自動車技術会論文集

研究論文

リーン限界性能向上のための燃焼変動率の予測に関する基礎検討

－燃焼圧センサーを用いたIMEP 変動率の予測－

阿部己和, 梶谷満信, 瀧山武

2021 年 52 巻 1 号 p. 1-6
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.1

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ガソリンエンジンの安定限界制御に関する研究の歴史は非常に長く、その多くは過去のサイクルの燃焼変動率を制御してきた。しかし、次サイクルの変動率を予測できれば、リーン限界を向上させることができると考える。そこで、本論文では燃焼圧センサーを用いたIMEP変動率の予測方法を提案する。

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NO₂ 添加の低温酸化・着火遅れに与える影響についての化学反応論的研究

葛晰遥, 三好明, 大野諒平, 原田雄司

2021 年 52 巻 1 号 p. 7-12
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.7

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内燃機関の熱効率向上には高圧縮比化が有効であるが，異常燃焼抑制が課題である．既往研究からEGR中のNO・NO₂による自着火時期の進角・遅角効果が報告されているが，そのメカニズムについて完全には明らかにされていない．本研究は反応速度論に基づき燃料起因の中間生成物とNO₂の素反応の検討結果を報告する．

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多目的設計探査を用いた動弁系の多機能を短時間に最適化する検証手法の構築

佐野雄樹, 赤井佑史, 高橋巧, 石井啓資, 福原吉之助, 小林武夫, 下山幸治

2021 年 52 巻 1 号 p. 13-18
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.13

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内燃機関における動弁系は、機構だけではない。エンジンパワー、燃費、燃焼加振、信頼性、商品性に至るまで、様々な要求を高次元で満足する。多機能を高性能にバランス設計することは、検証時間の観点から困難とされている。本研究では、多機能を数時間で設計可能とした検証技術を紹介する。

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Diesel Particulate Filter 流路内のアッシュ移動モデルの構築

－アッシュの粒子径，空隙率，透過率が移動に及ぼす影響－

宮原哲順, 福間隆雄, 草鹿仁, 松野真由美, 北村高明

2021 年 52 巻 1 号 p. 19-24
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.19

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DPF堆積アッシュの粒子径，かさ密度，空隙率，透過率が，DPF流路内のアッシュの移動に与える影響をモデル化し，DPF流路内のアッシュ堆積分布と，DPF全体の圧力損失を予測するモデルを構築した．モデルによる計算結果と，DPG（Diesel Particulate Generator）でのアッシュ堆積実験での結果とを比較し，モデルの妥当性を検証したので報告する．

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新しい空燃比センサを用いた低エミッション排気システム

林下剛, 青木圭一郎, 高橋紀貴, 伊藤誠

2021 年 52 巻 1 号 p. 25-30
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.25

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新しく開発した空燃比センサ（以下、A/Fセンサ）を用いて，低温エミッションの低減が可能な排気システムを実現した．A/Fセンサの被水強度を大幅に向上することでエンジン始動後のA/F制御を早期に開始することを可能とした．結果として始動時のHCの排出を20％低減できるポテンシャルを持つ．

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水熱劣化したCu-CHA 触媒におけるSCR 反応のモデル化

田中光太郎, 松田大史, 藤本輝光, 境田悟志, 金野満, 冨田衷子, 三木健, 小渕存

2021 年 52 巻 1 号 p. 31-36
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.31

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水熱劣化したCu-CHA触媒を用い，アンモニア酸化反応を考慮したStandard-SCR反応の劣化モデルを構築した。水熱劣化によるNH₃吸着容量の減少及び活性サイトの質の変化による反応の反応速度定数の変化をモデル化し，構築したモデルにより，劣化触媒上のNO転化率を再現できることを確認した。

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機械学習・深層学習によるドライバーが感じる車両挙動の特徴量抽出

小林浩章, 香取嘉彰, 藤城宣, 山下太郎, 立岡宏治, 宮代大輔

2021 年 52 巻 1 号 p. 37-42
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.37

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ボディ補強が操縦安定性に影響を与えることが知られている．しかし補強の有無の効果を官能評価では把握できるが，実走データで示そうとしても、補強によって生じる車両挙動の違いはわずかで、その差異を抽出することは難しい．そこで本研究では機械学習・深層学習を用いてドライバーが感じる車両挙動の特徴量を抽出する．

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二輪車の運動解析用タイヤモデルに関する研究

景山一郎, 栗谷川幸代

2021 年 52 巻 1 号 p. 43-50
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.43

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本研究は二輪車の停止状態から高速走行の運動解析を行うためのタイヤモデル構築を目的としている。このため、タイヤの基本構造および実験結果よりそのパラメータ同定等を示した。構造的にはサイドウォールの粘弾性特性とトレッドゴム部をブラッシュモデルで構築し、路面とブラッシュが粘着していることをベースとした。

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異方性トポロジー最適化によるTailored Fiber Placement可変軸複合材料リアフレーム試作に向けた設計検討

岩野吉宏, Zhou Yuqing, 田仲正明, 和田敦, 吉川勝治, 川本敦史, 野村壮史

2021 年 52 巻 1 号 p. 51-57
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.51

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三次元的に配向を制御した連続繊維複合材料で自動車のフレーム構造の最適設計と試作を実施。最適設計には異方性トポロジー最適化を、試作にはTFP (Tailored Fiber Place) を用いた。従来は基布が平面であったが、これを三次元的構造に拡張し、最適化結果の試作検証を実施。

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ピッチ差を有するナットの締め付け／緩ませ過程におけるナット高さの緩み止め性能への影響

野田尚昭, 王彪, 佐野義一, 劉溪, 立石孝介, 乾湧人, シュウベイフェン, 高瀬康

2021 年 52 巻 1 号 p. 58-63
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.58

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本論文では，ナット高さを大きくしたピッチ差付きナットの締結力とトルクの関係を3次元FEM解析により求め，実験結果と比較して，ナット高さの緩み止め性能への影響を明らかにする．その後，疲労強度への影響についても考察し，緩み止め性能と疲労強度向上の両立できるナット高さを提案する．

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高度自動運転状況下におけるドライバへの情報伝達方法（第4報）

―運行設計領域外を伝達するための視覚表示内容―

大谷亮, 江上嘉典, 栗山あずさ, 佐藤健治, 石井啓介

2021 年 52 巻 1 号 p. 64-69
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.64

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本研究では，条件付き自動運転システムを対象にして，ODD外となり比較的余裕のある段階でドライバに運転交代要求を伝達する際の視覚表示内容について検討した。運転シミュレータ実験の結果，視覚表示の内容によっては，自動運転中に実施していた非運転課題を終了しないなどのドライバ行動への影響が見られた。

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自動運転車のMinimum Risk Maneuver の違いが後続車へ与える影響（第2報）

―交通量の異なる状況における後続車への影響要因の実験検討―

本間亮平, 若杉貴志, 小高賢二

2021 年 52 巻 1 号 p. 70-75
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.70

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レベル3自動運転の権限委譲時にドライバの対応がない場合，システム制御（MRM）でのリスク低減が検討されている．渋滞走行時と交通量の少ない状況において，MRMのハザード提示有無，減速度，停止位置等の違いが，後方からの接近車両へ与える影響をDS実験で調査した．リスク低減に有用な条件から，MRMの配慮事項をまとめた．

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技術論文

大型トラックドライバの運転行動特性を考慮した前方不注視状態の推定方法

岩男眞由美, 山口和彦, 草刈由歌, 津田隆太

2021 年 52 巻 1 号 p. 76-81
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.76

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大型トラック向けに，カメラを用いた前方不注視状態推定方法を開発すべく，運転中の脇見類似行動映像に対する警報要否主観評価に基づいて警報すべき行動の特徴を把握し，顔向き・顔位置に基づく推定ロジックを考案した．Aピラーに設置したカメラで，多様な脇見行動を的確に検知・警報できることを実験的に確認した．

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研究論文

自動運転・先進ドライバ支援システムに対する省燃費機能統合制御方式の提案

奥田雄希, 岡田隆, 佐藤一彦, 杉山喜春

2021 年 52 巻 1 号 p. 82-87
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.82

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自動運転や先進ドライバ支援システムの普及が進み、快適性や経済性などの付加価値が求められると予想する。これに対して、実際の走行環境を対象としたシーン判断に基づいた運転計画の調停を実現する統合制御化方式を立案した。実走行環境を模擬したシミュレーション評価を行ったので、その定量的な効果について報告する。

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広範囲の強度と板厚に対応する新規有効幅計算式の提案および穴による部材強度低下の抑制方法の検討

窪田紘明, 三浦希, 吉田一也

2021 年 52 巻 1 号 p. 88-93
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.88

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有限要素法解析を用いて薄肉角筒モデルの曲げ解析を行い，衝突時の部材の強度計算に用いられる有効幅計算式であるKarmanの式およびNomaの式の270～1500 MPa材における精度を検証した．さらに，本結果に基づき新たな高精度有効幅計算式を提案した．また，部材に穴がある場合の応力分布を検証し，穴の影響の低減策について検討した．

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高張力鋼板の軸圧壊破断現象に及ぼす組織因子と材料特性の影響

小峯慎介, 中垣内達也, 横田毅, 堺谷智宏, 佐藤健太郎, 占部俊明

2021 年 52 巻 1 号 p. 94-99
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.94

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ハイテン材をエネルギー吸収部品に適用するには、衝突変形時の破断を抑制し安定的に高い吸収エネルギーを得ることが課題である。本研究では、プレス成形による一次加工部における軸圧壊変形を模擬した耐破断特性評価法を用いて、変形中の組織を解析し、破断現象に及ぼす組織因子および材料特性の影響について考察した。

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非線形モデル予測制御を用いたレーンチェンジにおける行動決定・経路計画・制御の同時実行

本田康平, 奥田裕之, 鈴木達也

2021 年 52 巻 1 号 p. 100-105
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.100

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自動走行における経路計画と車両制御には共通して考慮すべき点が多く，同時に最適化されることが望ましい．本研究ではレーンチェンジタスクを対象に，C/GMRES法を用いた非線形モデル予測制御を適用し，簡易的な経路計画と入力（加速度，操舵角）の決定を実時間で行う手法を提案，シミュレーションによりその有効性を検証する．

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非線形摩擦の状態推定とモード解析による自動車用ワイパシステムの振動抑制を考慮したサーボ系の設計

配島拓司, 小杉信彦, 佐野滋則, 内山直樹

2021 年 52 巻 1 号 p. 106-112
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.106

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びびり振動を抑制しつつ目標動作への追従性を有する制御系設計法を提案した．動特性モデルのモード解析により振動抑制と追従性の向上に有効なモードのみを制御対象とすることで制御ゲインの増大なく，両立する設計が可能となった．さらに，状態量の目標値を指定する状態偏差系とすることで追従性が大きく改善した．

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ミリ波レーダによる深層学習を用いた駐車場環境の復元

秋田時彦, 三田誠一

2021 年 52 巻 1 号 p. 113-118
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.113

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実験車に設置したミリ波レーダにて駐車車両と構造物をスキャンし，蓄積した反射強度マップから，独自設計した畳み込み深層学習器にて元の形状を推定した．並列/縦列駐車車両，縁石，壁に対し，クラス識別及び全体形状の推定精度97%以上，駐車車両近傍部形状に対する最大輪郭誤差を平均7.3cm以下で形状復元できた．

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技術論文

ビックデータを活用した制御リスク設計

小池伸

2021 年 52 巻 1 号 p. 119-124
発行日: 2021年
公開日: 2020/12/24

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.119

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バラツキがある数値で演算を行う場合、個々の値が分布を把握するのに十分なデータがあったとしても、一般的な数値演算には精度限界がある。正確な結果を求めるには其々の値の分布を作成し，分布演算を行う必要がある。運転自動化に伴う制御リスク設計を其々の方法で行い，数値演算が持つ誤差の原因と大きさを明らかにする。

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研究論文

多成分燃料噴霧モデルを用いた高噴射圧力条件下における二成分燃料噴霧の解析（第1報）

齋藤宏樹, 松田大, 川野大輔, 松村恵理子, 千田二郎

2021 年 52 巻 1 号 p. 125-130
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.125

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混合燃料の気液平衡や物性値を推定する多成分燃料噴霧モデルは，多成分燃料噴霧の燃料濃度分布特性を表現できる．本論文では，WAVE-MTABモデルを分裂モデルに適用し，高圧噴射条件下における二成分燃料噴霧の噴霧特性を解析した．その結果，二成分燃料噴霧の先端挙動及び各燃料の濃度分布を再現することができた．

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深層学習によるエンジン放射音からのノッキング音と筒内圧の推定手法（第2報）

笠原太郎, 渡部光, 池田太一, 吉越洋志

2021 年 52 巻 1 号 p. 131-136
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.131

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マイクロホンで捉えたエンジン放射音から，ノッキング音と筒内圧力に重畳したノッキングの成分を推定する深層学習モデルを開発した．前報ではこのモデルを応用したノッキング検知手法を提案し，1000r/minにて収録したエンジン放射音で基礎検討をした．本稿ではより幅広いエンジン運転条件での検証を行う．

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HV エンジン始動時振動低減のためのモータ協調制御

伊藤友文, 柴田康二, 森田英憲, 杉村寛, 加藤春哉, 小林幸司, 佐々木岳嗣

2021 年 52 巻 1 号 p. 137-141
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.137

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従来のHVエンジン始動時ショック制御は，2つのモータジェネレータ(MG)で独立に駆動系の制振を行い，それぞれの定数を実車で適合してきた．今回，実車レスのモデルベース開発実現の為，2つのMGを協調させ制御系全体を制御するモデルを構築し，制振効果の増大が可能な新制御であるMG協調制振制御を開発した．

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技術論文

FC スタックの出力制御に着目した車両冷却性能改善

細井章仁, 乾究

2021 年 52 巻 1 号 p. 142-147
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.142

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FCシステムの冷却損失特性として(1)FCスタックから生成された熱は冷却水に集中して廃熱される。(2)通常使用範囲に比べ高負荷,高水温条件下での出力変化に対する効率変化が大きい。(3)内燃機関に比べFCスタックの許容水温が低い等が挙げられる。これらの特性からFCスタックを適温に維持するためにラジエータが大型化する傾向にある。この研究の目的は(2)の冷却損失特性に着目したFCスタックの出力制御を改良することにより, 発熱と放熱能力の不均衡を是正する。

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研究論文

走行モード切替用ブレーキを搭載した2 モータEV システムの検討

日下部誠, 塩津勇, 長田育充, 野沢右, 中澤輝彦

2021 年 52 巻 1 号 p. 148-153
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.148

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従来の2モータシステムは機構の制約上1つのモータのみでの回生や後退駆動ができなかった．そこで，新構造のドグブレーキシステムを追加した，新2モータシステムを提案する．実証試験にて，モード切替時のトルク段差が従来システムと同等であること，提案ブレーキがモータの回転起動で受動的に解放することを確認した．

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二輪車の極低速走行時の運動特性に関する研究（第2報）

- ライダの身体による影響 -

景山一郎, 栗谷川幸代, 小林ゆき

2021 年 52 巻 1 号 p. 154-159
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.154

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二輪車の極低速走行時の直立安定性に注目した研究であり、特にライダが身体を動かしたことによる影響を力学的モデルとして検討する。身体の動きにより、二輪車へどのような影響が現れるかをモデル化し、制御の可能性について検討を行っている。

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マルチマテリアル構造を適用した超ハイテンエネルギー吸収部品の開発

樋貝和彦, 塩崎毅, 玉井良清, 馬渕直樹, 北村繁明

2021 年 52 巻 1 号 p. 160-164
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.160

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車体衝突時に変形して衝突エネルギーを吸収する骨格部品について，少量樹脂を超ハイテン骨格部品と薄鋼板製の樹脂固定板で挟んだマルチマテリアル構造を開発した．本構造を1470MPa級ハイテン部品に適用すると部品母材破断が回避され，軸方向の圧壊エネルギー吸収量が50%以上向上し，同性能の部品と比較して25%の軽量化を達成した．

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開発初期段階における乗用車前部の基本骨格検討手法の開発

田村健司, 小柳卓也, 近澤亮介, 川原康照

2021 年 52 巻 1 号 p. 165-170
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.165

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開発の初期段階において、カバーレンジを一括で見渡しながら基本骨格の検討ができる手法を提案する。本報では、骨格配置と質量・性能の関係を示す得失マップをCAEを用いて作成した。その際、パラメトリックモデリングと機械学習を組み合わせることにより、図面がない段階で、広範囲かつ多方面からの検討を可能とした。

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車速認知と車内快適性の両立を目的とした車内音・振動に関する検討

吉田準史, 助川吉行, 吉岡叡二

2021 年 52 巻 1 号 p. 171-176
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.171

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本研究では車速認知性と車内快適性の両立を目的に周波数やレベルを変化させた様々な音やステアリング振動と車速認知性および快適性に関する調査を行なった．その結果，低周波帯で周波数変化する音が特に快適性を低下させず車速認知を向上させる効果が認められた．また，ステアリング振動についても同様の効果が見られた．

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ペダル操作に関するロコモーティブシンドローム及び注意機能の影響分析

細川崇, 橋本博, 平松真知子, 寸田剛司, 石田肇

2021 年 52 巻 1 号 p. 177-183
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.177

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高齢者によるアクセルとブレーキの踏み間違い事故が社会問題化している．本研究は，加齢の影響が想定される人的要因とペダル操作エラーの関係を検討した．モックアップ実験により，ブレーキの教示でアクセルを踏んだ場合のエラーと人的要因指標間で分散分析を実施した結果，歩行能力と注意機能が有意であることが示された．

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技術論文

機械学習を活用したデフロスタ晴れ性能の逆解析技術の開発

ファンビン　ロン, 山前康夫, 田中博, 安木剛

2021 年 52 巻 1 号 p. 184-189
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.184

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自動車の電動化につれてエンコパにあるデフロスタノズルの配置可能な空間は狭くなり、デフロスタノズル形状は小型化される。この制約の下で晴れ性能を確保しながらCFD・実験による評価工数を低減する必要がある。本研究では機械学習を活用してデフロスタ晴れ性能を表すウィンドシルード流速分布を幅広い設計空間の中で瞬時に予測可能なReduced Modelを作成した。又Reduced Modelの予測結果に対して決定木アルゴリズムを活用したデフロスタ晴れ性能成立条件探索技術（逆解析技術）を構築した。又逆解析技術によって導出された小型デフロスタノズル形状の晴れ性能を計算し、本研究の逆解析技術の有効性を確認した。

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研究論文

定電位式センサを活用したガソリン自動車排出ガス中のアンモニア計測

田中光太郎, 上平和季, 境田悟志, 金野満, 丹下健, 佐藤進

2021 年 52 巻 1 号 p. 190-196
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.190

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アンモニア(NH3)は粒子状物質の二次生成を引き起こすため，自動車からの排出実態を把握する必要がある．本研究では，定電位式センサを活用したNH3計測手法を考案した．WLTCモード走行時のガソリン自動車排出ガス中のNH3を計測し，近赤外レーザーによるNH3計測装置及びFTIRで計測した値と比較した．

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980MPa 級高張力鋼板の軸圧壊変形における破断現象

堺谷智宏, 佐藤健太郎, 玉井良清, 小峯慎介, 中垣内達也, 占部俊明

2021 年 52 巻 1 号 p. 197-202
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.197

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ハイテン材をエネルギー吸収部品に適用するには、衝突変形時の破断によるエネルギー吸収特性の不安定化が課題である。本研究では、プレス成形を考慮した軸圧壊変形における破断挙動を評価するために、独自の直交逆曲げ破断試験を提案し，直交逆曲げ破断試験によりプレス成形部品の軸圧壊破断を再現できることが示された。

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停電災害における車載コンセントの活用実態に関する研究

－北海道胆振東部地震でのブラックアウトを事例として－

加藤秀樹

2021 年 52 巻 1 号 p. 203-207
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.203

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日本では災害時停電にどのように備えるべきかが課題となっており、電動車両に搭載された100V-AC電源の活用が期待されている。しかし、活用実態に関する定量的な調査はあまりみられないことから、北海道胆振東部地震を事例としたアンケート調査を実施し、搭載車両保有者の約7割が電源を活用できた等の結果を得た。

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資料

国連自動車基準調和世界フォーラム(WP29)における自動車のサイバーセキュリティ基準の解説

新国哲也

2021 年 52 巻 1 号 p. 208-212
発行日: 2021年
公開日: 2021/01/26

DOIhttps://doi.org/10.11351/jsaeronbun.52.208

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国連の自動車基準調和世界フォーラム（UNECE/WP29）では、自動運転及び関連する技術について基準案の策定を進めている。自動車のサイバーセキュリティ基準は優先課題の1つとなっている。本稿では、この基準の概要と要件の解釈及び審査の要点などについて概説する。

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