■シャシーダイナモ(C/D)メーターのローラー上で排ガス値を公正に評価

●HC、CO、NOxの排ガスの計測は、「CVS(定容量希釈サンプリング装置)法」で重量として算出

クルマの排出ガスは環境や人体に悪影響を与えるため、排ガス規制によって有害成分HC、CO、NOx、PMごとに排出量が規制されています。規制値は、モード運転中に排出される総質量(g/km)で規定されています。

保安基準に規定されているモード排ガスの試験法について、解説していきます。

●モード排ガス試験とは

クルマの燃費・排出ガス性能を評価するために、シャシーダイナモ(C/D)メーターのローラー上で実走行を模擬した運転パターンで走行し、計測されるのがモード排ガスです。

HC、CO、NOx、PMごとに規制値が設定されているので、市場に投入されるすべてのクルマは規制値に適合する必要があります。

規制値は、モード運転中に排出される総質量(g/km)で規定されています。しかし、現時点では排出ガス濃度をリアルタイムで計測できても、排出ガス質量は計測できません。

そのため、分析計で計測した各成分の濃度とともに、排気管から排出される排出ガスの流量を計測するCVS法(詳細は後述)が採用されています。

C/Dモード試験
C/Dモード試験

●世界基準のWLTCモード試験

従来のJC08モード試験に代わって、2018年10月から採用された燃費・排出ガス試験法の世界基準WLTC(Worldwide-harmonized Light vehicles Test Cycle)モードが導入されました。国連欧州委員会の傘下にあるWP29(自動車基準調和フォーラム)で制定された、国際的に統一された試験法です。

WLTCモード試験は、従来のJC08と比べると最高車速が高く、加減速が多い、また走行時間や距離が長期化しました。その他にも、設定法変更による試験車質量の増加、コールド(冷態)運転割合の増加、アイドリング運転頻度の増加などの違いがあります。

走行パターンは「低速(市街地走行)」、「中速(郊外走行)」、「高速(高速道路走行)」の3つのフェーズに分けられ、全体の平均燃費値とともにフェーズごとの燃費値も表示することが義務付けられています。本来WLTCモードは、前述の3つのモードに「超高速」フェーズを加えた4つのフェーズで構成されています。日本では走行実態を踏まえ、超高速フェーズを除外した3つのフェーズで構成しています。

WLTC試験法
WLTC試験法

●排ガス計測(CVS)法

CO、HC、NOx、PM排出量の規制値は、モード運転時の総質量(g/km)で規定されています。

高速で排出される各成分の質量を直接計測する方法はないので、各成分の排出量を計測するためには排出ガスの濃度に加えて排出ガスの流量を計測する必要があります。

モード試験で採用されているのが、CVS(定容量希釈サンプリング装置)法です。

CVSでは、排出ガスを大気と混ぜ合わせて一定割合(7〜20倍)で希釈します。モード試験中に希釈された排出ガスは樹脂フィルム製のバッグに採取され、モード試験終了後にバッグ内の各排出ガスの濃度を計測します。

各成分の排出ガス質量は、希釈後の排出ガス容積、密度とバッグ内の各成分のガス濃度から算出します。また、希釈に用いた大気中にも低濃度ながら計測対象の成分があるので、別のバッグに大気をサンプリングして濃度を計測して、その分を差し引きます。

CVS計測法
CVS計測法

WLTCのような世界標準の試験法の施行によって、多くの国や地域の燃費・排出ガスの測定が一度の試験で済みます。これにより、仕向け地ごとの仕様設定が不要となり、部品の共通化による低コスト化が進みます。

排ガス規制については、欧州では2017年9月からWLTCとともに、実際の路上走行の排出ガスを規制するRDE(Real Driving Emission)規制が導入されています。現在日本でも、RDE導入が検討されています。

(Mr.ソラン)