Magneti Marelli에서는 Simcenter 포트폴리오 솔루션을 사용하여 연료 분사 시스템 최적화
Magneti Marelli는 자동차 부문에 사용되는 하이테크 컴포넌트 및 시스템을 개발 및 생산하는 세계적인 기업입니다. 19개국에 위치하며, 38,000명 이상의 직원, 89개의 생산 단위, 12개의 R&D(연구 개발) 센터, 26개의 응용 센터를 보유하고 있습니다. Magneti Marelli는 유럽, 아시아, 북미, 남미의 주요 자동차 제조업체에 부품을 공급하고 있습니다. 비지니스 분야는 자동차 조명, 파워트레인, 전자 시스템, 서스펜션 시스템, 배기 시스템, 판매 후 부품 및 서비스, 플라스틱 컴포넌트, 모터스포츠입니다.
Simcenter Amesim과 Simulink와의 상호 시뮬레이션을 통해 제어 검증 작업을 50% 줄일 수 있었습니다. 그 결과, 테스트 벤치에서 소요되는 시간도 상당히 단축되었습니다."
연료 분사 시스템은 차량 연료 소비와 오염 물질 배출을 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. 고급 연소 전략을 실현하고 연료 분무 및 공기-연료 혼합 공정을 개선하려면 가솔린 및 디젤 직접 분사 엔진에는 높은 신뢰도의 고압 분사 시스템이 필요합니다.
그럼에도 불구하고 이러한 설비에서는 인젝터의 빠른 개폐와 펌프 유량으로 인해 연료 압력 변동이 발생할 수 있습니다. 이러한 변동은 정밀도가 떨어지고 실린더 간 연료 분사가 불규칙하며 스프레이 품질이 상대적으로 저하될 수 있습니다. 이러한 이유로 분사 시스템 설계는 실제 인젝터 흐름과 전체 연료 시스템 거동을 예측할 수 있는 정확한 계산 모델에 의해 뒷받침되어야 합니다.
세계적인 자동차 티어 1 공급업체인 Magneti Marelli는 지속적인 혁신과 환경 지속성 프로세스를 통해 전자 분야의 노하우와 광범위한 전문 지식을 제공하고 있습니다. 이 회사는 능동 및 수동 차량 안전, 차량 내 편의성, 파워트레인 기술을 위한 지능형 시스템을 개발하고자 합니다. 2009년 Magneti Marelli는 자동차, 오토바이, 경차용 하이테크 연료 분사 컴포넌트 및 시스템의 설계 프로세스를 지원하기 위해 Siemens Digital Industries Software의 Simcenter 포트폴리오의 일부인 Simcenter Amesim™ 소프트웨어를 선택했습니다.
Magneti Marelli의 메카니컬 엔지니어인 Domenico Paolino는 다음과 같이 말합니다. "모델 기반 시스템 엔지니어링은 사출 시스템 설계의 실제 복잡성을 처리할 수 있는 유일한 접근 방식입니다."
Magneti Marelli는 Simcenter Amesim을 통해 최신 연료 분사 시스템의 다중 영역 컴포넌트를 정밀하게 모델링하여 연료 압력 변동을 제어하고 연소실에 정확한 양의 연료를 분사하여 연료 소비를 낮추고 엄격한 배출 규정을 충족할 수 있습니다. 엔지니어는 Simcenter Amesim을 사용하여 연료 시스템의 올바른 치수와 유량 제한 장치 및 댐퍼의 올바른 위치를 확인하고 효율을 높일 수 있습니다.
최근에는 COLPS(Controlled Low-Pressure Pump Supply)라는 새로운 기술을 개발하여 PRV(압력 조절 밸브)와 FMV(연료 계량 밸브)를 포함한 기존 연료 시스템을 최적화할 수 있었습니다. 사출 시스템 레일을 간소화하여 Magneti Marelli는 생산 비용을 절감할 수 있었습니다. COLPS를 사용하면 저압 펌프가 전기 모터로 제어되므로 더 효율적인 제어 및 압력 변동을 최적화할 수 있습니다. 또한 저압 펌프는 에너지 절약 및 배출 감소를 통해 목표 레일 압력을 충족하는 정확한 유량을 생성할 수 있습니다.
분사 시스템 설계가 대폭 간소화되었지만, 새로운 기술에는 훨씬 더 정교한 제어 전략이 필요합니다. 제어 복잡성을 해결하기 위해 Magneti Marelli 시스템 엔지니어는 Simcenter Amesim을 사용하여 유압 컴포넌트의 동작에 대한 신호를 전달받아야 하는 제어 및 소프트웨어 설계 팀을 지원합니다. Simcenter Amesim과 Simulink® 환경과의 상호 시뮬레이션을 통해 제어 알고리즘은 실제 ECU(엔진 제어 장치)에서와 같이 고정된 시간 단계에서 플랜트 모델과 통신할 수 있습니다.
Paolino는 다음과 같이 말합니다. "이 접근 방식을 통해 유압 컴포넌트와 소프트웨어 동작을 동시에 평가할 수 있으며, 테스트 벤치에서 직접 수행할 경우 매우 많은 시간이 소요됩니다." "Simcenter Amesim의 검증된 유압 컴포넌트를 처리하면 첫 번째 설계 단계부터 소프트웨어 구조를 최적화할 수 있습니다. 또 다른 장점은 가능한 기계적 고장 및 소프트웨어 오작동의 시뮬레이션과 관련된 것으로, 이를 통해 시스템에 미치는 영향을 이해하고 모든 진단 설계에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있습니다."
Magneti Marelli는 Simcenter Amesim을 사용하여 다중 영역 엔진 컴포넌트를 모델링하는 동시에 Simulink로 제어 전략을 개발하기로 결정했습니다. 두 솔버는 통신하고 있으며 입력과 출력은 두 환경 간에 교환됩니다. 완전한 가상 시스템 환경을 생성하면 유압 컴포넌트와 소프트웨어 모두에 대한 시스템 동작을 시뮬레이션할 수 있습니다. Simcenter Amesim과 Simulink는 함께 작동하여 제어 전략의 신뢰성을 향상합니다.
Paolino는 다음과 같이 말합니다. "이 두 환경의 장점을 결합함으로써 Simcenter Amesim을 사용하여 구축된 다중 영역 시스템과 Simulink를 사용하여 구축된 제어 모델을 포함한 완전한 모델 기반 소프트웨어를 구축할 수 있었습니다. 이를 통해 첫 단계부터 제품 및 컴포넌트 설계를 최적화할 수 있습니다."
Magneti Marelli는 상호 시뮬레이션을 사용하여 실제로 재현할 수 없는 가상 테스트를 실행합니다. 여기서 목표는 구동 명령, 출구 압력 및 연료 온도, 다양한 외부 요인의 함수로 펌프 유량을 측정하는 것입니다. 가능한 기계적 고장 및 소프트웨어 오작동을 시뮬레이션하면 엔지니어가 시스템에 미치는 영향을 이해할 수 있으므로 설계 최적화를 위한 관련 정보를 제공합니다.
Magneti Marelli의 메카니컬 엔지니어인 Marco Parotto는 다음과 같이 말합니다. "Simcenter Amesim의 또 다른 유용한 기능은 실제로 재현하기 매우 어려운 일부 조건을 시뮬레이션할 수 있다는 것입니다." "제어 설계자는 이 정보를 사용하여 설계 프로세스 초기부터 제어 전략을 보다 정확하게 구축할 수 있습니다. 테스트 벤치에서 이러한 모든 검증을 수행하려면 매우 많은 시간과 비용이 소요됩니다. Simcenter Amesim과 Simulink와의 상호 시뮬레이션을 통해 제어 검증 작업을 50% 줄일 수 있었습니다. 그 결과, 테스트 벤치에서 소요되는 시간도 상당히 단축되었습니다." 또한 이러한 가상 테스트는 규제 당국에서 그 가치가 점차 높아지고 있습니다.
Parotto는 다음과 같이 말합니다. "우리는 이탈리아의 Siemens Digital Industries Software 파트너인 BSim Engineering과 긴밀히 협력하고 있습니다." "BSim Engineering 전문가는 뛰어난 대응력으로 모델 개발 프로세스를 간소화할 수 있습니다."
자동차 산업에서는 실제 제품뿐만 아니라 관련 시뮬레이션 모델도 제공하는 것이 보편화되었습니다. Magneti Marelli는 고객으로서 공급업체로부터 Simcenter Amesim 시뮬레이션 모델을 받는 한편 공급업체로서 고객에게 모델을 제공합니다. Parotto는 다음과 같이 말합니다. "Simcenter Amesim은 고객 및 공급업체와 더 빠르고 쉽게 소통할 수 있는 표준 솔루션이 되었습니다."
Simcenter Amesim은 고객 및 공급업체와 더 빠르고 쉽게 소통할 수 있는 표준 솔루션이 되었습니다."