Fahrzeugtechnik - Automotive engineering
Die Fahrzeugtechnik ist zusammen mit der Luft- und Raumfahrttechnik und dem Schiffbau ein Zweig der Fahrzeugtechnik, der Elemente der mechanischen , elektrischen , elektronischen , Software- und Sicherheitstechnik umfasst, die auf die Konstruktion, Herstellung und den Betrieb von Motorrädern , Automobilen und Lastkraftwagen und deren Anwendung angewendet werden entsprechenden technischen Subsystemen. Dazu gehört auch der Umbau von Fahrzeugen. Der Bereich Produktion befasst sich auch mit der Herstellung und Montage der gesamten Teile von Automobilen. Der Bereich Fahrzeugtechnik ist forschungsintensiv und beinhaltet die direkte Anwendung mathematischer Modelle und Formeln. Das Studium der Fahrzeugtechnik soll Fahrzeuge oder Fahrzeugkomponenten von der Konzept- bis zur Serienreife konstruieren, entwickeln, fertigen und testen. Produktion, Entwicklung und Fertigung sind die drei Hauptfunktionen in diesem Bereich.
Disziplinen
Automobiltechnik
Automobiltechnik ist ein ingenieurwissenschaftlicher Teilstudiengang, der Herstellung, Konstruktion, mechanische Mechanismen sowie den Betrieb von Automobilen lehrt. Es ist eine Einführung in die Fahrzeugtechnik, die sich mit Motorrädern, Pkw, Bussen, Lkw usw. befasst. Es umfasst die Fachrichtungen Mechanik, Elektronik, Software und Sicherheitselemente. Einige der technischen Eigenschaften und Disziplinen, die für den Automobilingenieur von Bedeutung sind, und viele andere Aspekte sind darin enthalten:
Sicherheitstechnik : Sicherheitstechnik ist die Bewertung verschiedener Crash-Szenarien und deren Auswirkungen auf die Fahrzeuginsassen. Diese werden gegen sehr strenge behördliche Vorschriften getestet. Einige dieser Anforderungen umfassen: Sicherheitsgurt- und Airbag- Funktionstests, Front- und Seitenaufpralltests und Tests der Überrollfestigkeit. Die Bewertungen werden mit verschiedenen Methoden und Werkzeugen durchgeführt, darunter Computer- Crash-Simulation (in der Regel Finite-Elemente-Analyse ), Crashtest-Dummy sowie Teilsystemschlitten- und Gesamtfahrzeug-Crashs.
Kraftstoffverbrauch/Emissionen : Der Kraftstoffverbrauch ist der gemessene Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs in Meilen pro Gallone oder Kilometer pro Liter. Die Emissionsprüfung umfasst die Messung von Fahrzeugemissionen, einschließlich Kohlenwasserstoffen, Stickoxiden (NOx), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2) und Verdunstungsemissionen.
NVH-Technik ( Geräusch, Vibration und Rauheit ) : NVH ist das Feedback des Kunden (sowohl taktil [fühlbar] als auch hörbar [hörbar]) vom Fahrzeug. Während Geräusche als Rasseln, Quietschen oder Hitze interpretiert werden können, kann eine taktile Reaktion eine Sitzvibration oder ein Summen im Lenkrad sein . Dieses Feedback wird von Komponenten erzeugt, die entweder reiben, vibrieren oder sich drehen. Die NVH-Reaktion kann auf verschiedene Arten klassifiziert werden: Antriebsstrang-NVH, Straßengeräusch, Windgeräusch, Komponentengeräusch sowie Quietschen und Klappern. Beachten Sie, dass es sowohl gute als auch schlechte NVH-Qualitäten gibt. Der NVH-Ingenieur arbeitet daran, entweder schlechtes NVH zu beseitigen oder das „schlechte NVH“ in gut zu ändern (dh Auspufftöne).
Fahrzeugelektronik : Die Automobilelektronik ist ein immer wichtigerer Aspekt der Fahrzeugtechnik. Moderne Fahrzeuge verwenden Dutzende elektronischer Systeme. Diese Systeme sind für Betriebssteuerungen wie Gas-, Brems- und Lenksteuerungen verantwortlich; sowie viele Komfort- und Komfortsysteme wie HLK- , Infotainment- und Lichtsysteme. Ohne elektronische Steuerungen wäre es für Automobile nicht möglich, die modernen Anforderungen an Sicherheit und Kraftstoffverbrauch zu erfüllen.
Leistung : Leistung ist ein messbarer und überprüfbarer Wert der Leistungsfähigkeit eines Fahrzeugs unter verschiedenen Bedingungen. Leistung kann bei einer Vielzahl von Aufgaben berücksichtigt werden, aber sie hängt im Allgemeinen damit zusammen, wie schnell ein Auto beschleunigen kann (z. B. beim Anfahren im Stand 1/4 Meile verstrichene Zeit, 0–60 Meilen pro Stunde usw.), seiner Höchstgeschwindigkeit, wie kurz und schnell ein Auto kann ab einer eingestellten Geschwindigkeit (z. B. 70-0 mph) zum Stillstand kommen, wie viel g-Kraft ein Auto erzeugen kann, ohne den Grip zu verlieren, aufgezeichnete Rundenzeiten, Kurvengeschwindigkeit, Bremsfading usw. Die Leistung kann auch die Umfang der Kontrolle bei schlechtem Wetter (Schnee, Eis, Regen).
Schaltqualität : Die Schaltqualität ist die Wahrnehmung des Fahrers vom Fahrzeug zu einem Schaltereignis eines Automatikgetriebes . Dies wird durch den Antriebsstrang ( Motor , Getriebe ) und das Fahrzeug (Antriebsstrang, Aufhängung , Motor- und Antriebsstranglager usw.) beeinflusst. Das Schaltgefühl ist sowohl eine taktile (gefühlte) als auch eine hörbare (hörbare) Reaktion des Fahrzeugs. Die Schaltqualität wird als unterschiedliche Ereignisse erlebt: Getriebeschaltungen werden als Hochschalten beim Beschleunigen (1–2) oder als Rückschaltmanöver im Vorbeigehen (4–2) empfunden. Auch Schalteingriffe des Fahrzeugs werden ausgewertet, wie bei Park to Reverse usw.
Dauerhaftigkeit / Korrosionstechnik : Dauerhaftigkeit und Korrosionstechnik ist die Bewertungsprüfung eines Fahrzeugs auf seine Nutzungsdauer. Die Tests umfassen die Ansammlung von Kilometern, schwere Fahrbedingungen und korrosive Salzbäder.
Fahrbarkeit : Die Fahrbarkeit ist die Reaktion des Fahrzeugs auf allgemeine Fahrbedingungen. Kaltstarts und Abwürgen, Drehzahleinbrüche, Leerlaufreaktion, Startverzögerungen und -stolpern und Leistungsniveaus.
Kosten : Die Kosten eines Fahrzeugprogramms werden in der Regel in die Auswirkung auf die variablen Kosten des Fahrzeugs und die mit der Entwicklung des Fahrzeugs verbundenen Vorab-Werkzeug- und Fixkosten aufgeteilt . Hinzu kommen Kosten im Zusammenhang mit Garantieverkürzungen und Marketing.
Programm-Timing : Programme werden zum Teil marktgerecht und auch auf die Produktionspläne der Montagewerke abgestimmt. Jedes neue Teil im Design muss den Entwicklungs- und Herstellungsplan des Modells unterstützen.
Montagedurchführbarkeit : Es ist einfach, ein Modul zu konstruieren, das schwer zu montieren ist, was entweder zu beschädigten Einheiten oder schlechten Toleranzen führt. Der erfahrene Produktentwicklungsingenieur arbeitet mit den Montage-/Fertigungsingenieuren zusammen, damit das resultierende Design einfach und kostengünstig herzustellen und zu montieren ist sowie eine angemessene Funktionalität und ein angemessenes Aussehen liefert.
Qualitätsmanagement : Die Qualitätskontrolle ist ein wichtiger Faktor im Produktionsprozess, da eine hohe Qualität erforderlich ist, um Kundenanforderungen zu erfüllen und teure Rückrufaktionen zu vermeiden . Die Komplexität der am Produktionsprozess beteiligten Komponenten erfordert eine Kombination verschiedener Werkzeuge und Techniken zur Qualitätskontrolle. Daher hat die International Automotive Task Force (IATF), eine Gruppe weltweit führender Hersteller und Handelsorganisationen, die Norm ISO/TS 16949 entwickelt . Diese Norm definiert die Konstruktions-, Entwicklungs-, Produktions- und gegebenenfalls Installations- und Serviceanforderungen. Darüber hinaus kombiniert es die Prinzipien der ISO 9001 mit Aspekten verschiedener regionaler und nationaler Automobilstandards wie AVSQ (Italien), EAQF (Frankreich), VDA6 (Deutschland) und QS-9000 (USA). Um Risiken im Zusammenhang mit Produktausfällen und Haftungsansprüchen von Kfz-Elektrik und -Elektronik weiter zu minimieren, wird die Qualitätsdisziplin Funktionale Sicherheit nach ISO/IEC 17025 angewendet.
Der ganzheitliche Unternehmensansatz Total Quality Management , TQM, hilft seit den 1950er Jahren, den Produktionsprozess von Automobilprodukten und -komponenten kontinuierlich zu verbessern. Zu den Unternehmen, die TQM implementiert haben, gehören Ford Motor Company , Motorola und Toyota Motor Company .
Jobfunktionen
Entwicklungsingenieur
Ein Entwicklungsingenieur hat die Verantwortung für die Koordination der Lieferung der technischen Eigenschaften eines kompletten Automobils ( Bus , Pkw , Lkw , Van, SUV, Motorrad usw.) gemäß den Vorgaben des Automobilherstellers , der behördlichen Vorschriften und des Kunden, der das Produkt kauft.
Ähnlich wie der Systemingenieur beschäftigt sich der Entwicklungsingenieur mit den Wechselwirkungen aller Systeme im Gesamtfahrzeug. Obwohl es in einem Automobil mehrere Komponenten und Systeme gibt , die wie geplant funktionieren müssen, müssen sie auch mit dem gesamten Automobil harmonieren. Als ein Beispiel wird die Bremshauptfunktion des Systems ist für die Automobilbremsfunktionalität bereitzustellen. Darüber hinaus muss es auch ein akzeptables Niveau bieten von: Pedalgefühl (schwammig, schwergängig), Bremssystem-„Geräusch“ (Quietschen, Zittern usw.) und Interaktion mit dem ABS (Antiblockiersystem)
Ein weiterer Aspekt der Arbeit des Entwicklungsingenieurs ist ein Kompromissprozess , der erforderlich ist, um alle Automobileigenschaften auf einem bestimmten akzeptablen Niveau zu liefern. Ein Beispiel dafür ist der Kompromiss zwischen Motorleistung und Kraftstoffverbrauch . Während einige Kunden nach maximaler Leistung ihres Motors suchen , muss das Auto dennoch einen akzeptablen Kraftstoffverbrauch liefern. Aus Sicht des Motors sind dies gegensätzliche Anforderungen. Die Motorleistung sucht nach maximalem Hubraum (größer, mehr Leistung), während der Kraftstoffverbrauch nach einem Motor mit kleinerem Hubraum sucht (z. B. 1,4 L vs. 5,4 L). Die Motorgröße ist jedoch nicht der einzige Faktor, der zum Kraftstoffverbrauch und zur Fahrzeugleistung beiträgt. Es kommen unterschiedliche Werte ins Spiel.
Andere Attribute , die Abwägungen betreffen sind: Automobilgewicht, Luftwiderstand , Übersetzungsgetriebe , Missions - Steuergeräte, Handling / Straßenlage , Fahrqualität und Reifen .
Der Entwicklungsingenieur ist auch für die Organisation von Tests, Validierung und Zertifizierung auf Automobilebene verantwortlich. Komponenten und Systeme werden vom Produktingenieur individuell entworfen und getestet. Die abschließende Bewertung soll auf Automobilebene durchgeführt werden, um die System-zu-System-Interaktionen zu bewerten. Als Beispiel soll das Audiosystem (Radio) auf Automobilebene evaluiert werden. Die Interaktion mit anderen elektronischen Komponenten kann zu Störungen führen . Die Wärmeableitung des Systems und die ergonomische Anordnung der Bedienelemente müssen bewertet werden. Die Tonqualität in allen Sitzpositionen muss auf einem akzeptablen Niveau bereitgestellt werden.
Fertigungsingenieur
Fertigungsingenieure sind für die ordnungsgemäße Produktion der Automobilkomponenten oder kompletten Fahrzeuge verantwortlich. Während die Entwicklungsingenieure für die Funktion des Fahrzeugs verantwortlich sind, sind die Fertigungsingenieure für die sichere und effektive Produktion des Fahrzeugs verantwortlich. Diese Gruppe von Ingenieuren besteht aus Verfahrensingenieuren , Logistikkoordinatoren , Werkzeugingenieuren , Roboteringenieuren und Montageplanern.
In der Automobilindustrie spielen die Hersteller eine größere Rolle bei der Entwicklung von Automobilkomponenten, um eine einfache Herstellbarkeit der Produkte zu gewährleisten. Design für die Herstellbarkeit in der Automobilwelt ist entscheidend, um sicherzustellen, welches Design in der Forschungs- und Entwicklungsphase des Automobildesigns entwickelt wird . Sobald das Design festgelegt ist, übernehmen die Fertigungsingenieure. Sie entwerfen die Maschinen und Werkzeuge, die für den Bau der Automobilkomponenten oder des Fahrzeugs erforderlich sind, und legen die Methoden für die Massenproduktion des Produkts fest. Aufgabe der Fertigungsingenieure ist es, die Effizienz des Automobilwerks zu steigern und schlanke Fertigungstechniken wie Six Sigma und Kaizen zu implementieren .
Andere Stellen im Automobilbau
Andere Automobilingenieure sind die unten aufgeführten:
- Aerodynamik-Ingenieure geben dem Styling-Studio oft Anleitungen, damit die von ihnen entworfenen Formen aerodynamisch und attraktiv sind.
- Karosserieingenieure werden dem Studio auch mitteilen, ob es möglich ist, die Paneele für ihre Designs herzustellen.
- Change Control Engineers stellen sicher, dass alle auftretenden Konstruktions- und Fertigungsänderungen organisiert, verwaltet und implementiert werden...
- NVH- Ingenieure führen Schall- und Vibrationstests durch, um laute Kabinengeräusche und wahrnehmbare Vibrationen zu vermeiden und/oder die Klangqualität während der Fahrt zu verbessern.
Der moderne Produktentwicklungsprozess in der Automobilindustrie
Studien zeigen, dass ein wesentlicher Teil des Wertes moderner Fahrzeuge von intelligenten Systemen stammt und dass diese den größten Teil der aktuellen automobilen Innovation darstellen. Um dies zu ermöglichen, muss der moderne Automobilbau mit einem verstärkten Einsatz von Mechatronik umgehen . Konfigurations- und Leistungsoptimierung, Systemintegration, Regelung, Komponenten-, Subsystem- und Systemvalidierung der intelligenten Systeme müssen ebenso wie die strukturelle, vibroakustische und kinematische Auslegung fester Bestandteil des Standard-Fahrzeug-Engineering-Prozesses werden . Dies erfordert einen typischerweise stark simulationsgetriebenen Fahrzeugentwicklungsprozess.
Der V-Ansatz
Eine Möglichkeit, mit der inhärenten Multiphysik und der Entwicklung von Steuerungssystemen, die mit der Einbeziehung intelligenter Systeme verbunden sind, effektiv umzugehen , besteht darin, den V-Modell- Ansatz für die Systementwicklung zu übernehmen, wie er in der Automobilindustrie seit zwanzig oder mehr Jahren weit verbreitet ist . Bei diesem V-Ansatz werden die Anforderungen auf Systemebene das V über Subsysteme bis zum Komponentendesign propagiert, und die Systemleistung wird auf zunehmenden Integrationsebenen validiert. Die Entwicklung mechatronischer Systeme erfordert die Anwendung zweier miteinander verbundener „V-Zyklen“: Einer konzentriert sich auf die Multi-Physik-Systemtechnik (wie die mechanischen und elektrischen Komponenten eines elektrisch angetriebenen Lenksystems, einschließlich Sensoren und Aktoren); und der andere konzentriert sich auf die Steuerungstechnik, die Steuerungslogik, die Software und die Realisierung der Steuerungshardware und eingebetteter Software.