پایگاه اطلاع‌رسانی گروه صنعتی ایران خودرو

ایکوپرس

شناسه خبر: ۱۱۶۲۰ شنبه ۲۲ تیر ۱۳۹۲ - ۱۳:۹ تعداد بازدید: ۲۰۳۰ Print View

گفت و گو با معاون شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران‌خودرو

داستان طراحی موتور

دارندگان و خریداران خودرو، معمولا فقط محصول نهایی را می بینند، اما همین محصول نهایی حاصل کار متخصصان، کارشناسان و کارگرانی است که هزاران ساعت در بخش های مختلف کار کرده اند تا خودرو به بازار ارایه شود.

داستان طراحی موتور

 هر شرکت خودروسازی از جمله ایران خودرو نیز از شرکت ها و واحدهای متعدد و گسترده ای تشکیل شده که هر کدام از آن‌ها بنا بر سیاست های شرکت، وظایف خاصی دارند. شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران‌خودرو (ایپکو) یکی از واحدهای گروه صنعتی ایران خودرو است که گرچه وظیفه مهمی در فرایند تولید محصول نهایی دارد اما بنابر وظیفه ذاتی خود، نام کم‌تری از آن شنیده می شود.

«مرکز تحقیقات موتور» در سال 1376 تاسیس شد. این مرکز در سال 1377 اولین آزمایشگاه موتور خود را راه‌اندازی کرده و با جلب همکاری 16 نفر از متخصصان حوزه موتور، اجرای طرح های تحقیقاتی و کاربردی مورد نیاز صنعت را شروع کرد. در سال 1381 در حالی که تعداد کارکنان شرکت به 158 نفر می‌رسید، طرح ایجاد شرکت های رده اول در گروه ایران‌خودرو قوت گرفت، لذا «مرکز تحقیقات موتور» به سمت ایجاد شرکت رده‌اولی «تحقیق، طراحی و تولید موتور» جهت‌گیری کرد اما بعدها بخش تولید موتور مجددا به خود شرکت ایران خودرو واگذار شود و شرکت «تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران خودرو (ایپکو)» علاوه بر فعالیت های تحقیق و طراحی محصولات، مهندسی محصول و تضمین کیفیت خطوط تولید موتور ایران خودرو را نیز انجام می دهد.

برای آگاهی از فعالیت های این شرکت، گفت و گویی را با حسین ایزانلو عضو هیات مدیره و معاون تحقیق و توسعه ایپکو انجام داده‌ایم. او کارشناس ارشد مکانیک بوده و از سال 1379 در این شرکت مشغول فعالیت است. ایزانلو ابتدا وظایف شرکت را ذکر کرد و راه طولانی، دشوار و پر پیچ‌و‌خم طراحی موتور را برشمرد. از ایده گرفتن از محصولات رقبا سخن گفت و البته ملاحظاتی که موتور EF7 در گذشته داشته است را بازگو کرد. دست آخر نیز به موتور توربوشارژ رسید و اظهار امیدواری که این موتور هر چه زودتر به تولید انبوه برسد.آن‌چه در پی می آید مشروح گفت وگو با معاون تحقیق و توسعه ایپکو است که جملات نقل شده از ایشان را عینا می‌خوانیم.

وظایف شرکت ایپکو

شرکت ایپکو از دو قسمت اصلی تشکیل شده که یک بخش، طراحی و توسعه قوای محرکه مانند موتور و جعبه‌دنده را بر عهده دارد. وظیفه بخش دیگر، پشتیبانی از تولید است و در این راستا 30 درصد پرسنل در ایران خودرو مستقر هستند.

فرایند کار ما بر این شکل است که معاونت استراتژی و برنامه‌ریزی ایران خودرو یک‌سری محصولات را برای آینده پیش بینی می کند و موتور این محصولات بر اساس نیازمندهایی مانند الزامات قانونی، مصرف سوخت، آلودگی هوا و ارزیابی بازار به صورت پارامترهای کلی در می آید. در واقع پارامترهای کلی از این معاونت اعلام می شود. نخستین اقدام ایپکو، تحلیل و تفسیر این نیازمندهاست؛ این‌که چه موتوری از نظر حجم، نوع سوخت و فناوری می تواند پاسخ‌گو باشد، مورد بررسی قرار می گیرد. در نخستین مرحله ما کانسپت دیزاین یا همان خلق ایده را پی‌گیری می کنیم؛ برای این امر، الگوبرداری به ما کمک می کند. ابتدا نمایشگاه های مهندسی را رصد می‌کنیم تا ببینیم تا چه موتورهایی در چه کلاس هایی موفق بودند؛ سعی می‌کنیم یکی دو نمونه از این موتورها را انتخاب کرده و محصول خود را هدف‌گذاری کنیم. اگر رقیب در بازار باشد شبیه آن را انتخاب کرده و در صورت امکان چند تست را نیز انجام می دهیم. باید توجه کرد که انجام تست های موتورهزینه‌بر است، به ویژه موتورهای جدید که پیچیده هستند. سعی می کنیم با ECU اصلی و یا آزمایشگاهی، یک‌سری آزمون ها مانند ترمودینامیکی، اصطکاکی و احتراقی را انجام دهیم و اگر نتوانیم این عملیات را اجرا کنیم بر اساس استانداردها و یک‌سری از اصول هر قطعه موتور را باز می کنیم.

ایده گرفتن از محصولات رقبا

البته این عملیات به معنی مهندسی معکوس برای ساختن آن قطعه نیست بلکه به مفهوم گرفتن ایده است تا موفقیت موتور در میزان مصرف سوخت بررسی شود.همچنین دلایل دیگری مانند ارزانی آن مورد بررسی قرار می گیرد. بنابراین یکی از ابزارهایی که مداوم خود را به روز می کنیم موضوع الگوبرداری و ایده‌گرفتن از محصولات رقباست. همچنین تجربیات پروژه های گذشته و همکاری مشترک با خارجی ها و همچنین بانک اطلاعاتی که در چند سال گذشته تهیه شده است از منابع انجام خلق ایده است. تقریبا سخت‌ترین و مهم‌ترین بخش طراحی محصول پیچده ‌ای مانند موتور، همین خلق ایده است. روش های مراحل بعدی کاملا مشخص است اما شما در کانسپت دیزاین نیاز به افراد متخصص و جدی دارید و در این بخش ممکن است مشاوره بگیریم. در ارتباط با موتورهای گازسوز و بنزینی هیچ نیازی به مشاوره نداریم اما در مورد موتور دیزلی در خلق ایده از بیرون مشاوره گرفتیم.

چارچوب‌های کلی خلق ایده

در واقع خلق ایده چارچوب‌های کلی موتور را به شما ارایه می دهد. در این مرحله شاخص هایی مانند سطح فناوری، حجم موتور، تعداد سیلندر و مواد اصلی مانند آلومینیوم، چدن و …. مشخص می شود. در این مرحله یک‌سری شبیه‌سازی تک‌بعدی هم به کمک نرم‌افزاز انجام می شود. در مجموع به قسمت طراحی، سفارش‌گذاری شده، یک مدل سه‌بعدی اولیه نیز درست شده و به بخش های مختلف ارسال می شود و آن‌ها نظرات خود را به طراحی اعلام می کنند.

ضرورت شناسایی سازندگان قطعات

سازنده قطعات حتما باید از پیش معلوم باشد. نمی توانیم طراحی را تمام کنیم و بعد به فکر طراح باشیم بلکه از ابتدای پروژه سازندگان بخصوص در قطعات اصلی باید مشخص شوند، بنابراین بر اساس محدودیت های سازنده، بانک اطلاعاتی و همچنین بر اساس بازخوردی که مهندسی به کمک رایانه می دهد، تغییرات لازم روی قطعات انجام می شود. ممکن است تغییراتی که طراح انجام می دهد با قسمت محاسبات مهندسی چندین مرحله رفت و برگشت داشته باشد و درهر صورت قبل از ساخت فیزیکی قطعات، طراح و سازنده به توافق می رسند.

طراحی کامل موتور

طراحی کامل یک موتور تقریبا سه مرحله دارد؛ مرحله نخست، نمونه‌سازی، مرحله بعد بین نمونه‌سازی وآماده‌سازی برای تولید انبوه، و مرحله سوم نیز پیش‌تولید است. در مرحله نخست، نقش محاسبات مهندسی و در مرحله دوم، نقش سازنده، مدیریت های ساخت و توانایی ساخت مهم است. مرحله سوم نیز در واقع اطمینان از محصول است. در مجموع برای طراحی کامل یک موتور حدود 60 تا 70 موتور باید در سه مرحله ساخته شده و همچنین هفت هزار ساعت آزمون دوام باید گذرانده شود. حدود 30 تا 40 آزمون عملکرد را هم باید انجام دهیم.

کالیبراسیون

اقدام مهم دیگری که انجام می دهیم کالیبراسیون است. می دانید که سهم الکترونیک و نرم‌افزار در طراحی و هزینه، بالاست. در واقع در کالیبراسیون، سخت‌افزاری داریم که کل موتور را کنترل می کند و ارتباطات زیادی با خودرو دارد. این سخت‌افزار و نرم‌افزار مانند یک رایانه است و شما باید ابتدا در آن برنامه بنویسید. بنابراین کالیبراسیون، دیتا‌گذاری داخل نرم‌افزاراست. اجرای این پروژه برای خودرو با سوخت یورو4 با EOBD برای شرکت های معتبر حدود 24 ماه زمان برده و هزینه آن دو تا سه میلیون یورو است.

آزمایشگاهی با 11 اتاق

قاعدتا اجرای هفت هزار ساعت آزمون و یا انجام 30 تا 40 نوع تست عملکرد، نیاز به سخت‌افزار و نرم‌افزارهای مناسب دارد. ما آزمایشگاهی با 11 اتاق آزمون موتور داریم که انواع مختلف تست ها در آن‌جا انجام می شود؛ به عنوان مثال آزمونی برای موتورEF4  انجام دادیم که کم‌تر مرکزی توانایی انجام آن را داشت. برای تاییدیه کارتر روغن، آ‍زمایش را انجام دادیم که اصطلاحا به آن تیلتینگ (tilting) یا کج‌کردن می گویند. موتور را در دو محور خطی و عرضی در نظر بگیرید؛ پنج‌درجه پنج‌درجه، تا 40 درجه به آن زاویه داده و بدین وسیله آزمون‌های خاصی انجام شد که واقعا کار ویژه ای بود. همچنین تست دبیتر مارشاک نیز به طور مرتب انجام می شود که در این روش، موتور تا 20 درجه سانتی‌گراد زیر صفر در حالی که خاموش است، یخ می زند و سپس روشن شده و به دور شش هزار می رسد و به طور کامل 10 دقیقه زیر بار قرار می گیرد. تمام مواد به دمای بالا رفته و دوباره بعد از داغ شدن، یخ می زند. در این تست، دمای آب به 90 درجه می رسد. این فرآیند 170 ساعت ادامه دارد. اگر فرایند صحیح صحه‌گذاری قطعه به طور واقعی گذرانده شود و قطعه در فرایند محدوده نقشه تولید شود، درصد یا بهتر بگوییم، درمیلیون خرابی بسیار پایین است. البته به دلیل محدودیت های فعلی ممکن است معیار پذیرش را آسان بگیرید و یا تولید خارج از نقشه صورت بگیرد.

پیشرانه EF7

ما مرحله صحه‌گذاری موتور EF7، آزمون 500 ساعته دینامیک را انجام می دادیم. در این مرحله که به تولید نیز نزدیک شده بودیم، در 350 ساعت، موتور شاتون می‌زد. موضوع این بود که در مرحله طراحی بوش شاتون، طراح تاکید می کرد که بوش، درز‌دار نباشد. سازنده ما نمی توانست این نوع بوش را تولید کند و در این زمان ترجیح داده شد که این قطعه را از خارج وارد نکنیم؛ از این رو بوش درزدار تولید شد و حدود 200 خودرو با آن موتور به بیرون داده شد. البته بعدها و در نهایت قطعه بدون درز را از خارج وارد کردیم. این پیشرانه بعدا تا 300 هزار کیلو‌متر کارکرد هم داشت و هیچ ایرادی هم پیدا نکرد. بنابراین اگر معیار های طراحی لحاظ شود، مشکلی پیش نخواهد آمد.

فرایند طراحی موتور

زمان فرایند طراحی موتور از سفارش‌گذاری تا اولین نمونه، 36 تا 42 ماه است که البته در ایران زمان بیش‌تری مورد نیاز است. این استاندارد جهانی است، ضمن این که بعضی اوقات نیز می خواهیم این زمان را کوتاه کنیم، اما این امر نیازمند داشتن پشتوانه در خارج از کشور است. باید توجه کرد 80 درصد طراحی دست سازنده‌های قطعات است و 20 درصد دست طراح کلی موتور است. طراح موتور، چهار، پنج قطعه اصلی را به اضافه شمای کلی موتور طراحی می کند و بقیه قطعات را در عمل، سازنده می سازد.

کشورهای پیشرو در طراحی موتور

سازندگان بزرگ نمی توانند موفق بشوند مگر این‌که وارد طراحی موتور شوند. شما جنرال‌موتورز را در نظر بگیرید. بهترین طراح های موتور در آلمان هستند. بدون شک ب‌ام‌و در طراحی موتور از سایر خودروسازان بالاتر است. بنز هم در طراحی موفق است. در دهه های اخیر کره ای ها هم تلاش فراوانی برای این موضوع کردند. البته ابتدا از حمایت های امریکا و اروپا در طراحی موتور برخوردار بودند. در مواقع بسیاری همکاری مشترک دارند. به عنوان مثال یکی از بهترین موتورهایی که در کلاس 1600 در زمینه مصرف سوخت اول شد موتور مشترک پژو-سیتروئن و ب‌ام‌و بود، البته طراحی را ب‌ام‌و انجام داد و تولید نیز به وسیله پژو-سیتروئن انجام شد. کره ای ها نیز با همین روش کار را پیش بردند. شما نمی توانید در ساخت پیشرفت کنید، مگر این که وارد حوزه طراحی شوید. یک سری مراکز مستقل هستند که صفر تا 100 را نمی توانند خود انجام دهند، مانند ریکاردو، اما می‌توانند ما را حمایت کنند.

دانش طراحی و ساخت ECU در دست سازندگان اصلی است. بوش و دنسو در این زمینه دارای تجربه هستند؛ به عبارت دیگر در گذشته سخت‌افزار و نرم‌افزار عمدتا دست سازنده بود اما به تدریج و با گذشت زمان و با توجه به هزینه های بالای مهندسی و وابستگی به موتور، ساختار دو قسمت شد؛ یک سخت‌افزار و یک سیستم عملکردی که اصل دانش خودرو آن‌جاست و در حال حاضر خودروسازان بزرگ، ساختار عملکردی را دست خود گرفتند و سخت‌افزار توسط سازنده قطعات انجام می شود. البته بعضی از خودروسازان در این مورد به قطعه‌سازان وابسته هستند، ولی به هر حال این راه باید طی شود و این خلا در کشور ما وجود دارد. ما اخیرا کالیبراسیون نرم‌افزار را انجام می دهیم، ولی نرم‌افزار متعلق به خارجی هاست. لازم به توضیح است که سازندگان بزرگ، هیچ وقت نرم‌افزار عملکردی را به صورت باز تحویل نمی دهند، بلکه آن را به صورت رمز یا کد در می آورند.

 همکاری با مشاوران خارجی

در موتور EF7، طراحی به وسیله مشاور خارجی و صنعتی‌سازی توسط ما انجام شد. موتور توربو‌شارژ هم که قرار است به زودی توسط شرکت آپکو به بازار عرضه شود، به صورت 50 درصد توسط طرف خارجی و 50 درصد توسط ما انجام شد. در موتور EF4 که از نسل موتور ملی و به صورت 1400 سی‌سی است، فقط خلق ایده توسط مشاور خارجی انجام و بقیه امور توسط ما انجام شد. در ارتباط با موتور بنزینی و گازسوز، چه از لحاظ دانش، ابزار، نرم‌افزار و چه از نظر تجربه، وابستگی وجود ندارد. در مورد موتور دیزل چون دانش آن فرق می کند در مرحله خلق ایده با شرکت AVL همکاری داشتیم، اما پروژه بعد از آن توسط خودمان انجام شد. در مورد موتور کامل هم وابستگی خاصی نیست، اما چون اتاق ضدپژواک یا آکوستیک نداریم، نمی توانیم در این زمینه تسلط لازم را پیدا کنیم.

 پروژه های در دست اجرا

 مهم‌ترین پروژه ما موتور توربوشار‍ژ است که باید به تولید انبوه برسد. موتور EF4 که تقریبا در مرحله صنعتی‌سازی آن هستیم، طراحی و تست های عملکردی خود را انجام داده و آزمون‌های دوام آن هنوز مانده است. در مورد پروژه دیزل هم مرحله نخست آن ساخته شده و تست 24 موتور نیز انجام شده است. مرحله دوم طراحی تغییرات (modifications) نیز صورت گرفته و باید به سمت مرحله دوم برویم.