Languages

Super Nav - Japanese

商用車

エコ技術で未来のトラックを設計

商用車の製造メーカーでは、近年の経済不況以前から、車両を経済的かつ正確に最適化する方法を模索してきました。政府の排ガス基準に準拠し、燃費向上に対す る消費者の要求に応え、さらに環境に配慮した”クリーン”な車両を開発するためには、より効率的なパワートレイン、空力性能の継続的改善、車両重量の軽減 に対する重要性が高まっています。消費者はまた、品質と耐久性の向上を要望しつつ、斬新かつ魅力的な外観も求めています。パワートレインサプライヤーの保 証契約では、タイトなアンダーフードのパッケージングの上に、動作温度範囲を厳格に定めています。さらに安全面では、走行時の汚れや雨水対策についても要求されています。

こうした課題は相反する場合が多いため、トラックメーカーは競合する”価値”のトレードオフを慎重に見極める必要があ ります。トラックの設計では、顧客のデザイン嗜好や品質と快適性に対する要求に応え、燃費と安全性双方の目標値を達成する優れた冷却性能を実現することが 求められます。加えて、開発期間を短縮しながら十分な利益を上げることも重要になります。トラック・バスの製造メーカーでは、工業デザイン、性能要素、コ スト、プロセスの効率性のバランスを最適化することが常に課題となっています。

従来手法の製品開発では、これら課題を解決する十分な情報を得ることができません。プロトタイプを作成して性能テスト と品質評価を行う方法は、多大なコストと時間を要するだけではなく、エンジニアリングチームは、設計上のトレードオフを製品開発プロセスの初期段階 - プロトタイプが完成する数ヶ月あるいは数年前までに把握しなければなりません。シミュレーション主導の設計は、従来のアプローチに比べて設計の初期で有益 なフィードバックを得られるだけでなく、政府が定める期間内に規制をクリアするためにも必要不可欠です。設計者が実験を行うことなく、シミュレーションの 結果だけで設計の最終判断を下すことができるだけの、高い精度とロバスト性を多くの分野で達成しています。

PowerFLOWによる大型トラックの空力シミュレーション。左上


トラック上部と周囲の流れを流線と断面で表示。

ストリームリボンでエンジンルーム内を通過する流れを表示。冷却効率のよい最適なグリルとファンサイズの決定に有用です。

 


PowerFLOWアニメーションでヨー角の流れを表示。
画像提供:Freightliner & Kenworth

 

空力、熱マネージメント、空力騒音、快適性に関わる多くの設計課題は、車両上部または内部を通過する複雑な流れにより大きく影響されます。 PowerFLOW独自の本質的に非定常な格子ボルツマンに基づく物理特性により、非常に複雑な形状であっても、実世界での非定常な現象を正確に予測する ことが可能です。PowerFLOWでは詳細な車両形状でも簡略化せず扱えることから、非定常での空力、熱マネージメント、および空力騒音のシミュレー ションを正確かつ効率的に行うことができます。弊社のソリューションでは、あらゆる要件を満たす代替設計をすばやく作成、評価、提案することが可能です。 PowerFLOW製品群を適用することで、設計プロセスとエンジニアリング予算に与える影響が少ない設計プロセスの初期段階において、製品の性能を評価 することができます。弊社のソリューションを設計プロセスに取り入れて頂いたお客様は、短期間で費用対効果を確認して頂けます。PowerFLOWは、世 界をリードする商用車の製造メーカーに高い生産性をもたらす実証済みのアプリケーションです。弊社のソフトウェアを導入またはコンサルティング業務で実績 のある企業:Scania、MAN、Volvo Trucks North America、Kenworth Truck Company、Peterbilt、Navistar、Dong Feng Motor Corporation

 

PowerFLOWでは、複雑な形状でも容易に解析することができます(簡略化された部品形 状の解析結果は、不十分あるいは不正確な情報の可能性があります)。上:このアニメーションでは、粒子の動きを追跡し汚れの付着を防止する設計の検討が可 能になります。画像提供:Freightliner & Scania

 

トラックの空力

大型トラックの設計プロセスは、冷却流れに対する要求の制約内における空力抵抗性能に大きく影響されます。バンパー、ダッシュボード、フェンダー、 ボンネット、運転席、ルーフフェアリング、サイドフェアリングは、いずれもトラックの燃費ターゲットを達成するために設計されています。 PowerFLOWは、トラックの設計に応用可能な、車両開発用デジタルプロセスを提供します。PowerFLOWによるシミュレーションを実施すること で、抵抗の要因となる圧力分布の分析が可能になります。すなわち、前面の平坦な部分では高い圧力が生じて抵抗が増大しますが、前面の湾曲したエッジでは抵 抗を軽減する低圧ピークが生じます。その他の部分(ボンネットやルーフなど)では、パネル角度、半径、曲率などのプロファイルを最適化し、最小の圧力抵抗 で流れを適切に導く必要があります。さらに背面エッジでの剥離を最適化し、渦や後流に伴う圧力低下を最小にします。また空力抵抗を最小にするためには、車 輪や車軸など車両底面の構成部品周囲における流れの偏向が重要な要素になります。最後に、トラック後方の大きな後流における流れの循環が、車両の基礎的な 圧力抵抗に及ぼす影響を評価することができます。

商用車分野におけるアプリケーション

空力 − 空力性能(抵抗)、ハンドリング汚れ・雨水対策、パネル変形

熱管理  冷却流れ、熱制御、ブレーキ冷却、電子部品/バッテリー冷却、ドライブサイクルシミュレーション、吸気ポート周りの温度上昇、キーオフ/ソーク

空調 − 車室内快適性、HVACシステム/ファン騒音、HVACユニット/分配システムの性能、デフロスト/デミスト

空力騒音 − 車室内への伝播を含む車室内風切り音、床下風切り音、サイドウィンドウ/ウィンドスロッブ、ギャップ/シール騒音、高周波笛吹き音、環境騒音、冷却ファン騒音