JP4802789B2 - Design value optimization method and design value optimization system - Google Patents
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Description
この発明は、設計値最適化方法及び設計値最適化システムに係り、特に、CFD(Computation Fluid Dynamics)を利用して内燃機関の設計値を最適化するうえで好適な設計値最適方法及び設計値最適化システムに関する。 The present invention relates to a design value optimization method and a design value optimization system, and more particularly, a design value optimization method and design value suitable for optimizing a design value of an internal combustion engine using CFD (Computation Fluid Dynamics). It relates to an optimization system.
従来、特開2005−249422号公報に開示されているように、CFDを用いた内燃機関の性能予測手法が知られている。CFDは、作動流体の運動を模擬する物理モデルを用いたシミュレーションの手法である。上記従来の性能予測方法によれば、内燃機関の諸元を特定することで、CFDにより、吸気や排気の流れを模擬することができ、その結果から、上記の諸元で特定される内燃機関の性能を予測することができる。 Conventionally, as disclosed in JP-A-2005-249422, a method for predicting the performance of an internal combustion engine using CFD is known. CFD is a simulation method using a physical model that simulates the motion of a working fluid. According to the above conventional performance prediction method, by specifying the specifications of the internal combustion engine, the flow of intake and exhaust can be simulated by CFD. From the result, the internal combustion engine specified by the above specifications Can be predicted.
CFDの物理モデルは、例えば、吸気や排気の流れを1次元の流れとして取り扱う1次元モデルとすることができる。また、そのモデルは、吸気や排気の流れを3次元の流れとして取り扱う3次元モデルとすることもできる。1次元モデルを用いたCFD(以後、「1次元CFD」と称す)は、3次元モデルを用いたCFD(以後、「3次元CFD」と称す)に比して軽い演算負荷で行うことができる。他方、作動流体の挙動を高い精度で模擬するうえでは、3次元CFDが1次元CFDに比して優れている。 The physical model of CFD can be, for example, a one-dimensional model that handles the flow of intake and exhaust as a one-dimensional flow. The model can also be a three-dimensional model that handles the flow of intake and exhaust as a three-dimensional flow. CFD using a one-dimensional model (hereinafter referred to as “one-dimensional CFD”) can be performed with a lighter computational load than CFD using a three-dimensional model (hereinafter referred to as “three-dimensional CFD”). . On the other hand, the three-dimensional CFD is superior to the one-dimensional CFD in simulating the behavior of the working fluid with high accuracy.
上記従来の公報には、内燃機関の性能を予測するにあたり、基本的には1次元CFDを行い、特に精度の要求される部位に限って、3次元CFDを行うことが記載されている。1次元CFDと3次元CFDとを、このように切り換えて用いることによれば、演算負荷が不当に重くなるのを避けつつ、十分な精度で内燃機関の性能を予測することができる。このため、上記従来の手法は、諸元の特定された内燃機関の性能を、短時間で正確に予測する手法として有用である。 The above-mentioned conventional publication describes that, when predicting the performance of an internal combustion engine, basically, one-dimensional CFD is performed, and three-dimensional CFD is performed only on a portion that requires particularly high accuracy. By switching between the one-dimensional CFD and the three-dimensional CFD in this way, it is possible to predict the performance of the internal combustion engine with sufficient accuracy while avoiding an unduly heavy calculation load. For this reason, the conventional method is useful as a method for accurately predicting the performance of the internal combustion engine whose specifications are specified in a short time.
内燃機関を設計するにあたっては、個々の設計値(例えば吸気管長)を最適化することが望まれる。このような最適化を行うにあたっては、内燃機関を現実に試作して評価を行うより、設計値を変化させながら、性能予測のシミュレーションを繰り返し行う方が効率的である。 In designing an internal combustion engine, it is desired to optimize individual design values (for example, intake pipe length). In performing such optimization, it is more efficient to repeatedly perform a performance prediction simulation while changing the design value than to actually test and evaluate an internal combustion engine.
上記従来の方法によれば、例えば、吸気管長を最適化しようとした場合、吸気管長を徐々に変化させながら、1次元CFDと3次元CFDとを組み合わせた性能予測を繰り返し実行することとなる。この場合、1回のシミュレーション自体は、比較的短時間で、かつ精度良く行うことができるが、多くの繰り返しが必要となるため、全体としては、最適な設計値が得られるまでには、多大な工数が必要となる。この点、上記従来の手法は、設計値を最適化する場面での効率を高めるという点では、必ずしも理想的な手法ではなかった。 According to the above-described conventional method, for example, when the intake pipe length is to be optimized, performance prediction in which one-dimensional CFD and three-dimensional CFD are combined is repeatedly executed while gradually changing the intake pipe length. In this case, one simulation itself can be performed in a relatively short time and with high accuracy. However, since many iterations are necessary, as a whole, a great deal of time is required until an optimum design value is obtained. Man-hours are required. In this regard, the above-described conventional method is not necessarily an ideal method in terms of increasing efficiency in the scene where the design value is optimized.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、作動流体の挙動に影響を与える設計値を効率的に最適化することのできる設計値最適化方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、上記の設計値最適化方法を自動的に実行する設計値最適化システムを提供することを第2の目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a design value optimization method capable of efficiently optimizing a design value that affects the behavior of a working fluid. And
A second object of the present invention is to provide a design value optimization system that automatically executes the design value optimization method described above.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、流体経路の設計値と流体物理量と当該流体物理量の変化率との関係を低次元で模擬する低次元CFD演算をコンピュータのハードウェア資源を用いて実行する低次元CFD演算手段と、前記設計値と前記流体物理量と前記変化率との関係を、前記低次元に比して次元の高い高次元で模擬する高次元CFD演算をコンピュータのハードウェア資源を用いて実行する高次元CFD演算手段とを用いて、前記設計値の最適化を図る設計値最適化方法であって、
前記設計値の予定範囲の全域に渡って、前記低次元CFD演算手段に前記低次元CFD演算を実行させることで、前期設計値と前記流体物理量と前記変化率との関係を前記全域で網羅する低次元特性を取得する第1のステップと、
前記高次元CFD演算に付するべき前記設計値の初期値を設計値の入力値として前記高次元CFD演算手段に前記高次元CFD演算を実行させることで、前記入力値に対する流体物理量及び変化量を高次元演算結果として算出する第2のステップと、
前記低次元特性において前記高次元演算結果に対応する変化率を生じさせる設計値を、対応値として決定する第3のステップと、
前記低次元特性において前記流体物理量を最も望ましい値とする設計値を最適設計値として特定し、当該最適設計値と前記対応値との差を過去最新の入力値に加えることで入力値を更新する第4のステップと、
更新された入力値を設計値として、前記高次元CFD演算手段に前記高次元CFD演算を実行させる第5のステップと、
を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first invention uses a computer resource for low-dimensional CFD computation that simulates the relationship between the design value of the fluid path, the fluid physical quantity, and the rate of change of the fluid physical quantity in a low dimension. performing Te and low-dimensional CFD calculation means, before the relationship between Ki設 meter value and the fluid physical quantity and said rate of change, the high-dimensional CFD operation the computer simulates the high-dimensional high dimension than the low-dimensional A design value optimization method for optimizing the design value using a high-dimensional CFD calculation means executed using hardware resources ,
By allowing the low-dimensional CFD calculation means to execute the low-dimensional CFD calculation over the entire planned range of the design value, the relationship between the previous design value, the fluid physical quantity, and the rate of change is covered in the entire range. A first step of obtaining low dimensional characteristics;
By causing the high-dimensional CFD calculation means to execute the high-dimensional CFD calculation using the initial value of the design value to be attached to the high-dimensional CFD calculation as an input value of the design value , a fluid physical quantity and a change amount with respect to the input value can be obtained. A second step of calculating as a high- dimensional calculation result;
The design values cause a change rate corresponding to the high dimensional calculation result in the low dimensional characteristics, and a third step of determining a pair応値,
Input by adding the identified as the optimum design value design values for the most desirable value Oite the fluid physical quantity in a low-dimensional properties, the difference between the corresponding values with the optimum design value in the latest input value past A fourth step of updating the value;
A fifth step of causing the high-dimensional CFD calculation means to execute the high-dimensional CFD calculation using the updated input value as a design value;
It is characterized by including.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記第3及び第4のステップは、コンピュータに実行させることを特徴とする。 The second invention is the first invention, the third and fourth step is characterized Rukoto cause the computer to execute.
また、第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記第5のステップは、前記第2のステップと同様の高次元演算結果を算出し、
前記第5のステップで算出された流体物理量の、その前に算出された過去最新の流体物理量に対する増加率が判定値を下回ったか否かに基づいて、それらの何れかが、流体物理量の最良値であるかを判定する第6ステップを含み、
前記最良値の判定が肯定されるまで、前記第5のステップで算出された高次元演算結果を前記第3のステップで用いることとして、前記第3乃至第6のステップを繰り返すことを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The fifth step calculates a high-dimensional calculation result similar to the second step,
The fluid physical quantity calculated in the fifth step, the increase rate for the most recent of the fluid physical quantity past calculated before that based on whether below the determination value, either of them, the best value of the fluid physical quantity Including a sixth step of determining whether or not
Until the determination of the best value is affirmed, the high-dimensional calculation result calculated in the fifth step is used in the third step, and the third to sixth steps are repeated. .
また、第4の発明は、第3の発明において、
前記最良値の判定が肯定された場合に、前記過去最新の流体物理量と前記第5のステップで算出された流体物理量とのうち大きい方の基礎とされた入力値を、前記設計値の最適値とする第7のステップを含むことを特徴とする。
Moreover, 4th invention is set in 3rd invention,
If the determination of the previous SL best value is positive, the input values the basis of the larger of the fluid physical quantity calculated in the past recent fluid physical quantity and the fifth step, the optimal of the design value A seventh step of setting a value is included.
また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、前記設計値は内燃機関の吸気管長であり、前記流体物理量は、内燃機関の筒内流入空気量であることを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the design value is an intake pipe length of the internal combustion engine, and the fluid physical quantity is an in-cylinder inflow air quantity of the internal combustion engine. And
また、第6の発明は、設計値最適化システムであって、
流体経路の設計値と流体物理量と当該流体物理量の変化率との関係を低次元で模擬する低次元CFD演算を行う低次元CFD演算手段と、
前記流体経路の設計値と前記流体物理量と前記変化率との関係を、前記低次元に比して次元の高い高次元で模擬する高次元CFD演算を行う高次元CFD演算手段と、
前記設計値の予定範囲の全域に渡って、前記低次元CFD演算手段に前記低次元CFD演算を実行させることで、前期設計値と前記流体物理量と前記変化率との関係を前記全域で網羅する低次元特性を取得する低次元特性取得手段と、
前記高次元CFD演算に付するべき前記設計値の初期値を設計値の入力値として前記高次元CFD演算手段に前記高次元CFD演算を実行させることで、前記入力値に対する流体物理量及び変化量を高次元演算結果として算出する高次元演算結果取得手段と、
前記低次元特性において前記高次元演算結果に対応する変化率を生じさせる設計値を、対応値として決定する対応値決定手段と、
前記低次元特性において前記流体物理量を最も望ましい値とする設計値を最適設計値として特定し、当該最適設計値と前記対応値との差を過去最新の入力値に加えることで入力値を更新する入力値更新手段と、
更新された入力値を設計値として、前記高次元CFD演算手段に前記高次元CFD演算を実行させる更新結果取得手段と、
を備えることを特徴とする。
The sixth invention is a design value optimization system,
Low-dimensional CFD calculation means for performing low-dimensional CFD calculation that simulates the relationship between the design value of the fluid path, the fluid physical quantity, and the rate of change of the fluid physical quantity in a low dimension,
A high-dimensional CFD calculation means for performing high-dimensional CFD calculation for simulating the relationship between the design value of the fluid path, the fluid physical quantity, and the rate of change with a high dimension higher than the low dimension;
By allowing the low-dimensional CFD calculation means to execute the low-dimensional CFD calculation over the entire planned range of the design value, the relationship between the previous design value, the fluid physical quantity, and the rate of change is covered in the entire range. Low-dimensional characteristic acquisition means for acquiring low-dimensional characteristics;
By causing the high-dimensional CFD calculation means to execute the high-dimensional CFD calculation using the initial value of the design value to be attached to the high-dimensional CFD calculation as an input value of the design value , a fluid physical quantity and a change amount with respect to the input value can be obtained. High -dimensional calculation result acquisition means for calculating as a high-dimensional calculation result;
The design values cause a change rate corresponding to the high dimensional calculation result in the low dimensional characteristics, and the corresponding value determining means for determining a pair応値,
Input by adding the identified as the optimum design value design values for the most desirable value Oite the fluid physical quantity in a low-dimensional properties, the difference between the corresponding values with the optimum design value in the latest input value past An input value updating means for updating a value;
Update result acquisition means for causing the high-dimensional CFD calculation means to execute the high-dimensional CFD calculation as an updated input value as a design value;
It is characterized by providing.
また、第7の発明は、第6の発明において、
前記更新結果取得手段は、前記高次元演算結果取得手段と同様の高次元演算結果を算出し、
前記更新結果取得手段で算出された流体物理量の、その前に算出された過去最新の流体物理量に対する増加率が判定値を下回ったか否かに基づいて、それらの何れかが、流体物理量の最良値であるかを判定する最良値判定手段と、
前記最良値の判定が肯定されるまで、前記更新結果取得手段で算出された高次元演算結果を前記対応値決定手段に提供しつつ、前記対応値決定手段、前記入力値更新手段、及び前記更新結果取得手段に、処理を繰り返させる繰り返し指示手段と、
を備えることを特徴とする。
The seventh invention is the sixth invention, wherein
The update result acquisition unit calculates a high-dimensional calculation result similar to the high-dimensional calculation result acquisition unit,
The update result acquiring means for fluid physical quantity calculated in, based on whether an increase rate for the most recent of the fluid physical quantity past calculated before that falls below the determination value, either of them, the best value of the fluid physical quantity A best value judging means for judging whether or not
Until the determination of the best value is affirmed, the corresponding value determination means, the input value update means, and the update are provided while providing the corresponding value determination means with the high-dimensional calculation result calculated by the update result acquisition means. A repeat instruction means for causing the result acquisition means to repeat the process;
It is characterized by providing.
また、第8の発明は、第7の発明において、
前記最良値の判定が肯定された場合に、前記過去最新の流体物理量と前記更新結果取得手段で算出された流体物理量とのうち大きい方の基礎とされた入力値を、前記設計値の最適値とする最適設計値決定手段を備えることを特徴とする。
The eighth invention is the seventh invention, wherein
If the determination of the previous SL best value is positive, the input values the basis of the larger of the fluid physical quantity calculated in the past recent fluid physical quantity and the updated result obtaining means, the optimum of the design value An optimum design value determining means for setting a value is provided.
また、第9の発明は、第6乃至第8の発明の何れかにおいて、前記設計値は内燃機関の吸気管長であり、前記流体物理量は、内燃機関の筒内流入空気量であることを特徴とする。 According to a ninth invention, in any one of the sixth to eighth inventions, the design value is an intake pipe length of the internal combustion engine, and the fluid physical quantity is a cylinder inflow air quantity of the internal combustion engine. And
第1、第2又は第6の発明によれば、低次元CFD演算と、高次元CFD演算とを組み合わせて設計値の最適化を図ることができる。ここでは、設計値の予定範囲の全域に渡る演算は、低次元CFD演算についてのみ行われる(第1ステップ又は低次元特性取得手段)。高次元CFD演算は、先ず、所定の入力値に対してのみ行われる(第2ステップ又は高次元演算結果取得手段)。その結果得られた高次元演算結果と対応する結果を、低次元CFD演算によって得るための設計値が対応値として決定される(第3のステップ又は対応値決定手段)。このようにして得られた対応値と、低次元特性における最適設計値との差は、高次元CFD演算によって最良の流体物理量を導出する最適設計値と、上記の入力値との差の近似値となる。本発明によれば、その近似値に基づいて入力値を更新することで、入力値の更新値を、高次元CFD演算で最良値を導出する最適設計値に近似した値とすることができる。そして、その更新値で再び高次元CFD演算を行うことにより(第5のステップ又は更新結果取得手段)、最良値に近い流体物理量を算出することができる。このように、本発明によれば、高次元CFD演算を1回行うだけで、最適値に十分に近似した設計値を得ることができる。また、高次元CFD演算を2回行うだけで、その設計値に対する流体物理量、つまり、その設計値の評価値を得ることができる。このため、本発明によれば、作動流体の挙動に影響を与える設計値を、極めて効率的に最適化することができる。 According to the first , second, or sixth invention, the design value can be optimized by combining the low-dimensional CFD calculation and the high-dimensional CFD calculation. Here, the calculation over the entire range of the design value is performed only for the low-dimensional CFD calculation (first step or low-dimensional characteristic acquisition means). The high-dimensional CFD calculation is first performed only on a predetermined input value (second step or high-dimensional calculation result acquisition means). A design value for obtaining a result corresponding to the high-dimensional calculation result obtained as a result by low-dimensional CFD calculation is determined as a corresponding value (third step or corresponding value determining means). The difference between the corresponding value obtained in this way and the optimum design value in the low-dimensional characteristic is an approximate value of the difference between the optimum design value for deriving the best fluid physical quantity by high-dimensional CFD calculation and the above input value. It becomes. According to the present invention, by updating the input value based on the approximate value, the updated value of the input value can be made a value approximated to the optimum design value for deriving the best value by the high-dimensional CFD calculation. Then, the fluid physical quantity close to the best value can be calculated by performing high-dimensional CFD calculation again with the updated value (fifth step or updated result acquisition means). As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a design value sufficiently approximated to the optimum value by performing the high-dimensional CFD calculation only once. Further, only by performing the high-dimensional CFD calculation twice, the fluid physical quantity corresponding to the design value, that is, the evaluation value of the design value can be obtained. For this reason, according to this invention, the design value which influences the behavior of a working fluid can be optimized very efficiently.
また、これらの発明によれば、第2のステップ又は高次元演算結果取得手段において、
入力値に対応する流体物理量の変化率が高次元CFD演算により算出される。そして、第3
のステップ又は対応値決定手段では、上記の変化率に基づいて、低次元特性における対応
点が決定される。高次元CFD演算により得られる流体物理量と、低次元CFD演算により得ら
れる流体物理量とは、設計値の変化に対して同様の増減傾向を示す。このため、本発明の
ように、流体物理量の変化率に基づいて対応値を決定することとすると、入力値と対応値
の対応を、正しくとることができる。
Moreover, according to these inventions, in the second step or the high-dimensional calculation result acquisition means,
The change rate of the fluid physical quantity corresponding to the input value is calculated by high-dimensional CFD calculation. And third
In this step or the corresponding value determining means, the corresponding point in the low-dimensional characteristic is determined based on the above change rate. The fluid physical quantity obtained by the high-dimensional CFD calculation and the fluid physical quantity obtained by the low-dimensional CFD calculation show the same increasing / decreasing tendency with respect to the change of the design value. For this reason, if the corresponding value is determined based on the rate of change of the fluid physical quantity as in the present invention, the correspondence between the input value and the corresponding value can be correctly obtained.
第3又は第7の発明によれば、第5のステップ又は更新結果取得手段において算出された流体物理量と、その前に算出された過去最新の流体物理量との何れかが、流体物理量の最良値であるかが判定される。そして、この判定が否定された場合は、第5のステップ又は更新結果取得手段で算出された高次元演算結果を基礎として、再び、対応値の決定、入力値の更新、及び更新後の入力値に基づく高次元CFD演算が行われる。上記の処理によれば、入力値を効率的に最適値に近づけることができ、かつ、最適値が認識できた時点で、演算処理を終了させることができる。 According to the third or seventh aspect of the invention, either the fluid physical quantity calculated in the fifth step or the update result acquisition means and the latest fluid physical quantity calculated before that is the best value of the fluid physical quantity. Is determined. If this determination is negative, the corresponding value is determined again, the input value is updated, and the updated input value is based on the high-dimensional calculation result calculated by the fifth step or the update result acquisition means. A high-dimensional CFD operation based on is performed. According to the above processing, the input value can be efficiently brought close to the optimum value, and the arithmetic processing can be terminated when the optimum value is recognized.
第4又は第8の発明によれば、第5のステップ又は更新結果取得手段で算出された流体物理量に、前回値に対する大きな増加が認められない場合は、流体物理量の増加が収束した、つまり、流体物理量が最良値に達したと判断される。そして、最後に算出された2つの流体物理量のうち、大きい方の値が最良値とされ、その値を導出する入力値が最適な設計値とされる。このような手法によれば、最良の流体物理量を生じさせる設計値を、効率的に最適設計値として特定することができる。 According to the fourth or eighth invention, when the fluid physical quantity calculated by the fifth step or the update result acquisition means does not show a large increase with respect to the previous value, the increase of the fluid physical quantity has converged, that is, It is determined that the fluid physical quantity has reached the best value. Of the two fluid physical quantities calculated last, the larger value is the best value, and the input value from which the value is derived is the optimal design value. According to such a method, the design value that produces the best fluid physical quantity can be efficiently identified as the optimum design value.
第5又は第9の発明によれば、内燃機関の筒内流入空気量の特性を最適化することのできる内燃機関の吸気管長を効率的に特定することができる。 According to the fifth or ninth invention, it is possible to efficiently specify the intake pipe length of the internal combustion engine that can optimize the characteristics of the in-cylinder inflow air amount of the internal combustion engine.
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1の設計値最適化システムの構成を説明するためのブロック図である。本実施形態のシステムは、通常のコンピュータシステムに、後述する機能を実現するためのソフトウェアをインストールすることにより実現することができる。図1に示す各ブロックは、コンピュータシステムが、上記のソフトウェアに従った処理を行うことで実現される機能ブロックを、模式的に表したものである。
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram for explaining the configuration of the design value optimization system according to the first embodiment of the present invention. The system of the present embodiment can be realized by installing software for realizing the functions described later in a normal computer system. Each block shown in FIG. 1 schematically represents a functional block realized by a computer system performing processing according to the above-described software.
図1に示すように、本実施形態のシステムは、入力インターフェイス(IF)10、及び出力IF12を備えている。入力IF10は、具体的には、キーボードやマウスにより実現される。また、出力IF12は、ディスプレイやスピーカーにより実現される。 As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes an input interface (IF) 10 and an output IF 12. Specifically, the input IF 10 is realized by a keyboard or a mouse. The output IF 12 is realized by a display or a speaker.
また、このシステムは、1次元(1D)CFDユニット14及び3次元(3D)CFDユニット16を備えていると共に、システムの全体を制御する制御ユニット18を備えている。上述した各ブロックは、相互にデータ通信が行えるように構成されている。
The system includes a one-dimensional (1D)
1DCFDユニット14は、流体の流れを1次元の流れ(流れの方向に対して垂直な平面内では一様な流れ)として模擬する1次元物理モデルを含んでいる。1DCFDユニット14によれば、種々の諸元を定めることにより、その諸元に対して表れる流体の挙動、つまり、流量、流速、圧力等の流体物理量を、1次元物理モデルに基づいてシミュレーションすることができる。例えば、1DCFDユニット14を、内燃機関の設計に利用する場面では、内燃機関の諸元を特定することで、その諸元の下で得られる吸気や排気の物理量を、1次元物理モデルに従って模擬することができる。以下、この模擬のための演算を「1DCFD演算」と称す。
The
3DCFDユニット16は、流体の流れを3次元の流れ(流れの方向に対して垂直な平面内で一様でない流れ)として模擬する3次元物理モデルを含んでいる。3DCFDユニット16によれば、種々の諸元を定めることにより、その諸元に対して表れる流体物理量を、3次元物理モデルに基づいてシミュレーションすることができる。例えば、3DCFDユニット16を、内燃機関の設計に利用する場面では、内燃機関の諸元を特定することで、その諸元の下で得られる吸気や排気の物理量を、3次元物理モデルに従って模擬することができる。以下、この模擬のための演算を「3DCFD演算」と称す。
The
本実施形態では、1DCFDユニット14及び3DCFDユニット16を、内燃機関の吸気系の設計に利用する場合について説明する。また、ここでは、特定するべき諸元(種々の設計値)の一つに吸気管長が含まれており、かつ、1DCFD演算及び3DCFD演算が、何れも、筒内流入空気量を模擬するように設定されているものとする。
In this embodiment, a case where the
[実施の形態1における最適化方法]
図2は、本実施形態において用いられる設計値最適化方法の概念を説明するための図である。図2(A)中に実線で示す曲線20は、1DCFD演算により得られる吸気管長と筒内流入空気量との関係を示す。以下、この関係を「1次元特性20」と称す。また、図2(A)中に破線で示す曲線22は、3DCFD演算により得られる吸気管長と筒内流入空気量との関係を示す。以下、この関係を「3次元特性22」と称す。
[Optimization Method in Embodiment 1]
FIG. 2 is a diagram for explaining the concept of the design value optimization method used in the present embodiment. A
1次元特性20は、具体的には、吸気管長Lを、予定範囲の全域に渡って変化させながら1DCFD演算を繰り返し実行し、その結果得られた多数の筒内流入空気量をつなぐことにより得ることができる。また、3次元特性22は、同様に、吸気管長Lを、予定範囲の全域に渡って変化させながら3DCFD演算を繰り返し実行し、その結果得られた多数の筒内流入空気量をつなぐことにより得ることができる。 Specifically, the one-dimensional characteristic 20 is obtained by repeatedly executing the 1DCFD calculation while changing the intake pipe length L over the entire predetermined range, and connecting a large number of in-cylinder inflow air amounts obtained as a result. be able to. Similarly, the three-dimensional characteristic 22 is obtained by repeatedly executing the 3DCFD calculation while changing the intake pipe length L over the entire predetermined range, and connecting a large number of in-cylinder inflow air amounts obtained as a result. be able to.
1DCFD演算は、流体の流れを1次元のものとして扱うため、3DCFDに比して軽い負荷で行うことができる。しかしながら、吸気管内部の空気の流れは、本来1次元ではなく、進行方向に対して垂直な平面内で一様にはならない。この傾向は、特に、吸気ポートのような形状の複雑な経路の内部において顕著になる。3DCFD演算によれば、そのような複雑な経路内での流れをも精度良く模擬することができるため、1DCFD演算に比して、より正確に筒内流入空気量を模擬することができる。図2(A)に示す2本の曲線20,22は、上述した精度の差に起因して、異なったものとなっている。
Since 1DCFD calculation treats the flow of fluid as a one-dimensional one, it can be performed with a lighter load than 3DCFD. However, the air flow inside the intake pipe is not originally one-dimensional and does not become uniform in a plane perpendicular to the traveling direction. This tendency is particularly noticeable inside a complicated path shaped like an intake port. According to the 3DCFD calculation, the flow in such a complicated path can be simulated with high accuracy, and therefore the in-cylinder inflow air amount can be simulated more accurately than the 1DCFD calculation. The two
内燃機関においては、筒内流入空気量が、できる限り多量となることが望ましい。この観点によれば、吸気管長Lの最適値は、筒内流入空気量を最大値とする値と定義することができる。そして、そのような最適な吸気管長Lは、精度の良い3次元特性22を求め、その3次元特性22において筒内流入空気量を最大とする吸気管長Lを特定すれば、正確に取得することができる。 In an internal combustion engine, it is desirable that the in-cylinder inflow air amount be as large as possible. According to this viewpoint, the optimum value of the intake pipe length L can be defined as a value having the maximum in-cylinder inflow air amount. Then, such an optimal intake pipe length L can be obtained accurately by obtaining an accurate three-dimensional characteristic 22 and specifying the intake pipe length L that maximizes the in-cylinder inflow air amount in the three-dimensional characteristic 22. Can do.
しかしながら、上記の手法によれば、演算負荷の高い3DCFD演算を繰り返し多数回実行することが必須となる。このため、この手法は、吸気管長Lの最適値を特定する手法として、必ずしも効率的なものではない。 However, according to the above method, it is essential to repeatedly execute a 3DCFD operation with a high calculation load many times. For this reason, this method is not necessarily an efficient method for specifying the optimum value of the intake pipe length L.
本実施形態の最適化方法は、上述した手法に比して、吸気管長Lを効率的に最適化するための方法である。ここでは、先ず、吸気管長Lの予定範囲の全域に渡って、負荷の軽い1DCFD演算を繰り返し実行する。この処理により、1次元特性20を得ることができる(1)。 The optimization method of the present embodiment is a method for efficiently optimizing the intake pipe length L as compared with the above-described method. Here, first, the 1DCFD calculation with a light load is repeatedly executed over the entire range of the intake pipe length L. By this processing, the one-dimensional characteristic 20 can be obtained (1).
次に、過去の経験や、1次元特性22における最適値等を参考にして、3DCFD演算に付するべき吸気管長L3の初期値を設定する(2)。 Next, the initial value of the intake pipe length L3 to be attached to the 3DCFD calculation is set with reference to past experience and the optimum value in the one-dimensional characteristic 22 (2).
次いで、3DCFD演算により、吸気管長L3に対する評価関数の感度を演算する。具体的には、先ず、吸気管長をL3初期値として3DCFD演算を行い、3次元特性22上の、L3初期値に対応する点(図2(A)における点24)を定める。次いで、その点24における筒内流入空気量(評価関数)の変化率ΔGa3(感度)を算出する(3)。
Next, the sensitivity of the evaluation function with respect to the intake pipe length L3 is calculated by 3DCFD calculation. Specifically, first, 3DCFD calculation is performed using the intake pipe length as the L3 initial value, and a point (
続いて、1次元特性20において、評価関数の感度が上記の感度と同じになる点(図2(A)における点26)を特定する。つまり、1次元特性20において、筒内流入空気量の変化率がΔGa3となる点を特定する(4)。
Subsequently, in the one-dimensional characteristic 20, a point where the sensitivity of the evaluation function is the same as the above sensitivity (a
次に、図2(B)に示すように、上記(4)の処理により特定した点26が、上記(3)の処理で特定した点24に重なるように、1次元特性20を平行移動する(5)。
Next, as shown in FIG. 2B, the one-dimensional characteristic 20 is translated so that the
1次元特性20は、その全域が既に明らかになっている。このため、1次元特性20において、筒内流入空気量を最大とする吸気管長、つまり、1次元特性20における吸気管長の最適値は特定することができる。本実施形態の最適化方法では、上記(5)の処理に続いて、移動後の1次元特性20において最適値となる吸気管長を特定し、その値を、2度目の3DCFD演算に付すべき吸気管長L3(更新値)とする(6)。 The entire area of the one-dimensional characteristic 20 has already been clarified. For this reason, in the one-dimensional characteristic 20, it is possible to specify the intake pipe length that maximizes the in-cylinder inflow air amount, that is, the optimum value of the intake pipe length in the one-dimensional characteristic 20. In the optimization method of this embodiment, following the process of (5) above, the intake pipe length that is the optimum value in the one-dimensional characteristic 20 after movement is specified, and the value is taken into the intake air to be subjected to the second 3DCFD calculation. The tube length is L3 (updated value) (6).
1次元特性20と、3次元特性22ととは、吸気管長の変化に対して、似通った増減傾向を示す。このため、1次元特性20における吸気管長の最適値と、点26に対応する吸気管長との間に生じている差ΔL1は、3次元特性22において筒内流入空気量を最大とする吸気管長と点24に対応する吸気管長(L3初期値)との間に生じている差の近似値として取り扱うことができる。そして、上記(6)の処理によれば、L3初期値にΔL1を加えた値をL3更新値とすることで、L3更新値を、3次元特性22における吸気管長の最適値に十分に近づけることができる。
The one-dimensional characteristic 20 and the three-dimensional characteristic 22 show similar increase / decrease trends with respect to changes in the intake pipe length. Therefore, the difference ΔL1 generated between the optimum value of the intake pipe length in the one-dimensional characteristic 20 and the intake pipe length corresponding to the
上記(6)の処理によりL3更新値が定まったら、次に、その値を用いて3DCFD演算を行う(7)。図2(B)に示す点28は、上記の演算により求められた点である。図2(B)は、点28が、3次元特性22における最良点からある程度離れていた状態を示している。点28における筒内流入空気量Ga3は、3DCFD演算により前回求めた点24における筒内流入空気量Ga3に比して十分に大きな値となっている。そして、前回の3DCFD演算から今回の3DCFD演算にかけてのGa3の増加率は、Ga3が最大値に近づくほど、つまり、3DCFD演算の基礎とされるL3更新値が最適な吸気管長に近づくほど小さくなる。このため、前回から今回にかけても筒内流入空気量Ga3の増加率に着目すれば、L3更新値が吸気管長の最適値に近づいたか否かは判断することができる。
If the L3 update value is determined by the processing of (6) above, then 3DCFD calculation is performed using that value (7). A
本実施形態の最適化方法では、L3更新値に基づいて3DCFD演算が行われる毎に、上記の判断を行う。その結果、L3更新値が、未だ十分に最適化されていないと判断できる場合は、再び、上述した(3)以降の処理を繰り返す。 In the optimization method of the present embodiment, the above determination is made each time 3DCFD calculation is performed based on the L3 update value. As a result, if it can be determined that the L3 update value has not yet been sufficiently optimized, the processing from (3) onward is repeated again.
具体的には、先ず、図2(C)に示すように、点28における変化率ΔGa3を求める(8)。次いで、1次元特性20において、変化率がΔGa3となる点30を特定する(9)。更に、図2(D)に示すように、上記(9)の処理により特定した点30が、上記(8)の処理で特定した点28に重なるように、1次元特性20を平行移動する(10)。そして、上記処理(5)の場合と同様に、1次元特性20において最適値となる吸気管長を、新たなL3更新値とする(11)。
Specifically, first, as shown in FIG. 2C, the change rate ΔGa3 at the
図2(D)に示す例では、2度目に算出されたL3更新値が、3次元特性22において最大の筒内流入空気量Ga3を発生させる値、つまり、吸気管長の最適値に十分近い値となっている。本実施形態の最適化方法によれば、この場合、2度目に求めたL3更新値を吸気管長の最適値として認識し、その時点で最適化の処理を終了する。 In the example shown in FIG. 2D, the L3 update value calculated for the second time is a value that generates the maximum in-cylinder inflow air amount Ga3 in the three-dimensional characteristic 22, that is, a value that is sufficiently close to the optimum value of the intake pipe length. It has become. According to the optimization method of the present embodiment, in this case, the L3 update value obtained for the second time is recognized as the optimum value of the intake pipe length, and the optimization process is terminated at that time.
以上説明した通り、本実施形態の最適化方法では、吸気管長の予定範囲の全域に渡る計算は、1DCFD演算についてのみ実行される。そして、3DCFD演算については、L3初期値と、L3更新値とを対象として、僅かな回数が実行されるだけである。その一方で、本実施形態の方法によれば、1次元特性20の傾向を利用することにより、L3更新値を、極めて効率的に吸気管長の最適値に近づけることができる。このため、本実施形態の最適化方法によれば、過重な演算負荷を生じさせることなく、吸気管長の最適化を効率的に行うことができる。 As described above, in the optimization method of the present embodiment, the calculation over the entire range of the intake pipe length is performed only for the 1DCFD calculation. For the 3DCFD calculation, only a small number of times are executed for the L3 initial value and the L3 update value. On the other hand, according to the method of the present embodiment, the L3 update value can be brought close to the optimum value of the intake pipe length very efficiently by using the tendency of the one-dimensional characteristic 20. For this reason, according to the optimization method of the present embodiment, it is possible to efficiently optimize the intake pipe length without causing an excessive calculation load.
[実施の形態1の最適化方法を実現するための処理の概要]
次に、図3を参照して、上述した最適化方法を、コンピュータ上で効率的に進めるための処理の概要を説明する。図1に示す設計値最適化システムは、具体的には、以下に説明する手順で吸気管長の最適化を進める。尚、図3において、上記図2に示す要素と同じ要素には、共通する符号を付することとする。
[Outline of processing for realizing the optimization method of the first embodiment]
Next, with reference to FIG. 3, an outline of processing for efficiently performing the above-described optimization method on a computer will be described. Specifically, the design value optimization system shown in FIG. 1 advances the optimization of the intake pipe length according to the procedure described below. In FIG. 3, the same elements as those shown in FIG.
本実施形態の最適化方法をコンピュータ上で実行する場合、吸気管長の予定範囲を定めて、その範囲をコンピュータに入力する。コンピュータは、その全域に渡って1DCFD演算を行い、図3(A)に示すような1次元特性22を演算する(1)。 When the optimization method of the present embodiment is executed on a computer, a predetermined range of the intake pipe length is determined and the range is input to the computer. The computer performs 1DCFD calculation over the entire area, and calculates a one-dimensional characteristic 22 as shown in FIG. 3A (1).
コンピュータには、更に、3DCFD演算の初期値となる吸気管長L3を入力する。コンピュータは、その入力を受けて、図3(B)に示す点24における筒内流入空気量Ga3及び変化率ΔGa3を算出する(3)。
Further, the intake pipe length L3 that is the initial value of the 3DCFD calculation is input to the computer. The computer receives the input and calculates the in-cylinder inflow air amount Ga3 and the change rate ΔGa3 at the
次に、1次元特性20上で、筒内流入空気量の変化率がΔGa3となる点26(図3(C)参照)を特定する(4)。更に、点26における吸気管長L1と、1次元特性20における最適吸気管長L1peakとの差ΔL1を算出する(5')。次いで、上記の差ΔL1をL3初期値に加算することにより、図3(D)に示すように、L3更新値を求める(6')。
Next, on the one-dimensional characteristic 20, a point 26 (see FIG. 3C) where the change rate of the in-cylinder inflow air amount becomes ΔGa3 is specified (4). Further, a difference ΔL1 between the intake pipe length L1 at the
上述した(4)、(5')及び(6')の処理は、それぞれ、コンピュータに実行させることとしても、また、オペレータにマニュアル処理により実行させることとしてもよい。尚、上記(5')及び(6')の処理は、図2を参照して説明した(5)及び(6)の処理、つまり、1次元特性20を平行移動してL3更新値を求める処理に対応している。 The processes (4), (5 ′), and (6 ′) described above may be executed by a computer, or may be executed by a manual process by an operator. The processes (5 ′) and (6 ′) are the processes (5) and (6) described with reference to FIG. 2, that is, the L3 update value is obtained by translating the one-dimensional characteristic 20. It corresponds to processing.
コンピュータは、L3更新値が特定されたら、その値を用いて3DCFD演算を行う(7)。その結果、図3(D)に示す点28が特定される。より具体的には、点28における筒内流入空気量Ga3と、その点における変化率ΔGa3が算出される(7)。
When the L3 update value is specified, the computer performs 3DCFD calculation using the value (7). As a result, the
次に、筒内流入空気量Ga3の増加率を算出する。具体的には、前回算出された筒内流入空気量Ga3(点24のGa3)に対して、今回算出された筒内流入空気量Ga3(点28のGa3)が、どの程度増加しているかを算出する。そして、その増加率が、判定値ε(例えば、実機において筒内流入空気量に認められる許容誤差)以上である場合は、未だGa3が最大値に収束していない、つまり、L3更新値が、未だ最適設計値に収束していないと判断する。他方、上記の増加率が判定値を下回っていた場合は、L3更新値が最適設計値に収束したと判断する。尚、この判断は、コンピュータに実行させることとしても、また、オペレータにマニュアル処理により実行させることとしてもよい。 Next, the increase rate of the in-cylinder inflow air amount Ga3 is calculated. Specifically, how much the in-cylinder inflow air amount Ga3 (Ga3 at point 28) calculated this time has increased with respect to the in-cylinder inflow air amount Ga3 (Ga3 at point 24) calculated last time. calculate. If the increase rate is equal to or greater than the determination value ε (for example, an allowable error recognized in the cylinder inflow air amount in the actual machine), Ga3 has not yet converged to the maximum value, that is, the L3 update value is Judge that it has not converged to the optimum design value yet. On the other hand, if the increase rate is below the determination value, it is determined that the L3 update value has converged to the optimum design value. This determination may be executed by a computer or by an operator by manual processing.
L3更新値が最適設計値に収束していないと判断された場合は、更なる最適化を進めるため、図3(E)に示す処理を継続する。すなわち、1次元特性20上で変化率ΔGa3を実現する点30を特定し(9)、更に、1次元特性20上での最適値との差ΔL1を算出する(10')。
When it is determined that the L3 update value has not converged to the optimum design value, the process shown in FIG. 3E is continued to proceed with further optimization. That is, a
その後、図3(F)に示すように、上記の差ΔL1を用いて新たなL3更新値を求める(11')。L3更新値が新たに求まったら、その値について、筒内流入空気量Ga3の増加率を求める。その増加率が、判定値以上であれば、再びL3更新値を更新するための処理を繰り返す。一方、その増加率が判定値に満たない場合は、処理(11')で求めたL3更新値を、吸気管長の最適値として特定する。以上の処理によれば、本実施形態における設計値最適化処理を、コンピュータを利用して、簡単に実現することができる。 Thereafter, as shown in FIG. 3F, a new L3 update value is obtained using the difference ΔL1 (11 ′). When the L3 update value is newly found, the rate of increase of the in-cylinder inflow air amount Ga3 is found for that value. If the increase rate is equal to or greater than the determination value, the process for updating the L3 update value is repeated again. On the other hand, when the increase rate is less than the determination value, the L3 update value obtained in the process (11 ′) is specified as the optimum value of the intake pipe length. According to the above processing, the design value optimization processing in the present embodiment can be easily realized using a computer.
[実施の形態1のシステムにおける具体的処理]
本実施形態の最適化方法は、上述した通り、全ての処理をコンピュータに実行させることによっても、或いは、一部の処理をマニュアル処理とすることによっても実現することは可能である。図1に示すシステムは、全ての処理をコンピュータが実行する手法で本実施形態の最適化方法を実現する。以下、図1に示すシステムが、その機能を実現するために実行する処理の内容を説明する。
[Specific Processing in System of Embodiment 1]
As described above, the optimization method of the present embodiment can be realized by causing a computer to execute all the processes or by setting some processes to manual processes. The system shown in FIG. 1 implements the optimization method of the present embodiment by a method in which all processing is executed by a computer. Hereinafter, the contents of processing executed by the system shown in FIG. 1 to realize the function will be described.
図4は、図1に示すシステムが実行するルーチンのフローチャートである。図1に示すルーチンは、吸気管長の予定範囲と、3DCFD演算に付するL3初期値とが入力された状態で起動される。このルーチンでは、先ず、吸気管長の予定範囲の全域に渡って、1DCFD演算により、筒内流入空気量Ga1と、その変化率ΔGa1が算出される(ステップ100)。本ステップの処理により算出された結果は、1次元特性20として記憶される。 FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the system shown in FIG. The routine shown in FIG. 1 is started in a state in which a predetermined range of the intake pipe length and an L3 initial value attached to 3DCFD calculation are input. In this routine, first, in-cylinder inflow air amount Ga1 and its change rate ΔGa1 are calculated by 1DCFD calculation over the entire range of the intake pipe length range (step 100). The result calculated by the processing in this step is stored as a one-dimensional characteristic 20.
次に、L3初期値を用いて、3DCFD演算が行われる(ステップ102)。その結果、L3初期値に対応する筒内吸入空気量Ga3と、その変化率ΔGa3が算出される。 Next, 3DCFD calculation is performed using the L3 initial value (step 102). As a result, the in-cylinder intake air amount Ga3 corresponding to the L3 initial value and the change rate ΔGa3 are calculated.
次に、1次元特性20と、変化率ΔGa3とに基づいて、1次元特性20上で変化率ΔGa3と同じ変化率ΔGa1を生じさせる吸気管長L1が特定される(ステップ104)。 Next, based on the one-dimensional characteristic 20 and the change rate ΔGa3, the intake pipe length L1 that causes the same change rate ΔGa1 as the change rate ΔGa3 on the one-dimensional characteristic 20 is specified (step 104).
次いで、1次元特性20における最適吸気管長L1peakと、上記の吸気管長L1との差ΔL1=L1peak−L1が算出される(ステップ106)。 Next, the difference ΔL1 = L1peak−L1 between the optimum intake pipe length L1peak in the one-dimensional characteristic 20 and the intake pipe length L1 is calculated (step 106).
更に、上記の差ΔL1を現在のL3に加算することにより、L3更新値が算出される(ステップ108)。 Further, the L3 update value is calculated by adding the difference ΔL1 to the current L3 (step 108).
そして、新たに算出されたL3更新値により、3DCFD演算が実行され留(ステップ110)。その結果、L3更新値に対応する筒内流入空気量Ga3と、その変化率ΔGa3とが取得される。 Then, the 3DCFD calculation is executed with the newly calculated L3 update value (step 110). As a result, the in-cylinder inflow air amount Ga3 corresponding to the L3 update value and the change rate ΔGa3 are acquired.
次に、上記の処理により算出された筒内流入空気量Ga3の増加率が、判定値εより小さいかが判別される(ステップ112)。ここでは、具体的には、上記ステップ110で算出された最新のGa3と、前回算出されたGa3との差が増加量として算出される。そして、その増加量が、前回のGa3のε%より小さいかが判別される。
Next, it is determined whether the increase rate of the cylinder inflow air amount Ga3 calculated by the above processing is smaller than the determination value ε (step 112). Specifically, the difference between the latest Ga3 calculated in
上記ステップ112の処理により、Ga3の増加率が判定値ε以上であると判別された場合は、前回から今回にかけて、L3の更新に伴って、筒内流入空気量Ga3の算出値が大きく増加したと判断できる。そして、この場合は、Ga3に、未だ増加の余地が大きく残されている可能性がある、つまり、L3更新値に、最適化の余地が未だ大きく残っている可能性があると判断できる。この場合は、更なる最適化を実現するため、再び上記ステップ104以降の処理が実行される。
When it is determined that the increase rate of Ga3 is equal to or greater than the determination value ε by the process of
一方、上記ステップ112において、Ga3の増加率が判定値εに満たないと判別された場合は、筒内流入空気量Ga3の計算値が、既に最大値付近に達していると判断できる。この場合は、その時点で算出されているGa3のうち、最大のものを生じさせる吸気管長L3peakが、吸気管長の最適値として特定される(ステップ114)。
On the other hand, when it is determined in
上記ステップ114では、より具体的には、先ず、最新のL3更新値に基づいて算出された筒内流入空気量Ga3(i)と、その直前に算出された筒内流入空気量Ga3(i-1)とが比較される。そして、Ga3(i)がGa(i-1)より大きい場合は、最新のL3更新値が最適値とされ、Ga3(i)がGa(i-1)より小さい場合は、前回のL3が最適値とされる。
In
上記ステップ112の条件は、最新のL3更新値が最適値を通り越した段階で始めて成立することがある。このような状況下では、最新のL3更新値より、前回用いたL3の方が最適値として相応しい事態が生じ得る。上記ステップ114の処理によれば、そのような場合をも含めて、常に適切に吸気管長の最適値を定めることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、過重な演算負荷を生じさせることなく、常に効率的かつ適切に、吸気管長の最適化を実現することができる。
The condition of
ところで、上述した実施の形態1では、ステップ112において、前回の筒内流入空気量Ga3(i-1)に対する今回の筒内流入空気量Ga3(i)の増加率に基づいて、Ga3が最良値に近づいているか否かを判断することとしているが、その判断の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、Ga3が最良値に近づいているか否かは、ステップ110において、最新のl3更新値を基礎として算出される変化率ΔGa3が、十分に小さな値であるか否かに基づいて判断することとしてもよい。
In the first embodiment described above, in
また、上述した実施の形態1では、筒内流入空気量を最大とする吸気管長を最適吸気管長と定義して、吸気管長の最適化を図ることとしているが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。例えば、最適値を評価するパラメータは、流体の物理量であればよく、流量の他に圧力や流量であってもよい。更に、最適化の対象は、流体の挙動に影響を与える設計値であれば良く、内燃機関を例にとれば、吸気管径、サージタンク長、サージタンク容量、排気管長、排気管径などをその対象としてもよい。 In the first embodiment described above, the intake pipe length that maximizes the in-cylinder inflow air amount is defined as the optimal intake pipe length, and the intake pipe length is optimized, but the application of the present invention is limited to this. It is not limited. For example, the parameter for evaluating the optimum value may be a physical quantity of the fluid, and may be a pressure or a flow rate in addition to the flow rate. Further, the optimization target may be a design value that affects the behavior of the fluid. For an internal combustion engine as an example, the intake pipe diameter, surge tank length, surge tank capacity, exhaust pipe length, exhaust pipe diameter, etc. It is good also as the object.
また、上述した実施の形態1では、1DCFD演算と、3DCFD演算とを組み合わせて用いることとしているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、次元の低いCFD演算と、次元の高いCFD演算とを組み合わせて用いることで実現が可能である。従って、この条件が満たされる限りにおいて、実施の形態1における1DCFD演算、或いは3DCFD演算は、それぞれ他の次元(例えば2次元)に置き換えてもよい。
In
また、上述した実施の形態1では、筒内流入空気量を最大とする吸気管長を、最適な設計値と定義していることから、ステップ112では、「増加率」が判定値より小さいかを判断すること、つまり、3DCFD演算の結果が最大値付近に収束したかを判断することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、流体物理量を最小とする設計値が最適設計値と定義される場合には、上記の判断に変えて、3DCFD演算の結果が最小値付近に収束したか(「減少率」が判定値より小さいか)を判断することが適切である。
Further, in the first embodiment described above, the intake pipe length that maximizes the in-cylinder inflow air amount is defined as an optimal design value. Therefore, in
尚、上述した実施の形態1においては、1DCFD演算及び3DCFD演算が、それぞれ第1又は第6の発明における「低次元CFD演算」及び「高次元CFD演算」に対応している。また、ステップ100が前記第1の発明における「第1のステップ」及び前記第6の発明における「低次元特性取得手段」に、ステップ102が前記第1の発明における「第2のステップ」及び前記第6の発明における「高次元演算結果取得手段」に、ステップ104が前記第1の発明における「第3のステップ」及び前記第6の発明における「対応値決定手段」に、ステップ104及び108が前記第1の発明における「第4のステップ」及び前記第6の発明における「入力値更新手段」に、ステップ110が前記第1の発明における「第5ステップ」及び前記第6の発明における「更新結果取得手段」に、それぞれ相当している。
In the first embodiment described above, the 1DCFD calculation and the 3DCFD calculation correspond to the “low-dimensional CFD calculation” and the “high-dimensional CFD calculation” in the first or sixth invention, respectively. Further,
また、上述した実施の形態1においては、ステップ102で算出される筒内流入空気量Ga3及び変化率ΔGa3が前記第2又は第7の発明における「流体物理量」及び「流体物理量の変化率」に対応している。
Further, in the first embodiment described above, the in-cylinder inflow air amount Ga3 and the change rate ΔGa3 calculated in
また、上述した実施の形態1においては、ステップ112が、前記第3の発明における「第6のステップ」及び前記第8の発明における「最良値判定手段」に、ステップ112の条件が不成立である場合にステップ104以降の処理の繰り返しを指令する処理が前記第8の発明における「繰り返し指示手段」に、それぞれ相当している。
In the first embodiment described above,
また、上述した実施の形態1においては、ステップ114が、前記第4の発明における「第7のステップ」及び前記第9の発明における「最適設計値決定手段」に相当している。
In the first embodiment described above,
10 入力インターフェイス
12 出力インターフェイス
14 1次元CFDユニット(1DCFDユニット)
16 3次元CFDユニット(3DCFDユニット)
20 1次元特性
22 3次元特性
10
16 3D CFD unit (3DCFD unit)
20 One-
Claims (9)
前記設計値の予定範囲の全域に渡って、前記低次元CFD演算手段に前記低次元CFD演算を実行させることで、前期設計値と前記流体物理量と前記変化率との関係を前記全域で網羅する低次元特性を取得する第1のステップと、
前記高次元CFD演算に付するべき前記設計値の初期値を設計値の入力値として前記高次元CFD演算手段に前記高次元CFD演算を実行させることで、前記入力値に対する流体物理量及び変化量を高次元演算結果として算出する第2のステップと、
前記低次元特性において前記高次元演算結果に対応する変化率を生じさせる設計値を、対応値として決定する第3のステップと、
前記低次元特性において前記流体物理量を最も望ましい値とする設計値を最適設計値として特定し、当該最適設計値と前記対応値との差を過去最新の入力値に加えることで入力値を更新する第4のステップと、
更新された入力値を設計値として、前記高次元CFD演算手段に前記高次元CFD演算を実行させる第5のステップと、
を含むことを特徴とする設計値最適化方法。 A low-dimensional CFD operation means for performing with a design value and a fluid physical quantity and the hardware resources of the fluid physical quantity of the relationship between the change rate simulates the low dimensional low-dimensional CFD operation the computer of the fluid path, before Ki設 meter A high-dimensional CFD calculation means for executing a high-dimensional CFD calculation that simulates a relationship between a value, the fluid physical quantity, and the rate of change using a computer hardware resource that simulates a high-dimensional higher dimension than the low-dimensional A design value optimization method for optimizing the design value using
By allowing the low-dimensional CFD calculation means to execute the low-dimensional CFD calculation over the entire planned range of the design value, the relationship between the previous design value, the fluid physical quantity, and the rate of change is covered in the entire range. A first step of obtaining low dimensional characteristics;
By causing the high-dimensional CFD calculation means to execute the high-dimensional CFD calculation using the initial value of the design value to be attached to the high-dimensional CFD calculation as an input value of the design value , a fluid physical quantity and a change amount with respect to the input value can be obtained. A second step of calculating as a high- dimensional calculation result;
The design values cause a change rate corresponding to the high dimensional calculation result in the low dimensional characteristics, and a third step of determining a pair応値,
Input by adding the identified as the optimum design value design values for the most desirable value Oite the fluid physical quantity in a low-dimensional properties, the difference between the corresponding values with the optimum design value in the latest input value past A fourth step of updating the value;
A fifth step of causing the high-dimensional CFD calculation means to execute the high-dimensional CFD calculation using the updated input value as a design value;
The design value optimization method characterized by including.
前記第5のステップで算出された流体物理量の、その前に算出された過去最新の流体物理量に対する増加率が判定値を下回ったか否かに基づいて、それらの何れかが、流体物理量の最良値であるかを判定する第6ステップを含み、
前記最良値の判定が肯定されるまで、前記第5のステップで算出された高次元演算結果を前記第3のステップで用いることとして、前記第3乃至第6のステップを繰り返すことを特徴とする請求項1又は2記載の設計値最適化方法。 The fifth step calculates a high-dimensional calculation result similar to the second step,
The fluid physical quantity calculated in the fifth step, the increase rate for the most recent of the fluid physical quantity past calculated before that based on whether below the determination value, either of them, the best value of the fluid physical quantity Including a sixth step of determining whether or not
Until the determination of the best value is affirmed, the high-dimensional calculation result calculated in the fifth step is used in the third step, and the third to sixth steps are repeated. The design value optimization method according to claim 1 or 2.
前記流体経路の設計値と前記流体物理量と前記変化率との関係を、前記低次元に比して次元の高い高次元で模擬する高次元CFD演算を行う高次元CFD演算手段と、
前記設計値の予定範囲の全域に渡って、前記低次元CFD演算手段に前記低次元CFD演算を実行させることで、前期設計値と前記流体物理量と前記変化率との関係を前記全域で網羅する低次元特性を取得する低次元特性取得手段と、
前記高次元CFD演算に付するべき前記設計値の初期値を設計値の入力値として前記高次元CFD演算手段に前記高次元CFD演算を実行させることで、前記入力値に対する流体物理量及び変化量を高次元演算結果として算出する高次元演算結果取得手段と、
前記低次元特性において前記高次元演算結果に対応する変化率を生じさせる設計値を、対応値として決定する対応値決定手段と、
前記低次元特性において前記流体物理量を最も望ましい値とする設計値を最適設計値として特定し、当該最適設計値と前記対応値との差を過去最新の入力値に加えることで入力値を更新する入力値更新手段と、
更新された入力値を設計値として、前記高次元CFD演算手段に前記高次元CFD演算を実行させる更新結果取得手段と、
を備えることを特徴とする設計値最適化システム。 Low-dimensional CFD calculation means for performing low-dimensional CFD calculation that simulates the relationship between the design value of the fluid path, the fluid physical quantity, and the rate of change of the fluid physical quantity in a low dimension,
A high-dimensional CFD calculation means for performing high-dimensional CFD calculation for simulating the relationship between the design value of the fluid path, the fluid physical quantity, and the rate of change with a high dimension higher than the low dimension;
By allowing the low-dimensional CFD calculation means to execute the low-dimensional CFD calculation over the entire planned range of the design value, the relationship between the previous design value, the fluid physical quantity, and the rate of change is covered in the entire range. Low-dimensional characteristic acquisition means for acquiring low-dimensional characteristics;
By causing the high-dimensional CFD calculation means to execute the high-dimensional CFD calculation using the initial value of the design value to be attached to the high-dimensional CFD calculation as an input value of the design value , a fluid physical quantity and a change amount with respect to the input value can be obtained. High -dimensional calculation result acquisition means for calculating as a high-dimensional calculation result;
The design values cause a change rate corresponding to the high dimensional calculation result in the low dimensional characteristics, and the corresponding value determining means for determining a pair応値,
Input by adding the identified as the optimum design value design values for the most desirable value Oite the fluid physical quantity in a low-dimensional properties, the difference between the corresponding values with the optimum design value in the latest input value past An input value updating means for updating a value;
Update result acquisition means for causing the high-dimensional CFD calculation means to execute the high-dimensional CFD calculation as an updated input value as a design value;
A design value optimization system characterized by comprising:
前記更新結果取得手段で算出された流体物理量の、その前に算出された過去最新の流体物理量に対する増加率が判定値を下回ったか否かに基づいて、それらの何れかが、流体物理量の最良値であるかを判定する最良値判定手段と、
前記最良値の判定が肯定されるまで、前記更新結果取得手段で算出された高次元演算結果を前記対応値決定手段に提供しつつ、前記対応値決定手段、前記入力値更新手段、及び前記更新結果取得手段に、処理を繰り返させる繰り返し指示手段と、
を備えることを特徴とする請求項6記載の設計値最適化システム。 The update result acquisition unit calculates a high-dimensional calculation result similar to the high-dimensional calculation result acquisition unit,
The update result acquiring means for fluid physical quantity calculated in, based on whether an increase rate for the most recent of the fluid physical quantity past calculated before that falls below the determination value, either of them, the best value of the fluid physical quantity A best value judging means for judging whether or not
Until the determination of the best value is affirmed, the corresponding value determination means, the input value update means, and the update are provided while providing the corresponding value determination means with the high-dimensional calculation result calculated by the update result acquisition means. A repeat instruction means for causing the result acquisition means to repeat the process;
6 Symbol mounting design value optimization system of claim, characterized in that it comprises a.
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