Автомобильная инженерия

Автомобильная инженерия , наряду с аэрокосмической техникой и военно-морской архитектурой , является отраслью транспортного машиностроения, включающей в себя элементы механики , электроники , . , программного обеспечения и техники безопасности применительно к проектированию, производству и эксплуатации мотоциклов , автомобилей и грузовиков а также их техники соответствующие инженерные подсистемы. Сюда также входит модификация транспортных средств. В него также включена производственная область, занимающаяся созданием и сборкой целых частей автомобилей. Область автомобильной техники требует больших исследований и предполагает прямое применение математических моделей и формул. Изучение автомобильной техники заключается в проектировании, разработке, изготовлении и тестировании транспортных средств или их компонентов от стадии концепции до стадии производства. Производство, разработка и производство — три основные функции в этой области.

Дисциплины

Автомобильная техника

Автомобильная инженерия – это отрасль машиностроения. ^{[ нужна ссылка ]} где обучают производству, проектированию, механическим механизмам, а также эксплуатации автомобилей. Это введение ^{[ нужна ссылка ]} к автомобильному машиностроению, которое занимается мотоциклами, автомобилями, автобусами, грузовиками и т. д. Оно включает отраслевое изучение механических, электронных, программных элементов и элементов безопасности. Некоторые из инженерных качеств и дисциплин, которые имеют важное значение для автомобильного инженера, включают:

Техника безопасности : Техника безопасности — это оценка различных сценариев аварий и их воздействия на пассажиров транспортного средства. Они проверяются на соответствие очень строгим государственным нормам. Некоторые из этих требований включают: проверку работоспособности ремней безопасности и подушек безопасности , проверку лобового и бокового удара, а также проверку устойчивости к опрокидыванию. Оценки проводятся с использованием различных методов и инструментов, включая компьютерное моделирование сбоев (обычно анализ методом конечных элементов ), манекен для краш-тестов , а также частичные салазки системы и полные аварии транспортного средства.

Экономия топлива/выбросы : Экономия топлива — это измеренная топливная эффективность автомобиля в милях на галлон или километрах на литр. Тестирование выбросов охватывает измерение выбросов транспортных средств, включая углеводороды, оксиды азота ( NO _x ), окись углерода (CO), двуокись углерода (CO ₂ ) и выбросы в результате испарения.

NVH-инженерия ( шум, вибрация и резкость ) : NVH включает в себя обратную связь от клиента (как тактильную [ощущаемую], так и звуковую [услышанную]) относительно транспортного средства. Звук можно интерпретировать как грохот, визг или жар, а тактильную реакцию можно определить как вибрацию сиденья или жужжание рулевого колеса . Эта обратная связь создается за счет трения, вибрации или вращения компонентов. Реакцию NVH можно классифицировать по-разному: NVH трансмиссии, дорожный шум, шум ветра, шум компонентов, а также скрип и дребезжание. Обратите внимание: существуют как хорошие, так и плохие характеристики NVH. Инженер по шуму и шуму работает над тем, чтобы либо устранить плохой шум, либо изменить «плохой шум» на хороший (т. е. звуки выхлопа).

Автомобильная электроника : Автомобильная электроника становится все более важным аспектом автомобильной техники. В современных автомобилях используются десятки электронных систем. ^{[ 1 ]} Эти системы отвечают за оперативное управление, такое как управление дроссельной заслонкой, тормозом и рулевым управлением; а также множество систем комфорта и удобства, таких как HVAC , информационно-развлекательная система и системы освещения. Без электронного управления автомобили не смогли бы соответствовать современным требованиям безопасности и экономии топлива.

Производительность : Производительность — это измеримая и проверяемая величина способности автомобиля работать в различных условиях. Производительность можно учитывать при решении самых разных задач, но обычно она учитывает, насколько быстро автомобиль может ускоряться (например, при старте с места, прошедшее время 1/4 мили, 0–60 миль в час и т. д.), его максимальную скорость, насколько короткий и быстрый автомобиль может полностью остановиться на заданной скорости (например, 70-0 миль в час), какую перегрузку автомобиль может создать без потери сцепления с дорогой, зафиксированное время прохождения круга, скорость прохождения поворотов, затухание тормозов и т. д. Производительность также может отражать объем управления в ненастную погоду (снег, лед, дождь).

Качество переключения передач . Качество переключения передач — это восприятие водителем автомобиля автоматической коробки передач переключения . На это влияет трансмиссия ( двигатель внутреннего сгорания , трансмиссия ) и автомобиль (трансмиссия, подвеска , опоры двигателя и трансмиссии и т. д.). Ощущение переключения передач — это как тактильная (ощущаемая), так и звуковая (слышимая) реакция автомобиля. Качество переключения воспринимается как различные события: переключение передачи ощущается как повышение передачи при ускорении (1–2) или маневр понижения передачи при движении (4–2). Также оцениваются переключения передач автомобиля, например, при парковке на задний ход и т. д.

Инженерия долговечности/ коррозии . Инженерия долговечности и коррозии – это оценочные испытания транспортного средства на срок его службы. Испытания включают накопление пробега, суровые условия вождения и коррозийные соляные ванны.

Управляемость : Управляемость – это реакция автомобиля на общие условия вождения. Холодный запуск и остановка, падение оборотов, реакция на холостом ходу, колебания при запуске и спотыкания, а также уровень производительности — все это влияет на общую управляемость любого конкретного автомобиля.

Стоимость : Стоимость программы создания транспортного средства обычно делится на переменную стоимость транспортного средства, а также первоначальные затраты на оснащение и постоянные затраты, связанные с разработкой транспортного средства. Существуют также затраты, связанные с сокращением гарантийных обязательств и маркетингом.

Сроки выполнения программы : В некоторой степени программы приурочены к рынку, а также к производственным графикам сборочных предприятий. Любая новая деталь в конструкции должна соответствовать графику разработки и производства модели.

Возможность сборки : легко спроектировать модуль, который сложно собрать, что приводит либо к повреждению узлов, либо к плохим допускам. Квалифицированный инженер по разработке продукции работает с инженерами по сборке/производству, чтобы конечный продукт был простым и дешевым в изготовлении и сборке, а также обеспечивал соответствующую функциональность и внешний вид.

Управление качеством . Контроль качества является важным фактором производственного процесса, поскольку высокое качество необходимо для удовлетворения требований клиентов и во избежание дорогостоящих кампаний по отзыву продукции . Сложность компонентов, участвующих в производственном процессе, требует сочетания различных инструментов и методов контроля качества. Поэтому Международная автомобильная рабочая группа (IATF), группа ведущих мировых производителей и торговых организаций, разработала стандарт ISO/TS 16949 . Этот стандарт определяет требования к проектированию, разработке, производству и (если применимо) установке и обслуживанию. Кроме того, он сочетает в себе принципы ISO 9001 с аспектами различных региональных и национальных автомобильных стандартов, таких как AVSQ (Италия), EAQF (Франция), VDA6 (Германия) и QS-9000 (США). Чтобы еще больше свести к минимуму риски, связанные с неисправностями продукции и претензиями по ответственности за автомобильные электрические и электронные системы, дисциплина качества «Функциональная безопасность» применяется в соответствии с ISO/IEC 17025.

С 1950-х годов комплексный бизнес-подход « Всеобщее управление качеством» (TQM) используется для постоянного улучшения процесса производства автомобильной продукции и компонентов. В число компаний, внедривших TQM, входят Ford Motor Company , Motorola и Toyota Motor Company . ^{[ нужна ссылка ]}

Должностные функции

Инженер-разработчик

Инженер-разработчик несет ответственность за координацию технических характеристик всего автомобиля ( автобуса , легкового автомобиля , грузовика , фургона, внедорожника, мотоцикла и т. д.) в соответствии с требованиями производителя автомобиля , правительственными постановлениями и покупателем продукта.

Как и системный инженер , инженер-разработчик занимается взаимодействием всех систем в автомобиле в целом. Хотя в автомобиле имеется множество компонентов и систем , которые должны функционировать должным образом, они также должны работать в гармонии со всем автомобилем. Например, основная функция тормозной системы — обеспечение торможения автомобиля. Наряду с этим он также должен обеспечивать приемлемый уровень: ощущения педали (мягкая, жесткая), «шума» тормозной системы (визг, вздрагивание и т. д.), взаимодействия с АБС (антиблокировочная система тормозов).

Другой аспект работы инженера-разработчика — это процесс компромисса, необходимый для обеспечения всех характеристик автомобиля на определенном приемлемом уровне. Примером этого является компромисс между производительностью двигателя и экономией топлива . Хотя некоторые клиенты ожидают от своего двигателя максимальной мощности , автомобиль по-прежнему должен обеспечивать приемлемый уровень экономии топлива. С точки зрения движка это противоположные требования. Производительность двигателя требует максимального объема (больше, больше мощности), а экономия топлива требует двигателя меньшего объема (например: 1,4 л против 5,4 л). Однако объем двигателя не является единственным фактором, влияющим на экономию топлива и производительность автомобиля. В игру вступают разные ценности.

Другие характеристики, требующие компромиссов, включают: вес автомобиля, аэродинамическое сопротивление , трансмиссионную передачу , контроля выбросов устройства , управляемость/удержание дороги , качество езды и шины .

Инженер-разработчик также отвечает за организацию испытаний, валидации и сертификации автомобильного уровня. Компоненты и системы разрабатываются и тестируются индивидуально инженером по продукту. Окончательная оценка должна проводиться на уровне автомобиля для оценки взаимодействия систем. Например, аудиосистему (радио) необходимо оценить на автомобильном уровне. Взаимодействие с другими электронными компонентами может вызвать помехи . теплоотвод системы и эргономичное Необходимо оценить расположение органов управления. Качество звука на всех сиденьях должно быть обеспечено на приемлемом уровне.

Инженер-технолог

Инженеры- технологи отвечает за обеспечение надлежащего производства автомобильных компонентов или комплектных транспортных средств. В то время как инженеры-разработчики несут ответственность за функционирование автомобиля, инженеры-производители несут ответственность за безопасное и эффективное производство автомобиля. В эту группу инженеров входят инженеры-технологи , координаторы по логистике , инженеры по оснастке , инженеры по робототехнике и планировщики сборки. ^{[ 2 ]}

В автомобильной промышленности производители играют более важную роль на этапах разработки автомобильных компонентов, чтобы обеспечить простоту производства продукции. Проектирование с учетом технологичности в автомобильном мире имеет решающее значение для обеспечения уверенности в том, какая конструкция будет разработана на исследований и разработок этапе автомобильного дизайна . Как только проект разработан, инженеры-технологи берут на себя работу. Они разрабатывают машины и инструменты, необходимые для изготовления автомобильных компонентов или транспортных средств, и устанавливают методы массового производства продукта. Задача инженеров-технологов — повысить эффективность автомобильного завода и внедрить такие методы бережливого производства, как «Шесть сигм» и «Кайдзен» .

Другие должности в автомобильной инженерии

Среди других автомобильных инженеров перечислены ниже:

Инженеры по аэродинамике часто дают указания студии дизайна, чтобы создаваемые ими формы были аэродинамичными и привлекательными.
Кузовные инженеры также сообщат студии, возможно ли изготовить панели по их проектам.
Инженеры по контролю изменений следят за тем, чтобы все происходящие изменения в конструкции и производстве были организованы, управлялись и внедрялись...
Инженеры NVH проводят звуковые и вибрационные испытания, чтобы предотвратить громкий шум в салоне, обнаружить вибрацию и/или улучшить качество звука во время движения автомобиля.

Современный процесс разработки автомобильной продукции

Исследования показывают, что значительная часть стоимости современного автомобиля создается интеллектуальными системами, и что они представляют собой большую часть текущих автомобильных инноваций. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Чтобы облегчить это, современный процесс автомобилестроения должен учитывать более широкое использование мехатроники . Оптимизация конфигурации и производительности, системная интеграция, контроль, проверка компонентов, подсистем и системного уровня интеллектуальных систем должны стать неотъемлемой частью стандартного процесса проектирования транспортных средств, так же, как это происходит в случае структурного, виброакустического и кинематического проектирования. . Для этого требуется процесс разработки транспортных средств, который обычно основан на моделировании. ^{[ 5 ]}

V-подход

Один из способов эффективно справиться с присущей мультифизике и разработкой систем управления , которая возникает при включении интеллектуальных систем, - это принять подход V-модели к разработке систем, который широко используется в автомобильной промышленности в течение двадцати или более лет. . В этом V-подходе требования системного уровня распространяются вниз по V через подсистемы к проектированию компонентов, а производительность системы проверяется на возрастающих уровнях интеграции. Разработка мехатронных систем требует применения двух взаимосвязанных «V-циклов»: один сосредоточен на разработке мультифизических систем (например, механических и электрических компонентов системы рулевого управления с электроприводом, включая датчики и исполнительные механизмы); а другой фокусируется на разработке средств управления, логике управления, программном обеспечении и реализации аппаратного обеспечения управления и встроенного программного обеспечения. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

Ссылки

↑ Автомобильные электронные системы . Архивировано 20 ноября 2017 г. на веб-сайте лаборатории автомобильной электроники Wayback Machine Clemson, дата обращения 2 февраля 2013 г.
^ Обзор автомобильного производства, опубликованный в июле 2014 г.
^ Ван дер Ауверер, Герман; Антонис, Ян; Де Брюйне, Стейн; Леуридан, Январь (июль 2013 г.). «Виртуальный инжиниринг в действии: проблемы проектирования мехатронных изделий» . Инженерное дело с компьютерами . 29 (3): 389–408. дои : 10.1007/s00366-012-0286-6 .
^ Валсан, А. (24 октября 2006 г.). «Тенденции, технологические карты и стратегический анализ рынка систем безопасности транспортных средств в Европе». Международный конгресс автомобильной электроники .
^ Костлоу, Т. (20 ноября 2008 г.). «Управление ростом программного обеспечения». Международная автомобильная инженерия . S2CID 106699839 .
^ Кабрера, А.; Фокен, MJ; Текин, О.А.; Вестенк, К.; Эрден, М.С.; Де Шуттер, Б.; Ван Торен, MJL; Бабушка Р.; ван Хаутен, Ф.Дж.; Томияма, Т. (2010). «На пути к автоматизации управляющего программного обеспечения: обзор проблем мехатронного проектирования». Мехатроника . 20 (8): 876–886. doi : 10.1016/j.mechatronics.2010.05.003 .
^ Кабрера, А.; Вёстененк, К. (2011). «Архитектурная модель для поддержки совместного проектирования мехатронных продуктов: пример проектирования управления». Мехатроника . 21 (3): 534–547. doi : 10.1016/j.mechatronics.2011.01.009 .

[1] Автомобильные электронные системы . Архивировано 20 ноября 2017 г. на веб-сайте лаборатории автомобильной электроники Wayback Machine Clemson, дата обращения 2 февраля 2013 г.

[2] Обзор автомобильного производства, опубликованный в июле 2014 г.

[3] Ван дер Ауверер, Герман; Антонис, Ян; Де Брюйне, Стейн; Леуридан, Январь (июль 2013 г.). «Виртуальный инжиниринг в действии: проблемы проектирования мехатронных изделий» . Инженерное дело с компьютерами . 29 (3): 389–408. дои : 10.1007/s00366-012-0286-6 .

[4] Валсан, А. (24 октября 2006 г.). «Тенденции, технологические карты и стратегический анализ рынка систем безопасности транспортных средств в Европе». Международный конгресс автомобильной электроники .

[5] Костлоу, Т. (20 ноября 2008 г.). «Управление ростом программного обеспечения». Международная автомобильная инженерия . S2CID 106699839 .

[6] Кабрера, А.; Фокен, MJ; Текин, О.А.; Вестенк, К.; Эрден, М.С.; Де Шуттер, Б.; Ван Торен, MJL; Бабушка Р.; ван Хаутен, Ф.Дж.; Томияма, Т. (2010). «На пути к автоматизации управляющего программного обеспечения: обзор проблем мехатронного проектирования». Мехатроника . 20 (8): 876–886. doi : 10.1016/j.mechatronics.2010.05.003 .

[7] Кабрера, А.; Вёстененк, К. (2011). «Архитектурная модель для поддержки совместного проектирования мехатронных продуктов: пример проектирования управления». Мехатроника . 21 (3): 534–547. doi : 10.1016/j.mechatronics.2011.01.009 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]