ディーゼルスキャンダル後のRDE試験はどのように行われているのか?

ディーゼルゲート以降、排出ガスはベンチの上ではなく、交通の流れの中で70キロの携帯型計測装置を使って測定されるようになりました.
ディーゼルゲート以降、排出ガスはベンチの上ではなく、交通の流れの中で70キロの携帯型計測装置を使って測定されるようになりました.

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RDEテストとは、車両の排気ガス排出量をラボのテストベンチ上ではなく、実際の交通の中、実際の道路条件の下で、車両に取り付けられたポータブル測定装置(PEMS)を用いて測定する手順のことです.Euro 6以降の型式認証に不可欠なこのテストは、ディーゼルNOxスキャンダルの後、ラボ測定値と実際の使用との間の乖離を埋めるために設計されました.

注目ポイント

  • RDEテストは 90～120分 かかります.ルートは市街地、郊外、高速道路の各区間で構成され、各区間は最低でも 16 km でなければなりません.
  • 測定は、排気系に取り付けられた PEMS 装置で行われます.初代は200 kgでしたが、現在では約 70 kgまで軽量化されています.
  • ディーゼル車の実走行NOx限度は、Euro 6の限度値である80 mg/kmを超える 120 mg/km と定められています.
  • 最大テスト速度は 145 km/hで、高速道路区間のわずか3%についてのみ160 km/hが許容されます.
  • 気温、標高、積載量などの境界条件から外れたテストは 完全に無効 とみなされます.

RDEテストとは何か、車両に何を取り付けて行うのか

従来の型式認証テストはシャシーダイナモメーター上で行われます.車両は固定されたテストベンチに載せられ、車輪がローラーの上で回転し、排気ガスのサンプルは較正されたラボの分析装置で測定されます.RDEはこの仕組みを完全に逆転させます.車両は測定機器を搭載したまま公道に出て、実際の交通の中、実際の気象条件下で走行します.排気筒から出るすべてのものがリアルタイムで測定・記録されます.

これを可能にする機器は PEMS (Portable Emissions Measurement Systems)と呼ばれます.典型的なPEMSセットは、先進的なガス分析装置、排気質量流量計、気象ステーション、GPSで構成されます.例えば、ディーゼル車およびガソリン車の排気管内のNO/NO₂およびCO/CO₂濃度を測定するコンパクトなPEMSモジュールは、 -10 °Cから+45 °C までの気温、および 3,000 m までの標高で動作するように製造されています.測定装置は通常、牽引バーに取り付けられます.

PEMSの歴史は長く、最初はアメリカで大型車両のテストに使用され、その後Euro VI(大型車)およびEuro 6(小型車)の要件の中心に位置づけられました.現在の装置の重量は約 70 kgまで軽量化されています.初代は約200 kgありました.この重量差は些細な詳細ではありません.車両に積まれる1 kgごとに、テスト自体が測定する排出量に影響を与えるのです.

RDEはなぜ義務化されたのか?

EUは1990年代以降、NEDCと呼ばれるラボ用走行サイクルを使用していました.このサイクルの技術的プロファイルは一見無害でした.平均速度は 33 km/h、最大加速度は1.2 m/s²、サイクルの約25%では車両が完全に停止していました.その結果は、現代の車両が利用可能なエンジン出力のほんの一部しか使用せず、現実にはほとんど遭遇しない走行プロファイルでした.テストではクリーンに見えた車両が、高速道路上や積載時にはまったく異なる挙動を示していたのです.

転換点となったのは 2011 となりました.EU合同研究センター(JRC)は、ラボでの測定と路上での測定との間に、特にディーゼル車のNOx値において、大きく拡大する差異を検出しました.この発見が法制化プロセスのきっかけとなりました.最初の2つのRDEパッケージは2015年に採択され、2016年に官報に掲載されました(EU 2016/427およびEU 2016/646).テストは2017年に段階的に施行され、すべての新車乗用車については 2021年初頭、すべての新型ライトコマーシャルビークルについては 2022年初頭 から義務化されました.

第2パッケージの完結も重要です.米国でのVolkswagen違反の発覚を受けて、排出制御戦略の当局への申告や拡張されたドキュメンテーションといった透明性対策が法制に追加されました.つまりRDEは単なる技術的な修正ではなく、信頼の回復を目指した規制でもあるのです.

テストルートはどうあるべきか? 運転プロファイルと境界条件

Şehirde %29-44, otoyolda %23-43: Emisyon testiniz ancak trafikte harcanan her dakikanın milimetrik kurallara uymasıyla geçerli sayılır.

RDEでは道路そのものも基準に縛られます.テストルートは3つのセクションで構成されます.速度が0~60 km/hに収まる市街地区間、60~90 km/hの範囲の地方道路区間、90 km/hを超える速度が見られる高速道路区間です.各区間は最低でも 16 km でなければなりません.総時間は 90~120分 の間であり、距離の配分も定義されています.市街地29~44%、地方道路23~43%、高速道路23~43%です.平均速度は市街地では15~40 km/hの範囲に収め、高速道路区間では最低でも 5分間 100 km/hを超えて走行しなければなりません.

パラメータ範囲 / ルール
テスト総時間90~120分
区間の長さ市街地、地方道路、高速道路 - それぞれ最低16 km
最高速度145 km/h、高速道路走行時間の3%については160 km/h
気温(通常)0~30 °C
気温(拡張)-7 °C~0 °C および 30~35 °C
標高0~700 m(通常)、700~1300 m(拡張)
車両積載量最大重量の90%を超えてはならない
停止率(市街地)時間の6~30%

気温と標高の条件は「境界条件(boundary conditions)」と呼ばれ、テストの有効性を直接左右します.起点と終点の標高差は最大で 100 m、累積登坂は最大で 1200 m/100 km までとされています.拡張条件(つまり寒冷地や高標高)で測定された排出量は1.6で除算して正規化されます.境界条件から完全に外れたデータは、たとえ1つの測定点であってもテスト全体を無効にします.一方、法定速度の超過はテストを無効にしません.ここでのルールは、交通違反の取り締まりではなく、物理条件の再現性に関するものです.

テストはどのように無効とされるのか?

周辺条件のみならず、運転の性格も監査されます.データは2つの独立した評価ツールで分析されます.JRCの移動平均ウィンドウ(EMROAD)方式とグラーツ工科大学のパワー・ビニング(CLEAR)方式です.これらのツールは、速度と加速度の積(v·a)やRPAなどの指標を通じて、運転が「正常」かどうかをチェックします.ハンドルが高速道路に固定されたかのような平坦すぎる運転も、常にアクセルを踏み込む攻撃的な運転も拒否されます.有効と認められるためには、ルートの市街地、地方、高速道路の各ウィンドウの少なくとも %50が許容範囲に適合する必要があります.さらに便宜措置として、同じ駆動系、エンジンブロックタイプ、シリンダー数と配置、排出ガス後処理システムを持つ車両は、単一の「テストファミリー」とみなされます.これにより、各バリエーションごとに個別のテストを行う必要がありません.

適合係数:実走行での限界がなぜEuro 6限界値を上回るのか?

RDEでは限界値は、実験室限界値に係数を掛けて算出されます:NTE限界値 = Euro 6限界値 × 適合係数(CF).この係数が存在する実用的な理由があります.道路上で動作するPEMS装置の測定不確かさは、校正された実験室機器よりも高いのです.暫定段階(Euro 6d-TEMP)ではNOxのCFは 2,1 と定められ、最終段階(Euro 6d)では 1,5に引き下げられました.この1,5の値には、PEMS測定不確かさとして%0,5の余地が含まれています.興味深い点として、JRCはPEMSの不確かさをNOxについて%30と算出していましたが、加盟国は政策協議の結果、この余地を%50に引き上げました.

具体化してみましょう.ディーゼル車のEuro 6実験室限界値は 80 mg/km のNOxです.暫定RDE段階では、実走行で最大168 mg/kmまでの許容が見込まれ、最終段階ではこれが 120 mg/kmに引き下げられました.ガソリン車のEuro 6 NOx限界値は元々 60 mg/kmです.また、適合係数はルート全体を対象とした値に加え、市街地区間についても個別に確保することが義務付けられています.この目標は明らかに、コールドスタートを含む市街地排出を引き下げることにあります.粒子状物質については、Euro 6dにおいて粒子数(PN)はCF = 1,5で 9,0 × 10¹¹ #/km 未満でなければなりません.PN限界値は第3次RDEパッケージ(2016年12月)で義務化され、ハイブリッド車への適合措置や再生イベントがこのパッケージに含められました.CO2は測定・記録されますが、体系的には分析されず、義務対象の汚染物質はNOxと粒子数です.

RDEとWLTPの違いとは何か?

この2つのテストは頻繁に比較されますが、実際には同じ役割を担うものではありません.WLTPはNEDCに取って代わる 実験室 型の手順です.より高い平均速度と最高速度、より広い走行条件の範囲、より長いサイクルにより、NEDCより明らかに実走行に近いものとなっています.しかしそれでもシャシダイナモ上の管理された環境で実施されます.一方、RDEは実験室を完全に放棄し、道路上でNOx、HC、CO、CO2および粒子状物質を測定します.

つまり、両者は互いの代替ではなく補完関係にあります.新型車はいずれもWLTPとRDEの両方の試験で排出ガス限度値を満たさなければなりません.RDE試験では実験室と比べて走行ダイナミクスが高くなり、はるかに多くのデータをリアルタイムで監視・管理する必要があります.工学的には、これは評価負担の大幅な増加を意味します.特定のサイクルプロファイルに合わせるのではなく、道路上で何が起ころうとも限度値内に収まる排出戦略を構築しなければなりません.

Euro 7でRDEはどのように厳格化されるのか、そしてシステムの欠点とは?

RDE規制は静止した標的ではありませんでした.Euro 6eの改正により、メーカーは第三者機関がサービスタイム適合(ISC)RDE試験を実施できるよう、PEMSを車両側でサポートすることが義務付けられました.つまり、測定インフラはもはや車両自体のデジタルアーキテクチャの一部となっています.Euro 7規制では、型式認定に加えてブレーキシステムやタイヤに関する要件も定められており、PEMS技術は今後の実走行検証要件においてより大きな役割を果たすと期待されています.Euro 7が限度値を大幅に厳格化したという評価は広く見られますが、この点に関する詳細な影響数値は依然として一次の法規文書によって確認される必要があります.

システムの批判されている側面も具体的です.現行のRDE試験はメーカーが提供する量産前の車両にのみ適用されます.寒冷地や高地の条件(これらは不釣り合いなほど高いNOxを発生させる可能性があります)は、「拡張された」境界条件の範囲までしか組み込まれません.単一のRDE試験でも同じ車両で異なる結果が出ることがあり、これが再現性を制限しています.さらに、メーカーはRDE型式認定試験の 50%までを技術サービスの監督下で自社で実施できます.そのため、独立した再試験と市場監視の必要性がしばしば指摘されています.もう一つの技術的事実として、RDE限度値を満たすには、車両全体の動作範囲で高効率なDeNOxシステム、つまりSCRとAdBlueが必要です.32.5%の尿素水溶液は排気系のSCR触媒に噴射され、高温でアンモニアに分解されてNOxを窒素と水に変換します.DPFとの組み合わせは、実走行限度値が物理的に達成可能であることの基盤となっています.

あなたの車の実走行排出ガスデータはどこで確認できますか?

RDEは試験ラボの問題にとどまらず、消費者への扉も開いています.メーカーはRDE試験の技術レポートを作成し、その一部を自社のウェブサイトで一般公開する義務があり、より詳細なレポートは「正当な利益」を持つ請求者に無料で提供されています.EUでは実走行時のCO2および燃費データがEEAのデータハブ("Real world emissions from cars and vans")で収集されており、欧州委員会は車両に搭載された燃費モニタリング装置からのデータを用いて実走行CO2レポートを公表しています.

EU以外にも選択肢があります.米国では消費者がFueleconomy.govを通じて車種別の排出ガスデータにアクセスでき、AIR Indexのような独立した評価プラットフォームも実走行時の排出ガスおよび燃費値を提供しています.つまり、購入を検討している車のカタログ値だけでなく、路上で測定された実際の挙動を確認することは、今日では技術的に可能なのです.

結論: RDE試験は購入者に何をもたらすのか?

RDEの本質は一言でまとめられます.それは排出ガス申告を、車両に依存しない試験室の結果から、実際の交通で検証された測定値へと変換することです.このシステムには欠点(狭い境界条件、生産前車両への適用、再現性の限界)があり、批判には正当な根拠があります.しかし方向性は明確です.新しい規制が導入されるたびに、測定はより現実的な条件と、より狭い許容差へと近づいています.走行中に、気温や交通状況が完全に自分の意志とは無関係であるような日に、排気筒から何が排出されるのかを確認できることは、排出ガス規制における過去10年間で最も具体的な前進です.

参考文献