www.technologieenindustrie.com
20
'09
Written on Modified on
MAPLESOFT
Leidende autofabrikant Renault lost ongewenste motorgeluiden en trillingen op met Maple
Meerdere motoronderdelen spelen een rol als een motor stopt. Componenten kunnen ongewenst geluiden en trillingen produceren wanneer de motor langzamer gaat draaien, wat kan leiden tot beschadigingen aan de motor. Jean-Louis Ligier, Research and Development Manager bij Renault, kreeg met zijn team de taak om de oorzaken van deze geluiden en trillingen in een 2.2 liter 4-cylinder turbodieselmotor te bepalen. Maple was volgens hen het efficiëntste instrument om de motor te modelleren en de bron van het ongewenste geluid op te sporen. Sterker nog: ze gebruikten Maple tevens voor het vinden van een oplossing voor het probleem.
De in de werktuigbouwkunde gepromoveerde Ligier gebruikt Maple al meer dan twintig jaar. Hij heeft de software voor meerdere toegepaste onderzoeksprojecten gebruikt, zoals voor een tijdsvariërende thermische analyse van versnellingsbakcomponenten, voor de optimalisatie van motorwrijving en voor trillingsanalyse. Hij werkt al ruim twaalf jaar bij Renault en is gespecialiseerd in thermisch gedrag en mechanische moeheid van motoronderdelen en het hiervoor bepalen van nieuwe simulatiemethoden. Zijn voornaamste rede om Maple te gebruiken was om vergelijkingen op te stellen die de motoronderdelen zeer eenvoudig beschrijven.
Bij het creëren van wiskundige modellen van diverse componenten kan er verschillende software worden geïmplementeerd. Ligier heeft door zijn ervaringen ondervonden dat Maple de gemakkelijkste en snelste software is voor zijn werkzaamheden. “Vergeleken met andere software kan Maple in enkele uren berekenen, waar andere software er dagen over doet,” laat hij weten. “De natuurlijke wiskundige notatie maakt het mogelijk om vergelijkingen in te voeren, alsof ik deze zelf met de hand schrijf. Het feit dat ik symbolische berekeningen kan uitvoeren, leidt weer tot optimalisaties die met andere software feitelijk onmogelijk zijn. En nog belangrijker, de resultaten zijn zeer nauwkeurig.”
Wanneer de snelheid in een motor afneemt, dan worden er meerdere mechanische resonanties gegenereerd. Indien er teveel beweging binnen de motor plaatsvindt, dan veroorzaken de onderdelen niet alleen geluiden die de bestuurder hinderen, maar ze verslijten ook vroegtijdig. Het doel van de studie was het maken van een model en het begrijpen van de oorzaak van de trillingen. De gemodelleerde motor was een 4-cylinder van Renaults Laguna serie. Het systeemmodel bestond uit een systeem van vijf differentiaalvergelijkingen en richtte zich voornamelijk op de krukas, het dual mass vliegwiel (DMF), evenals op de gehele vermogenstrein. Door middel van deze vergelijkingen kon Ligier het tijdens de afremming van de motor gecreëerde trillingsniveau inschatten. Na het plotten van de resultaten van de simulatie werd duidelijk dat de trillingen vooral werden veroorzaakt door schokken in de DMF. Om het probleem te herstellen, werd een vrij eenvoudige oplossing geïmplementeerd waarbij de luchtinlaat tijdens het remmen werd aangepast.
Het ontdekken van de exacte oorzaak van het probleem leidde tot een behoorlijke kostenbesparing voor Renault, aangezien het probleem op een eenvoudige manier werd opgelost. Er was slechts een kleine aanpassing aan de motor nodig.
Door het analyseren van de simulatieresultaten reduceerde Ligier het geluid met maarliefst dertig procent. Het modelleren van de motor in Maple gaf hem de mogelijkheid om de symbolische vergelijkingen te analyseren. Hierdoor kreeg hij een beter inzicht in het systeem. De numerieke resultaten werden geplot en de locatie van de ongewenste trillingen werd ontdekt. Door het gebruik van Maple kon hij zijn model in één dag creëren en laten doorrekenen. Dit leverde een aanzienlijke tijdsbesparing op, vergeleken met andere software die voor dezelfde taak meer dan een week nodig had. “Ik gebruik Maple al meer dan twintig jaar. Ik heb het gebruikersgemak en de kracht altijd erg fijn gevonden. De mogelijkheid om zowel symbolische als numerieke berekeningen uit te voeren, levert een enorme besparing aan tijd op. Dit komt door het feit dat ik de resultaten in één dag krijg, in plaats van weken met andere software,” concludeert Ligier.
Bij het creëren van wiskundige modellen van diverse componenten kan er verschillende software worden geïmplementeerd. Ligier heeft door zijn ervaringen ondervonden dat Maple de gemakkelijkste en snelste software is voor zijn werkzaamheden. “Vergeleken met andere software kan Maple in enkele uren berekenen, waar andere software er dagen over doet,” laat hij weten. “De natuurlijke wiskundige notatie maakt het mogelijk om vergelijkingen in te voeren, alsof ik deze zelf met de hand schrijf. Het feit dat ik symbolische berekeningen kan uitvoeren, leidt weer tot optimalisaties die met andere software feitelijk onmogelijk zijn. En nog belangrijker, de resultaten zijn zeer nauwkeurig.”
Wanneer de snelheid in een motor afneemt, dan worden er meerdere mechanische resonanties gegenereerd. Indien er teveel beweging binnen de motor plaatsvindt, dan veroorzaken de onderdelen niet alleen geluiden die de bestuurder hinderen, maar ze verslijten ook vroegtijdig. Het doel van de studie was het maken van een model en het begrijpen van de oorzaak van de trillingen. De gemodelleerde motor was een 4-cylinder van Renaults Laguna serie. Het systeemmodel bestond uit een systeem van vijf differentiaalvergelijkingen en richtte zich voornamelijk op de krukas, het dual mass vliegwiel (DMF), evenals op de gehele vermogenstrein. Door middel van deze vergelijkingen kon Ligier het tijdens de afremming van de motor gecreëerde trillingsniveau inschatten. Na het plotten van de resultaten van de simulatie werd duidelijk dat de trillingen vooral werden veroorzaakt door schokken in de DMF. Om het probleem te herstellen, werd een vrij eenvoudige oplossing geïmplementeerd waarbij de luchtinlaat tijdens het remmen werd aangepast.
Het ontdekken van de exacte oorzaak van het probleem leidde tot een behoorlijke kostenbesparing voor Renault, aangezien het probleem op een eenvoudige manier werd opgelost. Er was slechts een kleine aanpassing aan de motor nodig.
Door het analyseren van de simulatieresultaten reduceerde Ligier het geluid met maarliefst dertig procent. Het modelleren van de motor in Maple gaf hem de mogelijkheid om de symbolische vergelijkingen te analyseren. Hierdoor kreeg hij een beter inzicht in het systeem. De numerieke resultaten werden geplot en de locatie van de ongewenste trillingen werd ontdekt. Door het gebruik van Maple kon hij zijn model in één dag creëren en laten doorrekenen. Dit leverde een aanzienlijke tijdsbesparing op, vergeleken met andere software die voor dezelfde taak meer dan een week nodig had. “Ik gebruik Maple al meer dan twintig jaar. Ik heb het gebruikersgemak en de kracht altijd erg fijn gevonden. De mogelijkheid om zowel symbolische als numerieke berekeningen uit te voeren, levert een enorme besparing aan tijd op. Dit komt door het feit dat ik de resultaten in één dag krijg, in plaats van weken met andere software,” concludeert Ligier.
