğrencisi Doktora Doktora Öğrencisi Yeşil Kuşak Sayısı Siyah Kuşak Sayısı 114 7 Yüksek Lisans Öğrencisi 20% Siyah Kuşak ve Kaizen Sensei Proje Şampiyonu Sayısı 1 4 Yüksek Lisans 33% 100% Yeşil Kuşak Hedef Tarihi Q2/2008 Kalifiye Ekip Yapısı: Türkiye ve dünyanın en iyi üniversitelerinden ilk sıralarda mezun olan mühendisler çalışmakta 2008 Sonu Projeksiyonu: Mühendislerin yaklaşık 60% ı Yüksek Lisans ve doktora derecelerini almış olacak (10% doktoralılar dahil) Eğitim Ortağımız AVL (CAE araçları ve test)
Komponent/Sistem Mühendisliği Proje Yönetimi Gebze Motor ve Güç Aktarma Sistemleri Mühendisliği CAD/CAE Test ve Tasarım Doğrulama Kalibrasyon
CAD / CAE CAD / CAE, sanal ortamda hataları görmek ve bunları düzeltmeye imkan sağladığı için, Ürün Geliştirme için kritik bir önem kazandırmıştır Ford un Ford Ürün Geliştirme Metodunu geliştirmesi ile tasarımda ön yükleme anlayışı getirilmekte ve CAD/CAE tasarım ve analizle geliştirme sürecini iyileştirme ve kısaltmak için kullanımaktadır Erken analiz, sistem modelleme ve tasarım optimizasyonu Ford un yni Ürün Geliştirme prosedürü için vazgeçilmez bir araçtır. Kazandırdığı kabiliyetler ile CAE Gebze Mühendislik Merkezi için geliştirmesine öncelik verilen alandır. Gebze deki kadronun 20% si çoğunluğu doktora ve yüksek lisans eğitimi almış CAD/CAE mühendisidir.
CAD / CAE Factory Gebze Motor Aktarman Organları Bilgisayar Destekli Mühendislik Takımının hedefi sürekli gelişme, geliştirmedir. Yeni analiz metodları oluşturmak Var olan metodları geliştirmek Termal yapısal analiz Dinamik Gürültü ve titreşim Çarpışma 1B motor performans analizi 1B soğutma ve yağlama analizi Sistem modellemesi ve kontrolü Model bazlı motor kalibrasyonu Hesaplamalı akışkanlar dinamiği Test verilerini kullanarak otomatik sistem ayarlarını ve fiziksel model parametrelerinin ayarlarını yapabilen modeller ve prosedürler oluşturmak
En İyi Örnekler Ford genelinde CAE ile uyumlu araçlar Güç Aktarma özel programları. Yazılım & Method Desteği Toplu ön işleme ve çözümler Sonuç işleme araçları Paralel işleme Atanmış yazılım ekibi Hazırlık -Çevrim Süresi Modellemenin ve çevrim süresinin en aza indirgenmesi. Zamanlama GPDS ile uyumlu olacak. CAD / CAE Fabrikası Yetenek Gelişimi AVL ile eğitim projeleri PT / NVH uygulamalrında tecrübe kazanılması Proses Simulasyonu Derin çekme: Kalınlık değişikliği, birim şekil değişimi Döküm, ısıl işlem: Artık gerilme, malzeme özellikleri. Standartlaştırma Öğrenilen konuları içeren prosedürler ve kılavuzlar. Farklı mühendisler tarafından elde edilen sonuçlarda değişkenliğinin önlenmesi. Ön ve sonuç işleme için otomasyon ve betik. Kalite Güvenilirlik Seviyesi Değerinin 3 e yükseltilmesi. Analizler mühendislik onaylarında doğrudan kullanılabilecek. Malzeme Araştırma ve Testleri CAE malzeme verileri için doktoralı 2 Malzeme Mühendisi Tam korelasyon için test düzeneklerinin simulasyonu CAE Seçici Katalizör İndirgeme 2007 Hibrit Modelleme 2009 Üretimden alınan malzeme özellik haritaları Model Bazlı Kalibrasyon ve Yazılım Yeni CAE Araçları Müşteri kilit ihtiyaçları Araç, çarpışma (Radioss, vs.) Derin çekme, döküm simulasyonu Superform, Magma Ürün Aralığı Müşteri kilit ihtiyaçlarının ve CAE gelişiminin desteklenmesi amacıyla GPDS Desteği Ön ve sonuç işleme için 1B araçlar Ford genelinde CAE kararlarıyla uyumlu DOE Deney Tasarımı Süreç değişkenlikleri dahil edilecek Çok-değişkenli, çok-amaçlı optimizasyon Optimizasyon DFSS ve optimizasyonun her tasarım ve analizin parçası olması Testsiz Tekrarsız Hasar ve Emniyet katsayıları için tasarım ve analiz.
CAD / CAE Fabrikası Kalite Yükseltme Malzeme modelleme çalışmaları Güvenirlik Seviyesi 3: 2: 1: 0: Metod Metod Metod Metod test yerine kullanılabilir. Teste gerek yoktur. ± 20% güvenilirliktedir. sadece iyileşme olup oladığını belirtir. güvenilir değildir. Düşük günelilirliğin sebepleri Üretim sonucu kalıntı gerilmeler Döküm, ısıl işlemler, işleme, şekillendirmenin gözardı edilmesi Malzeme modeli: Eksik termo-plastik ve yorulma verisi Kabuller: Civata modeli, montaj yükleri Yeterince test verisi olmaması: Kullanılabilecek test versis olmaması ya da doğrulama yapılamaması Güncel Güvenilirlik çevrim seviyesi zamanı No Proje 101 Kafa ve blok analizi 102 Krank ve yatak dayanım analizi 12haf. 6h. 2007 Proje Project sonu Deadline Proje kapsamı Utku Ünlü Auğ Aug '08 '08 Döküm, su verme ve işleme kalıcı gerilmeleri, montaj yükleri üzerine eklenecektir. Malzeme testi için örneklemeler, gerçek döküm parçalardan yapılacaktır. Çağ deformasyonları, civata yükleri ve sıcaklıklar doğrulama için ölçülecektir. Alper Tekeli Ekim '08 Sep '08 Tam sağlaması yapılmış dinamik yükler kullanılacak. İvme ölçümleri çoklu cisimler dinamiği sonucu ile karşılaştırılacak. Selçuk Hazar May '08 '08 May Öncelikle civata ve saplamalar ölçümle doğrulanacak. Conta basınçları kontrol edilecek. Gerilim, şekil değişim ölçücüler doğrulama için kullanılacak. Çağrı Sever Dec'08 '07 Ara Basit yükleme yerine, dinamik yatak basınçları kullanılacak. Dövme sonucu malzeme değişiklikleri göz önüne alınacak. Tolga Duran Apr '08 '08 Haz Yorulma testlerinin yapıldığı test aletlerinin benzetimi yapılacak. Dinamik sonuçlar yatak dışından alınan ivme ölçümleriyle doğrulanacak. Modellemeyi iyileştirmek için farklı metodlar hesaplamalı metodlarla denenecek ve statik akış ölçümleriyle karşılaştırılacak. Hedef Target Description Sorumlu mühendis 2 conf. 3 level 3 Montaj, termal, patlama yükleri ile dayanım hesaplamaları. Metal sıcaklıkları, metal conta sızdırmazlık performansı ve silindir çapı deformasyonu hesaplamaları 2 conf. 3 level 3 Montaj ve dinamik krank mekanizması yüksek çevrimli yorulma hesaplaması CAE 103 Termo-yapısal egzoz analizi 8h. 2 conf. 3 level 3 Sonlu elemenlar metodu ile montaj yükleri ve termal yükler altında dayanımın hesaplanması 208 Biyel sonlu elemanlar analizi 2h. 2 conf. 3 level 3 209 Krans dinamik ve yorulma analizi 8h. 2 conf. 3 level 3 Sonlu elemanlar metodu ile gaz basıncı ve dinamik yükler hesaplamaya katılarak dayanım analizi yapılacak. Çoklu parça dinamiği ve sonlu elemanlar krank mekanizmasının dayanım analizinde kullanılacaktır. 313 Hava emiş CFD 3h. 2 conf. 3 3 level 3B akışkanlar dinamiğiyle emme manifoldunda akış dağılımı analiz edilecek. İsmail Savcı Oct '08 Ekim '08 401 1B Motor performans simulasyonu 8h. 2 conf. 3 3 level 1B motor modelleme ile tam gaz motor performansının incelenmesi Tolga Şenoğuz Sep'08 '08 Eyl 403 1B yakıt ekonomisi 3h. 2 conf. 3 3 level 1B motor modelleri kullanılarak motor yakıt ekonomisi araştırılacak. Kayhan Özdemir Sep'08 '08 Eyl Üretim simülasyonu 2009 Test ve istatistikler modellerle kullanılan metodlar doğrulanacak ve yarı-tahminci sistemler kullanarak yakıt enjeksiyon ve yanma hesaplamalarının iyileştirilmesi sağlanacak. Test ve istatistikler modellerle kullanılan metodlar doğrulanacak ve yarı-tahminci sistemler kullanarak yakıt enjeksiyon ve yanma hesaplamalarının iyileştirilmesi sağlanacak.
CAD / CAE Fabrikası Çevrim Sürelerinin Azaltılması Standartlaştırma Öğrenilen konuları da içeren prosedürler, kontrol listeleri ve kılavuzlar. Farklı mühendisler tarafından elde edilen sonuçlardaki değişkenliğin azaltılması. Modelleme ve sonuç işleme aşamasında otomasyon Yetenek Geliştirme Yazılım & Metod Desteği En iyi örnekler AVL ile eğitim projeleri Motor ve aktarma organları üzerine uzmanlık geliştirme Ford genelinde CAE ile uyumlu araçlar Motor Çoklu Cisim Dinamik Simülasyonu Çıktılar: Muylu ve pin orta noklarında dinamik yer değiştirmeler CAE 2007 2009 Toplu ön işleme ve ilgili çözümler Sonuç işleme araçları Paralel işleme Atanmış yazılım ekibi Python Betiği Yorulma analizi için dizin yapısının oluşturulması, FEMFAT max. dosyalarının oluşturulması, FEMFAT iş dosyalarının oluşturulması, FEMFAT işlerinin koşturulması, Sonuçların aktarılması Yorulma analizi için dizin yapısının oluşturulması Öng.Süre =2 dak. /vaka FEMFAT max. dosyalarının oluşturulması Öng.Süre =2 dak. /vaka 5 dak. 5 dak.. 5 dak.. 5 dak. 5 dak. 5 dak. FEMFAT iş dosyalarının oluşturulması Öng.Süre =2 dak. /vaka 5 dak. 5 dak. 5 dak. FEMFAT işlerinin koşturulması Sonuçların aktarılması Öng.Süre =2 dak. /vaka 1 dak.* 12 vakadan oluşan tipik bir vaka kümesi için. *FEMFAT Sonuç İşleme süresi dahil edilmemiştir. 180 dak.* 12 vakadan oluşan tipik bir vaka kümesi için. *FEMFAT Sonuç İşleme süresi dahil edilmemiştir. EXCITE SONUÇLARININ FEMFAT A BETİKLER YOLUYLA OTOMATİK OLARAK AKTARILMASI
CAD / CAE Fabrikası Genişleyen Ürün Yelpazesi & Gelecekteki Projeleri Çarpışma Simülasyonları Model Tabanlı Kalibrasyon ve yazılımlar. Kalibrasyon zamanlarını kısaltmak ve maliyetleri azaltmak için bir boyutlu motor simülasyonları kullanılacaktır. Sınırlı dinamo testleri Detaylı bir boyutlu motor modeli Yakınsayan Model Araç çarpışma güvenliği testlerini yapabilmek için CAE yazılımlarına Radioss da eklenecektir. Motor Kalibrasyonu MAP Sadeleştirilmiş motor modeli. Percent EGR BSFC CAE 2009 2007 Son İşlemler Yeni emisyon yönetmelikleri, SCR, DPF. Malzeme ve İşlem Simülasyonları Üretim metodlarının malzeme özelliklerindeki etkisini gösterecek detaylı malzeme modelleri. Talaşlı şekil verme, derin çekme vs. gibi işlemlerin bıraktığı artık gerilmeler hesaba katılır. Hibrit Geleceğin hibrit güç aktarma sistemlerinin oluşturulması ve denetlenmesine destek vermek. 1B & Dinamik araçlar.
Test ve Tasarım Doğrulama 24Saat/7Gün Dinamometre Testi Dinamik, geliştirme dinamometreleri ve uzun ömür dinamometreleri EU 5 ve US10 kapasitesine sahip İleri araştırma konuları: MS4-2 kütle spektrometresi, silindir basınç ve enjektör iğnesi stroke ölçümü, anlık yağda kurum ölçümü
Test ve Tasarım Doğrulama Dinamometrenin etkin kullanımı için hızlı motor değiştirme yeteneğinin kazandırılması (Palet Sistemi) Motora tüm giriş-çıkış yapan bağlantıların palet sistemi üzerine konuşlandırılması Sensör kalibrasyonu ve denemelerin palet sistemi üzerinde tamamlanması Komponente özel test tasarımı ve performans ölçüm rigi hazırlanması
Kalibrasyon Çözülmesi Gereken Problemler Motor geliştirme organizasyonunda kalibrasyon ve kontrol algoritmaları geliştirme sürecinin, bu işe ayrılan toplam kaynağın dörtte birine karşılık gelmesi Endüstrideki kalibrasyon mühendisi eksikliği Kalibrasyonun her zaman gecikmesi Kalibrasyonun Karmaşıklığı Motor alanındaki gelişmelerle birlikte motorun daha karmaşık bir yapıya sahip olmasıyla, değişen emisyon yönetmeliklerini sağlamak için çok daha fazla sistemin kalibre edilme zorunluluğu Tüm motor mimarilerinin pek çok değişken tiplerinin farklı kalibrasyonlarla sağlanabilmesi Her yeni emisyon yönetmeliği ile birlikte optimizasyon uzayının üstel olarak artması Kullanılan geleneksel yöntemler nedeniyle her donanım değişikliğinde yeni kalibrasyon geliştirilme zorunluluğu
120 100 80 60 40 20 0 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Kalibrasyon Başlangıç termodinamik hesaplamaları Motor Engine Donanım Hardware Turbo TC Parameters Parametreleri Enjektör Injector Nozzle Parametreleri parameters Yanma Combustion odasıbowl Common Ortak Yakıt Rail Yolu features Özellikleri Air Hava Induction Emiş Sistemi System (Verimliliği) (Efficiency, Cooling,Sensor Soğutma,Sensör Location&Drift,...) Konumu, Kayma EGR EGR System Sistemi Exhaust Egzoz Sistemi System (Verimliliği) (Efficiency, Back Karşı Pressure,...) Basınç,...) Optimizasyon Yazılım Software Enjeksiyon Injection Strategy Stratejisi (Pre, (Pre, Main, Split Main) -Injection -Enjeksiyon Amount miktarı and ve timing zamanlaması -Temperature -Sıcaklık Kompanzasyonu Compensation Ray Rail basıncı pressure Kalibrasyonu Calibration VNT stratejisi strategy EGR oranı rate Motor Emisyon Regülasyonları Emisyon testleri Dinamometre Yol çevrimi Araç yol datası Nox PM Duman Yakıt Tüketimi Emisyon Limitleri Analizler Global kısıtlar Araç özellikleri Gürültü Silindir Basıncı Turbine Giriş Sıcaklığı Turbo hızı Kompresör Çıkış Sıcaklığı Hava Yakıt Oranı Performans Hissi Motor kalibrasyon prosesinin karmaşıklığı donanım değişiklikleri ile abartılı boyutlara ulaşmıştır. Emisyon yönetmeliklerinin giderek katılaşmasıyla emisyon çevrimleri çok daha fazla geçici rejim içeren bir yapıya bürünmüştür. Geleneksel kalibrasyon yöntemleri günümüzün küçük (kompakt) geliştirme fazlarının karmaşıklığı düşünüldüğünde ortaya çıkan problemlerle baş edememektedir. 6 DOF Space for 2 inj. system (pre+main) Donanım ve Kalibrasyon Değişiklikleri Mevcut Kalibrasyon: Kontrole fizik egemen değildir. Harita Tabanlıdır. Motor kontrolünün gelişimi boyunca her yeni aktif sistem, kalibrasyona yeni haritaların eklenmesi sonucunu doğurmaktadır. Load Engine Speed Temp. up Temp. up Temp. up Temp. up Main Inj. Amount Maps Depend on Pre Inj& Engine Temp. Main Inj. Timing Maps Depend on Pre Inj& Engine Temp. Temp. up 0 >0 0 >0 Pre Inj. Amount Map Temp. up Pre Inj. Timing Map Pre + Main Injection Main Injection Only Odak Noktamız Yeni kalibrasyon geliştirme felsefelerinin odak noktaları: Verimlilik Kalibrasyon hızı Değişikliklere karşı dayanıklılık
Kalibrasyon Sistem Optimizasyonu na yaklaşımımız Sistem seviye modelleri; Uyarlamalı (Adaptif) Kendi Kendine Öğrenme Düzgün tanımlanmış testler, bu test sonuçlarının minimum insan emeğiyle analiz edilerek sistem parametrelerinin otomatik olarak ayarlanması. Hızlı ve hatasız bir yöntem oluşu. Fiziksel Model Tabanlı Modüler Modellerin modüler yapısı sayesinde tek bir donanım değişikliği durumunda sadece değişen parçanın parametrelerini yeniden ayarlayıp, sistemin geri kalanının aynen kullanılabilmesi Karmaşıklığın pek çok aşamasında aslına uygun yüksek gerçek zaman doğruluğu
Kalibrasyon Otosan CAE/Calibration Tools & Methodology Development Matlab-Simulink tabanlı test - modelleme - HIL/SIL çözümleri Motor Modelleme: Yüksek doğrulukta motor modellerinin Matlab - Simulink e aktarılması PACTS, dinamometrede Matlab çözümü yardımıyla otomatik bir deney tasarımı (DOE) koşturarak hız ve karmaşıklığa göre değişen motor modellerini oluşturup parametrelerini ayarlamada kullanılacaktır. Oluşturulan motor modelleri baz motor geliştirme, kalibrasyon, çevrim içinde donanım (HIL) ve çevrim içinde yazılım (SIL) da ihtiyaç duyulduğunda kullanılabilir. Yüksek Doğrulukta Motor Modeli GT Power Parça Modelleri PACTS Dinamometre Gerçek Zamanlı Motor Modeli Yüksek Doğrulukta 1 Boyutlu Motor Modeli Matlab Çözümü Hızlı Model Gerçek Zaman Modeli MATLAB Simulink ARAYÜZÜ Puma / Concerto Excel-Dinamometre Veri Arabirimi PACTS
Kalibrasyon Uyarlamalı Deney Tasarımı (DOE) /Optimizasyon için Otosan Çözümü (PACTS) Matlab tabanlı geliştirilen deney tasarımı/optimizasyon aracı PACT (Puma ve ATI Kontrol Aracı); Güç Aktarma Modüllerinin kalibrasyonunda kullanılan ATI Vision arayüzüne sahiptir. Dinamometreyi kontrol etmek için Asap3 ile AVL Puma Sistemiyle haberleşir. PACTS ATI VISION PUMA OPEN
Kalibrasyon Otosan tarafından geliştirilen, Hata Saptama ve Hat Sonu Yazılımı (EDS - Ecotorq Hata Saptama Sistemi) Servislerde kullanılan FOE EOL yazılımı ile (ECATS) bir çok ortak özelliğinin olması Yeni yazılım geliştirme projeleri için sahadan geri bildirimler alınması Hata Saptama, Yedek Parça Katalogları, El kitapları, Servis bültenlerinin temin edilebilmesi Otomatik Test ve Rapor Geliştirilmesi Matlab Rapor Üretme Kütüphanesi aktif olarak kullanılmaktadır. Kalibrasyon onaylama, motor haritasını çıkarma, emisyon test analizlerine, dair raporlar otomatik olarak oluşturulmaktadır. Kalibrasyon onaylama (sign-off) sürecinde standart hale getirilmiş otomatik test çevrimleri tanımlanarak olası kullanıcı hatalarından kaçınılmaktadır.
Araştırma Konuları Mevcut Çalışmalarımız - Ortaklıklar CAE Metodoloji Geliştirme Malzeme araştırması İmalat / Süreç benzetimleri (döküm) Kalibrasyon Araçları ve Metodoloji Geliştirme Yüksek doğrulukta gerçek zamanlı kontrol modelleri Yeni Kontrol / Kalibrasyon metodolojileri ve stratejileri Ölçüm Araçları / Ekipmanlar / Metodoloji ve Süreç Geliştirme Yeni ölçüm sensörleri, teknikler, metodoloji geliştirme Sensör yazılımı geliştirme