Magneti Marelli utilise la solution du portefeuille Simcenter pour optimiser les systèmes d'injection de carburant
Magneti Marelli est un groupe international qui développe et produit des composants et des systèmes de haute technologie pour le secteur automobile. Avec plus de 38 000 collaborateurs, 89 unités de production, 12 centres de recherche et développement (R&D) et 26 centres d'application, le groupe est implanté dans 19 pays. Magneti Marelli fournit les principaux constructeurs automobiles d'Europe, d'Asie, d'Amérique du Nord et du Sud. Ses secteurs d'activité sont l'éclairage automobile, les groupes motopropulseurs, les systèmes électroniques, les systèmes de suspension, les systèmes d'échappement, les pièces et services après-vente, les composants en plastique et le sport automobile.
La cosimulation avec Simcenter, Amesim et Simulink nous a permis de réduire de 50 % l'effort de validation des contrôles. Par conséquent, le temps passé sur le banc d'essai a également été considérablement réduit."
Le système d'injection de carburant joue un rôle clé dans la réduction de la consommation de carburant et des émissions polluantes des véhicules. Les moteurs à injection directe essence et diesel nécessitent des systèmes d'injection haute pression extrêmement fiables pour des stratégies de combustion avancées et pour améliorer les processus d'atomisation du carburant et de mélange air-carburant.
Néanmoins, dans ces installations, l'ouverture et la fermeture rapides des injecteurs et du débit de la pompe peuvent provoquer des fluctuations de la pression du carburant. Ces fluctuations peuvent entraîner une précision inférieure, des injections de carburant irrégulières entre les cylindres et une qualité de pulvérisation relativement médiocre. Pour cette raison, la conception du système d'injection doit être soutenue par des modèles informatiques précis capables de prédire le débit réel de l'injecteur et le comportement de l'ensemble du système de carburant.
Fournisseur automobile de premier plan dans le monde entier, Magneti Marelli apporte son savoir-faire et sa vaste expertise dans le domaine de l'électronique par le biais d'un processus d'innovation continue et de durabilité environnementale. Le groupe souhaite développer des systèmes intelligents pour la sécurité active et passive des véhicules, le confort à bord et les technologies de groupe motopropulseur. En 2009, Magneti Marelli a choisi le logiciel Simcenter Amesim™, qui fait partie du portefeuille Simcenter de Siemens Digital Industries Software, pour soutenir le processus de conception de ses composants et systèmes d'injection de carburant de haute technologie pour les voitures, les motos et les véhicules légers.
L'ingénierie des systèmes basée sur des modèles est la seule approche possible pour faire face à la complexité réelle de la conception des systèmes d'injection, explique Domenico Paolino, ingénieur mécanique chez Magneti Marelli.
Avec Simcenter Amesim, Magneti Marelli modélise avec précision les composants multidomaines des systèmes d'injection de carburant modernes afin de contrôler la fluctuation de la pression du carburant, d'injecter la quantité exacte de carburant dans la chambre de combustion et de réduire ainsi la consommation de carburant et de répondre aux réglementations strictes en matière d'émissions. À l'aide de Simcenter Amesim, les ingénieurs vérifient les bonnes dimensions du système de carburant et les bonnes positions pour les limiteurs de débit et les registres afin d'améliorer leur efficacité.
Récemment, l'entreprise a mis au point l'alimentation contrôlée par pompe basse pression (COLPS), pour optimiser son système de carburant qui comprenait une soupape de régulation de pression (PRV) et des vannes de dosage de carburant (FMV). La simplification des rails du système d'injection a permis à Magneti Marelli de réduire les coûts de production. Avec COLPS, la pompe basse pression est contrôlée par un moteur électrique, ce qui permet un meilleur contrôle et une optimisation des variations de pression. De plus, la pompe basse pression peut générer le débit exact pour répondre à la pression de rail cible, avec des économies d'énergie et une réduction des émissions possibles.
Même si la conception du système d'injection a été grandement simplifiée, la nouvelle technologie nécessite une stratégie de contrôle beaucoup plus sophistiquée. Pour résoudre la complexité des commandes, les ingénieurs système de Magneti Marelli utilisent Simcenter Amesim pour soutenir les équipes de contrôle et de conception de logiciels qui ont besoin de recevoir des indications sur le comportement des composants hydrauliques. La cosimulation avec Simcenter Amesim et l'environnement Simulink® permet à l'algorithme de contrôle de communiquer avec un modèle d'usine à un pas de temps fixe, comme dans une véritable unité de contrôle de moteur (ECU).
"Cette approche nous permet d'évaluer en parallèle le comportement des composants hydrauliques et du logiciel, ce qui prendrait beaucoup de temps si elle était effectuée directement sur le banc d'essai", explique Paolino. "Le traitement des composants hydrauliques validés de Simcenter Amesim permet d'optimiser la structure logicielle dès la première étape de conception. D'autres avantages sont ceux liés à la simulation d'éventuelles pannes mécaniques et de dysfonctionnements logiciels, qui nous aident à comprendre les effets sur le système et fournissent ainsi des informations importantes sur toute la conception du diagnostic."
Magneti Marelli a choisi de développer sa stratégie de contrôle avec Simulink tout en utilisant Simcenter Amesim pour modéliser les composants du moteur multi-domaines. Les deux solveurs sont en communication, et les entrées et les sorties sont échangées entre les deux environnements. La création d'un environnement système virtuel complet permet de simuler le comportement du système, tant pour les composants hydrauliques que pour les logiciels. Simcenter, Amesim et Simulink travaillent ensemble pour améliorer la fiabilité de la stratégie de contrôle.
"Nous avons pu combiner les avantages de ces deux environnements pour créer un logiciel complet basé sur des modèles, y compris un système multi-domaines construit à l'aide de Simcenter Amesim et un modèle de contrôle construit à l'aide de Simulink. Cela nous permet d'optimiser la conception du produit et des composants dès les premières étapes", explique Paolino.
À l'aide de la cosimulation, Magneti Marelli exécute des tests virtuels qu'il serait impossible de recréer dans la réalité. Leurs objectifs sont d'analyser la réponse de la conduite commandes, pression de sortie et température du carburant, et pour mesurer le débit de la pompe en fonction de divers facteurs externes. La simulation d'éventuelles pannes mécaniques et dysfonctionnements logiciels aide les ingénieurs à comprendre leurs effets sur le système et fournit ainsi des informations pertinentes pour l'optimisation de la conception.
"Une autre fonctionnalité très utile de Simcenter Amesim est la possibilité de simuler certaines conditions qui sont assez difficiles à recréer dans la réalité", explique Marco Parotto, ingénieur mécanique chez Magneti Marelli. "Le concepteur de contrôles peut utiliser ces informations pour élaborer plus précisément la stratégie de contrôle dès le début du processus de conception. Effectuer toutes ces vérifications sur le banc d'essai prendrait beaucoup de temps et d'argent. La cosimulation avec Simcenter, Amesim et Simulink nous a permis de réduire de 50 % l'effort de validation des contrôles. Par conséquent, le temps passé sur le banc d'essai a également été considérablement réduit." De plus, ces tests virtuels deviennent de plus en plus précieux pour les autorités de régulation.
"Nous travaillons en étroite collaboration avec BSim Engineering, un partenaire de Siemens Digital Industries Software en Italie", explique M. Parotto. "La grande réactivité des spécialistes de BSim Engineering nous permet de rationaliser notre processus de développement de modèles."
Il est devenu courant dans l'industrie automobile de fournir non seulement des produits réels, mais également des modèles de simulation associés. D'une part, en tant que client, Magneti Marelli reçoit des modèles de simulation Simcenter Amesim de ses fournisseurs ; D'autre part, en tant que fournisseur, l'entreprise fournit des modèles à ses clients. "Simcenter Amesim est devenu un langage standard qui vous permet de communiquer plus rapidement et plus facilement avec vos clients et fournisseurs", explique M. Parotto.
Simcenter Amesim est devenu un langage standard qui vous permet de communiquer plus rapidement et plus facilement avec vos clients et fournisseurs."