با طراحی و ساخت پیشرانه های مدرن آشنا شوید
اگر نگاهی داشته باشیم به تأسیسات ساخت پیشرانه جگوار لندروور می توانیم با چگونگی طراحی و ساخت پیشرانه‌ای مدرن آشنا شویم . هر کسی نگاهی به این تأسیسات داشته باشد حتما به پیشرانه انجینیوم جگوار لندروور که در فضای بزرگ این کارخانه EMC قرار دارد خیره خواهد شد. همه ما ميدانیم پیشرانه از قطعات زیادی تشکیل شده اما دیدن میزان پیچیدگی تکنولوژی بکار رفته در ساخت آن گاهی اوقات ما را در زمان چرخاندن کلید اســتارت به فکر فرو ميبرد. پیشرانه‌های احتراق داخلی این روزها خیلی نظرات مثبتی را به خود جلب نميکنند زیرا قوای محرکه الکتریکی غالباً به عنوان جایگزین این پیشرانه‌ها در آینده مطرح هستند؛ اما تا آن زمان پیشرانه‌های احتراق داخلی به ایفای نقش اساسی خود ادامه خواهند داد. سرمایه‌گذاری 1 میلیارد پوندی جگوار لندروور در EMC این حرف را تأیید ميکند. در ادامه با فرایند ساخت یک پیشرانه احتراق داخلی آشنا ميشویم.
شبیه‌سازی رایانه‌ای
طرح پایه پیشرانه احتراق داخلی بیش از 100 سال سن دارد اما هنوز هم مهندسان به دنبال بهبود این فرمول هستند. آن‌ها ميتوانند با اســتفاده از نرم‌افزارهای قوی شبیه‌سازی همچون پکیج WAVE ریکاردو طراحی‌های متفاوتی را در پیشرانه بررسی نمایند. این امر به مهندسان اجازه ميدهد تا یک پیشرانه مجازی را ساخته و فاکتورهایی کلیدی همچون تعداد سیلندرها، حجم، قطر، نسبت تراکم، توربو … را در نظر بگیرند. نرم‌افزار موردنظر بلوک‌هایی همچون توربوشارژر را ميسازد و هر بلوک را ميتوان بهینه کرد.
ساخت یک پیشرانه مجازی فرایندی زمان‌بر بوده و نیازمند دخیل شدن تمامی حسگرها و فعال‌کننده‌ها اســت اما به مهندسان اجازه ميدهد تا عملکرد و مصرف سوخت پیشرانه را قبل از ساخت نمونه‌های ابتدایی پیش‌بینی کنند. با هزاران محاسبه سنگینی که انجام ميشود مخصوصاً در زمینه‌هایی همچون دینامیک فرایند احتراق، این نرم‌افزار نیازمند پردازشگرهای بسیار قوی رایانه‌ای برای انجام کار اســت. زمانی که مهندسان عملکرد پیش‌بینی شده طراحی خود را یافتند، سپس ميتوانند برخی بلوک‌ها را تکمیل کرده و ببینند آیا این امر تأثیری در بهبود طراحی دارد یا خیر. برای خانواده پیشرانه‌های انجینیوم، ظرفیت 500 سانتی‌متر مکعبی در هر سیلندر به عنوان مقدار بهینه تعیین شده اســت. این حجم همچنین توسط خودروسازان زیادی همچون ولوو و خانواده پیشرانه‌های درایو E مورد اســتفاده قرار ميگیرد. زمانی که کار شبیه‌سازی تمام شد زمان تست نمونه‌های پیش‌تولیدی فرا ميرسد.
تست‌های تأییدی
پیشرانه‌های پروتوتایپ به تعداد کم و به منظور تأیید کردن کانسپت شبیه‌سازی شده و پیش از آماده شدن برای تولید انبوه ساخته ميشوند. این پیشرانه‌ها نشان دهنده “قصد تولید” هستند یعنی انعکاسی از نمونه تولیدی نهایی ميباشند. این آخرین شانس برای ایجاد تغییرات کوچک اســت زیرا زمانی که تولید انبوه کلید بخورد ایجاد تغییرات بسیار هزینه‌بر خواهد بود. پیشرانه‌های پیش‌تولیدی همچنین ساعات زیادی را در داینامومتر پیشرانه و پیش از کسب تأییدیه نهایی برای تولید انبوه ميگذرانند.
ماشین‌کاری
تأسیسات پیشرانه جگوار لندروور به سه بخش تقسیم شده اســت: ماشین‌کاری، خط مونتاژ بنزینی و خط مونتاژ دیزلی. بخش ماشین‌کاری مسئول دریافت بلوک خام، سر سیلندر و میل‌لنگ و ماشین‌کاری آن‌ها برای تولید قطعات دقیق موردنیاز اســت. با قدم گذاشتن به سالن ماشین کار کارکنان کمی را خواهید دید.خطوط ماشین‌کاری بسیار خودکار و رباتیک بوده و انسان تنها به عنوان سوپروایزر حضور دارد. این بخش همچنین بسیار تمیز اســت و از تأسیسات تولید پیشرانه سنتی بسیار فاصله دارد. در ادامه به فرایند ماشین‌کاری برخی قطعات اصلی پیشرانه ميپردازیم.
بلوک
بلوک آلومینیومی پیشرانه انجینیوم برای پیشرانه‌های بنزینی و دیزلی یکسان اســت. یکی از اولین فرایندها از 23 فرایندی که انجام ميشود حک کردن لیزری شماره پیشرانه روی بلوک به منظور هویت بخشی به آن اســت. یک تست نشتی روی منافذ نیز صورت ميگیرد تا در صورت وجود ترک در دیواره سیلندرها سریعاً تشخیص داده شود. دلیل انجام این کار آن اســت که در زمان فشار خطوط فولادی، فولاد باید کل دیواره بلوک خام را لمس کند. در غیر این صورت نقاط داغ ميتوانند طول عمر بلوک را کم کنند. به منظور سازگاری خطوط فولادی، بلوک‌ها باید به مدت نیم ساعت تا 200 درجه سانتی گراد داغ شوند تا پیش از فشار خطوط فولادی داخل آن‌ها بسط یابند. بلوک سپس خنک ميشود تا اســتحکام و جای‌گیری مناسب خطوط فولادی تضمین گردد. تمامی فرایندهای صورت گرفته توسط تجهیزات اندازه‌گیری دقیق بررسی ميشود و بلوک‌هایی که کوچک‌ترین نقصی دارند باید کنار گذاشته شوند.
سر سیلندر
سر سیلندر نیز فرایند مشابهی را پشت سر ميگذارد و ماشین‌کاری آن روی سطوحی صورت ميگیرد تا سوپاپ‌ها و سایر اجزا به خوبی روی آن قرار گیرند. وجود موازی کاری‌های زیاد در این بخش نیز جالب توجه اســت. اگر یک ماشین دارای مشکل باشد خط ميتواند با ماشین‌های مشابهی در خط دیگر ادامه یابد. البته سرعت تولید به نوعی کاهش ميیابد.
میل‌لنگ
میل‌لنگ یک قطعه اساسی بوده و در اینجا صحبت از فواصل میکرونی اســت. میل‌لنگ از حالت خام خشن تا فرایند نهایی بالانس ميشود تا حفره‌های دو طرف شفت در محل صحیح قرار گیرند. سپس یاتاقان‌ها با قرار گرفتن حدود 10 ثانیه‌ای در مایعی مخصوص با دمای 1000 درجه سانتی گرادی سخت ميشوند و سپس سریعاً وارد آب سرد ميشوند. پس از این فرایند، ماشین‌کاری انجام شده و چرخ‌دنده شفت که بالانس شده در جای خود قرار ميگیرد. اکنون زمان بالانس نهایی اســت.
مونتاژ
برخلاف تأسیسات ماشین‌کاری رباتیک، خط مونتاژ بسیار به دستان کارمندان بستگی دارد. بلوک روی دستگاه‌های حمل‌کننده پیشرانه قرار داشته و فرایند به پیش ميرود. هر دستگاه حمل‌کننده فرکانسی رادیویی دارد که مشخصات دقیق پیشرانه را ضبط کرده اســت. این امر به کارمندان خط مونتاژ اجازه ميدهد تا در هر ایستگاه قطعات درست را روی پیشرانه ببندند. اکثر قطعات نصب شده از سوی تأمین‌کنندگان به این بخش آمده و در 17 بخش خط مونتاژ مورد اســتفاده قرار ميگیرند. مهار سیمی یک از آخرین کارهایی اســت که انجام ميشود و پیش از آماده شدن پیشرانه برای تست روغن داخل آن ریخته ميشود.
تست
آیا کار خواهد کرد؟ این بزرگ‌ترین سؤال اســت زیرا در زمان حمل پیشرانه به تأسیسات نهایی تولید خودرو نميتوان آن را امتحان کرد. به منظور تضمین موفقیت، تست‌های پیش رو انجام ميشوند.
تست سرد
تک‌تک پیشرانه‌ها در تست سرد شرکت ميکنند و واژه “سرد” به این موضوع اشاره ميکند که پیشرانه در واقع کار نميکند. تست تشخیصی برای بررسی تمامی حسگرها و فعال‌کننده‌ها اســتفاده ميشود. تست‌های کمپرس نیز به همراه بررسی‌های بصری انجام ميشوند. زمانی که پیشرانه تأیید شد جگوار لندروور از نصب آن روی خودرو مطمئن ميشود.
تست کارکرد داغ
این تست اســتارت پیشرانه را بررسی ميکند. هیچ فشاری رو پیشرانه همچون فشارهای زمان تست روی داینامومتر وجود ندارد. بنا به گفته جگوار لندروور، این تست در زمانی که تأسیسات تازه افتتاح شده بود روی تمامی پیشرانه‌ها انجام ميشد اما از آنجایی که میزان اطمینان تست سرد در تشخیص مشکل‌ها بالا رفته هم‌اکنون تنها چند پیشرانه در روز تست کارکرد داغ را انجام ميدهند. برخی پیشرانه‌ها هنوز هم با حداکثر فشار در تأسیسات داینو تست ميشوند تا برخی موارد عملکردی آن‌ها تأیید شود.
انتقال
نتیجه نهایی این اســت که پیشرانه‌ها به تأسیسات مونتاژ خودرو در برومویچ، هیل وود و سولیهال انتقال ميیابند تا روی طیف وسیعی از خودروها، از جگوار XE گرفته تا رنجروور ولار نصب شوند.
دیدگاه خود را ثبت کنید