در پی پذیرش مقاله علمی و پژوهشی بهینه سازی گیربکس CVT الگوریتم PSO به منظور کاهش اتلاف و افزایش بازده توانی سیستم در یازدهمین سمینار مدیران تولید گروه خودرو سازی سایپا، توسط شهرام رحیمی از کارشناسان معاونت تحقیق وتوسعه مگاموتور و به پیشنهاد اداره آموزش معاونت اداری و توسعه منابع انسانی جهت توسعه دانش و ایجاد انگیزش در کارکنان، گفتگویی با ایشان داشتیم، که در ادامه می خوانید؛

• لطفا خودتان را معرفی کنید.

شهرام رحیمی میرعزیزی هستم و به عنوان کارشناس طراحی گیربکس های اتوماتیک در مدیریت طراحی گیربکس معاونت تحقیق و توسعه مشغول به کار می باشم. تحصیلات دانشگاهی را در مقطع لیسانس در رشته مهندسی مکانیک – طراحی جامدات و در مقطع فوق لیسانس در رشته مهندسی مکانیک – قوای محرکه خودرو به پایان رسانده ام.

• کمی راجع به انواع گیربکس خودرو و موضوعی که جنابعالی به صورت خاص مطالعه نمودید برایمان بگویید.

به طور کلی گیربکس خودرو به دو نوع دستی و اتوماتیک تقسیم می گردد. گیربکس های اتوماتیک خود از چند نوع تشکیل شده که مطالعات اینجانب در مورد یک نوع خاص آن موسوم به CVT (Continuously Variable Transmission) بوده است.

• در مورد مزایا و مکانیزم کارکرد گیربکس های CVT توضیح دهید.

بهبود مصرف سوخت، بهره وری موتور و راحتی کاربری خودروهای مجهز به گیربکس CVT از جمله مزایایی است که شرکت های بزرگ را به سوی طراحی و توسعه CVTها ترغیب می کند. پیش بینی ها نشان می دهد که گیربکس های CVT در آینده فراگیرتر شود. در گروه سایپا و شرکت مگاموتور نیز پروژه توسعه و کالیبراسیون گیربکس CVT با همکاری یک شرکت اروپایی بر روی خودروی کوییک و ساینا توسط تیم پروژه با موفقیت به پایان رسیده و هم اکنون این خودروها وارد بازار شده است.

برای مقایسه گیربکس CVT با گیربکس اتوماتیک، ابتدا باید به ساختار طراحی آن توجه کنیم. در گیربکس های CVT برای تغییر دور ورودی به خروجی، از چرخ دنده استفاده نمی شود و مکانیزم تغییر دور شامل یک تسمه فلزی و دو پولی می باشد و همچنین برای اعمال تغییر دور نیازی به کلاچ ندارند و در نهایت توان موتور از طریق مکانیزم دنده های دیفرانسیل به پلوس ها منتقل می شود. طرز کار CVT به این صورت است که وقتی دو پولی قطر خود را نسبت به یکدیگر تغییر دهند، نسبت دور ورودی به خروجی تغییر می کند، لذا بینهایت نسبت دور مختلف بوجود می آید که می تواند در هر زمان با دور بهینه موتور کار کند. سیستم کنترل گیربکس، وضعیت نسبت دورها را تعیین می کند و با توجه به نامحدود بودن این نسبت، انتخاب نسبت دور بیشتری وجود دارد. در دیگر انواع گیربکس های اتوماتیک امکان وجود تعداد دنده بیشتر از ۸ به دلیل محدودیت های جانمایی، تلفات گیربکس، پیچیدگی طراحی و قیمت بالای آن مقرون به صرفه نیست، لذا با وجود یک گیربکس CVT متناسب با شرایط خودرو، نسبت دورها می تواند بهتر انتخاب شود. برای کنترل گیربکس CVT از TCU (Transmission Control Unit) یا به اصطلاح مغز الکترونیکی گیربکس استفاده می شود و برنامه کامپیوتری کنترل گیربکس متناسب با شرایط کارکرد خودرو و شرایط جغرافیایی تحت عنوان برنامه کالیبراسیون، این امکان را به گیربکس  CVT می دهد که در هر لحظه با انتخاب بهترین نسبت دورها، در بهینه ترین حالت موتور خود کار کند.

• در مورد تحقیقاتی که انجام داده اید و کاربرد عملی آن در پروژه های شرکت مگاموتور توضیح دهید.

در پژوهشی که اینجانب انجام دادم مدل سازی ریاضی و بهینه سازی گیربکس CVT دو تسمه ای موسوم بهDBCVT (Dual Belt CVT)  به صورت عددی انجام شده است. هدف از انجام این کار بررسی امکان افزایش بازده گیربکس CVT است. فرض بر این استوار بود که CVT هایی که با یک حلقه تسمه کار می کنند (CVTهای موجود در بازار) ظرفیت انتقال گشتاور محدود دارند و برای موتورهای با توان و گشتاور بالا قابل استفاده نیستند، اما نتایج این پژوهش با ارائه یک مدل ریاضی از گیربکس CVT  دو تسمه ای و با کوپل کردن دو حلقه تسمه، نشان داد که این مشکل قابل حل است. هر چند هنوز CVT دو تسمه ای (DBCVT)  در دنیا تجاری نشده و در مرحله طراحی و نمونه سازی است.

در این پژوهش شش نوع اتلاف توان در قسمت های مختلف گیربکس CVT مشخص و بصورت تحلیلی یا تجربی برای همه انواع اتلاف ها روابط ریاضی ارائه شد. در نهایت اگر این اتلاف توان ها و انرژی ها از توان ورودی از موتور کم شود، توان خروجی از گیربکس CVT دو تسمه ای بدست می آید. در فاز بعدی بازده این گیربکس بهینه سازی شده است. بدین صورت که چند پارامتر مستقل مکانیکی با الگوریتمPSO (Particle Swarm Optimization))  مقدار آن ها طوری طراحی شده که بازده توانی گیربکس CVT دو تسمه‌ ای بیشینه گردد.

در خصوص استفاده از نتایج پژوهش های از این دست در مگاموتور باید بگویم که در کشور ما هنوز زیر ساخت های لازم برای طراحی، ساخت و راه اندازی آزمایشگاه ها و خطوط تولید گیربکس های اتوماتیک و CVT  وجود ندارد. مگاموتور به عنوان بزرگترین شرکت ایران در زمینه تولید قوای محرکه، قطعا باید در آینده به سمت ایجاد این زیر ساخت ها برود. در صورت تحقق این امر قطعا از نتایج مقالات، پژوهش ها و نوآوری های این حوزه استفاده بهینه خواهد شد. خوشبختانه مگاموتور به دلیل ارتباط با دانشگاه های سطح اول کشور و استخدام نخبگان، از نظر نیروی متخصص کمبودی نداشته و با تکمیل تجهیزات، امکان فعالیت های نوآورانه در حوزه قوای محرکه خودرو را خواهد داشت.

اتمام موفقیت آمیز پروژه توسعه گیربکس کوییک CVT و مخصوصا کالیبراسیون گیربکس این خودرو به عنوان اولین پروژه اتوماتیک گروه سایپا، دلیلی بر وجود توانایی و دانش زیاد در حوزه تحقیق و توسعه مگاموتور و استفاده بهینه از پرسنل این معاونت است.

• چه مسائلی در فرآیند انجام پروژه های تحقیقاتی تاثیرگذار است؟ با توجه به پروژه های تعریف شده، جنابعالی آینده مگاموتور را چگونه ارزیابی می کنید؟

برای داشتن یک تحقیق و توسعه پویا و نوآور و رساندن شرکت به سطح عبور از تحریم ها، بایستی نگاه به این حوزه نگاهی بلند مدت تر و آینده نگرانه باشد و بودجه صرف شده در این راستا با تفکر سرمایه گذاری بلندمدت باشد. به اعتقاد اینجانب شرکتی در سطح مگاموتور برای پیشرفت نباید فقط بر روی مونتاژ محصولات سرمایه گذاری کند، اگر قرار بر بقا و سود دهی باشد باید برنامه جامعی برای عرضه محصولات جدید با برنامه زمانبندی در دستور کار باشد به طوری که مالکیت معنوی آن متعلق به شرکت مگاموتور و گروه سایپا باشد.