製品の最適設計の受託 コンサルティングサービス

形状モーフィングによる吸気ポートの形状最適化

ガソリンエンジンの吸排気マニホールド、吸排気ポートのようなストレート状ではあるが、曲面で構成されている形状検討に対しては、モーフィングソフトが非常に有効です。エンジン設計の要である諸元・形状を決めるため、目的関数を設定して最適化計算を行います。

吸気ポートの場合は、流動のみに着目する場合は、流量や吸気行程のタンブル比、吸気行程上死点付近の乱流エネルギなどを目的関数として、最適化形状を求めます。噴霧まで考慮する場合は、当量比や混合気分布なども目的関数として検討します。

エンジン燃焼室の形状最適化

エンジンの燃焼室形状はエンジン出力・トルクの他、燃費が排出ガス性能に大きく影響するレシプロエンジンの心臓とも言える部位です。燃焼室形状検討は一般に性能に大きく影響する圧縮比すなわち燃焼室容積を一定にして比較を行い、その上で最適圧縮比選定する場合が一般的と考えます。そのため、燃焼室容積を一定で、モーフィングする技術・ソフトの機能が必要で、Sculptorでは容積一定での新機能をV3.6から装備し、燃焼室形状検討に非常に有効となりました。

【最適化対象例】

• ①ピストンの上部燃焼室（キャビティ形状）
• ②ピストンのスキッシュエリア
• ③ピストンのバルブリセス形状

圧縮比一定 ⇒ ①＋②＋③のモーフィング時の容積変化がゼロ（許容範囲）になるように設定

【目的関数例】

・燃費率   ・燃焼速度   ・排ガス   ・出力　etc.

吸気・排気マニホールド形状最適化

一般的な多気筒エンジンは性能に大きく影響する吸入空気量・排気ガス成分などが気筒間でバラツキを抑制することをが非常に重要となります。各気筒の最大・最小流量や各気筒の流量のバラツキなどを目的関数にとって、Sculptorのモーフィング機能と最適化機能を用いて最適形状を求めます。

ウォータジャケット形状最適化

シリンダヘッド・ブロックの耐久信頼性、燃料噴射時期、点火時期の最適化のために、ウォータジャケットの冷却性向上は非常に重要です。吸排気バルブ、点火プラグ・インジェクタ周りのウォータジャケットの冷却性向上、気筒間でのバラツキ抑制をSculptorを用いた流動解析による形状最適化で、最適形状を求めます。