noitcirF CT[ xONwaR・2Zone Mode/Heat Balance・Statistical modelλb]h/g[ xONwaR]h/g[ xONwaR]hWk/g[ CFSB]hWk/g[ CFSB[ Fig. 11 Engine Displacement Study Results for NOx & Fuel mk/gmnoitpmusnoCeuF[ tnemevorpm l Application to V-Process l Engine ―47―Fig. 10 BSFC Characteristic with Different Displacement mk/gm③Turbocharger Thermal Flow②Bearing Friction Losses①CoterλbModel 0 GT-SUITEFront endRadiator/ CondenserodelA/C Model ModelodelModelEnvironmentThermal ModelybridCooling Circuit(HT / LT / ATF)Output：・Vehicle Speed・DrivingPerformance・Fuel ConsumptionHeat QuantityTemperatureAC LoadShaftTorqueRotationalSpeedHeat QuantityEGR/CHeatTemperatureQuantityEGR/CTurboExhaust LossFrictionS-VTI/CTemperatureMass FlowRaw EMMotorStarterHeat QuantityATLub.ATTemperatureAC LoadTireMotorInverterShaftTorqueDriver ModelEnvironmentRotationalMotorStarterHeat QuantitySpeedModelATLub.TireEngine Unit ModelTemperatureATFront endHeatRadiator/ CondenserQuantityIVC StateQuantityCooling Circuit(HT / LT / ATF)TemperatureTurboTemperatureExhaust LossFrictionS-VTI/CTemperatureMass FlowRaw EMTC) 0000 ]%]I C 000]Coupled Vibration System ModelSystem Model＋－ConsumptionCurrentLiIVC StateInjectionNOxHCCOSoot・2Zone Mode/Heat BalanceAftertreatment QcoolPcylIVC StateQuantity・Statistical modelIVC StateInjectionNOxHCCOSootControlValueSensingValueQuantityDOCSCRFSCREffectiveValueControlValueDOCDPFConsumptionCurrentLiBCoupled Vibration DCDCLiMotorInverterLiBSensorModelSensingValueQuantityStateActuatorModelDOCSCRFSCREffectiveValueStateDOCDPFSensorModelActuatorModelVehicleControlDSCTCMT/M Control【On-board】DSCTCMT/M ControlMotor Control【On-board】SGC2PCMSGC2PCMCAN/LINCAN/LINVehicleControlBrake ControlBrake ControlEngine Control【On-board】Motor ControlEngine Control【On-board】CompressorHousingCompressorWheelMotorMotorEOPMOPAmbientTurbineHousingCenterHousingCompressorHousingOilTurbineWheelShaftCompressorWheelCdFAMvRRCCoolingPbBat.FrictionLossLoss＋－GrossWorkCrank AngleH.R.R.CoolingFrictionLossLossH.R.R.GrossWorkCrank AngleAccelerationResistanceRollingRollingAir ResistanceFlywheelInputTireDriveShaftEngineTransmissionDriveing ForceResistanceResistanceSlopeResistanceMountCdFAEngineEOPAccelerationResistanceTireAir ResistanceRollingResistanceFlywheelInputRollingResistanceSlopeResistanceDriveShaftDriveing ForceMOPMountTransmissionMvRRC. 4 Functional Modeling of Turbo rovement of Calculation Speed and Model Fig. 9 NOx Characteristic with Different Displacement Fig. 8 Schematic of High Speed MILS Fig. 8 Schematic of High Speed MILS Fig. 9 NOx Characteristic with Different Displacement Fig. 9 NOx Characteristic with Di■erent DisplacementDisplacement2.2L2.7L3.0L3.3L3.8L100Engine Torque [Nm]Engine Torque [Nm]20g/kWh2.2L2.7L3.0L3.3L3.8L200100300Engine Torque [Nm]MILSDisplacement2.2L2.7L3.0L3.3L3.8LDisplacement20g/kWh50mg/kmDrivetrain / Mechanical ModelRunning ResistanceDriver ModelAC ModelElectric Drive Devise/LoadModelDrivetrain / Mechanical ModelPbBat.Running ResistanceThermal ModelAC ModelAir-Pass ModelEngine Unit ModelAir-Pass ModelSILSHILS2.2LDisplacement2.7L3.0L3.3L3.8L20g/h20g/h200200300300400Displacement:2.2LPrevious40030060090012001500NewFig. 10 BSFC Characteristic with Di■erent DisplacementFig. 10 BSFC Characteristic with Different Displacement Engine BMEP [kPa]VehicleValidationUnitValidationPartValidationHard & SoftProductionDisplacement2.2L2.7L3.0L3.3LBrakeModelBrakeModelElectric Drive Devise/LoadModelQcoolPcylCombustionModelDCDCCombustionModelAftertreatment ModelFig. 10 BSFC Characteristic with Different Displacement 100300Engine Torque [Nm]121200400Previous20040050mg/km1%1416Total Energy Demand for WLTC [MJ]1500VehicleCurb Weight [kg]1800Fuel ConsumptionConsumption 30060090012001500Engine BMEP [kPa]Displacement2.2L2.7L3.0L3.3L3.8L201821002400logyGT-POWERGT-POWER(FRM)GT-POWER-xRTon DE 3.3eoryr Mapsrmal FlowControlled System ModelControlled System Model100300100Engine Torque [Nm]200Toil40℃90℃110℃TC SpeedConcept/TargetModel BuildingEnsuring AccuracySystem DesignHardDesignSoft DesignController ModelDisplacement:2.2L30060090012001500400Engine BMEP [kPa]Controller ModelTargetGoodGoodNewFig. 11 Engine Displacement Study Results for NOx & 得られることが分かる。以上のように，Large商品群で想定される車両走行エネルギーの幅をカバー可能なRDEのNOx排出量と，WLTCの燃費のバランスから排気量3.3Lが最適値となる。 次に，走り性能の検討例としてFig. 12に排気量3.3Lでの30km/h定常走行からのパーシャル加速の予測結果を示す。排気量選定に併せて，目標加速度達成のために低速域の応答性を重視した仕様のシングル可変ジオメトリー（VG）ターボチャージャーをFig. 4で示した過給モデルを用いて選定している。排気量増加とシングルVGターボチャージャーによって確保した空気を使うことで，NOx低減のための十分なEGRを導入しながら，従来の2.2Lよりも大幅な加速度の向上が可能となっている。また，モーターとの協調により，目標とする走り性能の実現が可能であることが確認できた。以上のような検討を市場において重要であり，かつエンジンユニットにおいて各性能の両立が難しい幾つかのシーンで実施し，選定したシングルVGターボチャージャーとの組み合わせによって，3.3Lが各性能目標を満たすに必要十分な排気量であることを確認した。3.2 大排気量コンセプトのロバスト性検証 エミッション性能は環境や走り方に応じてEGRバルブや過給器などを制御して燃焼に適切な吸気ガス状態を作り出すとともに，緻密な噴射コントロールによって実現される。これに関わるハードデバイスには製造バラツキや使用による劣化が存在し，一方で先述のように市場においては多様な環境，走り方が存在する。これらの要素ユニットのNOx排出量，燃費率特性をFig. 9，10に示す。NOx排出特性は，排気量増加した分だけEGR導入が可能となるため， Fig. 9のように大排気量ほど高負荷までNOxを低くすることが可能である。一方で燃費率特性は，Fig. 10左図のように，軽負荷側では排気量が小さいほど燃費率が良くなり，高負荷側では逆転し大排気量ほど燃費率が良くなる。これはFig. 10右図のように従来エンジンが中高負荷でフラットな燃費率特性であるのに対して，新世代エンジン燃費率目標は空間制御予混合燃焼DCPCI（Distribution Control partially Premixed Compression Ignition）をBMEP 1200kPa程度まで適用する前提で，中負荷に極小がある燃費率特性としていることによるものである（5）。これらの特性を用いた燃費・エミッションの検討結果例としてFig. 11にRDE（Real Drive Emission）走行における車両NOx排出量（上段）と，WLTC走行での車両燃費の既存エンジンに対する改善率（下段）を示す。横軸はWLTC走行時の必要走行エネルギーで，値が大きいほど重量や走行抵抗が大きいことを表し，新世代エンジンを搭載するLarge商品群で想定される幅を振って検討している。RDE走行におけるNOx排出量は，ユニットのNOx排出特性が排気量に対して上述のFig. 9のような特性であるため，高負荷使用頻度が高くなる重い車両では大排気量ほどNOxを低減でき，排気量を3.3L以上にすることで重い車両まで含めて目標値を達成できることが分かる。一方で，WLTC燃費は上述のFig. 10のユニット燃費率特性によって，軽負荷使用頻度が高い軽い車両側では排気量増加によって燃費が悪化するが，高負荷使用頻度が増加する重い車両側では排気量増加によって燃費が同等もしくは改善効果が
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