(57)【要約】【課題】企画車両に設定された目標性能に対して、設計すべき内燃機関の特定の仕様等の採否を判断するための判断材料を提示することができる内燃機関設計支援システムの提供。【解決手段】既存のエンジンに関する所定の諸元値、所定の仕様の種類、及び、所定の性能項目の性能値及びコストのデータを格納したデータベース１と、既存のエンジンの中から選択された基礎エンジンの諸元値、仕様の種類の組合せを変更した少なくとも一つのエンジンモデルの低速トルク及びコストを演算する性能演算部２１と、個々のエンジンモデルの低速トルク及びコストをそれぞれ座標軸のパラメータとした関係マップを表示手段４に表示させる表示処理部２２とを備え、表示処理部２２は、関係マップに、個々のエンジンモデルの低速トルク及びコストを表すプロットを、目標性能トルク値を表す破線と共に表示させる。【選択図】図２
2007172553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の設計支援システムであって、
既存の内燃機関に関する所定の諸元値、所定の仕様の種類、及び、所定の性能項目の性能値及びコストのデータを格納したデータベースと、
既存の内燃機関の中から選択された基礎内燃機関の諸元値、仕様の種類の組合せを変更した少なくとも一つの内燃機関モデルの所定の性能項目の性能値及びコストを演算する性能演算手段と、
上記性能演算手段により演算された個々の内燃機関モデルの上記所定の性能値及びコストをそれぞれ座標軸のパラメータとした関係マップを表示手段に表示させる表示処理手段とを備え、
上記表示処理手段は、上記関係マップに、上記性能演算手段により演算された個々の内燃機関モデルの上記所定の性能値及びコストを表すプロットを、目標性能値を表す表示と共に表示させる
ことを特徴とする内燃機関設計支援システム。
【請求項２】
上記表示処理手段は、上記関係マップに、上記内燃機関モデルの各々のプロットを、特定の仕様の種類の有無に応じて区別して表示することを特徴とする請求項１記載の内燃機関設計支援システム。
【請求項３】
上記表示処理手段は、上記関係マップに、特定のコスト値を表す表示を更に示すことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関設計支援システム。
【請求項４】
上記データベースに格納された上記所定の仕様の種類には、過給機の有無、燃料噴射方式、使用燃料、可変バルブタイミング機構の有無、動弁機構、及び、吸気／排気バルブ数のうちの少なくとも一つが含まれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関設計支援システム。
【請求項５】
上記データベースに格納された上記所定の諸元値には、排気量が含まれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関設計支援システム。
【請求項６】
上記性能演算手段は、所定の制約条件の下で、上記所定の諸元値及び所定の仕様の種類の全ての組合せについて、所定の性能値を演算する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関設計支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータを利用した内燃機関設計支援システムに係り、より詳細には、企画車両に設定された目標性能に対して、設計すべき内燃機関の仕様等の採否の判断材料を提示することにより、内燃機関の設計を支援する内燃機関設計支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、内燃機関、例えば、エンジンの設計を効率化するため、エンジンのピストンや吸気ポートを３Ｄ（３次元）−ＣＡＤ（computer aided design）ソフトウエアを利用して設計する設計支援システムが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０００５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、新規に車両を企画する場合、競合車（ベンチマーク車）に対して販売上有利な立場に立てるように、企画車両の動力性能や燃費性能等について、種々の目標性能が設定される。これらの目標性能としては、通常、販売開始時点でのベンチマーク車の高性能化等を見越して、企画時点の在来車両の性能よりも高いものが設定される。このため、各設計部門には、これらのより高い目標性能を達成する企画車両を設計することが要求される。
【０００５】
ところで、車両の企画設計においては、特に、ボリュームゾーンにおける価格競争力を維持するため、コスト削減は至上命題である。このため、各設計部門は、厳しいコスト制約の下で設計することが要求される。
【０００６】
一方、目標性能を達成するために高性能の仕様を採用すると、一般に、コストが上昇する。例えば、低速トルクを改善する方法として、過給機を採用することが考えられるが、過給機を採用すれば、非過給機仕様のエンジンよりもコストが上昇してしまう。
【０００７】
したがって、目標性能を満たす企画車両を設計する上で、内燃機関の特定の仕様を採用するか否かは、しばしば、高度の経営的判断が必要となる。
【０００８】
しかしながら、内燃機関の特定の仕様の採否を判断するにあたり、そのための客観的、技術的な判断材料が必ずしも十分ではないことがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、企画車両に設定された目標性能に対して、設計すべき内燃機関の特定の仕様等の採否を判断するための判断材料を提示することができる内燃機関設計支援システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の内燃機関設計支援システムは、内燃機関の設計支援システムであって、既存の内燃機関に関する所定の諸元値、所定の仕様の種類、及び、所定の性能項目の性能値及びコストのデータを格納したデータベースと、既存の内燃機関の中から選択された基礎内燃機関の諸元値、仕様の種類の組合せを変更した少なくとも一つの内燃機関モデルの所定の性能項目の性能値及びコストを演算する性能演算手段と、性能演算手段により演算された個々の内燃機関モデルの所定の性能値及びコストをそれぞれ座標軸のパラメータとした関係マップを表示手段に表示させる表示処理手段とを備え、表示処理手段は、関係マップに、性能演算手段により演算された個々の内燃機関モデルの所定の性能値及びコストを表すプロットを、目標性能値を表す表示と共に表示させることを特徴としている。
【００１１】
このように構成された本発明の内燃機関設計支援システムによれば、関係マップに、内燃機関モデルの所定の性能値及びコストを表すプロットを表示するので、目標性に対する仕様等の組合せとコストとの関係を容易に把握することができる。このため、企画車両に設定された目標性能に対して、設計すべき内燃機関の特定の仕様等の採否を判断するための判断材料を提示することができる。
【００１２】
また、本発明において好ましくは、表示処理手段は、関係マップに、各内燃機関モデルのプロットを、特定の仕様の種類の有無に応じて区別して表示する。これにより、特定の仕様の種類の有無によって、目標性能の達成未達成及びコストの傾向を容易に把握することができる。
【００１３】
また、本発明において好ましくは、表示処理手段は、関係マップに、特定のコスト値を表す表示を更に示す。これにより、演算された内燃機関モデルが当初の予算の範囲内のものか否かを容易に把握することができる。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、上記データベースに格納された上記所定の仕様の種類には、過給機の有無、燃料噴射方式、使用燃料、可変バルブタイミング機構の有無、動弁機構、及び、吸気／排気バルブ数の少なくとも一つが含まれる。これらの仕様の種類の変更は、エンジンの種々の性能値に大きな影響を与える。
【００１５】
また、本発明において好ましくは、上記データベースに格納された上記所定の諸元値には、排気量が含まれる。この諸元値の変更は、エンジンの種々の性能値に大きな影響を与える。
【００１６】
また、本発明において好ましくは、性能演算手段は、所定の制約条件の下で、所定の諸元値及び所定の仕様の種類の全ての組合せについて、所定の性能値を演算する。このように、全ての組合せについて演算すれば、所定の制約条件の下で、目標性能値を達成する可能性のある組合せのあらゆる選択肢について漏れなく検討することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態の内燃機関設計支援システムを実現するための構成について説明する。
【００１８】
本実施形態の内燃機関設計支援システムは、図１に示すように、車両のエンジンを設計するためのデータを格納したデータベース１と、データベース１に格納されたデータを利用して、エンジンの設計を支援するコンピュータ２とを有する。コンピュータ２には、キーボード等の入力手段３と、ディスプレイ等の表示手段４がそれぞれ接続されている。
【００１９】
データベース１には、既存のエンジンに関する所定の諸元値、所定の仕様の種類、及び、所定の性能項目の性能値が格納されている。ここで、所定の諸元値には、例えば、エンジンの排気量や、ボア×ストローク等の値が含まれる。また、所定の仕様の種類には、例えば、過給機（ターボチャージャー、等）の有無、又は燃料噴射方式（例えば、独立噴射方式、ポート噴射方式又は直接噴射方式の別）、使用燃料（例えば、ハイオク、レギュラーの別）、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）の有無、動弁機構（例えば、ＯＨＣ（Over Head Cam）、ＳＯＨＣ（Single Over Head Cam）、ＤＯＨＣ（Double Over Head Cam）の別）、吸気／排気バルブ数（例えば、吸気２弁＋排気２弁、等）が含まれる。さらに、所定の性能項目には、例えば、燃費、最大トルク、最大出力、及び、窒素酸化物や一酸化炭素等のエミッション性能が含まれる。
【００２０】
さらに、データベース１には、また、内燃機関の諸元値、又は仕様の種類を変更した場合の、その変更による内燃機関の性能値の変化を演算するための演算関数が記憶されている。演算関数には、理論に基づく計算方法に加えて、これまで蓄積された経験則による計算方法も含まれる。
【００２１】
また、コンピュータ２は、性能演算部２１と組合せ提示部２２とを有する。これらの性能演算部２１及び組合せ提示部２２は、それぞれ、本発明の内燃機関設計支援システムの性能演算手段及び組合せ提示手段に相当する処理機能を表す。これらの処理機能は、コンピュータ２において所定のプログラムを実行することにより実現される。
【００２２】
コンピュータ２の性能演算部２１は、既存の内燃機関の中から選択された基礎エンジンの諸元値、仕様の種類の組合せを変更した少なくとも一つのエンジンモデルの所定の性能項目の性能値及びコストを演算する。基礎エンジン（ベースエンジン）は、入力手段３を介して、オペレータによって、既存のエンジンの中から選択されたものである。基礎エンジンとしては、例えば、モデルチェンジされる予定の車両を選択するとよい。
【００２３】
なお、基礎エンジンの所定の性能項目の性能値は、データベース１に格納されている。また、変更性能値の演算にあたっては、データベース１に格納されている演算関数を利用する。また、基礎エンジンのコストは、データベース１に格納されている。そして、エンジンモデルのコストは、基礎エンジンのコストに、仕様の種類等を変更した部分のコスト変動を加減することにより算出するとよい。またあ、エンジンモデルの個々の仕様を構成する各部品のコストを合計して求めてもよい。
【００２４】
また、コンピュータ２の表示処理部２２は、性能演算部２１により演算された個々の内燃機関モデルの所定の性能値及びコストをそれぞれ座標軸のパラメータとした関係マップを表示手段４に表示させる。
【００２５】
ここで、図２に、関係マップの一例を示す。図２に示す関係マップは、低速トルク性能を横軸のパラメータとし、コストを縦軸のパラメータとしている。なお、横軸においては、右方向へ行くほど低速トルク性能が高くなることとし、縦軸においては、上へ行くほどコストが高くなることとする。さらに、関係マップに、低速トルク性能の目標値Ｔｔを表す破線と、エンジンの予算コストＣｔを表す破線とをそれぞれ表示している。
【００２６】
そして、関係マップには、性能演算部２１により演算された各エンジンモデルの低速トルク性能値及びコストを表すプロットを表示している。本実施形態では、排気量２０００ｃｃの条件下で、上述したボア×ストローク等の諸元値、及び、過給機の有無等の仕様の種類の全ての組合せのエンジンモデルについて、低速トルク性能及びコストをそれぞれ演算した。
なお、図２では、模式的に、演算した各エンジンモデルの一部のプロットのみを示す。
【００２７】
また、関係マップには、エンジンモデルの各々のプロットを、特定の仕様の種類の有無として、ターボチャージャーの有無に応じて区別して表示する。具体的には、ターボチャージャーを採用したエンジンモデルのプロットを白丸で表示し、ターボチャージャーを採用していないエンジンモデルのプロットを黒丸で表示している。
【００２８】
ここで、企画設計上求められるエンジンは、低速トルク性能が目標低速トルク値Ｔｔ以上であり、且つ、エンジンコストが、予算コストＣｔ以下のものである。しかしながら、図２の関係マップに示すように、かかる条件を満たす関係マップの領域Ｄには、該当するプロットが一つもない。したがって、現状では、目標低速トルク値及び予算コストを満足するエンジンモデルが存在しないことが分かる。
【００２９】
一方、予算コストＣｔを超過すれば、関係マップの領域Ａに示すように、目標低速トルク値を達成することができるエンジンモデルが存在することが分かる。しかも、この領域Ａに分布するプロットの示すエンジンモデルは、いずれも、ターボチャージャーを採用してものであることが分かる。したがって、ターボチャージャーを採用すれば、目標低速トルク値を達成することができることが分かる。
【００３０】
さらに、関係マップの領域Ｂ及びＣに分布するプロットが黒丸印であることから、目標低速トルク値に及ばないエンジンモデルは、いずれもターボチャージャーを採用してないものであることが分かる。
【００３１】
このように、関係マップからは、単に、ターボチャージャーを採用すれば、予算コストを超過するものの、目標低速トルク値を達成することができることだけでなく、ターボチャージャーを採用しない場合には、目標低速トルク値を達成することが困難であることが容易に把握される。したがって、この関係マップは、ターボチャージャーの採否を判断する上で、客観的、技術的な根拠として利用することができる。
【００３２】
さらに、関係マップ上のプロットを選択することにより、該当プロットに対応するエンジンモデルの諸元値、仕様の種類の組合せを表示させることができる。ここで、図３に、図２の関係マップ上のプロットＰ１に対応するエンジンモデルの諸元値、仕様の種類の組合せの表示例を示す。図３に示す例では、エンジンの諸元として、総排気量と、ボア×ストロークとを例示し、他の諸元を省略している。また、エンジンの仕様の種類として、過給機（ターボチャージャー、等）の有無を示し、燃料噴射方式の種類、他の仕様の種類を省略している。さらに、低速トルク性能及びコストの演算結果を示す。
【００３３】
図３に示したエンジンモデルの諸元値及び仕様の種類の組合せは、そのまま、低速トルクの目標値を達成することができるエンジンの諸元値及び仕様の種類として、採用することが可能である。そして、かかるエンジンモデルを採用する場合には、目標値達成のためのエンジン設計の方向性を容易に定めることができるので、迅速に、詳細設計段階へ進むことができる。これにより、設計の効率化を図ることができる。
【００３４】
上述した実施形態においては、本発明を所定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び変形を行うことができる。例えば、上述した実施液体では、低速トルク性能について演算した例について説明したが、本発明では、性能の項目はこれに限定されず、例えば、燃費、最大トルク、最大出力、エミッション性能等の様々な性能についても演算することができる。また、上述した実施形態では、エンジンモデルの特定の仕様の有無を、黒丸及び白丸プロットによって区別したが、本発明では、例えば、プロットの形状等、或いは、形状と色との組み合わせて、一つ又は複数の特定の仕様の有無を区別して表示してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態の内燃機関設計支援システムを実現するための構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態において演算されたエンジンモデルの低速トルク性能とコストとの関係を表す関係マップである。
【図３】図２に示す関係マップから選択したプロットに対応するエンジンモデルの諸元・仕様の種類を示す図表である。
【符号の説明】
【００３６】
１  データベース
２  コンピュータ
３  入力手段
４  表示手段
２１  性能演算部
２２  表示処理部
【図１】
2007172553.tif 000003
【図２】
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【図３】
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