(57)【要約】【課題】直噴式内燃機関の燃焼室内における空気と燃料の混合気の空間分布状態を、少ない計算ソースで、短時間でシミュレーション計算できる燃焼室内シミュレーション方法及び燃焼室内シミュレーション装置を提供する。【解決手段】予め設定した設定時間後の混合気要素Ｇｅの移動位置が燃焼室１１の壁面１３又はシリンダヘッド１５の壁面１６に衝突するか否かを判定し、衝突時ではないと判定された場合に燃料噴射条件で噴射された燃料と空気との混合気要素Ｇｅの移動状態を予め設定した実験式に基づいて計算し、衝突時であると判定された場合に、予め数値流体力学計算により算出してデータベース化されている衝突時分裂データを用いて、この衝突による混合気要素Ｇｅの分裂状態を計算する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直噴式内燃機関の燃焼室内における空気と燃料の混合気の空間分布状態をシミュレーション計算する燃焼室内シミュレーション方法において、
エンジン諸元と、初期ガス状態と、燃料噴射条件と、燃焼室形状とを入力とする初期入力ステップと、
予め設定した設定時間後の混合気要素の移動位置が前記燃焼室の壁面又はシリンダヘッドの壁面に衝突するか否かを判定する移動位置判定ステップと、
前記移動位置判定ステップで衝突時ではないと判定された場合に前記燃料噴射条件で噴射された燃料と空気との混合気要素の移動状態を予め設定した実験式に基づいて計算する非衝突時計算ステップと、
前記移動位置判定ステップで衝突時であると判定された場合に、予め数値流体力学計算により算出してデータベース化されている衝突時分裂データを用いて、この衝突による混合気要素の分裂状態を計算する衝突時計算ステップとを含むことを特徴とする燃焼室内シミュレーション方法。
【請求項２】
前記衝突時計算ステップで、衝突時分裂データとして、壁面への衝突角度に対して、混合気要素が壁面に衝突して分裂した後に前記壁面に沿って流れる混合気要素の分裂割合を分裂方向別にデータベース化したルックアップテーブルを用いることを特徴とする請求項１に記載の燃焼室内シミュレーション方法。
【請求項３】
直噴式内燃機関の燃焼室内における空気と燃料の混合気の空間分布状態をシミュレーションする燃焼室内シミュレーション装置において、
混合気要素が壁面に衝突したときの分裂状態を予め数値流体力学計算により算出してデータベース化した衝突時分裂データを記憶する衝突データ記憶手段と、
エンジン諸元と、初期ガス状態と、燃料噴射条件と、燃焼室形状とを入力とする初期入力手段と、
前記燃料噴射条件で噴射された燃料と空気との混合気要素の移動状態を計算する移動位置計算手段と、
予め設定した設定時間後の混合気要素の移動位置が前記燃焼室の壁面又はシリンダヘッドの壁面に衝突するか否かを判定する移動位置判定手段とを備えると共に、
移動位置計算手段が、
前記移動位置判定手段により衝突時ではないと判定された場合に前記燃料噴射条件で噴射された燃料と空気との混合気要素の移動状態を予め設定した実験式に基づいて計算する非衝突時計算手段と、
前記移動位置判定手段により衝突時であると判定された場合に、この衝突による混合気要素の分裂状態を、前記衝突データ記憶手段による前記衝突時分裂データを用いて計算する衝突時計算手段とを有して構成されることを特徴とする燃焼室内シミュレーション装置。
【請求項４】
前記衝突時分裂データが、壁面への衝突角度に対して、混合気要素が壁面に衝突して分裂した後に前記壁面に沿って流れる混合気要素の分裂割合を分裂方向別にデータベース化したルックアップテーブルであることを特徴とする請求項３に記載の燃焼室内シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直噴式内燃機関の燃焼室内における空気と燃料の混合気の空間分布状態を計算する燃焼室内シミュレーション方法及び燃焼室内シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の直噴式内燃機関では、試作機による実験、及び、数値流体力学（ＣＦＤ：Computational Fluid Dynamics）によるシミュレーション計算を行い、この実験結果及びシミュレーション計算結果を基に燃焼室を設計している。
【０００３】
燃焼室形状がディーゼルエンジンの性能に多大な影響を及ぼす原因は、燃焼室の形状と燃料噴霧の噴霧干渉との相互作用によるところが大きく、燃焼室の設計には、実機検証及び数値流体力学による流体力学的な作用についての検証を行って、燃焼室内における混合気の空間分布状態を正確に把握することが必要不可欠になっている。
【０００４】
これに関連して、少なくとも仮想流体粒子の初期位置及び流体の物理条件を含む初期条件を記憶する記憶手段と、上記仮想流体が配置される場の流体の流れを解析し、上記仮想流体粒子の移動位置及びその位置における反応進行率を解析する解析手段と、上記解析手段によって、解析された上記仮想流体粒子の初期位置からの移動経路及び反応進行率を出力する出力手段とを備えた反応熱流体数値シミュレーション装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、この反応熱流体数値シミュレーション装置では、ノック発生時期や位置に影響を与えるサイクル初期の温度や濃度の分布を、燃焼室の内部を格子状に区画した計算格子を用いて、探索粒子の発生、各探索粒子の計算セル間の移動経路を、積分を用いる粒子流体の数値シミュレーションで行っており、多量の計算リソースと長い計算時間を要するので、多大なコストが掛かるという問題がある。
【０００６】
また、一方で、実機検証においては、実験機の試作及び実験に多くの工数（人員×作業時間）を要し、これも、多大なコストと時間が掛かるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２７０４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、直噴式内燃機関の燃焼室内における空気と燃料の混合気の空間分布状態を、少ない計算ソースで、短時間でシミュレーション計算できる燃焼室内シミュレーション方法及び燃焼室内シミュレーション装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の燃焼室内シミュレーション方法は、直噴式内燃機関の燃焼室内における空気と燃料の混合気の空間分布状態をシミュレーション計算する燃焼室内シミュレーション方法において、エンジン諸元と、初期ガス状態と、燃料噴射条件と、燃焼室形状とを入力とする初期入力ステップと、予め設定した設定時間後の混合気要素の移動位置が前記燃焼室の壁面又はシリンダヘッドの壁面に衝突するか否かを判定する移動位置判定ステップと、前記移動位置判定ステップで衝突時ではないと判定された場合に前記燃料噴射条件で噴射された燃料と空気との混合気要素の移動状態を予め設定した実験式に基づいて計算する非衝突時計算ステップと、前記移動位置判定ステップで衝突時であると判定された場合に、予め数値流体力学計算により算出してデータベース化されている衝突時分裂データを用いて、この衝突による混合気要素の分裂状態を計算する衝突時計算ステップとを含むことを特徴とする方法である。
【００１０】
この方法によれば、直噴式内燃機関の燃焼室内での混合気要素の位置及び濃度を、予め実験によって設定された実験式と、予め数値流体力学計算により算出してデータベース化されている衝突時分裂データとの組み合わせで算出するので、著しく単純化された計算となり、比較的簡素な計算プログラムで、燃焼室の個性に応じた、燃焼室内における空気と燃料の混合気の空間分布状態の予測計算を、少ない計算リソースで短時間でできる。
【００１１】
従って、この燃焼室内シミュレーション方法は、この混合気の空間分布状態のシミュレーション結果に、燃料の蒸発や燃焼を反映させて燃焼室内の燃焼状態をシミュレーションすることで、エンジンの出力及び排気性能と燃焼室形状との相関関係を得ることができるので、燃焼室の設計に有用で、かつ、短時間で結果を得ることができる有効な手段となる。
【００１２】
また、上記の燃焼室内シミュレーション方法において、前記衝突時計算ステップで、衝突時分裂データとして、壁面への衝突角度に対して、混合気要素が壁面に衝突して分裂した後に前記壁面に沿って流れる混合気要素の分裂割合を分裂方向別にデータベース化したルックアップテーブルを用いると、燃焼室内での混合気要素の位置と濃度を、燃焼室壁面との衝突による混合気要素の分裂を非常に簡単なアルゴリズムで計算できる。特に、シミュレーション計算上で発生する頻度が高い壁面衝突で、壁面衝突という一見複雑そうに見える現象を単純化して、配列や連想配列などのデータ構造であるルックアップテーブルにして複雑な計算処理を単純な配列の参照処理で置き換えて効率化を図っているので、計算の負担を著しく軽減できる。
【００１３】
そして、上記の目的を達成するための本発明の燃焼室内シミュレーション装置は、直噴式内燃機関の燃焼室内における空気と燃料の混合気の空間分布状態をシミュレーションする燃焼室内シミュレーション装置において、混合気要素が壁面に衝突したときの分裂状態を予め数値流体力学計算により算出してデータベース化した衝突時分裂データを記憶する衝突データ記憶手段と、エンジン諸元と、初期ガス状態と、燃料噴射条件と、燃焼室形状とを入力とする初期入力手段と、前記燃料噴射条件で噴射された燃料と空気との混合気要素の移動状態を計算する移動位置計算手段と、予め設定した設定時間後の混合気要素の移動位置が前記燃焼室の壁面又はシリンダヘッドの壁面に衝突するか否かを判定する移動位置判定手段とを備えると共に、移動位置計算手段が、前記移動位置判定手段により衝突時ではないと判定された場合に前記燃料噴射条件で噴射された燃料と空気との混合気要素の移動状態を予め設定した実験式に基づいて計算する非衝突時計算手段と、前記移動位置判定手段により衝突時であると判定された場合に、この衝突による混合気要素の分裂状態を、前記衝突データ記憶手段による前記衝突時分裂データを用いて計算する衝突時計算手段とを有して構成される。
【００１４】
また、上記の燃焼室内シミュレーション装置において、前記衝突時分裂データが、壁面への衝突角度に対して、混合気要素が壁面に衝突して分裂した後に前記壁面に沿って流れる混合気要素の分裂割合を分裂方向別にデータベース化したルックアップテーブルであるように構成される。
【００１５】
これらの装置によれば、上記の燃焼室内シミュレーション方法を実施でき、同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃焼室内シミュレーション方法及び燃焼室内シミュレーション装置によれば、直噴式内燃機関の燃焼室内での混合気要素の位置及び濃度を、予め実験によって設定された実験式と、予め数値流体力学計算により算出してデータベース化されている衝突時分裂データとの組み合わせで算出するので、著しく単純化された計算となり、比較的簡素な計算プログラムで、燃焼室の個性に応じた、燃焼室内における空気と燃料の混合気の空間分布状態の予測計算を、少ない計算リソースで短時間でできる。
【００１７】
従って、この燃焼室内シミュレーション方法及び燃焼室内シミュレーション装置は、この混合気の空間分布状態のシミュレーション結果に、燃料の蒸発や燃焼を反映させて燃焼室内の燃焼状態をシミュレーションすることで、エンジンの出力及び排気性能と燃焼室形状との相関関係を得ることができるので、燃焼室の設計に有用で、かつ、短時間で結果を得ることができる有効な手段となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る実施の形態の燃焼室内シミュレーション装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る燃焼室内シミュレーション方法の制御フローの一例を示す図である。
【図３】燃焼室の壁面との衝突による混合気要素の分裂状態を示すイメージ図である。
【図４】混合気要素が壁面に衝突した後の分裂状態を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施の形態の燃焼室内シミュレーション方法及び燃焼室内シミュレーション装置について、図面を参照しながら説明する。最初に、この燃焼室内シミュレーション方法を実施するための焼室内シミュレーション装置について説明する。なお、ここでは、話を単純化するために、燃焼室１１の中心軸を含む平面における二次元で燃焼室内シミュレーション計算する場合について説明するが、本発明は、二次元の燃焼室内シミュレーション計算だけでなく、燃焼室１１を立体として扱う三次元の燃焼室内シミュレーション計算にも容易に拡張できるものである。
【００２０】
図１に示すように、この燃焼室内シミュレーション装置２０は、直噴式内燃機関の燃焼室内における空気と燃料の混合気Ｇの空間分布状態をシミュレーションする燃焼室内シミュレーション装置であり、衝突データ記憶手段２１、初期入力手段２２、空間状態計算手段２３を備えて構成され、更に、この空間状態計算手段２３は、移動位置判定手段２３ａと移動位置計算手段２３ｂを備えている。
【００２１】
この衝突データ記憶手段２１は、混合気要素Ｇｅが燃焼室１１の壁面１３に衝突したときの分裂状態を予め数値流体力学（ＣＦＤ）計算により算出してデータベース化した衝突時分裂データＤｂを記憶する手段である。
【００２２】
この衝突時分裂データＤｂは、図４に示すような二次元表示では、壁面１３への衝突角度αに対して、混合気要素Ｇｅが入射方向Ｄ０から壁面１３に衝突して分裂した後に壁面１３に沿って流れる混合気要素Ｇｅの分裂割合Ｒ１、Ｒ２を分裂方向Ｄ１，Ｄ２別にデータベース化したルックアップテーブルとなる。
【００２３】
この分裂方向Ｄ１，Ｄ２は、衝突後の混合気要素Ｇｅは２つの第１混合気要素Ｇｅ１と第２混合気要素Ｇｅ２に分裂して、それぞれが壁面１３に沿って流れるとしているので、分裂後の混合気要素Ｇｅ１，Ｇｅ２の移動方向（行先）は、衝突位置Ｐｃの上方の第１の分裂方向Ｄ１と下方の第２の分裂方向Ｄ２との二方向となる。
【００２４】
ここで、分裂前の混合気要素Ｇｅの量Ｍｅに対して、上方の第１の分裂方向Ｄ１に流れる第１混合気要素Ｇｅ１の量Ｍｅ１は、Ｍｅ１＝Ｍｅ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）となり、下方の第２の分裂方向Ｄ２に流れる第２混合気要素Ｇｅ２の量Ｍｅ２は、Ｍｅ２＝Ｍｅ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。
【００２５】
つまり、衝突時分裂データＤｂとしては、混合気要素Ｇｅが壁面１３に衝突位置Ｐｃで衝突するときの壁面１３に対する衝突角度αをベースとした、第１分裂率η１＝Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）、又は、第２分裂率η２＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝１−η１の一方の値を表すテーブルで済むことになる。なお、燃焼室１１の壁面１３の凹凸とそのサイズを考慮する場合には、この凹凸とそのサイズ別に、衝突角度αをベースとした第１分裂率η１(または第２分裂率η２)のデータを用意することになる。いずれにしても、衝突時分裂データＤｂは、著しく単純で情報量も少なくて済むデータベースとなる。
【００２６】
なお、混合気要素Ｇｅの量Ｍｅの衝突速度Ｖ０に対する第１混合気要素Ｇｅ１の速度Ｖ１と第２混合気要素Ｇｅ２の速度Ｖ２に関しては、壁面１３の摩擦係数などを考慮して予め数値流体力学（ＣＦＤ）計算により算出してデータベース化してもよいが、簡易計算では簡略化して同じ速度（Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ０）としたり、速度減少率ηｖ１，ηｖ２を用いて算出した速度（Ｖ１＝ηｖ１×Ｖ０，Ｖ２＝ηｖ２×Ｖ０）にしてもよい。
【００２７】
これにより、混合気要素Ｇｅの壁面衝突における分裂及び分裂した第１混合気要素Ｇｅ１と第２混合気要素Ｇｅ２と壁面１３、１６との干渉もデータ化する。そして、シミュレーション計算上で発生する頻度が高い壁面衝突で、壁面衝突という一見複雑そうに見える現象を単純化して、配列や連想配列などのデータ構造であるルックアップテーブルの衝突時分裂データＤｂにして複雑な計算処理を単純な配列の参照処理で置き換えて効率化を図ることができ、計算の負担を著しく軽減できる。
【００２８】
初期入力手段２２は、エンジン諸元と、燃焼室１１内における空気と燃料の混合気Ｇの初期の空間分布状態を示す初期ガス状態と、燃料噴射条件と、燃焼室形状とを入力とする手段である。この初期入力手段は、エンジン諸元として、総排気量、気筒の内径、ピストン行程距離、圧縮比を、初期ガス状態として、圧力、温度の分布、酸素濃度の分布を、燃料噴射条件として、燃料噴射装置における燃料噴射圧力、口径、噴射角度を、燃焼室形状として壁面形状の離散化したデータ配列をそれぞれ含めて入力する。
【００２９】
空間状態計算手段２３は、移動位置判定手段２３ａと移動位置計算手段２３ｂとを備えている。この移動位置判定手段２３ａは、移動位置計算手段２３ｂで算出された混合気要素Ｇｅが衝突位置にあるか否かを判定する手段であり、移動位置計算手段２３ｂは、混合気要素Ｇｅが予め設定された設定時間Δｔ後の移動位置を計算する手段である。
【００３０】
そして、本発明においては、この移動位置計算手段２３ｂは、移動位置判定手段２３ａにより衝突位置にないと判断された場合の移動位置を算出する非衝突時計算手段２３ｂａと、移動位置判定手段２３ａにより衝突位置にあると判断された場合の衝突による分裂状態と移動位置を算出する衝突時計算手段２３ｂｂと有して構成される。この移動位置の計算では、混合気Ｇはいくつかの塊である混合気要素Ｇｅとして離散化され、それぞれの混合気要素Ｇｅの位置情報を計算する。この混合気要素Ｇｅの燃焼室１１の内部における行先を計算することで、燃焼室１１の形状による系全体の燃料の混合具合を指標でき、燃焼室１１の内部の空間状態を把握できる。
【００３１】
この非衝突時計算手段２３ｂａは、燃料噴射条件で噴射された燃料と空気との混合気要素Ｇｅの移動状態、つまり、噴射された燃料が周囲空気を取り込みながら空間的に進展する様子を予め設定した実験式に基づいて計算するように構成される。
【００３２】
また、衝突時計算手段２３ｂｂは、混合気要素Ｇｅが燃焼室１１の壁面１３に衝突する場合に、この衝突による混合気要素Ｇｅの分裂状態を、衝突データ記憶手段２１で記憶された衝突時分裂データＤｂを用いて計算するように構成される。つまり、図３に示すように、混合器要素Ｇｅが燃焼室１１の壁面１３又はシリンダヘッド１５の壁面１６に衝突する時に、ルックアップテーブルにした衝突時分裂データＤｂに従って混合気要素Ｇｅが分裂するものと考える。衝突時の分裂した第１混合気要素Ｇｅ１と第２混合気要素Ｇｅ２は壁面１３（又は１６）に沿って運動するが、衝突後の分裂した第１混合気要素Ｇｅ１と第２混合気要素Ｇｅ２と壁面１３（又は１６）との干渉も衝突時分裂データＤｂに従うものとして計算する。
【００３３】
次に、本発明の実施の形態の燃焼室内シミュレーション方法について、図２の制御フローを参照しながら説明する。この燃焼室内シミュレーション方法に基づく計算がスタートする前に、ステップＳ１０で、混合気要素Ｇｅが壁面に衝突したときの分裂状態を予め数値流体力学（ＣＦＤ）計算により算出してデータベース化した衝突時分裂データＤｂを燃焼室内シミュレーション装置２０に記憶しておく。
【００３４】
そして、計算がスタートすると、ステップＳ２１の初期入力で、エンジン諸元と、初期ガス状態と、燃料噴射条件と、燃焼室形状とを入力する。
【００３５】
次のステップＳ３０の空間状態計算においては、空間状態を構成する各混合気要素Ｇｅに関して、ステップＳ３１，ステップＳ３２，ステップＳ３３、ステップＳ３４を行うが、この各混合気要素Ｇｅに関しての計算の最初に、ステップＳ３１で、空間状態を構成する混合気要素Ｇｅを順番に選択する。
【００３６】
そして、次のステップＳ３２の非衝突時計算では、このステップＳ３１で選択された混合気要素Ｇｅが壁面１３等に衝突しないとして、非衝突時計算で、燃料噴射条件で噴射された燃料と空気との混合気要素Ｇｅの移動位置を予め設定した実験式に基づいて予め設定された設定時間Δｔ後の混合気要素Ｇｅの移動位置を計算する。
【００３７】
そして、次のステップＳ３３の移動位置判定で、設定時間Δｔ後の混合気要素Ｇｅの移動位置が燃焼室１１の壁面１３又はシリンダヘッド１５の壁面１６に衝突するか否かを判定する。この判定は、ステップＳ３２で算出された移動位置が、燃焼室１１の外部にある場合には衝突すると判定し、燃焼室１１の内部にある場合には衝突しないと判定する。
【００３８】
このステップＳ３３の移動位置判定で混合気要素Ｇｅが壁面１３等に衝突しないとの判定の場合には、このステップＳ３２の非衝突時計算の結果のままとして、ステップＳ３５に行く。
【００３９】
また、ステップＳ３３の移動位置判定で衝突時であると判定された場合に、ステップＳ３４に行き、ステップＳ３２の非衝突時計算の結果を採用せずに、ステップＳ３４の衝突時計算で、予め数値流体力学計算により算出してデータベース化されている衝突時分裂データＤｂを用いて、この衝突による混合気要素Ｇｅの分裂した後の第１混合気要素Ｇｅ１と第２混合気要素Ｇｅ２の量Ｍｅ１，Ｍｅ２と、設定時間Δｔ後のこれらの位置を計算する。この計算結果をステップＳ３２の非衝突時計算の結果と入れ替える。
【００４０】
次のステップＳ３５では、空間状態を構成する混合気要素Ｇｅを順番に全部計算したか否かを判定し、全部計算していない場合はステップＳ３１に戻り、次の混合気要素Ｇｅを選択し、全部計算している場合はステップＳ３６に行く。つまり、空間状態を構成する混合気要素Ｇｅの全部に関してのステップＳ３２，ステップＳ３３と必要に応じてのステップＳ３４の計算が終了すると、ステップＳ３６に行く。
【００４１】
このステップＳ３６の統合計算では、ステップＳ３２又はＳ３３で計算された混合気要素Ｇｅや第１混合気要素Ｇｅ１と第２混合気要素Ｇｅ２の量Ｍｅ，Ｍｅ１，Ｍｅ２や移動位置から、同じ位置になる混合気要素Ｇｅ、第１混合気要素Ｇｅ１、第２混合気要素Ｇｅ２を統合して、新たな混合気要素Ｇｅの集合体を算出して、燃焼室１１内の混合気分布を更新して新たな空間状態とする。この空間状態のデータを必要に応じてシミュレーション計算の結果として出力する。
【００４２】
次のステップＳ４０では、シミュレーション計算が終了か否かを判定し、終了でないと判定された場合は、ステップＳ３０の空間状態の計算に戻り、ステップＳ３１〜ステップＳ３６を行って、更に設定時間Δｔ後の空間状態を計算する。また、終了と判定された場合は、計算を終了する。この計算の終了の判定は、計算者が予め予定した空間状態の経過時間を経過するシミュレーション計算を得ることができたか否かなどで行う。
【００４３】
上記の図２の制御フローに従った燃焼室内シミュレーション方法によれば、直噴式内燃機関の燃焼室１１内における空気と燃料の混合気の空間分布状態をシミュレーション計算する燃焼室内シミュレーション方法において、エンジン諸元と、初期ガス状態と、燃料噴射条件と、燃焼室形状とを入力とする初期入力ステップＳ２１と、予め設定した設定時間Δｔ後の混合気要素Ｇｅの移動位置が燃焼室１１の壁面１３又はシリンダヘッド１５の壁面１６に衝突するか否かを判定する移動位置判定ステップＳ３３と、移動位置判定ステップＳ３３で衝突時ではないと判定された場合に燃料噴射条件で噴射された燃料と空気との混合気要素Ｇｅの移動状態を予め設定した実験式に基づいて計算する非衝突時計算ステップＳ３２と、移動位置判定ステップＳ３３で衝突時であると判定された場合に、予め数値流体力学計算により算出してデータベース化されている衝突時分裂データＤｂを用いて、この衝突による混合気要素Ｇｅの分裂状態を計算する衝突時計算ステップＳ３４とを含む方法を実施することができる。
【００４４】
また、この燃焼室内シミュレーション方法において、衝突時計算ステップＳ３４で、衝突時分裂データＤｂとして、図４に示すような壁面１３（１６）への衝突角度αに対して、混合気要素Ｇｅが壁面１３（１６）に衝突して分裂した後に壁面１３（１６）に沿って流れる混合気要素Ｇｅの分裂割合Ｒ１，Ｒ２を分裂方向別にデータベース化したルックアップテーブルを用いることもできる。
【００４５】
上記の実施の形態の燃焼室内シミュレーション方法及び燃焼室内シミュレーション装置２０によれば、直噴式内燃機関の燃焼室１１内での混合気要素Ｇｅの位置及び濃度を、予め実験によって設定された実験式と、予め数値流体力学計算により算出してデータベース化されている衝突時分裂データＤｂとの組み合わせで算出するので、著しく単純化された計算となり、比較的簡素な計算プログラムで、燃焼室１１の個性に応じた、燃焼室１１内における空気と燃料の混合気の空間分布状態の予測計算を、少ない計算リソースで短時間でできる。
【００４６】
従って、この実施の形態の燃焼室内シミュレーション方法及び燃焼室内シミュレーション装置２０は、この混合気の空間分布状態のシミュレーション結果に燃料の蒸発や燃焼を反映させて燃焼室１１内の燃焼状態をシミュレーションすることで、エンジンの出力及び排気性能と燃焼室形状との相関関係を得ることができるので、燃焼室１１の設計に有用で、かつ、短時間で結果を得ることができる有効な手段となる。
【００４７】
また、混合気要素Ｇｅの分裂割合Ｒ１，Ｒ２を分裂方向別にデータベース化したルックアップテーブルを用いることにより、燃焼室１１内での混合気要素Ｇｅの位置と濃度を、燃焼室１１の壁面１３又はシリンダヘッド１５の壁面１６との衝突による混合気要素Ｇｅの分裂を非常に簡単なアルゴリズムで計算できる。特に、シミュレーション計算上で発生する頻度が高い壁面衝突で、壁面衝突という一見複雑そうに見える現象を単純化して、配列や連想配列などのデータ構造であるルックアップテーブルにして複雑な計算処理を単純な配列の参照処理で置き換えて効率化を図っているので、計算の負担を著しく軽減できる。
【符号の説明】
【００４８】
１１  燃焼室
１２  燃料噴射装置
１３  燃焼室の壁面
１５  シリンダヘッド
１６  シリンダヘッドの壁面
２０  燃焼室内シミュレーション装置
２１  衝突データ記憶手段
２２  初期入力手段
２３  空間状態計算手段
２３ａ  移動位置判定手段
２３ｂ  移動位置計算手段
２３ｂａ  非衝突時計算手段
２３ｂｂ  衝突時計算手段
Ｄ０  入射方向
Ｄ１  分裂方向（壁面の上方）
Ｄ２  分裂方向（壁面の下方）
Ｄｂ  衝突時分裂データ（ルックアップデータ）
Ｇ  混合気
Ｇｅ  混合気要素
Ｇｅ１  分裂後の第１混合気要素
Ｇｅ２  分裂後の第２混合気要素
Ｐｃ  衝突位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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