(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともデータベースを備えるコンピュータを利用した、シリンダヘッドに形成されるウォータジャケットの設計を支援する設計支援方法であって、
前記データベースには、素案のウォータジャケットの３次元形状を示すＷ／Ｊモデルと、シリンダヘッドに形成される空洞部分の３次元形状に当該空洞部分を規定する壁部の３次元形状を付加した３次元形状を示す空洞規定モデルとが予め記憶されており、
前記コンピュータが、前記Ｗ／Ｊモデルを前記データベースから読み出す第１読出工程と、
前記コンピュータが、前記空洞規定モデルを前記データベースから読み出す第２読出工程と、
前記コンピュータが、前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとの前記シリンダヘッド内における相対的な位置関係に基づき、前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとが重なる重複部分を前記Ｗ／Ｊモデルから削除した新たな前記Ｗ／Ｊモデルを生成するＷ／Ｊモデル生成工程と、
前記コンピュータが、前記Ｗ／Ｊモデル生成工程で生成された前記Ｗ／Ｊモデルを前記データベースに格納するＷ／Ｊモデル格納工程と、
を有する設計支援方法。
【請求項２】
前記空洞部分には、
前記シリンダヘッドの吸気要素、排気要素、燃焼室、燃料噴射要素の少なくともいずれかを構成するための空洞部分が含まれることを特徴とする請求項１に記載の設計支援方法。
【請求項３】
前記シリンダヘッドは多気筒エンジンのシリンダヘッドであり、
前記Ｗ／Ｊモデル及び前記空洞規定モデルは１気筒分のモデルであり、
前記コンピュータが、前記Ｗ／Ｊモデル生成工程において生成された前記Ｗ／Ｊモデルに基づき、全気筒分のウォータジャケットの３次元形状モデルを生成する工程を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の設計支援方法。
【請求項４】
前記コンピュータは、操作部を更に備え、
前記コンピュータが、前記操作部が操作されることに応じて、前記空洞部分及び前記壁部を規定する設計情報の入力を受け付ける入力工程と、
前記コンピュータが、前記入力工程で入力された前記設計情報に基づき前記空洞規定モデルを生成する空洞規定モデル生成工程と、
前記コンピュータが、前記空洞規定モデル生成工程で生成された前記空洞規定モデルを前記データベースに格納する工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の設計支援方法。
【請求項５】
前記空洞部分は複数種類あり、各々の前記空洞部分毎に前記空洞規定モデルが前記データベースに格納されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の設計支援方法。
【請求項６】
前記Ｗ／Ｊモデル生成工程では、前記Ｗ／Ｊモデルと、いずれか一つの前記空洞規定モデルとにより新たな前記Ｗ／Ｊモデルを生成し、
前記Ｗ／Ｊモデル格納工程では、前記Ｗ／Ｊモデル生成工程で生成された前記Ｗ／Ｊモデルを、当該Ｗ／Ｊモデルを生成するのに用いた前記空洞規定モデルと対応づけて前記データベースに格納し、
前記第１読出工程及び前記第２読出工程では、ユーザの選択に応じて前記Ｗ／Ｊモデル及び前記空洞規定モデルを前記データベースから読み出すことを特徴とする請求項５に記載の設計支援方法。
【請求項７】
前記コンピュータは、ディスプレイを更に備え、
前記コンピュータが、前記Ｗ／Ｊモデル及び前記空洞規定モデルを前記ディスプレイに表示させる工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の設計支援方法。
【請求項８】
シリンダヘッドに形成されるウォータジャケットの設計を支援する設計支援プログラムであって、
コンピュータに、
素案のウォータジャケットの３次元形状を示すＷ／Ｊモデルをデータベースから読み出す第１読出工程と、
シリンダヘッドに形成される空洞部分の３次元形状に当該空洞部分を規定する壁部の３次元形状を付加した３次元形状を示す空洞規定モデルを前記データベースから読み出す第２読出工程と、
前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとの前記シリンダヘッド内における相対的な位置関係に基づき、前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとが重なる重複部分を前記Ｗ／Ｊモデルから削除した新たな前記Ｗ／Ｊモデルを生成するＷ／Ｊモデル生成工程と、
前記Ｗ／Ｊモデル生成工程で生成された前記Ｗ／Ｊモデルを前記データベースに格納するＷ／Ｊモデル格納工程と、
を実行させる設計支援プログラム。
【請求項９】
シリンダヘッドに形成されるウォータジャケットの設計を支援する設計支援装置であって、
素案のウォータジャケットの３次元形状を示すＷ／Ｊモデルをデータベースから読み出す第１読出手段と、
シリンダヘッドに形成される空洞部分の３次元形状に当該空洞部分を規定する壁部の３次元形状を付加した３次元形状を示す空洞規定モデルを前記データベースから読み出す第２読出手段と、
前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとの前記シリンダヘッド内における相対的な位置関係に基づき、前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとが重なる重複部分を前記Ｗ／Ｊモデルから削除した新たな前記Ｗ／Ｊモデルを生成するＷ／Ｊモデル生成手段と、
前記Ｗ／Ｊモデル生成工程で生成された前記Ｗ／Ｊモデルを前記データベースに格納するＷ／Ｊモデル格納手段と、
を備えたことを特徴とする設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの設計支援技術に関し、特に、シリンダヘッドに形成されるウォータジャケットの設計支援技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水冷式シリンダヘッドの設計ではシリンダヘッドを冷却する冷却水の通路を形成するウォータジャケットの設計が重要であり、種々の試みがなされている（特許文献１及び２等）。ウォータジャケットは燃焼室内を冷却し、或いは、吸入空気の温度上昇を抑制するといった重要な機能を果たすため、厳格な設計要件や製造要件が要求される構成の一つである。このため、燃焼室、吸排気要素といったシリンダヘッドの構成要素との関係を考慮しながら、水通路面積基準や壁の肉厚基準といった各種の基準に適合するよう、複数の設計者が共同でウォータジャケットのモデル化作業を行なっているのが実情である。
【特許文献１】特開２００３−１３８９３７号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、エンジンの設計過程においては、エンジンの性能上の要求や生産性の要求を満足するために、シミュレーション結果や試作品の試験結果に基づき、設計変更が頻繁に行なわれる。とりわけ、シリンダヘッドでは吸排気ポートや燃焼室の形状変更が頻繁に行なわれるのが普通である。このようなシリンダヘッドの構成要素の設計変更が行なわれると、当該構成要素を構成するためにシリンダヘッドに形成される空洞部分の形状が変わるため、ウォータジャケットのモデルも変更し、冷却性能等をその度に評価しなければならない。ウォータジャケットのモデルの変更は、最初からモデルの作成をやり直さなければならない場合もあり、設計効率を低減する要因となっている。
【０００４】
従って、本発明の目的は、ウォータジャケットの設計効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、少なくともデータベースを備えるコンピュータを利用した、シリンダヘッドに形成されるウォータジャケットの設計を支援する設計支援方法であって、前記データベースには、素案のウォータジャケットの３次元形状を示すＷ／Ｊモデルと、シリンダヘッドに形成される空洞部分の３次元形状に当該空洞部分を規定する壁部の３次元形状を付加した３次元形状を示す空洞規定モデルとが予め記憶されており、前記コンピュータが、前記Ｗ／Ｊモデルを前記データベースから読み出す第１読出工程と、前記コンピュータが、前記空洞規定モデルを前記データベースから読み出す第２読出工程と、前記コンピュータが、前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとの前記シリンダヘッド内における相対的な位置関係に基づき、前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとが重なる重複部分を前記Ｗ／Ｊモデルから削除した新たな前記Ｗ／Ｊモデルを生成するＷ／Ｊモデル生成工程と、前記コンピュータが、前記Ｗ／Ｊモデル生成工程で生成された前記Ｗ／Ｊモデルを前記データベースに格納するＷ／Ｊモデル格納工程と、を有する設計支援方法が提供される。
【０００６】
本発明によれば、前記Ｗ／Ｊモデルから前記空洞規定モデルを削除することで、新たな前記Ｗ／Ｊモデルが生成される。シリンダヘッドの構成要素の設計変更が行なわれ、空洞部分の形状が変わった場合には前記空洞規定モデルを修正して元の前記Ｗ／Ｊモデルから再び新たな前記Ｗ／Ｊモデルを生成すればよく、当該設計変更に伴うウォータジャケットのモデル修正が簡易に行える。従って、ウォータジャケットの設計効率を向上することができる。
【０００７】
以下、本発明の好ましい構成を列挙する。
【０００８】
本発明において、前記空洞部分には、前記シリンダヘッドの吸気要素、排気要素、燃焼室、燃料噴射要素の少なくともいずれかを構成するための空洞部分が含まれる構成を採用できる。この構成によれば、シリンダヘッドの吸気要素、排気要素、燃焼室、燃料噴射要素の設計変更に伴うウォータジャケットのモデル修正が簡易に行える。
【０００９】
また、本発明において、前記シリンダヘッドは多気筒エンジンのシリンダヘッドであり、前記Ｗ／Ｊモデル及び前記空洞規定モデルは１気筒分のモデルであり、前記コンピュータが、前記Ｗ／Ｊモデル生成工程において生成された前記Ｗ／Ｊモデルに基づき、全気筒分のウォータジャケットの３次元形状モデルを生成する工程を更に有する構成を採用できる。この構成によれば、ウォータジャケットの１気筒分のモデルで性能評価・生産性評価等を行なって、満足のいく結果が得られた場合に全体のモデルを生成することができ、ウォータジャケットの設計効率を向上することができる
また、本発明においては、前記コンピュータは、操作部を更に備え、前記コンピュータが、前記操作部が操作されることに応じて、前記空洞部分及び前記壁部を規定する設計情報の入力を受け付ける入力工程と、前記コンピュータが、前記入力工程で入力された前記設計情報に基づき前記空洞規定モデルを生成する空洞規定モデル生成工程と、前記コンピュータが、前記空洞規定モデル生成工程で生成された前記空洞規定モデルを前記データベースに格納する工程と、を更に有する構成を採用できる。この構成によれば、ユーザの要求に応じた前記空洞規定モデルの生成が行える。
【００１０】
また、本発明において、前記空洞部分は複数種類あり、各々の前記空洞部分毎に前記空洞規定モデルが前記データベースに格納されている構成を採用できる。この構成によれば、シリンダヘッドの各構成要素毎の設計変更に、より簡易に対応できる。
【００１１】
この場合、前記Ｗ／Ｊモデル生成工程では、前記Ｗ／Ｊモデルと、いずれか一つの前記空洞規定モデルとにより新たな前記Ｗ／Ｊモデルを生成し、前記Ｗ／Ｊモデル格納工程では、前記Ｗ／Ｊモデル生成工程で生成された前記Ｗ／Ｊモデルを、当該Ｗ／Ｊモデルを生成するのに用いた前記空洞規定モデルと対応づけて前記データベースに格納し、前記第１読出工程及び前記第２読出工程では、ユーザの選択に応じて前記Ｗ／Ｊモデル及び前記空洞規定モデルを前記データベースから読み出す構成を採用できる。この構成によれば、各々の前記空洞規定モデルが段階的に削除された複数種類の前記Ｗ／Ｊモデルが生成・格納され、各段階の前記Ｗ／Ｊモデルを、その後のモデル化作業に利用できるので、シリンダヘッドの一部の構成要素の設計変更が生じた場合に、より簡易にウォータジャケットのモデル修正が簡易に行える。
【００１２】
また、前記コンピュータは、ディスプレイを更に備え、前記コンピュータが、前記Ｗ／Ｊモデル及び前記空洞規定モデルを前記ディスプレイに表示させる工程を更に有する構成を採用できる。この構成によれば、各々のモデルを視覚的に検証できる。
【００１３】
また、本発明によれば、シリンダヘッドに形成されるウォータジャケットの設計を支援する設計支援プログラムであって、コンピュータに、素案のウォータジャケットの３次元形状を示すＷ／Ｊモデルをデータベースから読み出す第１読出工程と、シリンダヘッドに形成される空洞部分の３次元形状に当該空洞部分を規定する壁部の３次元形状を付加した３次元形状を示す空洞規定モデルを前記データベースから読み出す第２読出工程と、前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとの前記シリンダヘッド内における相対的な位置関係に基づき、前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとが重なる重複部分を前記Ｗ／Ｊモデルから削除した新たな前記Ｗ／Ｊモデルを生成するＷ／Ｊモデル生成工程と、前記Ｗ／Ｊモデル生成工程で生成された前記Ｗ／Ｊモデルを前記データベースに格納するＷ／Ｊモデル格納工程と、を実行させる設計支援プログラムが提供される。
【００１４】
また、本発明によれば、シリンダヘッドに形成されるウォータジャケットの設計を支援する設計支援装置であって、素案のウォータジャケットの３次元形状を示すＷ／Ｊモデルをデータベースから読み出す第１読出手段と、シリンダヘッドに形成される空洞部分の３次元形状に当該空洞部分を規定する壁部の３次元形状を付加した３次元形状を示す空洞規定モデルを前記データベースから読み出す第２読出手段と、前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとの前記シリンダヘッド内における相対的な位置関係に基づき、前記Ｗ／Ｊモデルと前記空洞規定モデルとが重なる重複部分を前記Ｗ／Ｊモデルから削除した新たな前記Ｗ／Ｊモデルを生成するＷ／Ｊモデル生成手段と、前記Ｗ／Ｊモデル生成工程で生成された前記Ｗ／Ｊモデルを前記データベースに格納するＷ／Ｊモデル格納手段と、を備えたことを特徴とする設計支援装置が提供される。
【００１５】
本発明の上記設計支援プログラム及び前記設計支援装置においても、上記設計支援方法と同様の効果が得られる。また、上記設計支援方法について説明した好ましい構成と同様の構成を採用できる。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べた通り、本発明によれば、ウォータジャケットの設計効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜システムの構成＞
図１は本発明の設計支援方法を実施可能な設計支援システムＡのブロック図である。設計支援システムＡは設計支援装置１００と、データベース（以下、ＤＢ）サーバ２００と、を備え、両者は通信回線（ここではＬＡＮ）を介して通信可能に接続されている。
【００１８】
設計支援装置１００は、後述する設計支援プログラムを実行するＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１が処理するデータやプログラムを一時的に記憶するＲＡＭ１０２と、ＣＰＵ１０１が実行するデータやプログラムを記憶するＲＯＭ１０３と、ＯＳ（オペレーションシステム）や後述する設計支援プログラム等のプログラムが格納され、また、３次元モデルのデータ等が一時的に格納されるハードディスク（ＨＤ）１０４と、を備える。なお、これらの記憶手段は他の種類の記憶手段を採用可能であることは言うまでもない。
【００１９】
入力インターフェース（以下、Ｉ／Ｆ）（操作部）１０５は、マウス、キーボードといった、設計支援装置１００に対するユーザのデータ入力、処理の指示等を受け付けるための入力デバイス（操作部）が接続されるインターフェースである。通信インターフェース（以下、Ｉ／Ｆ）１０６は設計支援装置１００がＤＢサーバ２００との間でＬＡＮを介してデータの送受信を行なうためのインターフェースである。ディスプレイＩ／Ｆ１０７は設計支援装置１００がディスプレイ１１０へ３次元モデル等を表示するためのインターフェースである。このような構成からなる設計支援装置１００としては、例えば、汎用的なパーソナルコンピュータを挙げることができる。
【００２０】
ＤＢサーバ２００はモデルＤＢ２１０内に格納されたデータを管理するサーバである。ＤＢサーバ２００は設計支援装置１００からの要求によりモデルＤＢ２１０内に格納されたデータを設計支援装置１００へ送信し、また、設計支援装置１００から送信されたデータをモデルＤＢ２１０に格納する。モデルＤＢ２１０はＤＢサーバ２１０は設計支援装置１００で管理することも可能である。しかし、ＤＢサーバ２００で管理するすることで、複数の設計支援装置１００がモデルＤＢ２１０を利用することができる。これは、複数のユーザに設計支援装置１００を割当て、各ユーザの共同作業で設計作業を行なうことに適している。
【００２１】
＜シリンダヘッドの例＞
設計支援装置１００により設計されるウォータジャケットを有するシリンダヘッドの例について説明する。図６はシリンダヘッド１０の断面図である。ウォータジャケット１１はシリンダヘッド１０の材料中に形成された空洞である。ウォータジャケット１１にはシリンダヘッド１０の他の構成要素のために形成される空洞部分を避けて形成される。当該他の構成要素のための空洞部分として、図６には燃焼室１２、吸気要素である吸気ポート１３、排気要素である排気ポート１４、及び、点火プラグの収納スペース１５が図示されている。ウォータジャケット１１はこれらの空洞部分１２乃至１５を避けて形成されるだけではなく、これらの空洞部分１２乃至１５とウォータジャケット１１との間に予め定めた厚さの壁部１０ａ乃至１０ｄが形成されるように形成する必要がある。壁部１０ａ乃至１０ｄは空洞部分１２乃至１５を規定する壁部であって、少なくとも、ウォータジャケット１１と空洞部分１２乃至１５との間に介在されるものである。
【００２２】
しかして、エンジンの設計過程においては、エンジンの性能上の要求や生産性の要求を満足するために、シミュレーション結果や試作品の試験結果に基づき、設計変更が頻繁に行なわれる。吸排気ポートや燃焼室は形状変更が頻繁に行なわれ、これに応じてウォータジャケットの形状変更も行なわなければならない。本実施形態は後述するようにウォータジャケットの形状変更を容易化するものである。
【００２３】
＜モデルＤＢ＞
図２はモデルＤＢ２１０に含まれるＤＢの例を示す図である。モデルＤＢ２１０には、Ｗ／ＪモデルＤＢ２１１、空洞規定モデルＤＢ２１２、全気筒分Ｗ／ＪモデルＤＢ２１３、付属モデルＤＢ２１４及び履歴情報ＤＢ２１５が含まれる。なお、本実施形態において、各モデルは３次元ソリッドモデルであり、公知のＣＡＤ技術を用いることで生成される。
【００２４】
Ｗ／ＪモデルＤＢ２１１には素案のウォータジャケットの外形の３次元形状を示すＷ／Ｊモデルが格納されている。本実施形態の場合、Ｗ／Ｊモデルは１気筒分のモデルを示す。多気筒エンジンのシリンダヘッドにおいては、各気筒単位の構成は同じか、構成が反転（ミラー）したものであることが普通であるため、本実施形態では１気筒単位でモデルを生成して全気筒分のモデルを生成する。
【００２５】
素案のウォータジャケットのＷ／Ｊモデルには、原型モデルと中間モデルとが含まれる。原型モデルは後述する空洞規定モデルとの重複部分が削除される前のＷ／Ｊモデルであり、中間モデルは少なくとも一つの空洞規定モデルとの重複部分が削除された後のＷ／Ｊモデルである。
【００２６】
原型モデルのＷ／Ｊモデルはシリンダヘッドの仕様のうち、既に確定している仕様に基づき作成される。図２においてＷ／Ｊモデル２１１ａは原型モデルの例を示している。本実施形態では、シリンダヘッドの吸気要素、排気要素、燃焼室、及び、燃料噴射要素の仕様が未確定であり、その他の構成（シリンダヘッドの外形、点火要素等）は確定している場合を想定している。Ｗ／Ｊモデル２１１ａは点火要素である点火プラグ配設のためにシリンダヘッドに形成される空洞部分は既に考慮して作成されており、中央に孔が設けられている。なお、原型モデルもシリンダヘッド全体の設計変更に応じて変更される場合もあり得る。
【００２７】
Ｗ／Ｊモデル２１１ａは、シリンダヘッドの吸気要素、排気要素、燃焼室、及び、燃料噴射要素のためにシリンダヘッドに形成される空洞部分は考慮されておらず、これらの空洞部分との関係においては、シリンダヘッドの外形に応じて採用可能な範囲でラフに作成されている。
【００２８】
中間モデルは上述した通り、少なくとも一つの空洞規定モデルとの重複部分が削除された後のＷ／Ｊモデルであり、Ｗ／Ｊモデルの各設計変更段階の履歴モデルでもある。図５においてＷ／Ｊモデル２１１ｂは中間モデルの例を示している。中間モデルのいずれかは最終的に採用されるＷ／Ｊモデルとなる。Ｗ／Ｊモデル２１１ｂは最終的な形態に近いＷ／Ｊモデルを示している。
【００２９】
空洞規定モデルＤＢ２１２にはシリンダヘッドに形成される空洞部分の外形の３次元形状に当該空洞部分を規定する壁部の外形の３次元形状を付加した３次元形状を示す空洞規定モデルが格納されている。本実施形態では空洞規定モデルとして吸気要素、排気要素、燃焼室、及び、燃料噴射要素の各空洞規定モデルが生成される。以下、これらを順に吸気ポートモデル、排気ポートモデル、燃焼室モデル、インジェクタモデルという。本実施形態の場合、空洞規定モデルも１気筒分のモデルを示す。図２には各空洞規定モデルの例（燃焼室モデル２１２ａ、吸気ポートモデル２１２ｂ、排気ポートモデル２１２ｃ、インジェクタモデル２１２ｄ）が図示されている。各空洞規定モデルは各構成要素の設計変更毎に生成され、各空洞規定モデルの過去のモデルは各設計変更段階の履歴モデルとなる。本実施形態では４種類の空洞規定モデルの利用を想定するが、ユーザの好みに応じて１種類でもよいし、４種類以外の複数種類でもよい。要するに、設計変更が頻繁に行なわれる構成について空洞規定モデルを利用する。
【００３０】
図４（ａ）は吸気ポートモデルの生成例の説明図である。モデル２０は吸気ポートを構成する空洞部分の外形の３次元形状モデルを示している（１気筒２バルブ）。モデル２１はモデル２０に壁部を付加した３次元形状モデルを示している。図６で言えば、モデル２０は吸気ポート１３に相当し、モデル２１は吸気ポート１３に必要な範囲で壁部１０ｂの肉厚分を加えた３次元形状を示している。モデル２２及び２３はそれぞれバルブガイド、バルブシートを構成する空洞部分の外形の３次元形状モデルに壁部１０ｂの肉厚分を加えた３次元形状を示している。
【００３１】
しかして、これらのモデル２１乃至２３を合成することで吸気ポートモデル２４が完成する。このように本実施形態では空洞部分の形状のみならず、これを規定する壁部の肉厚分を考慮して空洞規定モデルを生成する。こうすることで、ウォータジャケットと他の構成要素の空洞部分との間の壁部の肉厚を考慮した上で、Ｗ／Ｊモデルを生成できる。
【００３２】
全気筒分Ｗ／ＪモデルＤＢ２１３には、Ｗ／ＪモデルＤＢ２１１に格納されたＷ／Ｊモデルに基づき生成される全気筒分のウォータジャケットの外形の３次元形状モデルを示す全気筒分Ｗ／Ｊモデルが格納される。図２には全気筒分Ｗ／Ｊモデル２１３ａの例が図示されている。全気筒分Ｗ／Ｊモデル２１３ａは直列４気筒エンジンのシリンダヘッドのＷ／Ｊモデルを示している。付属モデルＤＢ２１４には１気筒分のＷ／Ｊモデルから全気筒分Ｗ／Ｊモデルを生成するにあたり、１気筒分のＷ／Ｊモデル以外のモデルが格納される。
【００３３】
なお、各ＤＢ２１１乃至２１４には、既存のエンジン設計に用いた各モデルも格納することができ、過去の設計事例を有効活用することができる。また、格納される情報には各モデルの図形情報の他、各モデル間の相対的な位置関係を示す座標情報も含まれる。図４（ｂ）はこの座標情報の説明図である。座標情報は各モデルをシリンダヘッド内における相対的な位置関係を特定するものであり、ある座標軸の原点に対する各モデルの基準点（図４（ｂ）ではＷ／Ｊモデル２１１ａ、燃焼室モデル２１２ａを例示）の座標を示す。
【００３４】
履歴情報ＤＢ２１５は各ＤＢ２１１乃至２１４の生成履歴、対応関係の履歴情報が格納される。後述するように、設計支援装置１００ではこの履歴情報に基づき、各モデルの生成履歴（つまり、作業履歴）をディスプレイ１１０に表示することが可能である。
【００３５】
＜Ｗ／Ｊモデル生成の概要＞
本実施形態では、Ｗ／Ｊモデルと空洞規定モデルとのシリンダヘッド内における相対的な位置関係に基づき、Ｗ／Ｊモデルと空洞規定モデルとが重なる重複部分をＷ／Ｊモデルから削除した新たなＷ／Ｊモデルを生成する。図３はＷ／Ｊモデル生成の説明図である。
【００３６】
同図の例では原型モデルであるＷ／Ｊモデル２１１ａから、Ｗ／Ｊモデル２１１ａと各空洞規定モデル（燃焼室モデル２１２ａ、吸気ポートモデル２１２ｂ、排気ポートモデル２１２ｃ、インジェクタモデル２１２ｄ）とが重なる重複部分が削除され、中間モデルであるＷ／Ｊモデル２１１ｂが生成されている。
【００３７】
重複部分の削除は複数の空洞規定モデルについて同時に行なうこともできるが、本実施形態の場合、Ｗ／Ｊモデルといずれか一つの空洞規定モデルとにより新たなＷ／Ｊモデルを生成しデータベース２１１に格納する。当該Ｗ／Ｊモデルを生成するのに用いた空洞規定モデルと対応づけは履歴情報ＤＢ２１５に格納される。
【００３８】
これにより、Ｗ／Ｊモデルの中間モデルが、各空洞規定モデルに対して段階的に生成され、シリンダヘッドの一部の構成要素の設計変更が生じた場合に、過去のＷ／Ｊモデルを利用することにより、より簡易にウォータジャケットのモデル修正が簡易に行える。この場合、好ましくは、各空洞規定モデルを用いる順序をその種類により規定する。これにより各モデルの履歴が分かり易くなる。本実施形態の場合、燃焼室モデル⇒吸気ポートモデル⇒排気ポートモデル⇒インジェクタモデルの順に用いる。
【００３９】
＜設計支援プログラム＞
次に、ＣＰＵ１０１が実行する設計支援プログラムによる処理について説明する。図７（ａ）乃至（ｃ）及び図９は設計支援プログラムの例を示している。図７（ａ）はメイン処理を示している。Ｓ１０では処理の種類に関するユーザの選択を受け付ける。Ｓ１０におけるユーザの指示に応じてＳ１１乃至Ｓ１４のいずれかの処理が実行される。Ｓ１１は１気筒分モデル設定処理であり、ここではＷ／Ｊモデルの原型モデル、空洞規定モデルの諸元値入力、生成の処理が行なわれる。Ｓ１２は１気筒分モデル生成処理であり、ここではＷ／Ｊモデルの中間モデルが自動生成される。Ｓ１３は全気筒分Ｗ／Ｊモデル生成処理であり、ここでは全気筒分Ｗ／Ｊモデルが自動生成される。Ｓ１４は履歴表示処理であり、ここでは履歴情報ＤＢ２１５に格納された履歴情報に基づくモデル生成の履歴表示が行なわれる。
【００４０】
図７（ｂ）はＳ１１の１気筒分モデル設定処理のフローチャートである。Ｓ２１ではユーザからの指示を受け付け、新規モデルの作成か、既存モデルの変更による新たなモデルの作成か、を判定する。新規モデルの作成の場合、Ｓ２２へ進み、既存モデルの変更による新たなモデルの作成の場合、Ｓ２３へ進む。
【００４１】
Ｓ２２では新規に作成するモデルの種類（Ｗ／Ｊモデルの原型モデル、空洞規定モデルの種類）に関するユーザの選択を受け付ける。Ｓ２３ではユーザの選択に従い、Ｗ／ＪモデルＤＢ２１１又は空洞規定モデルＤＢ２１２に格納されている既存のＷ／Ｊモデル又は空洞規定モデルを読み出す。
【００４２】
Ｓ２４では設計情報の入力処理を行なう。ここでは、Ｗ／Ｊモデル又は空洞規定モデルを規定する設計情報のユーザ入力を受け付ける。本実施形態の場合、設計情報の入力はディスプレイ１１０に入力用のシートと、入力項目をユーザに提示する図形とを表示することで行なう。図８は入力用のシートと入力項目をユーザに提示する図形との表示例を示す図であり、燃焼室モデルを設定する場合を例示しているが、他のモデルの場合も同様である。
【００４３】
入力用シート３０は、シリンダヘッド特定欄３１と、モデル特定欄３２と、設計情報欄３３と、を有する。シリンダヘッド特定欄３１には設計中のシリンダヘッドを特定するコードが入力される。履歴情報ＤＢ２１５に格納される履歴情報は、このシリンダヘッドのコード単位で管理されることになり、同じシリンダヘッドの各モデルは同じコードが付される。既存モデルの変更による新たなモデルの作成を選択した場合、このコードは既存モデルと同じコードが自動入力される。
【００４４】
モデル特定欄３２にはモデルの種類を特定するコードが入力される。モデルの種類は、Ｗ／Ｊモデル、燃焼室モデル、吸気ポートモデル、排気ポートモデル、インジェクタモデルである。コードにはまた、バージョン識別子（同図のver.03）が付される。これは、そのモデルについて３回目のモデル（設計変更２回目）であることを示している。既存モデルの変更による新たなモデルの作成を選択した場合、モデルの種類のコードは既存モデルと同じコードが自動入力され、バージョン識別子は一つ加算された数値が自動入力される。
【００４５】
設計情報欄３３は定義部名称欄と、定義部コード欄と、設定値欄と、から構成されている。定義部名称欄と定義部コード欄とは予め定められており、定義部コード欄で示されたコードに対応する部位に対して、入力項目をユーザに提示する図形４０には当該コードが示される。ユーザは各設定値欄に数値を入力していくことで新たに作成するモデルを定義していく。図８の例に示すように、空洞規定モデルを定義する入力シート３０は空洞部分を規定する情報と、壁部を規定する情報（壁部肉厚欄）と、がある。
【００４６】
設定値は、新規モデルの作成の場合（Ｓ２２経由）はデフォルト値の自動入力又は空欄とされ、既存モデルの変更による新たなモデルの作成の場合（Ｓ２３経由）は既存モデルの設計情報が自動入力され、ユーザは自動入力された設計値を変更可能とすることができる。なお、Ｓ２４では上述した座標情報の設定もすることができる。
【００４７】
次に、図７（ｂ）に戻り、Ｓ２５ではＳ２４で入力された情報に基づくモデルを生成し、ディスプレイ１１０に表示する。Ｓ２６ではユーザから今回作成したモデルの保存が指示されたか否かを判定する。保存が指示されない場合は１単位の処理を終了し、Ｓ２５で生成したモデルは破棄される。保存が指示された場合はＳ２７へ進み、Ｓ２５で生成したモデルの種類に応じてＷ／ＪモデルＤＢ２１１又は空洞規定モデルＤＢ２１２にＳ２４で入力された情報を格納する。Ｓ２８ではＳ２４で入力された情報に基づき、履歴情報ＤＢ２１５の履歴情報を更新する。以上により一単位の処理が終了する。
【００４８】
次に、図７（ｃ）を参照してＳ１２の１気筒分Ｗ／Ｊモデル生成処理について説明する。図７（ｃ）はＳ１２の１気筒分Ｗ／Ｊモデル生成処理のフローチャートである。Ｓ３１ではユーザによるＷ／Ｊモデルの選択を受け付ける。ユーザはＷ／ＪモデルＤＢ２１１に格納されたＷ／Ｊモデルの中から一つのＷ／Ｊモデルを選択する。Ｓ３２ではＳ３１で選択されたＷ／Ｊモデルの情報をＷ／ＪモデルＤＢ２１１から読み出し、ディスプレイ１１０に表示する。
【００４９】
Ｓ３３ではユーザによる空洞規定モデルの選択を受け付ける。ユーザは空洞規定モデルＤＢ２１２に格納された空洞規定モデルの中から一つの空洞規定モデルを選択する。Ｓ３４ではＳ３３で選択された空洞規定モデルの情報を空洞規定モデルＤＢ２１２から読み出し、ディスプレイ１１０に表示する。
【００５０】
Ｓ３５ではユーザから重複削除指示があるか否かを判定する。重複削除指示があった場合はＳ３６へ進み、そうでない場合は一単位の処理を終了する。Ｓ３６では新たなＷ／Ｊモデルを生成する処理を行なう。ここではＳ３２で読み出したＷ／ＪモデルとＳ３４で読み出した空洞規定モデルとのシリンダヘッド内における相対的な位置関係（上記座標情報）に基づき、Ｓ３２で読み出したＷ／ＪモデルとＳ３４で読み出した空洞規定モデルとが重なる重複部分をＳ３２で読み出したＷ／Ｊモデルから削除した新たなＷ／Ｊモデルを生成し、ディスプレイ１１０に表示する。
【００５１】
Ｓ３７ではユーザからＳ３６で生成したＷ／Ｊモデルの保存が指示されたか否かを判定する。保存が指示されない場合は１単位の処理を終了し、Ｓ３６で生成したモデルは破棄される。保存が指示された場合はＳ３８へ進み、Ｓ３８で生成したＷ／Ｊモデルの情報をＷ／ＪモデルＤＢ２１１に格納する。Ｓ３９では履歴情報ＤＢ２１５の履歴情報を更新する。履歴情報にはＳ３６で生成したＷ／Ｊモデルと、これを生成するのに用いたＷ／Ｊモデル（Ｓ３２）及び空洞規定モデル（Ｓ３４）と、が対応づける情報が含まれる。以上により一単位の処理が終了する。
【００５２】
次に、図９を参照してＳ１３の全気筒分Ｗ／Ｊモデル生成処理について説明する。まず、図５を参照して全気筒分Ｗ／Ｊモデル生成処理について概説する。上述した通り、多気筒エンジンのシリンダヘッドにおいては、各気筒単位の構成は同じか、構成が反転（ミラー）したものであることが普通である。そこで、全気筒分Ｗ／Ｊモデルを生成する場合、１気筒分のＷ／Ｊモデルをコピー又は反転して残りの気筒のＷ／Ｊモデルを生成し、これらを合成する。図５は直列４気筒の場合の例を示しており、♯３気筒のＷ／Ｊモデルが作成されてＷ／ＪモデルＤＢ２１１に格納されており、これを用いて♯１及び＃２気筒のＷ／Ｊモデル（♯３気筒のＷ／Ｊモデルを反転コピー）、♯４気筒のＷ／Ｊモデル（♯３気筒のＷ／Ｊモデルを反転せずにコピー）が生成され、気筒列方向に連結されている。更に、各気筒固有のモデルを付属モデルＤＢ２１４から読み出して合成することで全気筒分Ｗ／Ｊモデルが生成される。
【００５３】
図９はＳ１３の全気筒分Ｗ／Ｊモデル生成処理のフローチャートである。Ｓ４１では気筒数を設定する。気筒数はユーザが指定する。Ｓ４２では基準となる１気筒分のＷ／Ｊモデル（以下、基準Ｗ／Ｊモデル）について、ユーザによるの選択を受け付ける。ユーザはＷ／ＪモデルＤＢ２１１に格納されたＷ／Ｊモデルの中から一つのＷ／Ｊモデルを選択する。選択された基準Ｗ／ＪモデルはＷ／ＪモデルＤＢ２１１から読み出され、ディスプレイ１１０に表示される。Ｓ４３では基準Ｗ／Ｊモデルをどの気筒に割当てるか、ユーザの選択を受け付ける。
【００５４】
Ｓ４４では残りの気筒のＷ／Ｊモデルの設定処理を行なう。ここでは、基準Ｗ／Ｊモデル以外のＷ／Ｊモデルの残りの気筒に対する割当て、コピーか反転コピーかをユーザが気筒単位で設定する。Ｓ４５ではＳ４１で設定された気筒数分のＷ／Ｊモデルの設定が終わったか否かを判定する。該当する場合はＳ４６へ進み、該当しない場合はＳ４４へ戻る。
【００５５】
Ｓ４６ではＳ４２乃至Ｓ４４の処理で設定された各気筒の各Ｗ／Ｊモデルを気筒列方向に連結して合成する。Ｓ４７では各気筒固有のモデルについてユーザによるの選択を受け付ける。ここではユーザの選択に従って、当該モデルを付属モデルＤＢ２１４から読み出し、ディスプレイ１１０に表示する。なお、付属モデルＤＢ２１４に格納される各モデルの設定及びＷ／Ｊモデルへの連結位置の設定等は予めユーザが行なう。
【００５６】
Ｓ４８ではＳ４６で合成した全気筒分のＷ／ＪモデルとＳ４７で選択されたモデルとを合成して全気筒分のＷ／Ｊモデルを生成し、ディスプレイ１１０に表示する。Ｓ４９ではユーザからＳ４８で生成した全気筒分のＷ／Ｊモデルの保存が指示されたか否かを判定する。保存が指示されない場合は１単位の処理を終了し、Ｓ４８で生成したモデルは破棄される。保存が指示された場合はＳ５０へ進み、Ｓ４８で生成した全気筒分のＷ／Ｊモデルの情報を全気筒分Ｗ／ＪモデルＤＢ２１３に格納する。Ｓ５１では履歴情報ＤＢ２１５の履歴情報を更新する。履歴情報にはＳ４８で生成した全気筒分のＷ／Ｊモデルと、これを生成するのに用いたＷ／Ｊモデル（Ｓ４２）及びその各気筒毎の設定（Ｓ４３、Ｓ４４）、並びに、付属モデル（Ｓ４７）と、が対応づける情報が含まれる。以上により一単位の処理が終了する。
【００５７】
次に、Ｓ１４の履歴表示処理で実行される履歴表示について説明する。図１０はディスプレイ１１０における履歴表示の表示例を示す図である。図１０の表示例は履歴表示エリア６０とツールバーエリア６１とに区分けされている。
【００５８】
履歴表示エリア６０には中央の矢印６０ａ（作業の順序を示す）を境に、空洞規定モデルの履歴と、Ｗ／Ｊモデルの履歴（１気筒分及び全気筒分）と、が表示されている。
【００５９】
空洞規定モデルの履歴は空洞規定モデルの種類毎に表示されており、かつ、Ｗ／Ｊモデルの中間モデルを生成する際に、各空洞規定モデルを用いる順序で表示されている（燃焼室モデル⇒吸気ポートモデル⇒排気ポートモデル⇒インジェクタモデル）。図中、”ver.01"とは各段階における各モデルを示している。例えば、燃焼室モデルであれば、”ver.01"のモデルが最初に作成され、ver.02⇒ver.03⇒ver.04と設計変更され、最新のモデルがver.05である。
【００６０】
Ｗ／Ｊモデルの履歴は原型モデル（Ｗ／Ｊモデル０）、中間モデル（Ｗ／Ｊモデル１〜４）及び全気筒分Ｗ／Ｊモデル毎に表示されている。Ｗ／Ｊモデル１はＷ／Ｊモデル０から燃焼室モデルを削除した中間モデル、Ｗ／Ｊモデル２はＷ／Ｊモデル１から吸気ポートモデルを削除した中間モデル（つまり、Ｗ／Ｊモデル０から燃焼室モデル及び吸気ポートモデルを削除した中間モデル）、Ｗ／Ｊモデル３はＷ／Ｊモデル２から排気ポートを削除した中間モデル、Ｗ／Ｊモデル４はＷ／Ｊモデル３からインジェクタモデルを削除した中間モデル（最終的なモデル）を示している。
【００６１】
ツールバーエリア６１には、表示ボタン６１ａ、対応ボタン６１ｂ、変更ボタン６１ｃ、自動反映ボタン６１ｄが表示されている。表示ボタン６１ａはディスプレイ１１０におけるモデルの表示をユーザが指示するためのボタンである。ユーザはいずれかのモデル（ver.**の部分）を選択してこのボタンを押す操作を行うと、対応するモデルがディスプレイ１１０に表示される。
【００６２】
対応ボタン６１ｂはＷ／Ｊモデルの中間モデルの詳細履歴の表示を指示するボタンであり、どのＷ／Ｊモデルと空洞規定モデルとによりそのＷ／Ｊモデルが生成されたか、或いは、どのＷ／Ｊモデルにより全気筒分Ｗ／Ｊモデルが生成されたか、の対応関係が表示される。ユーザはＷ／Ｊモデル１〜４又は全気筒Ｗ／Ｊモデルのいずれかのモデルを選択してこのボタンを押す操作を行うと、そのモデルの対応関係が表示される。例えば、同図においてＷ／Ｊモデル２のver.01のモデルはＷ／Ｊモデル１のver.01と吸気ポートモデルのver.01とにより生成されたことが破線６０ｂで示されている。また、Ｗ／Ｊモデル３のver.01のモデルはＷ／Ｊモデル２のver.01と排気ポートモデルのver.01とにより生成されたことが破線６０ｂで示されている。
【００６３】
変更ボタン６１ｃはモデルの変更をユーザが指示するためのボタンである。ユーザはいずれかのモデル（ver.**の部分）を選択してこのボタンを押す操作を行うと、図７（ｂ）のＳ２４以下の処理が実行される。自動反映ボタン６１ｄはある空洞規定モデルが変更された場合に、その後の順序に規定されたＷ／Ｊモデルに空洞規定モデルの変更を自動的に反映させることをユーザが指示するためのボタンである。ユーザはいずれかの空洞規定モデル（ver.**の部分）を選択してこのボタンを押す操作を行うと、その空洞規定モデルの後に規定されたＷ／Ｊモデルが更新される。
【００６４】
例えば、燃焼室モデルのver.05は図７（ｂ）の１気筒分モデル設定処理において新たに生成されたモデルであり、燃焼室モデルのver.05を用いて生成されたＷ／Ｊモデル１乃至４及び全気筒Ｗ／Ｊモデルが未生成である場合を想定する。ユーザが燃焼室モデルのver.05を選択して自動反映ボタン６１ｄを押す操作を行うと、Ｗ／Ｊモデル０の最新バージョンからver.05の燃焼室モデルを削除したＷ／Ｊモデル１が図７（ｃ）のＳ３６と同様の処理により新たに生成される。続いて、新たに生成されたＷ／Ｊモデル１から最新バージョンの吸気ポートモデルが削除したＷ／Ｊモデル２が図７（ｃ）のＳ３６と同様の処理により新たに生成される。同様にして、最新バージョンの空洞規定モデルを用いてＷ／Ｊモデル３、Ｗ／Ｊモデル４、全気筒分Ｗ／Ｊモデルが自動生成される。つまり、燃焼室モデルを最新のver.05に置き換えたＷ／Ｊモデル及び全気筒分Ｗ／Ｊモデルが自動生成される。
【００６５】
他の空洞規定モデルについても同様であり、例えば、吸気ポートモデルを変更して自動反映ボタン６１ｄによる処理を実行すると、Ｗ／Ｊモデル２〜４及び全気筒分Ｗ／Ｊモデルが自動生成される。また、排気ポートモデルを変更して自動反映ボタン６１ｄによる処理を実行すると、Ｗ／Ｊモデル３〜４及び全気筒分Ｗ／Ｊモデルが自動生成される。このように一部の空洞規定モデルの変更をＷ／Ｊモデルに自動的に反映する機能を持たせることで、ユーザの作業負担を大幅に軽減できる。
【００６６】
＜むすび＞
本実施形態では、図７（ｃ）を参照して説明した通り（１気筒分Ｗ／Ｊモデル生成処理）、Ｗ／Ｊモデルから空洞規定モデルを削除することで、新たなＷ／Ｊモデルが生成される。シリンダヘッドの構成要素の設計変更が行なわれ、空洞部分の形状が変わった場合には空洞規定モデルを修正して元のＷ／Ｊモデルから再び新たなＷ／Ｊモデルを生成すればよく、当該設計変更に伴うウォータジャケットのモデル修正が簡易に行える。従って、ウォータジャケットの設計効率を向上することができる。
【００６７】
また、空洞規定モデルとして、吸気ポートモデル、排気ポートモデル、燃焼室モデル、インジェクタモデルを挙げたが、これによりシリンダヘッドの吸気要素、排気要素、燃焼室、燃料噴射要素の設計変更に伴うウォータジャケットのモデル修正が簡易に行える。更に、複数の空洞規定モデルを採用することでシリンダヘッドの各構成要素毎の設計変更に、より簡易に対応できる。
【００６８】
また、ウォータジャケットの１気筒分のＷ／Ｊモデルで性能評価・生産性評価等を行なって、満足のいく結果が得られた場合に全体のモデルである全気筒分Ｗ／Ｊモデルを生成することができ、ウォータジャケットの設計効率を向上することができる。
【００６９】
また、図７（ｂ）の１気筒分モデル設定処理により、ユーザの要求に応じた空洞規定モデルやＷ／Ｊモデルの原型モデルの生成が行える。
【００７０】
また、各々の空洞規定モデルが段階的に削除された複数種類のＷ／Ｊモデル（図１０のＷ／Ｊモデル１〜４）が生成・格納され、各段階のＷ／Ｊモデルを、その後のモデル化作業に利用できるので、シリンダヘッドの一部の構成要素の設計変更が生じた場合に、より簡易にウォータジャケットのモデル修正が簡易に行える。
【００７１】
更に、Ｗ／Ｊモデル及び空洞規定モデルをディスプレイ１１０に表示させることで、各々のモデルを視覚的に検証できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の設計支援方法を実施可能な設計支援システムＡのブロック図である。
【図２】モデルＤＢ２１０に含まれるＤＢの例を示す図である。
【図３】Ｗ／Ｊモデル生成の説明図である。
【図４】（ａ）は吸気ポートモデルの生成の説明図、（ｂ）は座標情報の説明図である。
【図５】全気筒分Ｗ／Ｊモデル生成の説明図である。
【図６】シリンダヘッド１０の断面図である。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は設計支援プログラムの例を示すフローチャートである。
【図８】入力用のシートと入力項目をユーザに提示する図形との表示例を示す図である。
【図９】設計支援プログラムの例を示すフローチャートである。
【図１０】ディスプレイ１１０における履歴表示の表示例を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
Ａ 設計支援システム
１００ 設計支援装置
２１０ モデルＤＢ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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