正規化した全負荷パワーカーブ、WLTP Gear-Shifts Calculator

WLTP Gear-Shifts Calculatorに関する第４回です。

※WLTP:Worldwide harmonised Light vehicles Test Procedureの頭文字。「乗用車等の国際調和排出ガス・燃費試験法」と訳される。

前回の翻訳によりMT車の変速タイミングの計算機“WLTP Gear-Shifts Calculator”がどのようにして変速位置を決定しているのか、その手順を知ることができました。しかし、手順の説明文だけでは不明な点があります。エンジンパワーについてです。

使用するギアの決定は、1.速度維持や加速に必要なパワーと、2.各ギアで使えるエンジンパワーとを比較してと言っています。

1.の必要なパワーは計算式が手順の説明文中に明記されていて、変数は速度vだけなので容易に計算できます。（式の詳細は前回の翻訳を見てね）


2.のエンジンパワーは計算式などは明記されておらず、“正規化した全負荷パワーカーブ(the full load power curve, normalised to ～)”と表現されています。

本記事はこの“正規化した全負荷パワーカーブ”ついての詳細です。

なお、“正規化”自体の詳細はWikipediaあたりを読んでください。


計算機は“正規化した全負荷パワーカーブ”のデフォルト値を持っています。フォルダ\wltp-0.0.9a4\wltp中のファイルmodel.pyに記載されています。78行目から始まるデータがpetrol(ガソリンエンジン)で、106行目から始まるデータがdiesel(ディーゼルエンジン)です。

データをグラフ化すると次のようになります。

正規化したままでもそういうつもりで見ればパワーカーブっぽく見えます。縦軸が1.0のときに最大出力を発揮し、そのとき横軸が1.0で最大出力発生回転速度です。

このデータはこれで決定というわけではなく仮の値でしょう。まだalpha版ですし。もしくは車両ごとに変えるデータなのかもしれません。

“正規化した全負荷パワーカーブ”を計算機と同じ手順でフツーのパワーカーブに変換します。縦軸は最大出力[kW]を掛け、さらにセーフティ・マージンSM＝0.9を掛けます。横軸は手順に記載されている計算式を変形して最大出力発生回転速度とアイドリング回転数で[rpm]にします。

使用する数値は計算機の3.Usage - 3.4.Python usageに記載してある値を用います。
＝100[kW]
＝5450[rpm]
＝950[rpm]

このように変換したパワーカーブに、計算機が吐き出したp_availableを重ねてみます。（試験サイクルを書き換えてエンジンを高回転まで回してデータを採りました）

p_availableがpetrolにピタリと一致しました。先程のパワーカーブの変換が計算機内部と同じであるということです。

petrolと一致したのはデフォルトでpetrolが指定されているからで、ファイルmodel.pyの139行目「'p_norm': petrol」を「'p_norm': diesel」に書き換えればdieselを指定できます。

dieselを指定してp_availableを取得しグラフに重ねます。

p_availableはdieselと一致しました。


内部に“正規化した全負荷パワーカーブ”を持たせることによって計算機が必要とするすべての回転速度でエンジンパワーを計算可能としている※、ということが分かりました。

※厳密には線形補間も使っています。データは点でしか与えられていないので補間して連続した折れ線にします。フォルダ\wltp-0.0.9a4\wltp中のファイルexperiment.pyの538行目で線形補間の関数「np.interp」を使っています。

ということは“正規化した全負荷パワーカーブ”を書き換えればパワーカーブのカタチを自由に変えられますね。

試験サイクルを書き換えられたり、パワーカーブも書き換えられたり、コンピュータシミュレーションって楽しいですね。


おまけ1；
フォルダ\wltp-0.0.9a4\wltp\test\wltp_db内にファイルwot_samples.csvがあります。中には文字通りサンプルが入っています。wotはwide open throttle、つまりスロットル全開のことでしょう。

収録されているデータには名前が付けられています。exampleを除く4つはそれぞれEURO5、EURO6の規制でのサンプルっぽいですね。
・average Diesel, EU5
・average Euro 6 Diesel
・average Euro 6 Petrol
・average Petrol, EU5
・example 1
　…
・example 6

4つのデータをグラフ化します。


計算機のデフォルトデータはEURO5のグラフと同一です。デフォルトデータにはちゃんと根拠があるんですね。

おまけ2；
オレはトルクカーブも見たいんだ！というアナタへ。（セーフティ・マージンは掛けていません）