2007/1–2 - Széchenyi István Egyetem
2007/1–2 - Széchenyi István Egyetem
2007/1–2 - Széchenyi István Egyetem
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
A korábbi, hagyományos eszközökkel csak a termékspecifikáció<br />
elkészítését követően kerülhetett sor a gyártás megtervezésére,<br />
ami a termék-előállítást fölöslegesen megnyújtotta. Ma ezek a<br />
műveletek összevonhatóak, ami jelentős változást hozott a fejlesztésben,<br />
mivel drasztikusan csökkentette a tervezés időigényét.<br />
A hitelesítés megújítása. Ahogyan szigorúbbá váltak a kipufogógáz-emissziós<br />
követelmények, úgy váltak gyakoribbá a motorbeszabályozások,<br />
és növekedett a mérőeszköz-hitelesítések<br />
időigénye. Ma a működésvezérlés fejlesztése munkapontonként<br />
megköveteli a mérést befolyásoló jellemzők megtervezését. Ez<br />
olyan tömeges mérést és hitelesítést tesz szükségessé, ami a<br />
mérnöki ügyesség növelésével már nem követhető.<br />
A vezérlőegységek fejlesztése a jól ismert V-folyamat elven alapul,<br />
amely számos, különféle eljárás, egymást folytonosan követő<br />
műveletek és adatok halmazából épül fel. A nagyszámú művelet<br />
a virtuális világban két modellre, a motormodellre és a vezérlőegység-modell<br />
használatára egyszerűsíthető. A valós világban a<br />
két modellnek a motor és a vezérlőegység felel meg. A legújabb<br />
vezérlőegységek fejlesztése szoftverérvényesítési folyamattá<br />
egyszerűsödik, amelynek elvégzése után az adott motor máris a<br />
piacra kerülhet.<br />
14<br />
A MOTORFEJLESZTÉS MEGÚJÍTÁSA<br />
Közvetlen befecskendezésű Toyota-motor fejlesztése. Közvetlen<br />
befecskendezésű DISI (Direct Injection Spark Ignition) motorkísérleteket<br />
a Toyota a ’70-es évek közepe óta folytat, rétegzett<br />
töltetű, nagy előkamrájú motorokon. A kísérletek, amelyeket a<br />
’80-as években folytattak, a keverékképzés, a befecskendezés és a<br />
gyújtás optimalizálására irányultak, a ’96-ban, az első generációjú<br />
2. generációs koncepció Továbbfejlesztés<br />
• Falvezetésű égési koncepció<br />
Héj alakú dugattyúörvénytér<br />
Legyező alakú<br />
permetkép<br />
Egyenes<br />
szívócsonk<br />
1. generációjú koncepció Fejlesztési folyamat<br />
•Légáram és falvezetésű égési koncepció • Számos próba, sok hibával<br />
Örvénylő benzinpermet<br />
•Spirális szívócsőcsonk<br />
<br />
•Nagynyomású<br />
befecskendező<br />
<br />
Visszahajló dugatytyú<br />
örvénytér<br />
17. ábra: a 2. generációjú DISI koncepciója<br />
Járműipari innováció<br />
Örvénylő áramlás<br />
• A fejlesztők kiválogatása<br />
• A belső mozgástér megtervezése<br />
• Egyidejű termék- és gyártástervezés<br />
• Új elemzési módszer<br />
• Új gyártástechnológia<br />
Koncepció<br />
Tervezés<br />
Fejlesztés<br />
Teszt és módosítás<br />
Végső tervváltozat<br />
Rendelés<br />
visszaigazolás<br />
Gyártáskezdet<br />
16. ábra: az 1. generációjú DISI (közvetlen befecskendezésű Otto-motor) koncepciója<br />
Koncepció<br />
Tervezés<br />
Fejlesztés<br />
Teszt és módosítás<br />
Végső tervváltozat<br />
Rendelés-visszaigazolás<br />
Gyártáskezdet<br />
közvetlen befecskendezésű motorok sorozatgyártásával kerültek<br />
rendszerbe állításra.<br />
Továbbfejlesztésükre ’99-ben, a második generációjú, falvezérlésű<br />
közvetlen befecskendezésű motorokon került sor.<br />
Ezek eredményeit a Toyota-mérnökök 2005-ben, a kettős befecskendezésű,<br />
sztöchiometriai keverékkoncepciójú motorgeneráción<br />
fejlesztették tovább, nyitva hagyva a folytatás, szegény keverékképzéssel<br />
végzett finomításának igényét.<br />
A közvetlen befecskendezésű Toyota-motor fejlesztési módszerei.<br />
Az első generációjú közvetlen befecskendezésű motorok működését<br />
falvezérelt örvénylésű égésfolyamat, hátrahajló égéstér, a<br />
középen üreges permetkúpú befecskendezés, a legutóbbi változataikat<br />
13 MPa befecskendezési nyomás, sok fejlesztési kísérlet,<br />
számos fejlesztési hiba és hosszú fejlesztési idő jellemezte.<br />
A második generációjú közvetlen befecskendezésű motorok<br />
falvezérelt örvénylésű égésükről, rétegzett töltetképzésükről<br />
és örvénylés nélküli szívásfolyamatukról voltak megismerhetőek.<br />
Rétegezett benzin-levegő keverék, nagy mozgási energiájú<br />
benzinpermet és legyező alakú égéstér hozta létre. A második<br />
generációjú közvetlen befecskendezésű motor kulcsmegoldását<br />
Új V6 koncepció Módszerek<br />
• Sztöchiometrikus, közvetlen befecskendezésű<br />
• Kombinált, közvetlen és szívócsonk befecskendezés<br />
• Nagy hatásfok, nagy sűrítés<br />
• A termék és a gyártás egyidejű tervezése<br />
• 3D tervezés és szimuláció<br />
• Modell alapú kalibrálás<br />
V6 3.5 liter<br />
D4S<br />
Kétnyílású befecskendező<br />
Erős áramlású szívócsonk<br />
a befecskendezőszelep jelentette, amely teamfejlesztéssel készült.<br />
Ennek során a befecskendezőszelep belő furatát lézerirányítású,<br />
féregmozgás vezérlésű szikraforgácsolóval munkálták meg, a<br />
keverékképzést és a lángterjedést számítógépes áramlásmodellezéssel<br />
szimulálták.<br />
A soros hengerelrendezésű motor V6-osra váltásakor a motornyomaték<br />
növelése volt a cél, aminek elérése érdekében kettős<br />
(D4S; közvetlen és szívócső) befecskendezéstechnikát alkalmaztak.<br />
A vizsgálatokhoz a fejlesztők részletesen tanulmányozták a<br />
benzin levegővel való keveredését, hengeren kívül és hengeren<br />
belüli áramlását. Mivel a befecskendezett mennyiséget a motor<br />
légnyelése határozta meg, az egyes hengerekbe jutó légáramlást<br />
modell alapú kalibrálással optimalizálták.<br />
Toyota hibridjármű-motorok fejlesztése. 1990-ben a menedzsment<br />
a környezeti levegő hosszú távú védelme és az energiahordozó<br />
készletek tartós kímélete érdekében, szélsőségesen kis<br />
fogyasztású és károsanyag-kibocsátású modellek bevezetése mellett<br />
döntött. 1997-ben a fejlesztők ennek alapján kezdtek hozzá a<br />
Toyota hibrid járműveinek, elsőként a Prius fejlesztéséhez, amelynek<br />
fontos részfeladata volt a jármű gazdaságos, kis károsanyagkibocsátású,<br />
olcsó belső égésű motorjának kifejlesztése.<br />
Következetes munkával nagy sűrítési viszonyú, 37%-os termikus<br />
hatásfokú benzinmotort fejlesztettek ki, amely feleannyit fogyasztott<br />
a japán emissziós ciklusvizsgálat során, mint az aktuális<br />
Corolla. A teljesítménye azonban alatta maradt a hagyományos<br />
<strong>2007</strong>/<strong>1–2</strong>. A jövő járműve<br />
Effektív középnyomás, MPa<br />
Motorfordulatszám*100/min<br />
18. ábra: a kettős befecskendezésű (D4S) DISI motor koncepciója<br />
Fajlagos teljesítmény, kW/l
Change language