JP2008210341A - シリンダヘッドの設計支援方法、シリンダヘッドの設計支援装置、及び、シリンダヘッドの設計支援プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】３次元ＣＡＤソフト等を用いてシリンダヘッドを設計する際、直噴タイプや吸気ポート噴射タイプのエンジンの噴射タイプの差異に関わらず、設計効率や開発効率を向上させることができるシリンダヘッドの設計支援方法等を提供する。
【解決手段】本発明は、直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプの差異に関わらず共通の仕様となる部位を選択する共通部位選択ステップと、直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプで異なる仕様となる部位（燃焼室、吸気ポート、インジェクタ）を単位として分け、これらの各部位から各噴射タイプに応じて部位を選択する異部位選択ステップと、共通部位選択ステップにおいて選択された部位及び異部位選択ステップにおいて選択された部位に基づいて直噴タイプのエンジン又は吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドモデルを設定するシリンダヘッドモデル設定ステップと、を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、シリンダヘッドの設計支援方法、シリンダヘッドの設計支援装置、及び、シリンダヘッドの設計支援プログラムに関する。

従来から、例えば、特許文献１に示すように、エンジンの各種の部品を設計する際、３次元ＣＡＤソフト等を用いて、設計時間や設計コストを低減させることが行われている。
例えば、ガソリンエンジンのシリンダヘッドを設計する場合には、シリンダヘッドを燃焼室、吸気ポート、排気ポート等の部品（部位）に分け、各部品（部位）毎にその形状や加工形状が３次元ＣＡＤソフトを用いて計算され、シリンダヘッドの種々の形態がディスプレイ上で表示されていた。

特開２００６‐７９１８４号公報

ここで、ガソリンエンジンには、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴タイプのエンジンと、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射タイプのエンジンがあり、上述した従来の技術において、これらの２つの噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドを設計する場合、それぞれのエンジンのシリンダヘッドにおいて噴射タイプに応じた固有の設計計算が別々になされていた。
しかしながら、噴射タイプが異なっても、シリンダヘッド自体では、共通の部品も多く、互いに別々に設計していたのでは、設計効率や開発効率も悪いため、これらの設計効率や開発効率を向上させる必要がある。

そこで、本発明は、従来からの要請を満たすためになされたものであり、３次元ＣＡＤソフト等を用いてシリンダヘッドを設計する際、噴射タイプの差異に関わらず、設計効率や開発効率を向上させることができるシリンダヘッドの設計支援方法、シリンダヘッドの設計支援装置、及び、シリンダヘッドの設計支援プログラムを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明の第１発明は、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴タイプのエンジン及び吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの設計支援を行うシリンダヘッドの設計支援方法であって、直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプの差異に関わらず共通の仕様となる部位を選択する共通部位選択ステップと、直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプで異なる仕様となる部位を単位として分け、これらの各部位から各噴射タイプに応じて部位を選択する異部位選択ステップと、共通部位選択ステップにおいて選択された部位及び異部位選択ステップにおいて選択された部位に基づいて直噴タイプのエンジン又は吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドモデルを設定するシリンダヘッドモデル設定ステップと、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明によれば、直噴タイプのエンジン及び吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの大半の部位（部品）に対しては共通のテンプレートを使用できると共に、直噴タイプのエンジン及び吸気ポート噴射タイプのエンジンとで仕様が異なる部位のみを噴射タイプに応じて選択することにより、各噴射タイプに応じたテンプレートが設定でき、それにより、設計効率及び開発効率を向上させることができる。

本発明において、好ましくは、異部位選択ステップにおいて、各噴射タイプに応じて、燃焼室、吸気ポート、及び、インジェクタのそれぞれの部位を選択する。
このように構成された本発明によれば、直噴タイプと吸気ポートタイプとで異なる仕様となる燃焼室、吸気ポート、及び、インジェクタが、噴射タイプに応じて、選択可能となっているから、各噴射タイプに応じたシリンダヘッドテンプレート設定を適切に行うことができる。

本発明は、好ましくは、更に、異部位選択ステップにおいて、直噴タイプに応じた部位を選択する場合、インジェクタから噴射される燃料の燃料噴霧モデルを自動設定する噴霧モデル設定ステップを有する。
このように構成された本発明によれば、直噴タイプが選択された場合には、自動的に、インジェクタから噴射される燃料の燃料噴霧モデルが設定される。これにより、燃焼室内の燃料噴霧状態が燃焼状態に大きな影響を与える直噴タイプにおいて、シリンダヘッドテンプレート作成時に、燃焼室内での燃料噴霧状態を容易に確認することができる。

本発明において、好ましくは、モデル設定ステップにおいて、燃料噴霧モデルは、インジェクタの噴射口の数の異なる複数の噴射口パターンを有する。
このように構成された本発明によれば、燃焼室内のインジェクタの噴射口パターンの違いに応じた燃料噴霧状態を確認することができる。

本発明の第２発明は、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴タイプのエンジン及び吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの設計支援を行うシリンダヘッドの設計支援装置であって、直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプの差異に関わらず共通の仕様となる部位を選択する共通部位選択手段と、直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプで異なる仕様となる部位を単位として分け、これらの各部位から各噴射タイプに応じて部位を選択する異部位選択手段と、共通部位選択ステップにおいて選択した部位及び異部位選択ステップにおいて選択した部位に基づいて直噴タイプのエンジン又は吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドモデルを設定するシリンダヘッドモデル設定手段と、を有することを特徴としている。

本発明の第３発明は、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴タイプのエンジン及び吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの設計支援を行うコンピュータのためのシリンダヘッドの設計支援プログラムであって、直噴タイプとポート噴射タイプの噴射タイプの差異に関わらず共通の仕様となる部位を選択させ、直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプで異なる仕様となる部位を単位として分け、これらの各部位から各噴射タイプに応じて部位を選択させ、選択された共通の仕様となる部位及び選択された異なる仕様となる部位に基づいて直噴タイプのエンジン又は吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドモデルを設定させるように、コンピュータを制御するシリンダヘッド設計支援プログラムである。

本発明のシリンダヘッドの設計支援方法、シリンダヘッドの設計支援装置、及び、シリンダヘッドの設計支援プログラムによれば、３次元ＣＡＤソフト等を用いてシリンダヘッドを設計する際、噴射タイプの差異に関わらず、設計効率や開発効率を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるシリンダヘッドの設計支援システム（シリンダヘッドの設計支援方法、シリンダヘッドの設計支援装置、及び、シリンダヘッドの設計支援用プログラムを含む）を説明する。

先ず、図１及び図２により、本発明の実施形態のシリンダヘッドの設計支援システムにより設計支援される直噴タイプのガソリンエンジン及び吸気ポート噴射タイプのガソリンエンジンのそれぞれのシリンダヘッドの構造を説明する。図１は本発明の実施形態のシリンダヘッドの設計支援システムにより設計支援される直噴タイプのエンジンのシリンダヘッドの構造の一例を示す断面図であり、図２は本発明の実施形態のシリンダヘッドの設計支援システムにより設計支援される吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの構造の一例を示す断面図である。

先ず、図１により、直噴タイプのガソリンエンジンのシリンダヘッドの基本構造を説明する。図１に示すように、直噴タイプのガソリンエンジンのシリンダヘッド１は、ヘッド本体２を有し、このヘッド本体２には、破線で示す吸気ポート４及び排気ポート６が形成されており、また、その底面には、燃焼室８が形成されている。
また、吸気ポート４及び排気ポート６には、吸気バルブ（図示せず）及び排気バルブ（図示せず）が開閉可能に取り付けられるようになっている。
さらに、燃焼室８の頂部には、点火プラグ１４が取り付られ、また、燃焼室８の吸気ポート４の下流端近傍部には、燃料噴射弁であるインジェクタ１６が取り付けら、燃焼室８に直接燃料を噴射できるようになっている。そのため、燃焼室８には、インジャクタ１６が挿入されるインジェクタ挿入部１８が形成されている。

次に、図２により、吸気ポート噴射タイプのガソリンエンジンのシリンダヘッドの基本構造を説明する。図２に示すように、吸気ポート噴射タイプのガソリンエンジンのシリンダヘッド２１は、同様に、ヘッド本体２２を有し、このヘッド本体２２には、吸気ポート２４及び排気ポート２５が形成されており、また、その底面には、燃焼室２８が形成されている。
また、同様に、吸気ポート２４及び排気ポート２５には、吸気バルブ（図示せず）及び排気バルブ（図示せず）が開閉可能に取り付けられるようになっている。
さらに、吸気ポート２４には、燃料噴射弁であるインジェクタ２６が取り付けられている。このため、吸気ポート２６には、インジェクタ２６が挿入されるインジェクタ挿入部３０が形成されている。

次に、図３により、本実施形態によるシリンダヘッドの設計支援システムを説明する。図３は、本発明の実施形態によるシリンダヘッドの支援システムを示す概略構成図である。
図３に示すように、シリンダヘッドの設計支援システム４０は、設計支援サーバ４２と、データベース４４と、流体解析サーバ４６とから構成され、これらは、ネットワーク４８により互いに接続されている。

設計支援サーバ４２は、ＣＰＵ５０、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５４、ＨＤ５６、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）５８、画像処理部６０及び通信部６２をその本体に備え、それぞれが、バス６４により互いに接続されている。また、本体外部には、入力デバイス６６及びディスプレイ６８が設けられており、それぞれ、入出力インターフェイス５８及び画像処理部６０に接続されている。

ここで、ＣＰＵ５０は、設計支援サーバ４２全体を制御する演算・制御用のプロセッサである。ＲＯＭ５２は、ＣＰＵ５０で実行するプログラムや固定値等を格納するための不揮発性メモリーである。ＲＡＭ５４は、データやプログラムを一時的に記憶するための揮発性メモリーである。ＨＤ５６は、設計支援サーバ４２で実行するＯＳ及び３次元ＣＡＤプログラムを格納した記憶媒体である。

入力デバイス６６は、命令やデータ（緒元値等）を入力するキーボード等であり、ディスプレイ６８は、ＣＰＵ５０からの制御命令に基づき画像処理部６０で演算処理される３次元ＣＡＤデータ（燃焼室の形状等の画像データ）を出力する液晶ディスプレイ等のデバイスである。画像処理部６０は、このディスプレイ６８に表示するための画像データを演算処理するユニットである。通信部６２は、ネットワーク４８を介してデータベース４４や流体解析サーバ４６との間でデータを送受信するためのユニットである。

流体解析サーバ４６は、設計支援サーバ２２とほぼ同じハードウエア構成をしており、そのＨＤには、流体解析プログラムが格納され、ＣＰＵがその流体解析プログラムを実行するようになっている。

図４は、本発明の実施形態によるシリンダヘッドの支援システムのデータベースに格納（記憶）された各種データを示す図である。
図４に示すように、データベース４４には、直噴タイプ及び吸気ポート噴射タイプのガソリンエンジンのシリンダヘッドモデル作成用部位（部品）モデルデータ７０、直噴タイプの完成シリンダヘッドモデルデータ７４、及び、吸気ポート噴射タイプのエンジンの完成シリンダヘッドモデルデータ７６等が格納されている。

ここで、シリンダヘッドモデル作成用部位モデルデータ７０は、設計者が３次元ＣＡＤプログラムを用いて設計する際に使用する各部位のパラメータ（テンプレート）等が格納されている。

本実施形態では、ガソリンエンジンのシリンダヘッドは、１４種類の個別部位に分かれており、それに対応して、部位モデルデータも、図４に示すように、燃焼室モデルデータ７０ａ、プラグ挿入部モデルデータ７０ｂ、吸気ポートモデルデータ７０ｃ、インジェクターモデルデータ７０ｄ、動弁系モデルデータ７０ｅ、排気ポートモデル７０ｆ、ヘッドボルトモデルデータ７０ｇ、ヘッドカバー合わせモデルデータ７０ｈ、前合わせ面モデルデータ７０ｉ、後合わせ面モデルデータ７０ｊ、右吸排気合わせ面モデルデータ７０ｋ、左吸排気合わせ面モデルデータ７０ｌ、ウオータジャケットモデルデータ７０ｍ、オイルジャケット（オイルデッキ）モデルデータ７０ｎが格納されている。

これらの部位モデルのうち、詳細は後述するが、燃焼室モデルデータ７０ａ、吸気ポートモデルデータ７０ｃ、インジェクターモデルデータ７０ｄは、直噴タイプと吸気ポート噴射タイプに切り替えて、各モデルデータを使用できるようになっている。

図４に示すように、データベース４４には、更に、上述したシリンダヘッドモデル作成用部位（部品）モデルデータ７０から作成した直噴タイプのエンジンの完成シリンダヘッドモデルデータ７４、及び、吸気ポート噴射タイプのエンジンの完成シリンダヘッドモデルデータ７６も、格納されるようになっている。

次に、図５乃至図１０により、本実施形態のシリンダヘッドの設計支援システムによる直噴タイプのエンジン及び吸気ポート噴射タイプのエンジンのそれぞれのシリンダヘッドモデルの３Ｄ形状データの生成について説明する。
図５は、本実施形態のシリンダヘッドの設計支援システムによる設計支援処理を示すフローチャートである。この図５において、Ｓは、各ステップを示している。

先ず、Ｓ１では、図４に示すエンジンのシリンダヘッドモデル作成用部位（部品）モデルデータ７０における各部位モデル（具体的には、部位モデルデータ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ，７０ｆ，７０ｇ，７０ｈ，７０ｉ，７０ｊ，７０ｋ，７０ｌ，７０ｍ，７０ｎ）毎に、各パラメータ（テンプレート）に諸元値を入力する。

ここで、あるパラメータを複数の部位モデルが共有する場合には、１つの部位モデルに諸元値が入力されると、他の部位モデルでも自動的に同じ値の諸元値が入力されるようになっている。また、複数の特定の諸元値が一定の関係を有する場合には、それらの関係が予め入力されており、一方の諸元値が入力されると、他方の諸元値も自動的に入力されるようになっている。
次に、Ｓ２に進み、緒元値の入力が完了したか否かを判定し、完了していない場合には、Ｓ１に戻り、完了している場合には、Ｓ３に進む。

Ｓ３においては、設計するシリンダヘッドの噴射タイプが、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴タイプか吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射タイプかを判定し、直噴タイプのエンジンの場合には、Ｓ４及びＳ６に進む。
これらのＳ４及びＳ６において、設計者は、適宜、直噴タイプに応じたシリンダヘッド設計用のＣＡＤ画面に切替えて、直噴タイプのエンジンのシリンダヘッドの設計を行うようになっている。

Ｓ４においては、直噴タイプのエンジンのシリンダヘッドの３Ｄ形状データを生成するために、先ず、燃焼室モデルデータ７０ａ、プラグ挿入部モデルデータ７０ｂ、吸気ポートモデルデータ７０ｃ、インジェクターモデルデータ７０ｄ、動弁系モデルデータ７０ｅ、排気ポートモデル７０ｆ、ヘッドボルトモデルデータ７０ｇを用いて、「燃焼室モデル」、「プラグ挿入部モデル」、「吸気ポートモデル」、「インジェクターモデル」、「動弁系モデル」、「排気ポートモデル」、「ヘッドボルトモデル」のそれぞれの３Ｄ形状データを生成する。

このＳ４の内容を図６乃至図１０により具体的に説明する。図６は、本実施形態のシリンダヘッド設計支援システムにおける直噴タイプのガソリンエンジンのシリンダヘッド設計の際の設計支援方法を示すフローチャートであり、図７は図６の要部をより詳細に説明するためのフローチャートであり、図８は直噴タイプのエンジンにおけるインジェクタのモデル設計時のＣＡＤ画面等を示す図であり、図９は直噴タイプのシリンダヘッドの一部を示すＣＡＤ画面を示し、図１０は吸気ポート噴射タイプのシリンダヘッドの一部を示すＣＡＤ画面を示す。

Ｓ４では、先ず、燃焼室モデルに関しては、図６に示すように、タイプ切替え、即ち、直噴タイプへの切替えを行う。具体的には、図７に示すように、インジェクタ１６の有無（１：有り、２：無し）のうち、直噴タイプであるので、「１：有り」を選択する。次に、燃焼室のレイアウト及び形状を検討して、最終的に「燃焼室モデル」を生成する。

次に、プラグ挿入部に関しては、図６に示すように、その形状を検討して「プラグホールモデル」を生成する。
次に、吸気ポートに関しては、図６に示すように、タイプ切替え、即ち、直噴タイプへの切替えを行う。具体的には、図７に示すように、インジェクタ２６の有無（１：有り、２：無し）のうち、直噴タイプであるので、「２：無し」を選択する。次に、コモンポートか独立ポートを設定し、さらに、吸気モートモデルの形状を検討して、最終的に「吸気ポートモデル」を生成する。

次に、インジェクタ１６に関しては、図６に示すように、タイプ切替え、即ち、直噴タイプへの切替えを行う。具体的には、図７に示すように、直噴タイプであるので、インジェクタ１６を表示し、次に、複数の燃料噴射モデルから、噴口の数の異なるモデルを選択する。ここでは、噴口の数が１個である燃焼噴射モデルを「１TYPE」、噴口の数が２個である燃焼噴射モデルを「２TYPE」と設定している。

これに関し、更に、具体的に説明すると、図８に示すように、設計者は、ＣＡＤ画面上で、燃料噴霧モデルに関し、「１TYPE」（噴口の数が１個である燃焼噴射モデル）と、「２TYPE」（噴口の数が２個である燃焼噴射モデル）を選択することができ、さらに、これら選択すると、自動的に、「１TYPE」及び「２TYPE」における燃料噴霧状態が表示されるようになっている。
このようにして、最後に、そのレイアウト及び形状を検討して「インジェクターモデル」を生成する。

図９には、このようにして生成した燃焼室、吸気ポート及びインジェクタの各部位モデルが結合された状態の直噴タイプのシリンダヘッドモデルが示されている。

次に、そのレイアウト及び形状を検討して「動弁系モデル」を生成する。次に、そのレイアウト及び形状を検討して「排気ポートモデル」を生成する。最後に、そのレイアウト及び形状を検討して「ヘッドボルトモデル」を生成する。

次に、Ｓ５に進み、Ｓ４で生成した部位モデルから、図６に示すような、「１気筒モデル」の３Ｄ形状モデルを生成する。

ここで、Ｓ３において、直噴タイプのエンジンと判定された場合には、Ｓ６にも進む。Ｓ６においては、シリンダヘッドの残りの部位のモデルである、ヘッドカバー合わせモデルデータ７０ｈ、前合わせ面モデルデータ７０ｉ、後合わせ面モデルデータ７０ｊ、右吸排気合わせ面モデルデータ７０ｋ、左吸排気合わせ面モデルデータ７０ｌ、ウオータジャケットモデルデータ７０ｍ、オイルジャケット（オイルデッキ）モデルデータ７０ｎを用いて、「ヘッドカバー合わせモデル」、「前合わせ面モデル」、「後合わせ面モデル」、「吸気合わせ面モデル」、「排気合わせ面モデル」、「ウオータジャケットモデル」、「オイルジャケット（オイルデッキ）モデル」のそれぞれの３Ｄ形状データを生成する。

このＳ６の内容を図６により具体的に説明する。先ず、タイプ切替え（直噴タイプへの切替え）を行い、そのレイアウト及び形状を検討して「ヘッドカバー合わせモデル」を生成する。次に、そのレイアウト及び形状を検討して「前合わせ面モデル」を生成する。同様に、「後合わせ面モデル」を生成する。次に、そのレイアウト及び形状を検討して「吸気合わせ面モデル」を生成しる。同様に、「排気合わせ面モデル」を生成する。次に、その形状を検討して「ウオータジャケットモデル」を生成する。再度に、その形状を検討して「オイルジャケット（ミドルデッキ）モデル」を生成する。

次に、Ｓ７に進み、Ｓ５で生成した１気筒モデルとＳ７で生成した各部位モデルを加算して、４気筒モデルの３Ｄ形状モデル（図６参照）を生成する。

次に、Ｓ８に進み、Ｓ１において入力した諸元値のうち、変更すべき諸元値があるか否かを判定する。諸元値を変更する場合には、Ｓ１に戻り、変更された諸元値を入力し、Ｓ２を経て、諸元値の入力（変更）が完了する。
このとき、１つの部位モデルに諸元値が変更されると、他の部位モデルでも自動的に同じ値の諸元値が変更されるようになっている。また、複数の特定の諸元値が一定の関係を有する場合には、それらの関係が予め入力されており、一方の諸元値が変更されると、他方の諸元値も自動的に変更されるようになっている。

この後、Ｓ３を経て、Ｓ４〜Ｓ６において、同様なプロセスが実行され、Ｓ８において、４気筒モデルの３Ｄ形状モデルが生成される。

次に、Ｓ８において、諸元値変更がないと判定された場合には、Ｓ９に進み、直噴タイプのエンジンの完成シリンダヘッドモデルの３Ｄ形状モデルが生成され、さらに、この完成シリンダヘッドモデルの３Ｄ形状モデルは、図４に示す直噴タイプのエンジンの完成シリンダヘッドモデルデータ７４に記憶される。

次に、Ｓ３において、吸気ポート噴射タイプのエンジンであると判定された場合には、Ｓ１０及びＳ１２に進む。
これらのＳ１０及びＳ１２において、設計者は、適宜、吸気ポート噴射タイプに応じたシリンダヘッド設計用のＣＡＤ画面に切替えて、吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの設計を行うようになっている。

Ｓ１０においては、吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの３Ｄ形状データを生成するために、上述した直噴タイプと同様に、先ず、燃焼室モデルデータ７０ａ、プラグ挿入部モデルデータ７０ｂ、吸気ポートモデルデータ７０ｃ、インジェクターモデルデータ７０ｄ、動弁系モデルデータ７０ｅ、排気ポートモデル７０ｆ、ヘッドボルトモデルデータ７０ｇを用いて、「燃焼室モデル」、「プラグ挿入部モデル」、「吸気ポートモデル」、「インジェクターモデル」、「動弁系モデル」、「排気ポートモデル」、「ヘッドボルトモデル」のそれぞれの３Ｄ形状データを生成する。

ここで、Ｓ１０の内容について、上述したＳ４の内容と異なる部分のみ説明する。即ち、Ｓ１０では、図６に示すように、先ず、燃焼室モデルに関しては、タイプ切替え、即ち、吸気ポート噴射タイプへの切替えを行う。具体的には、図７に示すように、インジェクタ１６の有無（１：有り、２：無し）のうち、吸気ポート噴射タイプであるので、「２：無し」を選択する。次に、燃焼室のレイアウト及び形状を検討して、最終的に「燃焼室モデル」を生成する。

次に、吸気ポートに関しては、図６に示すように、タイプ切替え、即ち、吸気ポート噴射タイプへの切替えを行う。具体的には、図７に示すように、インジェクタ２６の有無（１：有り、２：無し）のうち、吸気ポート噴射タイプであるので、「１：有り」を選択する。次に、コモンポートか独立ポートを設定し、さらに、吸気モートモデルの形状を検討して、「吸気ポートモデル」を生成する。

次に、インジェクタ１６に関しては、図６に示すように、タイプ切替え、即ち、吸気ポート噴射タイプへの切替えを行う。具体的には、図７に示すように、吸気ポート噴射タイプであるので、インジェクタ１６を非表示とし、さらに、噴口の数の異なる複数の燃料噴射モデルも非表示とし、この後、そのレイアウト及び形状を検討して「インジェクターモデル」を生成する。

図１０には、このようにして生成した燃焼室、吸気ポート及びインジェクタの各部位モデルが結合された状態の吸気ポート噴射タイプのシリンダヘッドモデルが示されている。

次に、Ｓ１１に進み、Ｓ１０で生成した部位モデルから、吸気ポート噴射タイプのエンジンの１気筒モデルの３Ｄ形状モデルを生成する。

ここで、Ｓ３において、吸気ポート噴射タイプのエンジンと判定された場合には、Ｓ１２にも進む。Ｓ１２においては、シリンダヘッドの残りの部位のモデルの３Ｄ形状データを生成する。このＳ１２の内容は、Ｓ６と同じであるため、説明は省略する。

次に、Ｓ１３に進み、Ｓ１１で生成した１気筒モデルとＳ１２で生成した各部位モデルを加算して、４気筒モデルの３Ｄ形状モデルを生成する。

次に、Ｓ１４に進み、Ｓ１において入力した諸元値のうち、変更すべき諸元値があるか否かを判定する。諸元値の変更有りと判定された場合には、Ｓ１に戻り、上述した直噴タイプのエンジンの場合と同様に、変更された諸元値を入力し、Ｓ２を経て、諸元値の入力（変更）が完了する。
この後、Ｓ３を経て、Ｓ１０〜Ｓ１１において、同様なプロセスが実行され、Ｓ１３において、４気筒モデルの３Ｄ形状モデルが生成される。

次に、Ｓ１４において、諸元値変更がないと判定された場合には、Ｓ１５に進み、吸気ポート噴射タイプのエンジンの完成シリンダヘッドモデルの３Ｄ形状モデルが生成され、さらに、この完成シリンダヘッドモデルの３Ｄ形状モデルは、図４に示す吸気ポート噴射タイプのエンジンの完成シリンダヘッドモデルデータ７６に記憶される。

上述した本実施形態によれば、直噴タイプのエンジン及び吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの大半の部位（部品）に対しては共通のテンプレートを使用できると共に、直噴タイプのエンジン及び吸気ポート噴射タイプのエンジンとで仕様が異なる部位のみを噴射タイプに応じて選択することにより、各噴射タイプに応じたテンプレートが設定でき、それにより、設計効率及び開発効率を向上させることができる。

本実施形態によれば、直噴タイプと吸気ポートタイプとで異なる仕様となる燃焼室、吸気ポート、及び、インジェクタが、噴射タイプに応じて、選択可能となっているから、各噴射タイプに応じたシリンダヘッドテンプレート設定を適切に行うことができる。

本実施形態によれば、直噴タイプが選択された場合には、自動的に、インジェクタから噴射される燃料の燃料噴霧モデルが設定される。これにより、燃焼室内の燃料噴霧状態が燃焼状態に大きな影響を与える直噴タイプにおいて、シリンダヘッドテンプレート作成時に、燃焼室内での燃料噴霧状態を容易に確認することができる。

本実施形態によれば、燃焼室内のインジェクタの噴射口パターンの違いに応じた燃料噴霧状態を確認することができる。

本発明の実施形態のシリンダヘッドの設計支援システムにより設計支援される直噴タイプのエンジンのシリンダヘッドの構造の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態のシリンダヘッドの設計支援システムにより設計支援される吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの構造の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態によるシリンダヘッドの支援システムを示す概略構成図である。 本発明の実施形態によるシリンダヘッドの支援システムのデータベースに格納（記憶）された各種データを示す図である。 本発明の実施形態のシリンダヘッドの設計支援システムによる設計支援処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態のシリンダヘッド設計支援システムにおける直噴タイプのエンジンのシリンダヘッド設計の際の設計支援方法を示すフローチャートである。 図６の要部をより詳細に説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態による直噴タイプのエンジンにおけるインジェクタのモデル設計時のＣＡＤ画面等を示す図である。 本発明の実施形態による直噴タイプのシリンダヘッドの一部を示すＣＡＤ画面を示す。 本発明の実施形態による吸気ポート噴射タイプのシリンダヘッドの一部を示すＣＡＤ画面を示す。

符号の説明

１ 直噴タイプのエンジンのシリンダヘッド
２，２２ ヘッド本体
４，２４ 吸気ポート
６，２５ 排気ポート
８，２８ 燃焼室
１０ 吸気バルブ
１２ 排気バルブ
１６，２６ インジェクタ
１８，３０ インジェクタ挿入部
２１ 吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッド
４０ 設計支援システム
４２ 設計支援サーバ
４４ データベース
６８ ディスプレイ
７０ シリンダヘッド作成用部位（部品）モデルデータ
７４ 直噴タイプの完成シリンダヘッドモデルデータ
７６ 吸気ポート噴射タイプのエンジンの完成シリンダヘッドモデルデータ

Claims (6)

1. 燃焼室に直接燃料を噴射する直噴タイプのエンジン及び吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの設計支援を行うシリンダヘッドの設計支援方法であって、
   上記直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプの差異に関わらず共通の仕様となる部位を選択する共通部位選択ステップと、
   上記直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプで異なる仕様となる部位を単位として分け、これらの各部位から各噴射タイプに応じて部位を選択する異部位選択ステップと、
   上記共通部位選択ステップにおいて選択された部位及び上記異部位選択ステップにおいて選択された部位に基づいて直噴タイプのエンジン又は吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドモデルを設定するシリンダヘッドモデル設定ステップと、
   を有することを特徴とするシリンダヘッドの設計支援方法。
2. 上記異部位選択ステップにおいて、各噴射タイプに応じて、燃焼室、吸気ポート、及び、インジェクタのそれぞれの部位を選択する請求項１記載のシリンダヘッドの設計支援方法。
3. 更に、上記異部位選択ステップにおいて、直噴タイプに応じた部位を選択する場合、インジェクタから噴射される燃料の燃料噴霧モデルを自動設定する噴霧モデル設定ステップを有する請求項１記載のシリンダヘッドの設計支援方法。
4. 上記モデル設定ステップにおいて、上記燃料噴霧モデルは、インジェクタの噴射口の数の異なる複数の噴射口パターンを有する請求項３記載のシリンダヘッドの設計支援方法。
5. 燃焼室に直接燃料を噴射する直噴タイプのエンジン及び吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの設計支援を行うシリンダヘッドの設計支援装置であって、
   上記直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプの差異に関わらず共通の仕様となる部位を選択する共通部位選択手段と、
   上記直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプで異なる仕様となる部位を単位として分け、これらの各部位から各噴射タイプに応じて部位を選択する異部位選択手段と、
   上記共通部位選択ステップにおいて選択した部位及び上記異部位選択ステップにおいて選択した部位に基づいて直噴タイプのエンジン又は吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドモデルを設定するシリンダヘッドモデル設定手段と、
   を有することを特徴とするシリンダヘッドの設計支援装置。
6. 燃焼室に直接燃料を噴射する直噴タイプのエンジン及び吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドの設計支援を行うコンピュータのためのシリンダヘッドの設計支援プログラムであって、
   上記直噴タイプとポート噴射タイプの噴射タイプの差異に関わらず共通の仕様となる部位を選択させ、
   上記直噴タイプと吸気ポート噴射タイプの噴射タイプで異なる仕様となる部位を単位として分け、これらの各部位から各噴射タイプに応じて部位を選択させ、
   上記選択された共通の仕様となる部位及び上記選択された異なる仕様となる部位に基づいて直噴タイプのエンジン又は吸気ポート噴射タイプのエンジンのシリンダヘッドモデルを設定させるように、
   コンピュータを制御するシリンダヘッド設計支援プログラム。

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