(57)【要約】【課題】設計する内燃機関の諸元値及び仕様の種類の変更が性能のバランスに与える影響を検証しながら設計を行う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を格納したデータベース１と、既存の内燃機関の諸元値又は仕様の種類を変更した内燃機関の性能値である変更後性能値を演算する性能演算部２１と、複数の性能項目をそれぞれ座標軸としたレーダーチャートを表示手段に表示させる表示処理部２２とを備え、表示処理部２２は、レーダーチャートに、性能演算部２１によって演算された変更後性能値をプロットして表示させる。【選択図】図２
2007128443.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を格納したデータベースと、
既存の内燃機関の諸元値又は仕様の種類を変更した内燃機関の性能値である変更後性能値を演算する性能演算手段と、
複数の性能項目をそれぞれ座標軸としたレーダーチャート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、上記レーダーチャートに、上記性能演算手段によって演算された変更後性能値をプロットして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、上記レーダーチャートに、性能項目ごとの目標性能値を表示させる
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、上記レーダーチャートの座標軸の性能項目ごとに、当該性能項目の性能に影響する複数の詳細性能項目をそれぞれ座標軸とする下位階層のレーダーチャートを表示させる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】
上記性能演算手段は、上記レーダーチャートのいずれか一つの座標軸の性能項目の性能値が変更された場合の、当該性能項目の性能値の変更が影響する詳細性能項目の性能値の変動を演算し、
表示処理手段は、詳細性能項目を座標軸とする下位階層のレーダーチャートに、変動後の性能値を表示させることを特徴とする請求項３記載の内燃機設計支援システム。
【請求項５】
上記性能演算手段は、上記下位階層レーダーチャートのいずれか一つの座標軸の詳細性能項目の性能値が変更された場合の、当該詳細性能項目の性能値の変更が影響する性能項目の性能値の変動を演算し、
表示処理手段は、性能項目を座標軸とする上位階層のレーダーチャートに、変動後の性能値を表示させることを特徴とする請求項３又は４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、設計する内燃機関の諸元値及び仕様の種類の変更が性能値に与える影響を検証しながら設計を行うことができる内燃機関設計支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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提案されている（特許文献１）。
【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】
しかしながら、従来のＣＡＤ等を用いたエンジンの設計においては、エンジンの排気量等の諸元値や燃料噴射方式等の仕様の種類と、エンジンの性能とが必ずしも関連づけられていなかった。このため、エンジンの諸元値や、仕様の種類を変更した場合に、その変更がエンジンの種々の性能のバランスに与える影響の程度を把握しながらエンジンを設計することが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、設計する内燃機関の諸元値及び仕様の種類の変更が性能のバランスに与える影響を検証しながら設計を行う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】
【０００６】
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を格納したデータベースと、既存の内燃機関の諸元値又は仕様の種類を変更した内燃機関の性能値である変更後性能値を演算する性能演算手段と、複数の性能項目をそれぞれ座標軸としたレーダーチャート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、レーダーチャートに、性能演算手段によって演算された変更後性能値をプロットして表示させることを特徴としている。
【０００７】
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、内燃機関の諸元値等の変更による性能値の変動を演算するだけでなく、その演算結果を他の性能項目の性能値とともにレーダーチャートに表示する。これにより、設計する内燃機関の諸元値及び仕様の種類の変更が性能のバランスに与える影響を検証しながら設計を行うことができる。
【０００８】
また、本発明において好ましくは、表示処理手段は、レーダーチャートに、性能項目ごとの目標性能値を表示させる。
これにより、性能項目ごとに性能値と目標性能値を容易に比較することができ、性能項目ごとの目標性能値に対する達成の程度を容易に把握することができる。
【０００９】
また、本発明において好ましくは、表示処理手段は、レーダーチャートの座標軸の性能項目ごとに、当該性能項目の性能に影響する複数の詳細性能項目をそれぞれ座標軸とする下位階層のレーダーチャートを表示させる。
このように、下位階層のレーダーチャートを表示すれば、性能項目ごとに、詳細性能項目のバランスを容易に把握することができる。
【００１０】
また、本発明において好ましくは、性能演算手段は、レーダーチャートのいずれか一つの座標軸の性能項目の性能値が変更された場合の、当該性能項目の性能値の変更が影響する詳細性能項目の性能値の変動を演算し、表示処理手段は、詳細性能項目を座標軸とする下位階層のレーダーチャートに、変動後の性能値を表示させる。
このように、上位階層のレーダーチャートの性能値の変更に連動して、下位階層のレーダーチャートの詳細性能項目の性能値も変動させれば、変更した上位の性能項目の性能バランスだけでなく、各性能項目に関連する下位の詳細性能項目の性能バランスも容易に把握することができる。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、性能演算手段は、下位階層レーダーチャートのいずれか一つの座標軸の詳細性能項目の性能値が変更された場合に、当該詳細性能項目の性能値の変更が影響する性能項目の性能値の変動を演算し、表示処理手段は、性能項目を座標軸とする上位階層のレーダーチャートに、変動後の性能値を表示させる。
このように、下位階層のレーダーチャートの詳細性能項目の性能値の変更に連動して、上位階層のレーダーチャートの性能値も変動させれば、変更した下位の詳細性能項目の性能バランスだけでなく、上位の性能項目の性能バランスも容易に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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）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）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。
【００１５】
さらに、データベース１には、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。
【００１６】
また、コンピュータ２は、性能演算部２１と、表示処理部２２とを有する。これら性能演算部２１及び表示処理部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表示処理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。
【００１７】
コンピュータ２の性能演算部２１は、既存の内燃機関の諸元値又は仕様の種類を変更した内燃機関の性能値である変更後性能値を演算する。本実施形態では、まず、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一つの基礎エンジン（ベースエンジン）が選択される。基礎エンジンの諸元値及び所定の性能項目の性能値は、データベース１からコンピュータ２へ読み出される。性能演算部２１は、エンジンの設計の際に、諸元値又は仕様の種類を変更した場合に、変更後後のエンジンの性能値である変更後性能値を演算する。なお、変更後の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。
【００１８】
また、コンピュータ２の表示処理部２２は、複数の性能項目をそれぞれ座標軸としたレーダーチャートを表示手段に表示させる。そして、そのレーダーチャートに、性能演算部２１によって演算された変更後の性能値をプロットして表示させる。
【００１９】
ここで、図２にレーダーチャートの一例を示す。図２のレーダーチャートは、「低速トルク」、「最大トルク」、「最大出力」、「燃費」、「窒素酸化物（ＮＯｘ）排気」、「一酸化炭素（ＣＯ）排気」及び「炭化水素（ＨＣ）排気」の七つの性能項目をそれぞれ座標軸としている。
【００２０】
各座標軸では、各性能項目の性能値をそれぞれ五段階の相対評価値として表示する。性能値を五段階の相対評価値にするにあたっては、例えば、既存の車両のエンジンの性能値の分布や、競合車（ベンチマーク車）のエンジンの性能値の分布を求め、この分布を五段階に分けて、性能値と相対評価値とを対応づけるとよい。さらに好ましくは、将来のエンジン性能の向上を見込んで、性能値の分布の上限側を引き上げてもよい。
【００２１】
図２のレーダーチャートには、選択された基礎エンジンの七つの評価項目の性能値が、互いに破線で結んだ白四角印のプロットで表示されている。さらに、このレーダーチャートには、比較のため、性能項目ごとの目標性能値が、互いに一点鎖線で結んだ白丸印のプロットで表示されている。
【００２２】
そして、オペレータが、基礎エンジンの諸元値又は仕様の種類の変更を設定すると、性能演算部２１は、変更されたエンジンの性能値である変更後性能値を演算する。例えば、排気量を固定したまま、エンジンの給気ポートの寸法形状を変更したり、バルブリフトを変更したりすることにより基礎エンジンの諸元値等を変更する。
【００２３】
なお、変更する諸元値の入力は、例えば、キーボード等から直接数値入力するのがよい。また、過給機の有無や燃料噴射方式等の仕様の種類の変更は、例えば、データベース１に格納されている仕様の一覧表を表示させて、その一覧表の中から選択するようにするとよい。
【００２４】
そして、表示処理部２２は、レーダーチャートに、性能演算部２１によって演算された変更後性能値を、互いに実線で結んだ黒四角印のプロットで表示させる。
【００２５】
図２に示すように、レーダーチャートから、変更の結果、低速トルクの変更後性能値（黒四角印）は、目標値（白丸印）を大きく上回ったが、燃費の変更後性能値（黒四角印）は、却って変更前性能値（白四角印）よりも僅かに低下したことが分かる。また、最大トルク及び最大出力の変更性能値（黒四角印）が、変更前性能値（白四角印）よりも向上したことも分かる。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、レーダーチャートに、エンジンの諸元値等の変更による性能値の変動の演算結果を他の性能項目の性能値とともに表示する。これにより、設計するエンジンの諸元値及び仕様の種類の変更が性能のバランスに与える影響を視覚的に容易に把握することができ、かかる影響を検証しながら設計を行うことができる。
【００２７】
さらに、本実施形態では、表示処理部２２は、レーダーチャートの座標軸の性能項目ごとに、当該性能項目の性能に影響する複数の詳細性能項目をそれぞれ座標軸とする下位階層のレーダーチャートを表示させる。
【００２８】
ここで、図３に、図２のレーダーチャートの座標軸の性能項目うち、「低速トルク」の下位階層のレーダーチャートを示す。図３のレーダーチャートでは、「低速トルク」の性能に影響する詳細性能項目として、「充填効率ηｖ」、「図示平均有効圧Ｐｉ／充填効率ηｖ」及び「機械抵抗損失Ｐｆ」をそれぞれ座標軸としている。
【００２９】
さらに、本実施形態では、図４に、さらに、図３の下位階層のレーダーチャートの座標軸の詳細性能項目のうち、「充填効率ηｖ」の更に下位階層のレーダーチャートも示す。図４のレーダーチャートでは、「充填効率ηｖ」の性能に影響する詳細性能項目として、「吸気圧損の低減」、「有効排気量の最大化」、「給気高密度化」、「掃気促進（減圧）」及び「過給」をそれぞれ座標軸としている。
【００３０】
また、図５に、図３の下位階層のレーダーチャートの座標軸の詳細性能項目のうち、「図示平均有効圧Ｐｉ／充填効率ηｖ」の更に下位階層のレーダーチャートを示す。図５のレーダーチャートでは、「図示平均有効圧Ｐｉ／充填効率ηｖ」の性能に影響する詳細性能項目として、「排気損失」、「冷却損失」、「時間損失」及び「ポンプロス」をそれぞれ座標軸としている。
【００３１】
なお、図３乃至図５においては、便宜的に、各詳細性能項目の性能値を五段階の相対評価値で「３」とした例を示している。また、図３の下位階層のレーダーチャートの座標軸の詳細性能項目のうち、「機械抵抗損失」の性能に影響する詳細性能項目を座標軸とする更に下位階層のレーダーチャートも示すとよい。このように、下位階層のレーダーチャートを表示すれば、性能項目ごとに、詳細性能項目のバランスを容易に把握することができる。
【００３２】
そして、エンジンの諸元値等を変更することにより、図５の下位階層レーダーチャートのいずれか一つの座標軸の詳細性能項目の性能値が変更された場合に、性能演算手段２１は、詳細性能項目の性能値の変更が影響する性能項目の性能値の変動を演算する。
【００３３】
例えば、インマニの寸法形状、吸気ポートの寸法形状、バルブリフト、スロート長、ポート形状、バルブ形状といった、エンジンの諸元値を変更することにより、図４の示す下位階層のレーダーチャートの「吸気圧損の低減」の評価値が変更される。表示処理部２２は、図５の示す下位階層のレーダーチャートに変更後の評価値を表示させる。
【００３４】
続いて、性能演算手段２１は、図４のレーダーチャートの上位階層である図３のレーダーチャートの評価項目のうち、「吸気圧損の低減」の評価値の変更が影響する「充填効率ηｖ」の性能値の変動を演算する。そして、表示処理部２２は、図３のレーダーチャートに、変動後の性能値を表示させる。
【００３５】
さらに、性能演算部２１は、図３のレーダーチャートのより上位階層である図２のレーダーチャートの評価項目のうち、「充填効率ηｖ」の性能値の変更が影響するより「低速トルク」等の性能値の変動を演算する。そして、表示処理部２２は、図２のレーダーチャートに、変動後の性能値を表示させる。
【００３６】
なお、下位階層の詳細評価項目の性能値が変更された場合、その変更の影響は、通常、上位階層の複数の評価項目に及ぶ。例えば、「充填効率ηｖ」の性能値を変更すると、その影響は、上位階層の「低速トルク」だけではなく、例えば、「燃費」にも及ぶ。その場合、性能演算部２１は、燃費の性能値についても演算子、表示処理部２２が、その変動後性能値を表示する。また、レーダーチャートの少なくとも一つの座標軸の性能値の数値範囲を規制して表示するようにしてもよい。
【００３７】
このように、下位階層のレーダーチャートの詳細性能項目の性能値の変更に連動して、上位階層のレーダーチャートの性能値も変動させて表示することにより、変更した下位の詳細性能項目の性能バランスだけでなく、上位の性能項目の性能バランスも容易に把握することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、性能演算部２１はまた、レーダーチャートのいずれか一つの座標軸の性能項目の性能値が変更された場合の、当該性能項目の性能値の変更が影響する詳細性能項目の性能値の変動を演算する。その場合、表示処理部２２は、詳細性能項目を座標軸とする下位階層のレーダーチャートに、変動後の性能値を表示させる。
【００３９】
例えば、図２のレーダーチャートの「低速トルク」の性能値がオペレータによって変更された場合、性能演算部２１は、「低速トルク」の性能値の変更が影響する、図３の下位階層のレーダーチャートの「充填効率ηｖ」、「図示平均有効圧Ｐｉ／充填効率ηｖ」及び「機械抵抗損失Ｐｆ」の性能値の変動を演算する。そして、表示処理部２２が、図３のレーダーチャートに変更後の性能値を表示する。
【００４０】
さらに、「充填効率ηｖ」、「図示平均有効圧Ｐｉ／充填効率ηｖ」及び「機械抵抗損失Ｐｆ」の性能値の変更に応じて、これらの変更がそれぞれ影響する、図４及び図５などのより下位階層のレーダーチャートの詳細評価項目の性能値をそれぞれ演算して表示するとよい。
【００４１】
なお、下位階層のレーダーチャートの詳細評価項目への影響の仕方には、何通りも組み合わせがあり得る。その中で、例えば、寄与率に応じて、優先順位を予め設定しておいてもよいし、可能な組み合わせについて総当たり的に順次に演算して、所定のフィルタ条件、例えば、コストの低い順に順位を付け、順位の最も順位の高い組み合わせを選択するようにしてもよい。
【００４２】
このように、上位階層のレーダーチャートの性能値の変更に連動して、下位階層のレーダーチャートの詳細性能項目の性能値も変動させれば、変更した上位の性能項目の性能バランスだけでなく、各性能項目に関連する下位の詳細性能項目の性能バランスも容易に把握することができる。
【００４３】
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、レーダーチャートの座標軸のパラメータとしては図示したものの他にも種々の組み合わせを採用することができる。例えば、エンジンの「燃費」の下位階層のレーダーチャートとして、「機械抵抗損失Ｐｆ」及び「図示平均有効圧Ｐｉ／充填効率ηｖ」を座標軸として有するレーダーチャートを表示するとよい。さらに、このレーダーチャートの「機械抵抗損失Ｐｆ」の更に下位階層のレーダーチャートとして、例えば、「動弁系」、「ピストン系」、「クランク系」、「補機類」に分けた詳細項目をそれぞれ座標軸として有するレーダーチャートを表示してもよい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、３階層のレーダーチャートを表示する例について説明したが、本発明では、階層の数はこれに限定されない。例えば、レーダーチャートを１又は２階層だけで表示してもよいし、４階層以上表示してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【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表示される（第一階層の）レーダーチャートを示す図である。
【図３】図２に示すレーダーチャートの低速トルクの評価項目に関する下位階層（第二階層）のレーダーチャートの表示例である。
【図４】図３に示す下位階層のレーダーチャートの更に下位階層（第三階層）のレーダーチャートの表示例である。
【図５】図３に示す下位階層のレーダーチャートの更に下位階層の（第三階層）レーダーチャートの表示例である。
【符号の説明】
【００４６】
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  表示制御部
【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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