Virtuelle Produktentstehung für Fahrzeug und Antrieb im Kfz: Prozesse, Komponenten, Beispiele aus der Praxis
Gespeichert in:
| Weitere Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg + Teubner
2008
|
| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Praxis
ATZ/MTZ-Fachbuch |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVIII, 386 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783834803450 |
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Inhaltsverzeichnis
1 Gesamtfahrzeug 1
1.1 Einsatz virtueller Techniken in der Produktentwicklung 1
1.1.1 Einflüsse auf die Automobilindustrie 1
1.1.1.1 Globale Trends 1
1.1.1.2 Anforderungen aus geänderten Kundenerwartungen 4
1.1.1.3 Neue Wege gehen 6
1.1.2 Der Produktprozess und die Rolle der virtuellen Entwicklung 7
1.1.2.1 Paradigmenwechsel im Produktprozess 7
1.1.2.2 Synchronisation des Entwicklungsprozesses 8
1.1.2.3 Datenlogistik 9
1.1.2.4 Simulation als Prozessintegrator 12
1.1.3 Die Verwendung der virtuellen Techniken zur Komponenten- und
Eigenschaftsentwicklung 15
1.1.3.1 Eigenschaftsableitung 15
1.1.3.2 Eigenschaftsverfolgung (-Monitoring) 17
1.1.3.3 Interdisziplinäre Prozessketten im Entwicklungsprozess 18
1.1.3.4 Neue Herausforderungen in der Simulation durch Regelsysteme 20
1.1.3.4.1 Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen 21
1.1.3.4.2 Vehicle in the Loop (VIL) 22
1.1.4 Zusammenfassung und Ausblick 27
1.1.4.1 Geänderter Produktprozess 27
1.1.4.2 Grenzen der virtuellen Entwicklung 28
1.1.4.3 Ausblick 29
1.2 Auslegungstools und Expertenwissen 29
1.2.1 Einleitung 29
1.2.2 Der „Integrierte Entwicklungsablauf 31
1.2.3 Mit Auslegungstools zur simulationsgestützten Entwicklung in frühen
Entwicklungsphasen 35
1.2.4 Verstärkte Nutzung von Wissen im Engineeringprozess 42
1.2.4.1 Wissen-auf dem Weg zur Ressource 42
1.2.4.2 Lösungsansätze für wissensbasiertes Engineering 44
1.2.4.3 Wissensdatenbanken 46
1.2.5 Anwendung von Wissensdatenbanken 50
1.2.5.1 Information 50
1.2.5.2 Technisches Benchmarking 50
1.2.5.3 Bereitstellung Expertenwissen 53
1.2.5.4 Bauteilauslegung 54
1.2.6 Zusammenfassung und Ausblick 56
1.3 Virtuelle Produktentwicklung in der Konzeptphase von Nutzfahrzeugen 58
1.3.1 Konzeptentwicklung, Frontloading 59
XII Inhaltsverzeichnis
1.3.2 Beispiele für Simulationswerkzeuge in der Konzeptphase 60
1.3.2.1 Concept Car (Parametrisches Konzeptmodell) 60
1.3.2.2 Digital Mock-Up (DMU) 62
1.3.2.3 Virtuelle Sitzkiste 63
1.3.2.4 Augmented Reality 64
1.3.2.5 Parametrische Berechnungsverfahren 65
1.3.2.6 Modularer Berechnungsmodell-Aufbau 67
1.3.2.7 Strömungsberechnung (CFD) 68
1.3.2.8 Mehrkörpersimulation (MKS) 71
1.3.2.9 Blattfedergeführte Starrachse 72
1.3.3 Virtuelle Produktentwicklung in der Zukunft 73
1.4 Beschleunigung des Produktprozesses 75
1.4.1 Einleitung 75
1.4.2 Die drei Beschleunigungskomponenten 77
1.4.3 Ausgewählte Beispiele 83
1.4.4 Zusammenfassung und Ausblick 87
1.5 Virtueller verteilter Entwicklungsprozess bei Abgasanlagen und -konzepten 88
1.5.1 Einleitung 88
1.5.2 CAE-Methoden im Entwicklungsprozess Abgasanlage 88
1.5.3 Numerischer Werkzeugkasten für Abgasanlagenberechnungen 91
1.5.3.1 Vernetzungsrichtlinie für Abgasanlagenmodelle 93
1.5.3.2 Nummerierungskonvention für Abgasanlagenmodelle 94
1.5.3.3 Eine hierarchisch angelegte Struktur für
Abgasanlagenberechnungen 94
1.5.3.4 Automatisierungsalgorithmus 95
1.5.3.5 Verschiedene kleinere Programme zur Erledigung von
Teilaufgaben 95
1.5.4 Beispiele 95
1.5.5 Einführung einer gemeinsamen Methodik bei den Partnern 97
1.5.6 Zusammenfassung 98
2 Elektronik 99
2.1 Elektronik als Schlüsseltechnologie zur unfallfreien und
umweltfreundlichen Mobilität der Zukunft 99
2.1.1 Globale Herausforderungen 99
2.1.2 Elektronik und Systemvernetzung 101
2.1.3 Maßnahmen zur Qualitätssicherung bei Elektronik-Systemen 111
2.1.4 Zusammenfassung 113
2.2 AUTOSAR - Der Standard, seine Anwendung und die weitere Entwicklung 114
2.2.1 Einleitung 114
2.2.2 AUTOSAR-Projektorganisation 115
2.2.3 Technisches Konzept von AUTOSAR 116
2.2.3.1 Schichtenmodell der Softwarearchitektur 116
2.2.3.2 Virtueller Funktionaler Bus 118
2.2.3.3 Metamodell und Methodik 120
Inhaltsverzeichnis XIII
2.2.3.4 Konfigurationskonzept 122
2.2.3.5 Fehlerbehandlung 124
2.2.3.6 Anwendungssoftware 125
2.2.4 Status der AUTOSAR-Spezifikationen 125
2.2.4.1 AUTOSAR Release 1.0 125
2.2.4.2 AUTOSAR Release 2.0 126
2.2.4.3 AUTOSAR Release 2.1 127
2.2.5 AUTOSAR Konformitätsprüfung 127
2.2.5.1 Zielsetzung 127
2.2.5.2 Prozess der Konformitätsprüfung 128
2.2.6 AUTOSAR Phase II: 2007 - 2009 129
2.2.6.1 Inhalte der AUTOSAR Phase II 129
2.2.6.2 Start von AUTOSAR Phase II 131
2.2.7 Schlussfolgerung und Ausblick 131
2.3 Virtuelle Systementwicklung - Von der Anforderung zum Steuergerät 133
2.3.1 Einleitung 133
2.3.2 Anforderungsverursachte Komplexitätszunahme im
E/E-Entwurfsprozess 135
2.3.3 Konventionelle Architektur-und Steuergeräteentwicklung 138
2.3.4 Integraler Toolverbund zur virtuellen E/E-Entwicklung 140
2.3.4.1 eSCOUT 142
2.3.4.2 CAPEmaster/CAPEopticon 145
2.3.4.3 Virtuelle Hardware 148
2.3.4.4 HW/SW Co-Simulation 149
2.3.5 Schlussbetrachtung 151
3 Motor 154
3.1 Virtuelle Antriebsstrangentwicklung 154
3.1.1 Einleitung 154
3.1.2 Entwicklungsprozess der Antriebsstrangentwicklung 155
3.1.3 Kalibrierung im Fahrzeug, auf der Straße 156
3.1.4 Kalibrierung im Fahrzeug, auf dem Rollenprüfstand 160
3.1.5 Kalibrierung auf Motor-, Getriebe- und Antriebsstrangprüfständen .... 164
3.1.6 Kalibrierung in der Hardware-in-the-Loop (HiL) und
Model-in-the-Loop (MiL) Umgebung 166
3.1.7 Zusammenfassung und Ausblick 170
3.2 Steuertriebsentwicklung mit Simulation und Versuch 172
3.2.1 Einleitung 172
3.2.2 Entwicklungstools: Simulations-und Messtechniken 172
3.2.3 Zähnezahlen 175
3.2.4 Kettenart 177
3.2.5 Dynamikergebnisse 180
3.2.6 Unrunde Kettenräder 181
3.2.7 Aufbau und Ausbau der Simulationstechnik 184
3.2.8 Zusammenfassung 188
XIV Inhaltsverzeichnis
3.3 Virtuelle Motorenentwicklung 189
3.3.1 Einleitung 189
3.3.2 Entwicklungsplan 189
3.3.3 CAE-Unterstützung und virtuelle Produktfreigabe 191
3.3.4 Festigkeit und Kühlung 193
3.3.5 Ladungswechsel und Thermodynamik 194
3.3.6 Kosten und Gewicht 195
3.3.7 NVH und Gewicht 196
3.3.8 Dokumentation und Projektmanagement 299
3.3.9 Motormanagement, Software und Applikation 299
3.3.10 Zusammenfassung 200
3.3.11 Fazit 201
3.4 Zuverlässigkeitsmethoden in der Motorentwicklung 202
3.4.1 Einleitung 202
3.4.2 Der Zuverlässigkeitsprozess 202
3.4.2.1 Statistische Analysen 204
3.4.2.2 Projekt-Risikomanagement 204
3.4.2.3 FMEA - Fehler-Möglichkeits- und Emflussanalyse 205
3.4.2.4 Concern-System 205
3.4.2.5 Design of Experiments (DoE) und Robustheit 206
3.4.2.6 Zuverlässigkeitsblockdiagramme (Reliability Allocation) 206
3.4.2.7 Intelligente Validierung - Die Load Matrix Methodik 206
3.4.2.7.1 Prozess der Load Matrix Erstellung 207
3.4.2.7.2 Maßnahmen zur Verbesserung der Validierung 208
3.4.2.7.3 Nutzen der Load Matrix 208
3.4.7.8 Reliability Charts 209
3.4.2.9 Garantiekostenprognose 211
3.4.3 Zusammenfassung 212
3.5 3D-Simulation der Kolbengruppe 213
3.5.1 Einleitung 213
3.5.2 Simulation der Kolbengruppe in Bausteinen 214
3.5.2.1 Thermische Strukturanalyse des Kolbens 214
3.5.2.2 Simulation der Kolbensekundärbewegung 216
3.5.2.3 Simulation der Kolbenringdynamik 220
3.5.3 Anwendungsbeispiel: Reibungsanalyse 223
3.5.4 Zusammenfassung 225
3.6 Einsatz der Prozess- und Ladungswechselsimulation zur Bedatung von
Motorsteuergeräten 227
3.6.1 Einleitung 227
3.6.2 Motivation 227
3.6.3 Grundlagen zur Einbeziehung der Vorausberechnung in den
Applikationsprozess 228
3.6.4 Werkzeuge zur effektiven Grundbedatung mit Vorausberechnung 230
3.6.5 Anwendung für Füllungserfassung, Momentenstruktur und
Zündwinkelvorgabe 232
Inhaltsverzeichnis XV
3.6.6 Weitere Einsatzmöglichkeiten der Simulation im Applikationsprozess 245
3.6.7 Fazit 247
4 Getriebe 249
4.1 Optimierungsverfahren in der Antriebstechnik 249
4.1.1 Einleitung 249
4.1.2 Gliederung der Optimierungsverfahren 250
4.1.3 Topologieoptimierung: Begriffsklärung und Analogie 252
4.1.4 Prinzipielle Vorgehensweise bei einer Topologieoptimierung 253
4.1.5 Grundlegende Erfahrungen bei der Topologieoptimierung eines
Differenzialdeckels 254
4.1.6 Topografieoptimierung einer Ölwanne 267
4.1.7 Topologieoptimierung eines Getriebegehäuses 272
4.1.8 Optimierung eines Halteblechs 279
4.1.9 Einbindung in den Produktentwicklungsprozess 284
5 Antriebsstrang/Hybrid 286
5.1 Modellbasierte Antriebsstrangentwicklung 286
5.1.1 Einleitung 286
5.1.2 Werkzeuge im modellbasierten Entwicklungsprozess 288
5.1.2.1 Systemmodell 288
5.1.2.2 Regelbasierte Modelltransformation 290
5.1.2.3 Physikalische und signalflussorientierte Modelle 291
5.1.2.4 Optimierungswerkzeuge 294
5.1.2.5 Modellbasierte Validierung 294
5.1.3 Zusammenfassung 296
5.2 Hybridfahrzeug in seiner Verkehrsumgebung 298
5.2.1 Einleitung 298
5.2.2 Simulationsumgebung 298
5.2.2.1 Längsdynamiksimulation 299
5.2.3.2 Verkehrsszenarien 303
5.2.3 Simulationsergebnisse 305
5.2.3.1 Hybridantrieb 305
5.2.4 Zusammenfassung 309
5.3 Einfluss des Strömungssiedens auf den kühlmittelseitigen Wärmeübergang
in Verbrennungsmotoren 310
5.3.1 Einleitung 310
5.3.2 Sieden 311
5.3.2.1 Beschreibung des Siede-Phänomens 311
5.3.2.2 Einflüsse 312
5.3.2.2.1 Kühlmittelzusammensetzung 313
5.3.2.2.2 Rauigkeit 314
5.3.2.2.3 Orientierung 314
5.3.2.2.4 Druckgradient 315
5.3.2.2.5 Vibration 315
XVI Inhaltsverzeichnis
5.3.3 Modellbildung und Berechnungsmethodik 316
5.3.3.1 Boiling-Departure-Liftoff(BDL)-Modell 316
5.3.3.2 Gekoppelte Berechnungsmethodik 318
5.3.4 Anwendungsbeispiel 320
5.3.5 Zusammenfassung 322
5.4 Simulation des NVH-Verhaltens im Antriebsstrang 323
5.4.1 Einleitung 323
5.4.2 Modellkomplexität 324
5.4.3 Softwareprogramme und Modellierungsansätze 327
5.4.4 Untersuchung an einem Front-Querantriebsstrang 332
5.4.4.1 1 D-Torsionsansatz 333
5.4.4.2 3D-MKS (Starrkörper) 334
5.4.4.3 3D-MKS (flexible Körper) 338
5.4.5 Zusammenfassung 343
6 Nebenaggregate 345
6.1 Simulation in der Produktentwicklung 345
6.1.1 Einführung 345
6.1.2 Dynamikanalyse von Kühlmodulen 345
6.1.3 Temperaturwechselbeanspruchung von Ladeluftkühlern 347
6.1.4 Motorraumdurchströmung 348
6.1.5 Auslegung von Hybridquerträgern für Thermostrukturmodule© 350
6.1.6 Komfortbewertung mit dem virtuellen thermischen Dummy 352
6.1.7 Dynamische Berechnung der Ladeluftkühlung mit BISS 354
6.1.8 Füllungsoptimierung eines R744 Kältekreislaufs 355
6.2 Integrierte Virtuelle Gesamtfahrzeugsimulation ausgeführt am Beispiel
des Thermischen Managements 358
6.2.1 Einleitung 358
6.2.2 Motivation und Problemstellung 359
6.2.3 Technologien, Methoden und Werkzeuge für Integriertes Engineering 360
6.2.4 Rolle der Co-Simulation für das Thermische Management 364
6.2.5 Design einer unabhängigen Co-Simulationsplattform-Erstellung eines
Gesamtfahrzeugmodells am Beispiel des Thermischen Managements 366
6.2.5.1 Aufteilung des Gesamtsystems in Teilmodelle 367
6.2.5.2 Kopplung der Teilmodelle zu einem Gesamtmodell 367
6.2.5.3 Synchronisierung der Teilmodelle innerhalb des
Gesamtmodells 369
6.2.6 Betrachtung der Energieströme innerhalb eines
gekoppelten thermischen Gesamtfahrzeugmodells 372
6.2.7 Zusammenfassung und Ausblick 376
Ausblick 380
Sachwortverzeichnis 381
|
| adam_txt |
XI
Inhaltsverzeichnis
1 Gesamtfahrzeug 1
1.1 Einsatz virtueller Techniken in der Produktentwicklung 1
1.1.1 Einflüsse auf die Automobilindustrie 1
1.1.1.1 Globale Trends 1
1.1.1.2 Anforderungen aus geänderten Kundenerwartungen 4
1.1.1.3 Neue Wege gehen 6
1.1.2 Der Produktprozess und die Rolle der virtuellen Entwicklung 7
1.1.2.1 Paradigmenwechsel im Produktprozess 7
1.1.2.2 Synchronisation des Entwicklungsprozesses 8
1.1.2.3 Datenlogistik 9
1.1.2.4 Simulation als Prozessintegrator 12
1.1.3 Die Verwendung der virtuellen Techniken zur Komponenten- und
Eigenschaftsentwicklung 15
1.1.3.1 Eigenschaftsableitung 15
1.1.3.2 Eigenschaftsverfolgung (-Monitoring) 17
1.1.3.3 Interdisziplinäre Prozessketten im Entwicklungsprozess 18
1.1.3.4 Neue Herausforderungen in der Simulation durch Regelsysteme 20
1.1.3.4.1 Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen 21
1.1.3.4.2 Vehicle in the Loop (VIL) 22
1.1.4 Zusammenfassung und Ausblick 27
1.1.4.1 Geänderter Produktprozess 27
1.1.4.2 Grenzen der virtuellen Entwicklung 28
1.1.4.3 Ausblick 29
1.2 Auslegungstools und Expertenwissen 29
1.2.1 Einleitung 29
1.2.2 Der „Integrierte Entwicklungsablauf' 31
1.2.3 Mit Auslegungstools zur simulationsgestützten Entwicklung in frühen
Entwicklungsphasen 35
1.2.4 Verstärkte Nutzung von Wissen im Engineeringprozess 42
1.2.4.1 Wissen-auf dem Weg zur Ressource 42
1.2.4.2 Lösungsansätze für wissensbasiertes Engineering 44
1.2.4.3 Wissensdatenbanken 46
1.2.5 Anwendung von Wissensdatenbanken 50
1.2.5.1 Information 50
1.2.5.2 Technisches Benchmarking 50
1.2.5.3 Bereitstellung Expertenwissen 53
1.2.5.4 Bauteilauslegung 54
1.2.6 Zusammenfassung und Ausblick 56
1.3 Virtuelle Produktentwicklung in der Konzeptphase von Nutzfahrzeugen 58
1.3.1 Konzeptentwicklung, Frontloading 59
XII Inhaltsverzeichnis
1.3.2 Beispiele für Simulationswerkzeuge in der Konzeptphase 60
1.3.2.1 Concept Car (Parametrisches Konzeptmodell) 60
1.3.2.2 Digital Mock-Up (DMU) 62
1.3.2.3 Virtuelle Sitzkiste 63
1.3.2.4 Augmented Reality 64
1.3.2.5 Parametrische Berechnungsverfahren 65
1.3.2.6 Modularer Berechnungsmodell-Aufbau 67
1.3.2.7 Strömungsberechnung (CFD) 68
1.3.2.8 Mehrkörpersimulation (MKS) 71
1.3.2.9 Blattfedergeführte Starrachse 72
1.3.3 Virtuelle Produktentwicklung in der Zukunft 73
1.4 Beschleunigung des Produktprozesses 75
1.4.1 Einleitung 75
1.4.2 Die drei Beschleunigungskomponenten 77
1.4.3 Ausgewählte Beispiele 83
1.4.4 Zusammenfassung und Ausblick 87
1.5 Virtueller verteilter Entwicklungsprozess bei Abgasanlagen und -konzepten 88
1.5.1 Einleitung 88
1.5.2 CAE-Methoden im Entwicklungsprozess Abgasanlage 88
1.5.3 Numerischer Werkzeugkasten für Abgasanlagenberechnungen 91
1.5.3.1 Vernetzungsrichtlinie für Abgasanlagenmodelle 93
1.5.3.2 Nummerierungskonvention für Abgasanlagenmodelle 94
1.5.3.3 Eine hierarchisch angelegte Struktur für
Abgasanlagenberechnungen 94
1.5.3.4 Automatisierungsalgorithmus 95
1.5.3.5 Verschiedene kleinere Programme zur Erledigung von
Teilaufgaben 95
1.5.4 Beispiele 95
1.5.5 Einführung einer gemeinsamen Methodik bei den Partnern 97
1.5.6 Zusammenfassung 98
2 Elektronik 99
2.1 Elektronik als Schlüsseltechnologie zur unfallfreien und
umweltfreundlichen Mobilität der Zukunft 99
2.1.1 Globale Herausforderungen 99
2.1.2 Elektronik und Systemvernetzung 101
2.1.3 Maßnahmen zur Qualitätssicherung bei Elektronik-Systemen 111
2.1.4 Zusammenfassung 113
2.2 AUTOSAR - Der Standard, seine Anwendung und die weitere Entwicklung 114
2.2.1 Einleitung 114
2.2.2 AUTOSAR-Projektorganisation 115
2.2.3 Technisches Konzept von AUTOSAR 116
2.2.3.1 Schichtenmodell der Softwarearchitektur 116
2.2.3.2 Virtueller Funktionaler Bus 118
2.2.3.3 Metamodell und Methodik 120
Inhaltsverzeichnis XIII
2.2.3.4 Konfigurationskonzept 122
2.2.3.5 Fehlerbehandlung 124
2.2.3.6 Anwendungssoftware 125
2.2.4 Status der AUTOSAR-Spezifikationen 125
2.2.4.1 AUTOSAR Release 1.0 125
2.2.4.2 AUTOSAR Release 2.0 126
2.2.4.3 AUTOSAR Release 2.1 127
2.2.5 AUTOSAR Konformitätsprüfung 127
2.2.5.1 Zielsetzung 127
2.2.5.2 Prozess der Konformitätsprüfung 128
2.2.6 AUTOSAR Phase II: 2007 - 2009 129
2.2.6.1 Inhalte der AUTOSAR Phase II 129
2.2.6.2 Start von AUTOSAR Phase II 131
2.2.7 Schlussfolgerung und Ausblick 131
2.3 Virtuelle Systementwicklung - Von der Anforderung zum Steuergerät 133
2.3.1 Einleitung 133
2.3.2 Anforderungsverursachte Komplexitätszunahme im
E/E-Entwurfsprozess 135
2.3.3 Konventionelle Architektur-und Steuergeräteentwicklung 138
2.3.4 Integraler Toolverbund zur virtuellen E/E-Entwicklung 140
2.3.4.1 eSCOUT 142
2.3.4.2 CAPEmaster/CAPEopticon 145
2.3.4.3 Virtuelle Hardware 148
2.3.4.4 HW/SW Co-Simulation 149
2.3.5 Schlussbetrachtung 151
3 Motor 154
3.1 Virtuelle Antriebsstrangentwicklung 154
3.1.1 Einleitung 154
3.1.2 Entwicklungsprozess der Antriebsstrangentwicklung 155
3.1.3 Kalibrierung im Fahrzeug, auf der Straße 156
3.1.4 Kalibrierung im Fahrzeug, auf dem Rollenprüfstand 160
3.1.5 Kalibrierung auf Motor-, Getriebe- und Antriebsstrangprüfständen . 164
3.1.6 Kalibrierung in der Hardware-in-the-Loop (HiL) und
Model-in-the-Loop (MiL) Umgebung 166
3.1.7 Zusammenfassung und Ausblick 170
3.2 Steuertriebsentwicklung mit Simulation und Versuch 172
3.2.1 Einleitung 172
3.2.2 Entwicklungstools: Simulations-und Messtechniken 172
3.2.3 Zähnezahlen 175
3.2.4 Kettenart 177
3.2.5 Dynamikergebnisse 180
3.2.6 Unrunde Kettenräder 181
3.2.7 Aufbau und Ausbau der Simulationstechnik 184
3.2.8 Zusammenfassung 188
XIV Inhaltsverzeichnis
3.3 Virtuelle Motorenentwicklung 189
3.3.1 Einleitung 189
3.3.2 Entwicklungsplan 189
3.3.3 CAE-Unterstützung und virtuelle Produktfreigabe 191
3.3.4 Festigkeit und Kühlung 193
3.3.5 Ladungswechsel und Thermodynamik 194
3.3.6 Kosten und Gewicht 195
3.3.7 NVH und Gewicht 196
3.3.8 Dokumentation und Projektmanagement 299
3.3.9 Motormanagement, Software und Applikation 299
3.3.10 Zusammenfassung 200
3.3.11 Fazit 201
3.4 Zuverlässigkeitsmethoden in der Motorentwicklung 202
3.4.1 Einleitung 202
3.4.2 Der Zuverlässigkeitsprozess 202
3.4.2.1 Statistische Analysen 204
3.4.2.2 Projekt-Risikomanagement 204
3.4.2.3 FMEA - Fehler-Möglichkeits- und Emflussanalyse 205
3.4.2.4 Concern-System 205
3.4.2.5 Design of Experiments (DoE) und Robustheit 206
3.4.2.6 Zuverlässigkeitsblockdiagramme (Reliability Allocation) 206
3.4.2.7 Intelligente Validierung - Die Load Matrix Methodik 206
3.4.2.7.1 Prozess der Load Matrix Erstellung 207
3.4.2.7.2 Maßnahmen zur Verbesserung der Validierung 208
3.4.2.7.3 Nutzen der Load Matrix 208
3.4.7.8 Reliability Charts 209
3.4.2.9 Garantiekostenprognose 211
3.4.3 Zusammenfassung 212
3.5 3D-Simulation der Kolbengruppe 213
3.5.1 Einleitung 213
3.5.2 Simulation der Kolbengruppe in Bausteinen 214
3.5.2.1 Thermische Strukturanalyse des Kolbens 214
3.5.2.2 Simulation der Kolbensekundärbewegung 216
3.5.2.3 Simulation der Kolbenringdynamik 220
3.5.3 Anwendungsbeispiel: Reibungsanalyse 223
3.5.4 Zusammenfassung 225
3.6 Einsatz der Prozess- und Ladungswechselsimulation zur Bedatung von
Motorsteuergeräten 227
3.6.1 Einleitung 227
3.6.2 Motivation 227
3.6.3 Grundlagen zur Einbeziehung der Vorausberechnung in den
Applikationsprozess 228
3.6.4 Werkzeuge zur effektiven Grundbedatung mit Vorausberechnung 230
3.6.5 Anwendung für Füllungserfassung, Momentenstruktur und
Zündwinkelvorgabe 232
Inhaltsverzeichnis XV
3.6.6 Weitere Einsatzmöglichkeiten der Simulation im Applikationsprozess 245
3.6.7 Fazit 247
4 Getriebe 249
4.1 Optimierungsverfahren in der Antriebstechnik 249
4.1.1 Einleitung 249
4.1.2 Gliederung der Optimierungsverfahren 250
4.1.3 Topologieoptimierung: Begriffsklärung und Analogie 252
4.1.4 Prinzipielle Vorgehensweise bei einer Topologieoptimierung 253
4.1.5 Grundlegende Erfahrungen bei der Topologieoptimierung eines
Differenzialdeckels 254
4.1.6 Topografieoptimierung einer Ölwanne 267
4.1.7 Topologieoptimierung eines Getriebegehäuses 272
4.1.8 Optimierung eines Halteblechs 279
4.1.9 Einbindung in den Produktentwicklungsprozess 284
5 Antriebsstrang/Hybrid 286
5.1 Modellbasierte Antriebsstrangentwicklung 286
5.1.1 Einleitung 286
5.1.2 Werkzeuge im modellbasierten Entwicklungsprozess 288
5.1.2.1 Systemmodell 288
5.1.2.2 Regelbasierte Modelltransformation 290
5.1.2.3 Physikalische und signalflussorientierte Modelle 291
5.1.2.4 Optimierungswerkzeuge 294
5.1.2.5 Modellbasierte Validierung 294
5.1.3 Zusammenfassung 296
5.2 Hybridfahrzeug in seiner Verkehrsumgebung 298
5.2.1 Einleitung 298
5.2.2 Simulationsumgebung 298
5.2.2.1 Längsdynamiksimulation 299
5.2.3.2 Verkehrsszenarien 303
5.2.3 Simulationsergebnisse 305
5.2.3.1 Hybridantrieb 305
5.2.4 Zusammenfassung 309
5.3 Einfluss des Strömungssiedens auf den kühlmittelseitigen Wärmeübergang
in Verbrennungsmotoren 310
5.3.1 Einleitung 310
5.3.2 Sieden 311
5.3.2.1 Beschreibung des Siede-Phänomens 311
5.3.2.2 Einflüsse 312
5.3.2.2.1 Kühlmittelzusammensetzung 313
5.3.2.2.2 Rauigkeit 314
5.3.2.2.3 Orientierung 314
5.3.2.2.4 Druckgradient 315
5.3.2.2.5 Vibration 315
XVI Inhaltsverzeichnis
5.3.3 Modellbildung und Berechnungsmethodik 316
5.3.3.1 Boiling-Departure-Liftoff(BDL)-Modell 316
5.3.3.2 Gekoppelte Berechnungsmethodik 318
5.3.4 Anwendungsbeispiel 320
5.3.5 Zusammenfassung 322
5.4 Simulation des NVH-Verhaltens im Antriebsstrang 323
5.4.1 Einleitung 323
5.4.2 Modellkomplexität 324
5.4.3 Softwareprogramme und Modellierungsansätze 327
5.4.4 Untersuchung an einem Front-Querantriebsstrang 332
5.4.4.1 1 D-Torsionsansatz 333
5.4.4.2 3D-MKS (Starrkörper) 334
5.4.4.3 3D-MKS (flexible Körper) 338
5.4.5 Zusammenfassung 343
6 Nebenaggregate 345
6.1 Simulation in der Produktentwicklung 345
6.1.1 Einführung 345
6.1.2 Dynamikanalyse von Kühlmodulen 345
6.1.3 Temperaturwechselbeanspruchung von Ladeluftkühlern 347
6.1.4 Motorraumdurchströmung 348
6.1.5 Auslegung von Hybridquerträgern für Thermostrukturmodule© 350
6.1.6 Komfortbewertung mit dem virtuellen thermischen Dummy 352
6.1.7 Dynamische Berechnung der Ladeluftkühlung mit BISS 354
6.1.8 Füllungsoptimierung eines R744 Kältekreislaufs 355
6.2 Integrierte Virtuelle Gesamtfahrzeugsimulation ausgeführt am Beispiel
des Thermischen Managements 358
6.2.1 Einleitung 358
6.2.2 Motivation und Problemstellung 359
6.2.3 Technologien, Methoden und Werkzeuge für Integriertes Engineering 360
6.2.4 Rolle der Co-Simulation für das Thermische Management 364
6.2.5 Design einer unabhängigen Co-Simulationsplattform-Erstellung eines
Gesamtfahrzeugmodells am Beispiel des Thermischen Managements 366
6.2.5.1 Aufteilung des Gesamtsystems in Teilmodelle 367
6.2.5.2 Kopplung der Teilmodelle zu einem Gesamtmodell 367
6.2.5.3 Synchronisierung der Teilmodelle innerhalb des
Gesamtmodells 369
6.2.6 Betrachtung der Energieströme innerhalb eines
gekoppelten thermischen Gesamtfahrzeugmodells 372
6.2.7 Zusammenfassung und Ausblick 376
Ausblick 380
Sachwortverzeichnis 381 |
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