同じ車速変化で走行した時に実走行とシャシダイナモ上走行でエンジン負荷が同等になるのが理想ですが、タイヤをローラ上で回すだけでは実現できません。例えば実走行では車速相当の向かい風が車の空気抵抗になりますが、シャシダイナモ上では車体が静止しているので、そのままでは空気抵抗が作用しません。またタイヤと路面間の摩擦抵抗は、シャシダイナモ上のタイヤとローラ間の摩擦抵抗とは異なります。またシャシダイナモの回転ローラは曲率があるため、タイヤの変形抵抗も平らに近い実路とは異なってきます。一方、実路上で加減速する時は、車の質量が慣性抵抗になりますが、室内試験では車体は前後方向に動かないので、慣性抵抗は作用しません。
 実走行時と同等の負荷を室内試験でエンジンに与えるのが、シャシダイナモメータを構成する動力計の役割です。具体的には、ローラ軸に直結した電気動力計が、発電機と同じ原理で車の駆動輪の発生力を電力エネルギーに変えて吸収し、それによって駆動輪に走行抵抗が与えられます。この抵抗値が、実走行時と同じ力になるように電気動力計が自動制御されます。一方、減速時は、ローラ側がマイナスの慣性力をタイヤに与えるので、ドライバーはブレーキ操作で速度調整します。このようにして実際の運転に近い慣性力、走行抵抗が試験車に作用することになるため、室内試験でもアクセルやブレーキの操作に関して自然な運転感覚が得られます。

 走行抵抗のうち空気抵抗は車体形状によって変わり、ころがり抵抗も装着タイヤの違いに影響されます。したがってこれらは上図のようにテストコースで実測します。測定はコース上で車を自然惰行させて、その時の減速時間を測定することにより走行抵抗を計算で求めます。測定された走行抵抗は、その時の風や気温、気圧の影響を補正して標準状態の走行抵抗に補正し、これをシャシダイナモメータの目標走行抵抗として設定します。上図の車両冷却ファンは、車速と同じ風速になるように制御され、向かい風相当の風が車両前面に当たるようにします。これはエンジン等の冷却条件を実走行に近付けるためです。
 車に慣性抵抗を与えるため、試験車の重量に応じて規定された等価慣性質量をシャシダイナモメータに設定します。シャシダイナモでは、駆動輪を載せた回転ローラにその慣性力が抵抗として作用するよう機能しますが、その方法として車ごとに定められた等価慣性質量に応じてフライホィール(慣性盤)の組み合わせを選択する方式や、動力計側の吸収トルク制御により慣性力相当の抵抗力を与える電気慣性方式が使われています。
 乗用車や小型トラックなどの中・軽量自動車の排出ガス試験や燃費試験では、室内の試験室で試験車をシャシダイナモメータ上に設置し、国が定めた試験モードを走行させて排気管から放出されるCO、HC、NOx、CO2の総排出量を測定し、モード排出ガス量(g/km)や燃費値(km/L)を算出することになっています。シャシダイナモメータはこれらの評価値を測定する上で、試験車の運転条件を規定することになる基本的な設備です。
 試験法の基本的な考え方として、評価対象の車が実走行する時の状態にできるだけ近い条件を試験室で再現し、その際の排出ガス量や燃料消費量を測定することになっています。ただ試験車の運転方法(速度変化)を統一しておかないと比較できませんので、都市内や郊外の平均的な走り方のデータを元に試験走行モードが決められています。我が国で現在燃費試験に使われるモードは、JC08モードと呼ばれる20分間の走行パターンです。ただし今後は国際基準として定められたWLTCモードに順次切り替わります。
 実走行条件にできるだけ近い条件を試験車に与えるのがシャシダイナモメータの役割です。試験車の走らせ方は、規定通りの速度変化を与えるだけでなく、エンジンに加わる負荷が実路走行時と同等にすることが重要で、これがシャシダイナモメータの役割といえます。
 車が走行する際には、ころがり抵抗や空気抵抗が抵抗となり、これらはエンジンに対する負荷になります。さらに加減速時は、車の[空車重量+積載物]がもたらす慣性力とエンジン、タイヤなどの回転部分の慣性モーメントによる回転慣性力が作用するので、これもエンジンの負荷になります。こうした実際の走行時のエンジン負荷状態を再現するために、シャシダイナモメータは試験車の駆動輪を介して実走行時と同等の抵抗力がエンジンに作用するように制御されます。

 

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技術解説ーシャシダイナモメータによる車両評価1

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