6
目次 i 目次 1-1 はじめに����������������������������������������������������������������������1 1-2 社会情勢����������������������������������������������������������������������1 1-3 自動車に対する要望事項���������������������������������������� 2 1-4 パワートレイン動向�������������������������������������������������5 1-5 パワートレインの試験・評価の動向�������������������6 第 1 章 自動車を取り巻く諸情勢 第 2 章 試験設備概要 2-1 概説 ������������������������������������������������������������������������������� 9 2-2 試験の目的������������������������������������������������������������������9 2-2-1 適合試験 2-2-2 解析試験 2-2-3 ベンチマーク試験 2-3 試験の分類����������������������������������������������������������������10 2-3-1 シミュレーション試験 2-3-2 システムの台上試験 2-3-3 実車試験 2-4 汎用大型試験設備���������������������������������������������������11 2-4-1 目的 2-4-2 環境試験設備 2-4-3 シャシダイナモメータ 2-4-4 ドライビングシミュレータ 2-4-5 衝突実験設備 2-4-6 電波暗室 2-4-7 半無響室 2-5 計測・解析機器�������������������������������������������������������20 2-5-1 目的 2-5-2 センサ 2-5-3 シグナルコンディショナデータ収録装置 2-5-4 データ処理 2-5-5 精度保証 第 3 章 動力性能およびパワートレイン試験法 3-1 概説 �����������������������������������������������������������������������������33 3-2 加速試験��������������������������������������������������������������������33 3-2-1 発進加速試験 3-2-2 追抜加速試験 3-2-3 パーシャル加速試験 3-3 登坂試験��������������������������������������������������������������������34 3-3-1 急坂路試験 3-3-2 長坂路試験 3-4 最高速度試験 ������������������������������������������������������������34 3-5 惰行試験��������������������������������������������������������������������35 3-6 牽引試験��������������������������������������������������������������������35 3-6-1 坂路発進試験 3-6-2 長坂路試験 3-7 燃料消費率試験�������������������������������������������������������35 3-7-1 法定モード燃費試験 3-7-2 法定モード燃費試験(ハイブリッドプラ グインハイブリッド車) 3-7-3 そののモード燃費試験 3-7-4 定地燃費試験 3-7-5 運行燃費試験 3-8 ドライバビリティ試験 �������������������������������������������39 3-8-1 官能試験 3-8-2 定量試験 3-8-3 大気環境による影響試験 3-9  シャシダイナモメータ,エンジンダイナモ メータでの試験�������������������������������������������������������42 3-10 動力性能のシミュレーション���������������������������42 3-11 エンジン性能試験������������������������������������������������42 3-11-1 エンジン性能試験概説 3-11-2 出力性能試験 3-11-3 摩擦損失試験 3-11-4 吸入空気量試験 3-11-5 燃料流量試験 3-11-6 筒内圧力試験 3-11-7 排出ガス組成試験 3-12 動力伝達系性能試験��������������������������������������������55 3-12-1 動力伝達系性能試験概説 3-12-2 クラッチ試験

第1章 自動車を取り巻く諸情勢 第2章 試験設備概要 - JSAE第2章 試験設備概要 9 衝突させるものである. 近年は,さらなる衝突安全性能の向上のため,市場

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  • 目次 i

    目 次

    1-1 はじめに����������������������������������������������������������������������� 11-2 社会情勢����������������������������������������������������������������������� 11-3 自動車に対する要望事項����������������������������������������� 2

    1-4 パワートレイン動向�������������������������������������������������� 51-5 パワートレインの試験・評価の動向�������������������� 6

    第 1章 自動車を取り巻く諸情勢

    第 2章 試験設備概要

    2-1 概説�������������������������������������������������������������������������������� 92-2 試験の目的������������������������������������������������������������������� 9

    2-2-1 適合試験2-2-2 解析試験2-2-3 ベンチマーク試験

    2-3 試験の分類�����������������������������������������������������������������102-3-1 シミュレーション試験2-3-2 システムの台上試験2-3-3 実車試験

    2-4 汎用大型試験設備����������������������������������������������������112-4-1 目的2-4-2 環境試験設備

    2-4-3 シャシダイナモメータ2-4-4 ドライビングシミュレータ2-4-5 衝突実験設備2-4-6 電波暗室2-4-7 半無響室

    2-5 計測・解析機器��������������������������������������������������������202-5-1 目的2-5-2 センサ2-5-3 シグナルコンディショナ・データ収録装置2-5-4 データ処理2-5-5 精度保証

    第 3章 動力性能およびパワートレイン試験法

    3-1 概説������������������������������������������������������������������������������333-2 加速試験���������������������������������������������������������������������33

    3-2-1 発進加速試験3-2-2 追抜き加速試験3-2-3 パーシャル加速試験

    3-3 登坂試験���������������������������������������������������������������������343-3-1 急坂路試験3-3-2 長坂路試験

    3-4 最高速度試験�������������������������������������������������������������343-5 惰行試験���������������������������������������������������������������������353-6 牽引試験���������������������������������������������������������������������35

    3-6-1 坂路発進試験3-6-2 長坂路試験

    3-7 燃料消費率試験��������������������������������������������������������353-7-1 法定モード燃費試験3-7-2  法定モード燃費試験(ハイブリッド車,プラ

    グインハイブリッド車)3-7-3 その他のモード燃費試験3-7-4 定地燃費試験

    3-7-5 運行燃費試験3-8 ドライバビリティ試験��������������������������������������������39

    3-8-1 官能試験3-8-2 定量試験3-8-3 大気環境による影響試験

    3-9 �シャシダイナモメータ,エンジンダイナモ�メータでの試験��������������������������������������������������������42

    3-10 動力性能のシミュレーション����������������������������423-11 エンジン性能試験�������������������������������������������������42

    3-11-1 エンジン性能試験概説3-11-2 出力性能試験3-11-3 摩擦損失試験3-11-4 吸入空気量試験3-11-5 燃料流量試験3-11-6 筒内圧力試験3-11-7 排出ガス組成試験

    3-12 動力伝達系性能試験���������������������������������������������553-12-1 動力伝達系性能試験概説3-12-2 クラッチ試験

  • ii

    5-1 概説������������������������������������������������������������������������������795-1-1 大気汚染5-1-2 地球温暖化とオゾン層保護

    5-2 自動車の排出ガス����������������������������������������������������805-2-1 排出ガス公害と法規制5-2-2 排出ガス試験方法

    5-2-3 排出ガス市場性能保証(排出ガス耐久保証)5-2-4 排出ガスの OBD規制

    5-3 二輪車の排出ガス試験と規制概要����������������������915-3-1 二輪車の排出ガス試験法5-3-2 二輪車の排出ガス規制値

    3-12-3 流体伝導装置試験3-12-4 変速機試験

    3-12-5 動力分割機構試験3-12-6 ドライブシャフト試験

    第 4章 電装品・電子システム試験

    第 6章 強度・耐久信頼性試験

    第 7章 パワートレインの振動騒音試験

    第 5章 環境保護試験

    6-1 概説������������������������������������������������������������������������������956-2 静強度・剛性�������������������������������������������������������������95

    6-2-1 エンジン6-2-2 ドライブトレイン

    6-3 ユニット耐久信頼性試験���������������������������������������976-3-1 エンジン6-3-2 ドライブトレイン

    7-1 概説���������������������������������������������������������������������������1077-1-1 振動7-1-2 騒音

    7-2 データの解析と要因分析������������������������������������1077-2-1 周波数分析7-2-2 FFT分析7-2-3 実時間分析7-2-4 周波数応答関数の測定7-2-5 騒音レベル7-2-6 音源探査解析7-2-7 音質評価

    7-3 ユニットの振動騒音試験������������������������������������115

    7-3-1 エンジンの振動騒音試験7-3-2 吸排気系の振動騒音試験7-3-3 動力伝達系の振動騒音試験

    7-4 パワートレインに起因する車両振動試験�������1217-5 パワートレインに起因する車両騒音試験�������123

    7-5-1 車内騒音試験7-5-2 車外騒音試験

    7-6 シミュレーションに関連した試験�������������������1267-6-1 実験モード解析7-6-2 実稼動振動モード解析7-6-3 部分構造合成法

    4-1 概説������������������������������������������������������������������������������694-2 �動力伝達に関わる電装・電子システム試験�

    ��������������������������������������������������������������������������������������694-2-1 エンジン始動装置

    4-2-2 エンジン点火系4-2-3 充電系4-2-4 パワートレイン電子制御システム

  • 目次 iii

    第 8章 法規・規格

    8-1 法規概説������������������������������������������������������������������1338-2 自動車(四輪車)の排出ガス��������������������������������133

    8-2-1 規制の経緯8-2-2 法体系8-2-3 規制値8-2-4 国際基準調和の動き

    8-3 二輪車の排出ガス�������������������������������������������������1448-3-1 日本8-3-2 米国8-3-3 欧州8-3-4 その他

    8-4 燃費,CO2��������������������������������������������������������������1458-4-1 日本

    8-4-2 米国8-4-3 欧州8-4-4 その他

    8-5 規格概説������������������������������������������������������������������1488-6 規格の段階と種類�������������������������������������������������149

    8-6-1 工業規格の段階8-6-2 規格の種類8-6-3 品質認証制度

    8-7 自動車関係の規格�������������������������������������������������1508-7-1 JIS8-7-2 JASO8-7-3 規格の確認

  • 発刊にあたり(2)

    編集作業初期の2014年2月から現在までの自動車業界を少し振り返ってみると ・ 日本では SIP(内閣府:戦略的イノベーション創造プログラム)や産官学の英知を集結したAICE(自動車用内燃機関技術研究組合)の設立による内燃機関研究の加速.

     ・�ドイツ VW社でのディーフィートデバイスによるディーゼル排ガス問題および日本における燃費問題.

     ・ AI(人工知能,特にディープラーニング)技術による自動運転への期待と競争激化.など,是と非双方が話題になるとともに,世の中の変化が如実に反映され

    ており,自動車業界は今まさに変革期であると感じさせられます.このように,自動車技術ほど人々の日常生活に密接に関わり,仕事での使

    用や個人での移動等の多岐に渡る恩恵を相互に享受している分野はなく,今後も新しい価値観や役割に基づく機能追加をし,たゆまなく進化していくのではないでしょうか.本編が取り扱っているパワートレインの試験・評価では,世界的な環境課

    題への取組みに向け,低燃費技術や信頼性をより正確に測ることを狙いとするとともに,今後の 10年にも通用する,概念まで含めた技術の包括的な考え方にも重きをおき各章の改定を行いました.次世代を担う読者の皆様が,本編から得られた知識を基礎としパワートレ

    イン技術のみならず自動車技術および機械工学の研究開発に貢献されることを願っております.最後になりましたが,本編の執筆に携わって頂いた各分野の専門家の皆様,

    構成から完成までご尽力頂いた委員の皆様と事務局に,深く感謝の意を表します.

    2016年 9月

    試験・評価(パワートレイン)編 編集委員会

    委員長 鶴見 真伸

  • 6

    ロホンとコンピュータにより,音のエネルギーの流れである音響インテンシティ(AI)を計測するものである.図 7-8に原理を示す(6).Mic Aに到達した音の波面がある時間差をおいてMic Bに達し,その時間差情報を利用して音の前後方向の判断とマイク軸への大きさ成分を計算するものである(6). AIは,音圧と粒子速度の積の時間平均で表現できる空間ベクトル量で,任意の点において単位面積を通過する音波のエネルギーを示す物理量である.計測には

    2本のマイクロホンを用い,音圧のクロススペクトルから,次式によりAI値が求められる.

      r

    I G f2

    AIm 12

    rtD=

    Q V! $ここに,分子は 2本のマイクロホンのクロススペクトルの虚数部,tは空気密度,Drはマイクロホン間距離である(7)(8). 2本のマイクロホンを設置した本方式で一度に測定できるのは 1軸方向のみであるので,三次元のAIを測定するには他の 2軸方向も測定を行う必要があるが,図 7-9のような 4本のマイクロホンを用いたプローブにより,一度に三次元のAIベクトルを計測できる装置も利用されている. 図 7-10に,三次元の音響強度分布による音源探査事例を示す.乗用車タイヤの走行を模した試験で,タイヤからの放射音を三次元インテンシティ計測しており,2.5 kHz~3 kHzの帯域では,タイヤから前後方向に音が流れていることが確認できる(9). (2) 音響ホログラフィ法(10)

     音響ホログラフィ法は,大別して遠距離音響ホログラフィ法と近距離音場ホログラフィ法の二つがあるが,違いは音源の分解精度にある.これは一般的に音源の

    図 7-8 音響インテンシティ法の原理(6)

    Mic A Mic B

    時間差

    音の流れの方向

    マイク間距離音源

    ∆r

    図 7-9 マイクロホンプローブの構造(8)

    y

    r 1

    r 2

    r 3

    r 0r 4

    x

    z

    図 7-10 三次元の音響強度分布による音源探査(9)

    ベクトルマップ 等高線マップ

    SAMPLE

  • 9第 2章 試験設備概要

    衝突させるものである. 近年は,さらなる衝突安全性能の向上のため,市場の事故状況をより再現した衝突試験が求められるようになり,図 2-12のような車両対車両衝突(Car to Car衝突)を再現できる設備が増えている.この場合,2台の車両を二つの走路で同時に牽引してクロスポイントで衝突させる方式が一般的である.2台の車両が同期してクロスポイントへ到達しないと衝突形態が変わってしまう.このため,このような牽引装置には高度な制御が必要である. 車両の開発においては,さまざまな衝突形態でより高い乗員保護性能を達成することが必要である.衝突シミュレータを活用することで,乗員の拘束システム(シートベルト,エアバッグ等)の最適化と実車衝突試

    験の削減や開発期間の短縮が可能になる.代表的な衝突シミュレータは,図 2-13のように窒素ガスを用いたシリンダを複数のバルブで制御することで,実車試験の複雑な衝突減速波形と車両のピッチング挙動を再現するものである.

    2-4-6 電波暗室

     1980年頃からの自動車へのエレクトロニクスの導入拡大により「走る,曲がる,止まる」といった車の本質的な機能のコントロールもエレクトロニクスで行うようになった. 最近の自動車は,環境保護,燃費向上に対応するためのハイブリッド車や電気自動車,安全性向上に対応するための衝突被害軽減ブレーキや車線逸脱警報・タイヤ空気圧警報,快適性・利便性等の要求に応えるためのナビゲーション・全方位モニタ・スマートエントリなどの新しい機能の電子制御システム,エレクトロニクスの技術進歩により新しい素子や材料を使用した電子ユニット・センサ類が多数搭載されるようになってきている. また,自動車外部の電磁環境も,高度情報化,消費者ニーズの多様化に伴い,携帯電話機やスマートフォン,無線 LAN,Bluetoothなど,電波利用の設備,機器により変化してきている. このため,従来以上に車載電子機器,特に新種の電

    図 2-11 各種シミュレータの機構

    (d)ヘキサポッド+2方向レール方式

    (c)ヘキサポッド+トライポッド方式

    (b)ヘキサポッド方式

    (a)ジンバル+レール方式

    図 2-12 衝突実験設備

    衝突エリア(クロスポイント)

    165°走路

    150°走路

    135°走路120°走路

    105°走路

    180°走路5°走路0°走路-5°走路

    90°走路

    図 2-13 衝突シミュレータ

    メインアクチェエータ ピッチングアクチェエータ

    レール

    台車ピッチング

    車体

    打ち出し

    SAMPLE

    hand_contents_8hand_preface_8hand_sample8第8分冊・サンプル (2)第8分冊・サンプル