JP2007172552A - Support system for designing internal-combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
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組合せ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。 The present invention relates to an internal combustion engine design support system using a computer, and more specifically, by presenting a combination of the specifications of an internal combustion engine to be designed, etc., with respect to a target performance set in a planned vehicle. The present invention relates to an internal combustion engine design support system that supports engine design.
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。
The following
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。 In general, when a new vehicle is planned, various target performances are set for the power performance, fuel consumption performance, etc. of the planned vehicle so as to stand in a sales advantageous position with respect to a competing vehicle (benchmark vehicle). These target performances are usually set higher than the performance of conventional vehicles at the time of planning in anticipation of higher performance of benchmark vehicles at the start of sales. For this reason, each design department is required to design a planning vehicle that achieves these higher target performances.
ところで、車両の種々の性能項目には、通常、車両の複数の要素が寄与する。例えば、車両の燃費性能には、エンジン自体の燃費率だけでなく、パワートレイン系のトランスミッションギヤ比、タイヤ転がり抵抗、及び車両重量その他の要素が影響する。このため、個々の目標性能には、通常、複数の設計部門が関係する。 By the way, a plurality of elements of a vehicle usually contribute to various performance items of the vehicle. For example, not only the fuel efficiency of the engine itself but also the powertrain transmission gear ratio, tire rolling resistance, vehicle weight, and other factors affect the fuel efficiency of the vehicle. For this reason, each target performance usually involves multiple design departments.
しかしながら、従来は、目標性能を達成するために、各設計部門にどのような分担を課すべきか、即ち、各設計部門がそれぞれ担当する関連要素の性能をどこまで高めるべきか、ということを判断するための客観的、技術的な根拠が必ずしも明確でなかった。例えば、車両燃費の目標性能値を達成するために、エンジン燃費率や車両重量といった個々の関連要素の性能をそれぞれどこまで改良すべきか根拠が明確でなかった。 However, in the past, in order to achieve the target performance, what kind of division should be assigned to each design department, that is, how much the performance of the related elements that each design department should be responsible for should be determined. The objective and technical basis for this was not always clear. For example, in order to achieve the target performance value of the vehicle fuel consumption, the basis for how much the performance of each related element such as the engine fuel consumption rate and the vehicle weight should be improved is not clear.
そして、個々の設計部門は、その開発内容が互いに全く異なるため、独立に設計を行っている。その結果、各設計部門がそれぞれ設計図を出図した後に、車両全体として目標性能を達成していないことが判明することがある。このため、各設計部門で設計のやり直しが必要となり、車両企画の効率が低下してしまう場合がある。 The individual design departments design independently because their development contents are completely different from each other. As a result, it may be found that the target performance of the vehicle as a whole is not achieved after each design department issues a design drawing. For this reason, it is necessary to redo the design in each design department, and the efficiency of vehicle planning may be reduced.
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仕様等の組合せ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。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine design support system capable of presenting a combination of specifications of an internal combustion engine to be designed with respect to a target performance set for a planned vehicle.
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を演算する性能演算手段と、性能演算手段により性能値が演算された内燃機関モデルの諸元値及び仕様の種類の組合せを、所定の条件に従って、少なくとも一つ以上出力する組合せ提示手段と、を備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine design support system according to the present invention is a design support system for an internal combustion engine, which is a predetermined specification value, a predetermined specification type, and a predetermined performance related to an existing internal combustion engine. A database that stores data on the performance values of the items, a specification value of at least one internal combustion engine model in which a combination of specification values and specification types of the basic internal combustion engine selected from the existing internal combustion engines is changed. Performance calculation means for calculating performance values, and combination presentation means for outputting at least one or more combinations of specification values and specification types of the internal combustion engine model for which the performance values have been calculated by the performance calculation means according to a predetermined condition; It is characterized by providing.
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、種々の組み合わせの内燃機関モデルを所定の条件で提示することができる。これにより、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組合せを提示することができる。そして、提示された車両モデルの仕様等の組合せを、目標性能を達成するために、各内燃機関の設計部門に課す分担、即ち、内燃機関の設計部門が担当する関連要素の性能を決定する上での客観的、技術的な根拠として利用することができる。同時に、本発明によれば、提示された内容から、設計すべき内燃機関の諸元値及び仕様の種類の組合せをも決定することができる。したがって、内燃機関の設計の方向性を容易に決定して、設計の効率化を図ることができる。 According to the internal combustion engine design support system of the present invention configured as described above, various combinations of internal combustion engine models can be presented under predetermined conditions. Thereby, it is possible to present a combination such as the specification of the internal combustion engine to be designed with respect to the target performance set in the planned vehicle. Then, in order to achieve the target performance, the assignment of the presented combination of vehicle model specifications and the like to the design department of each internal combustion engine, that is, to determine the performance of the related elements in charge of the internal combustion engine design department. It can be used as an objective and technical basis. At the same time, according to the present invention, it is possible to determine a combination of specification values and specification types of the internal combustion engine to be designed from the presented contents. Therefore, it is possible to easily determine the design direction of the internal combustion engine and improve the design efficiency.
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。 Preferably, in the present invention, the types of the predetermined specifications stored in the database include the presence / absence of a supercharger, a fuel injection method, fuel used, presence / absence of a variable valve timing mechanism, a valve mechanism, and an intake air / At least one of the number of exhaust valves is included. Changes in these types of specifications have a significant impact on various engine performance values.
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。 In the present invention, it is preferable that the predetermined specification value stored in the database includes an exhaust amount. This change in the specification value has a great influence on various performance values of the engine.
また、本発明において好ましくは、性能演算手段が演算する所定の性能項目には、燃費が含まれる。この性能項目は、エンジンの設計上重要な性能項目である。 In the present invention, preferably, the predetermined performance item calculated by the performance calculation means includes fuel consumption. This performance item is an important performance item in engine design.
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。 Preferably, in the present invention, the performance calculation means calculates a predetermined performance value for all combinations of a predetermined specification value and a predetermined specification type under a predetermined constraint condition. As described above, if all combinations are calculated, all options of combinations that may achieve the target performance value can be examined without omission under a predetermined constraint condition.
また、本発明において好ましくは、性能提示手段における所定の条件は、コストの安い順又は性能値の高い順である。内燃機関モデルの諸元値及び仕様の種類の組合せを、コストの安い順に提示するようにすれば、企画車両に設定された目標性能に対して、より安いコストで設計すべき内燃機関の仕様等の概略を提示することができる。また、内燃機関モデルの諸元値及び仕様の種類の組合せを、性能の高い順に提示するようにすれば、企画車両に設定された目標性能に対して、より高い性能で設計すべき内燃機関の仕様等の概略を提示することができる。 In the present invention, it is preferable that the predetermined condition in the performance presenting means is in the order of low cost or high performance value. If the combination of specification values and specification types of the internal combustion engine model is presented in order from the lowest cost, the specifications of the internal combustion engine that should be designed at a lower cost than the target performance set in the planned vehicle, etc. Can be presented. In addition, if the combination of specification values and specifications of the internal combustion engine model are presented in order of performance, the internal combustion engine to be designed with higher performance than the target performance set for the planned vehicle. Outline of specifications etc. can be presented.
また、本発明において好ましくは、性能提示手段は、内燃機関モデルの諸元値及び仕様の種類の組合せを、その性能値が目標性能値を満足しているものだけを選択的に提示し、或いは、その性能値が目標性能値を満足しているものと、満足していないものとを区別して提示する。
これにより、性能目標を達成するために、どのような仕様の種類等が必要であるかを容易に把握することができる。
Preferably, in the present invention, the performance presentation means selectively presents a combination of the specification value and the specification type of the internal combustion engine model only when the performance value satisfies the target performance value, or The performance value that satisfies the target performance value is distinguished from the one that does not satisfy the target performance value.
Thereby, it is possible to easily grasp what kind of specification is necessary to achieve the performance target.
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。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, with reference to FIG. 1, the structure for implement | achieving the internal combustion engine design support system of this embodiment is demonstrated.
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。
As shown in FIG. 1, the internal combustion engine design support system of the present embodiment performs engine design using a
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。
The
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。
Further, the
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。
The
コンピュータ2の性能演算部21は、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内燃機関モデルの所定の性能項目の性能値を演算する。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。
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。
The
Note that the performance values of the predetermined performance items of the basic engine are stored in the
また、コンピュータ2の組合せ提示部22は、性能演算部21により性能値が演算された内燃機関モデルの諸元値及び仕様の種類の組合せを、表示手段4に、所定の条件に従って、少なくとも一つ以上出力する。
Further, the
ここで、図2に、表示手段4に表示された、内燃機関の諸元値及び仕様の種類の組合せの提示の一例を示す。図2に示す提示例の演算にあたっては、所定の制約条件として、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について、10−15モード燃費、及び高速走行燃費をそれぞれ演算した。 Here, FIG. 2 shows an example of presentation of the combination of the specification value and the specification type of the internal combustion engine displayed on the display means 4. In the calculation of the example shown in FIG. 2, all the types of specifications such as the above-mentioned specification values such as bore × stroke and the presence / absence of a supercharger under the condition of a displacement of 2000 cc as predetermined constraint conditions. For these combinations, the 10-15 mode fuel efficiency and the high-speed traveling fuel efficiency were calculated.
図2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、他の諸元の表示を省略している。また、エンジンの仕様の種類として、燃料噴射方式の種類を例示し、他の仕様の種類の表示を省略している。また、性能値として、10−15モード燃費、及び高速走行燃費を例示する。 In FIG. 2, the total displacement and the bore × stroke are illustrated as the specifications of the engine, and the display of other specifications is omitted. Further, as the types of engine specifications, the types of fuel injection methods are illustrated, and the display of other types of specifications is omitted. Moreover, 10-15 mode fuel consumption and high-speed driving fuel consumption are illustrated as performance values.
図2(a)には、演算結果を10−15モード燃費の優れている順に並べた場合の一番目の組合せを示す。また、図2(b)には、10−15モード燃費が目標値を下回った組合せの一例を示す。図2(a)では、10−15モード燃費の数値「18.5km/l」及び高速走行モード燃費の数値「21.8km/l」を枠で囲んで表示することにより、これらの燃費性能の数値が、それぞれ目標値を達成していることを示す。 FIG. 2 (a) shows the first combination when the calculation results are arranged in the order of excellent 10-15 mode fuel consumption. FIG. 2 (b) shows an example of a combination in which the 10-15 mode fuel efficiency falls below the target value. In FIG. 2 (a), the numerical value of the fuel consumption of 10-15 mode “18.5 km / l” and the numerical value of the high speed driving mode fuel consumption “21.8 km / l” are displayed surrounded by a frame, so that Each numerical value indicates that the target value has been achieved.
そして、図2(a)に示す、演算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、燃費の目標値を達成するために設計すべき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。例えば、図2に示す例では、燃料噴射方式として、図2(b)に挙げた「ポート噴射方式」ではなく、図2(a)に挙げた「直接噴射方式」を採用することにより、目標値の燃費を達成することができることが分かる。その場合、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。 The combination of the calculated engine model specification value and specification type shown in FIG. 2A is directly used as the engine specification value and specification type to be designed to achieve the target value of fuel consumption. It is possible to adopt. For example, in the example shown in FIG. 2, the “direct injection method” shown in FIG. 2A is adopted as the fuel injection method instead of the “port injection method” shown in FIG. It can be seen that the value fuel economy can be achieved. In this case, the direction of engine design for achieving the target value can be easily determined, so that it is possible to proceed quickly to the detailed design stage. Thereby, design efficiency can be improved.
また、図2では、性能順に並べた場合のエンジンモデルの組合せを示したが、例えば、コストの低い順に並べて提示してもよい。その場合、例えば、目標を達成した性能を有する組合せだけを選択して、その一部又は全部をコストの低い順に並べて提示することが望ましい。 In FIG. 2, the combination of engine models when arranged in order of performance is shown. However, for example, the combinations may be presented in the order of low cost. In that case, for example, it is desirable to select only combinations having performance that achieves the target, and to present a part or all of them in order of increasing cost.
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、燃費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、低速トルク、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演算することもできる。また、上述した実施形態では、図2において、目標性能値を満足している性能値を枠で囲んで表示したが、本発明では、例えば、色を変えたり、表示フォントを変えたりすることにより、目標性能値を満足しているか否かを区別して表示してもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the present invention is configured under predetermined conditions has been described. However, the present invention can be variously changed and modified. For example, in the above-described implementation liquid, an example of calculating the fuel efficiency performance has been described. However, in the present invention, the performance items are not limited to this, and various examples such as low speed torque, maximum torque, maximum output, and emission performance are available. You can also calculate performance. In the above-described embodiment, the performance value that satisfies the target performance value is displayed in a frame in FIG. 2, but in the present invention, for example, by changing the color or changing the display font, for example. Whether or not the target performance value is satisfied may be displayed separately.
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 組合せ提示部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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を演算する性能演算手段と、
上記性能演算手段により性能値が演算された内燃機関モデルの諸元値及び仕様の種類の組合せを、所定の条件に従って、少なくとも一つ以上出力する組合せ提示手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関設計支援システム。 A design support system for an internal combustion engine,
A database storing data of predetermined specification values of existing internal combustion engines, types of predetermined specifications, and performance values of predetermined performance items;
Performance calculation means for calculating a performance value of a predetermined performance item of at least one internal combustion engine model in which a combination of specification values and specification types of a basic internal combustion engine selected from existing internal combustion engines is changed;
A combination presentation means for outputting at least one or more combinations of specification values and specification types of the internal combustion engine model, whose performance values are calculated by the performance calculation means, according to a predetermined condition;
An internal combustion engine design support system comprising:
Priority Applications (3)
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