謝東明，溫泉，梁榮亮，王星，張志國

(中國汽車技術研究中心，天津 300162）

2007 年，加速行駛車外噪聲測量新方法ISO 362-1：2007道路車輛加速行駛車外噪聲測量—工程法[1]，ECE R51有關對四輪以上汽車就其噪聲排放認證的統(tǒng)一規(guī)定—方法B推出[2]，相應的國標GB 1495-20XX汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法也正在修訂中[3]，計劃將于2013―2014年頒布。

新試驗方法，對于乘用車參考點通過試驗場地中點的速度，商用車參考點駛離測試區(qū)域時刻的發(fā)動機轉速、車速均有更嚴格的規(guī)定[4]。目前，用于GB1495-2002噪聲測試的傳統(tǒng)試驗方法無法滿足新試驗方法的要求，國內(nèi)部分汽車檢測機構與整車廠商利用專業(yè)測試系統(tǒng)進行汽車加速行駛車外噪聲測試，但試驗過程繁瑣，且測試系統(tǒng)攜帶不便、裝卸耗時耗力，與國內(nèi)強制認證試驗和出口認證試驗項目量大且經(jīng)常需要轉換于國內(nèi)幾大試驗場的實情不相適應。

本文將提供一種方便、快捷、適應性強的加速行駛車外噪聲快速試驗方法，以滿足ISO 362-1:2007、ECE R51-03系列以及最新的GB1495草案所述的試驗方法新要求[5]，為國內(nèi)各大汽車檢測機構與整車廠商汽車加速行駛車外噪聲新試驗的開展提供參考。

1 加速行駛車外噪聲試驗新方法

1.1 乘用車試驗方法概述

ISO 362-1：2007、ECE R51-03系列以及最新的GB1495草案，對于乘用車試驗方法要求如下：

適用于M 1、N 1、以及M 2 ≤3 500 kg（最大總質量）類車輛，需要進行全油門加速噪聲試驗與勻速噪聲試驗；

需依據(jù)車輛各檔位加速性能，確定噪聲試驗時選用的試驗檔位，所用試驗檔位的加速度值應盡可能接近車輛參考加速度值awotref，且不超過3.0 m/s；

加速噪聲試驗與勻速噪聲試驗時，均需保證車輛參考點通過試驗場地中線PP′線時的試驗車速vtest(vPP')在50 km/h±1 km/h范圍內(nèi)，加速延遲車輛需進行預加速，以保證車輛試驗過程中獲取均衡的加速度值；

依據(jù)選定檔位的加速試驗噪聲結果、相應檔位加速度值以及勻速試驗噪聲結果，加權獲取噪聲試驗最終結果。

1.2 商用車試驗方法概述

適用于N 2、N 3、M 2＞3 500 kg（最大總質量）、M 3類車輛，僅需要進行加速噪聲試驗；

車輛參考點駛離試驗場地BB′線時，車速VBB'應控制在35±5 km/h范圍內(nèi)，發(fā)動機轉速nBB'應控制在70～74%發(fā)動機額定轉速（N 2、M 2＞3 500 kg類車輛）或85～89%發(fā)動機額定轉速（N 3、M 3類車輛）；

需依據(jù)目標車速VBB'、轉速nBB'控制條件確定試驗檔位；

單一檔位試驗時，該檔位噪聲試驗結果即為最終試驗結果，采用兩個檔位試驗時，取兩個檔位噪聲試驗均值作為最終試驗結果。

2 推薦采用的試驗流程

結合以上試驗新方法特點，通過2009年至2012年，約80臺M 1、M 2、M 3、N 1、N 2、N 3各類樣車的加速行駛車外噪聲試驗，總結出關于乘用車與商用車加速行駛車外噪聲快速試驗的優(yōu)化試驗流程。

2.1 乘用車試驗優(yōu)化流程

乘用車加速行駛車外噪聲試驗新方法的開展，需按照以下四個步驟進行：

采用車載信號測試模塊測量整車速度、加速度、位移、油門踏板開啟時刻信號，獲取各檔位的加速性能及加速延遲時間；

通過對上述信號分析與后處理，依據(jù)法規(guī)要求，初步確定試驗所需檔位、試驗所需入線速度及預加速距離；

依據(jù)初步確定的試驗檔位、入線速度、預加速距離，進行噪聲試驗，采用車載信號測試模塊記錄噪聲試驗過程中的所有車載信號，采用聲級計記錄汽車通過試驗場地過程中的聲壓級；

依據(jù)噪聲試驗過程中，車載信號測試模塊獲取的車速、加速度、位移、參考點通過試驗場地各點時刻等車載信號判定試驗過程是否滿足標準要求，并結合聲級計所測各檔位加速、勻速噪聲測量值，加權獲取試驗最終結果。

2.2 商用車試驗優(yōu)化流程

商用車加速行駛車外噪聲試驗新方法的開展，需按照以下四個步驟進行：

采用車載信號測試模塊測量整車速度、加速度、位移、發(fā)動機轉速信號，并獲取各檔位車速、發(fā)動機轉速對應關系；

通過對上述車載信號分析與后處理，依據(jù)法規(guī)要求，初步確定試驗檔位、試驗所需入線速度及入線發(fā)動機轉速；

依據(jù)初步確定的試驗檔位、入線速度、入線發(fā)動機轉速，進行噪聲試驗，采用車載信號測試模塊記錄噪聲試驗過程中的所有車載信號，采用聲級計記錄汽車通過試驗場地過程中的聲壓級；

依據(jù)噪聲試驗過程中，車載信號測試模塊獲取的發(fā)動機轉速、車速、加速度、位移、參考點通過試驗場地各點時刻等車載信號判定試驗過程是否滿足標準要求，并結合聲級計所測各檔加速度噪聲測量值，獲取試驗最終結果。

3 推薦采用的測量系統(tǒng)

3.1 現(xiàn)有設備面臨的問題

3.1.1 傳統(tǒng)簡易設備面臨的問題

目前用于加速行駛車外噪聲國內(nèi)強制認證試驗與出口認證試驗的傳統(tǒng)設備主要有速度計、發(fā)動機轉速表、聲級計、聲校準器、氣象設備等。其各種設備之間，均采用獨立采集信號的方式，不能實時、同步采集，難以將車載信號集成，也不具備后處理能力。

由于其不能對預加速距離、起始加速時刻及入線速度、車輛各檔位縱向加速度均值、車輛參考點在試驗場地中相對位置及對應車速、發(fā)動機轉速與車速對應關系等參數(shù)進行準確記錄，所以難以滿足試驗要求。

3.1.2 專業(yè)測試系統(tǒng)面臨的問題

國內(nèi)各大汽車檢測機構與整車廠商使用的各型專業(yè)測試系統(tǒng)，可實時、同步采集各種車載信號，同時通過地面上的測試模塊，確定車輛在試驗場地中的相對位置、車速、噪聲等信號，并采用無線傳輸?shù)姆绞綄崿F(xiàn)車載信號與地面信號的集成，可滿足ISO 362-1:2007、ECER 51-03系列以及最新的GB 149 5草案試驗新方法的測試要求。

但由于此類系統(tǒng)價格高達百萬；且構成復雜，需要3名工作人員連續(xù)工作2 h左右方可完成測試系統(tǒng)的安裝調試；場地適應性較差，測速雷達、光電信號發(fā)射與接收器、傳聲器與地面的數(shù)據(jù)采集器之間多采用有線連接，而國內(nèi)主要的幾大試驗場噪聲試驗路面均與性能路、強化路、綜合路等其他道路共存，測試系統(tǒng)難以找到合適的安裝位置。其較低的試驗效率與國內(nèi)強制性認證試驗的巨大試驗量不相適應。

3.2 加速行駛車外噪聲快速測量系統(tǒng)構成

針對傳統(tǒng)簡易測試設備不能集成車載信號的缺陷，以及復雜測試系統(tǒng)面臨的成本高昂、結構復雜、場地適應性較差、試驗效率較低等方面的不足，結合推薦使用的試驗流程，在現(xiàn)有設備基礎上，整合出一套滿足ISO 362-1：2007、ECE R51-03系列以及最新的GB1495草案試驗方法的快速測量系統(tǒng)。

汽車加速行駛車外噪聲快速測量系統(tǒng)包括車載信號測試模塊與噪聲聲壓級測試模塊兩部分組成，既能夠滿足相關最新標準、法規(guī)對于車輛試驗工況的較高要求，又能快速完成測試任務。如表1所示，快速測量系統(tǒng)使用的主要設備。

快速測量系統(tǒng)中，車輛速度、發(fā)動機轉速、相對位置、縱向加速度、油門踏板狀態(tài)等車輛參數(shù)均采用VOBX數(shù)據(jù)采集器同步采集、并集成存儲在計算機或SD存儲卡中，用于后處理。噪聲信號則通過聲級計測定；可從聲級計直接獲取噪聲試驗結果，也可將噪聲信號存儲于SD卡或計算機中，用于后處理。

如圖1所示，為整個快速測量系統(tǒng)的結構示意圖。整個系統(tǒng)一人便可攜帶，采用本文推薦的試驗優(yōu)化流程，從儀器安裝、調試到試驗完成拆卸儀器，乘用車試驗總共需要3人（含駕駛人員）工作1.5 h，商用車試驗僅需1 h左右，適合目前國內(nèi)強制性認證試驗的較大工作量，以及試驗設備在試驗場地間的頻繁轉換。

3.3 快速測量系統(tǒng)具體實施方案

3.3.1 轉速測量實施方案

如圖1所示，轉速測量過程中，采用RPM 8000 PRO型發(fā)動機轉速表通過探測汽車直流電路中的電壓波動頻率通過數(shù)字脈沖信號（TTL）的模式輸入FMI 03型頻率輸入模塊的頻率，并在FMI 03型頻率輸入模塊中調理為RPM信號（revolutions per minute），最終將RPM信號通過CAN線輸入車載的VBOX數(shù)據(jù)采集器中，單位r/min。

表1 加速行駛車外噪聲快速測量系統(tǒng)設備列表Tab 1.Test equipments of fast measuring system for noise emitted by accelerating motor vehicles

3.3.2 速度、加速度、位移信號測量實施方案

速度、加速度、位移信號測量均通過GPS天線與VBOX數(shù)據(jù)采集器內(nèi)置的GPS Engine組合接收衛(wèi)星信號獲得，速度、位移等常用信號都可以實時顯示在數(shù)據(jù)采集器的顯示器上。

3.3.3 油門踏板開啟時刻測量實施方案

油門踏板開啟時刻測量，將油門踏板觸發(fā)器的觸發(fā)端放平，貼于油門踏板上表面。當踩下油門時，油門踏板觸發(fā)器觸發(fā)端因受到擠壓而聯(lián)通電路，輸出端輸出電壓信號從0 v升至5 v，此時刻被視為油門踏板開啟時刻，并通過DIG I/O通道輸入VBOX車載數(shù)據(jù)采集器。

3.3.4 車輛參考點相對位置測量實施方案

整車參考點相對位置測量，采用光柵信號觸發(fā)器、反光標識組成。車輛行駛過程中，整車速度、加速度、位移信號一直被VBOX車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄，將反光標識貼于試驗場地起點、中點、終點地面位置，對整車參考點進出試驗場地各重要位置時，輸出的電壓信號從0V升至5V，對此時刻進行標記，便可準確獲取車輛參考點在試驗場地中的相對位置以及對應的速度、加速度等信息。

3.3.5 車載信號實時監(jiān)測與后處理實施方案

發(fā)動機轉速，車輛速度、加速度、位移，油門踏板開啟時刻，車輛參考點在試驗場地中的相對位置等信號均可通過計算機的RS 232接口進行實時監(jiān)測。也可通過RS 232接口實時記錄、存儲VBOX車載數(shù)據(jù)采集器采集的所有車載信號。

圖1 加速行駛車外噪聲快速測量系統(tǒng)結構示意圖Fig.1 Sketch map of the frame work of fast measuring system for noise emitted by accelerating motor vehicles

3.3.6 噪聲信號采集實施方案

記錄汽車加速或勻速行駛通過試驗場地過程中的最大A計權聲壓級，作為噪聲測量結果?？赏ㄟ^傳聲器、前端放大器和內(nèi)置數(shù)據(jù)采集器組合而成的LA-5560型1級精度聲級計直接獲取。聲級計時間計權特性設置為FAST檔位，頻率計權特性設置為A計權，采樣頻率間隔設置為10 ms。

4 快速試驗方法實際使用狀況

目前，已經(jīng)采用汽車加速行駛車外噪聲快速試驗方法依據(jù)ISO 362-1：2007、ECE R51-03系列以及最新的GB1495草案進行了約80臺樣車的加速行駛車外噪聲試驗。車輛種類涵蓋了：M 1、M 2、M 3、N 1、N 2、N 3類車型，并進行了電動汽車、混合動力汽車等新能源汽車的加速行駛車外噪聲試驗。以某型乘用車為例，簡要驗證快速試驗方法的可行性和快捷性。

4.1 某型乘用車噪聲試驗例證

依據(jù)推薦試驗流程，采用加速行駛車外噪聲快速測量系統(tǒng)對表2所述樣車進行驗證試驗。

首先，采用車載信號模塊記錄各檔位加速過程的油門踏板開啟時刻、速度、位移信息，并以此計算出2檔加速度值約為1.49 m/s2，3檔加速度值約為0.99 m/s2，加速延遲時間約為0.3 s，其加速延遲情況詳見圖2；

表2 某樣車試驗相關信息Tab.2 Information of the tested vehicle

圖2 樣車加速延遲情況（縱向加速度值為加速度與重力加速度g的比值，為無量綱值）Fig 2 The acceleration delay condition of vehicle(the longitudinal acceleration is the ratio of the acceleration of gravity,with no dimension)

第二步，通過分析各檔位加速度值，以及加速曲線初步確定試驗應在2、3兩個檔位進行，入線速度應分別為46.0 km/h、47.1 km/h，通過對加速延遲時間與速度的綜合計算，獲取加速延遲距離約為4 m；

第三步，采用選定的2、3檔，以對應入線速度及4 m的預加速距離進行噪聲試驗，并采用車載信號測試模塊記錄噪聲試驗過程中的所有車載信號，采用聲級計記錄汽車通過試驗場地過程中的聲壓級，加速噪聲試驗結果如表3所示，勻速噪聲試驗結果如表4所示；

最后，依據(jù)車載信號測試模塊獲取的信號判定，車輛參考點通過試驗場地中點時的車速位于49.4～50.6 km/h范圍內(nèi)，滿足標準50 km/h±1 km/h的要求。通過獲取的車速、位移信號，并結合聲級計所測各檔位加速、勻速噪聲加權結果，獲取試驗最終結果，Lurban＝71.5 dB（A）。

4.2 快速試驗方法的局限性

但是實際使用過程中也發(fā)現(xiàn)，加速行駛車外噪聲快速試驗方法也存在部分問題，快速試驗方法采用的測量系統(tǒng)主要用途還停留在滿足強制性認證試驗和符合性檢查的常規(guī)試驗要求上。目前僅能集成所有車載信號，無法像專業(yè)的聲學測試系統(tǒng)一樣，將聲學信號與所有車載信號進行集成，難以獲取車輛工況與車輛聲學的準確對應關系，在車輛NVH相關性能的開發(fā)方面存在一定局限性。

5 結語

汽車加速行駛車外噪聲快速試驗方法采用優(yōu)化的試驗流程、整合現(xiàn)有的試驗設備，以較低成本實現(xiàn)ISO 362-1:2007標準、ECE R51-03系列以及GB1495草案的快速試驗；

通過大量各型車輛噪聲試驗驗證，此快速試驗方法適合于所有類型車輛；

此快速試驗方法主要針對噪聲強制性認證試驗等常規(guī)試驗項目，在研究車輛特定工況下的聲學性能等方面存在局限性，不能完全替代專業(yè)的聲學測試系統(tǒng)；

目前國內(nèi)部分汽車制造商正在結合自身產(chǎn)品特點，開發(fā)和研究專門用于商用車噪聲試驗的快速試驗方法，值得關注和借鑒；

ECE R51-03系列法規(guī)即將頒布實施，國內(nèi)各大檢測機構、整車及相應零部件制造商應引起關注，完善試驗能力，找到最適合的試驗解決方案。

表3 加速車外噪聲值，單位（dB（A））Tab.3 Noise emitted by accelerating motor vehicles

表4 勻速車外噪聲值，單位（dB（A））Tab.4 Noise emitted by cruising motor vehicles

[1]國際標準化組織.ISO 362-1:2007 Measurement of noise emitted by accelerating road vehicles-engineering method-Part 1:M and N categories[S].2007.

[2]歐洲經(jīng)濟委員會.ECE Regulation No.51 Revision 1-amendment3 uniform provisions concerning the approval of motor vehicles having at least four wheels with regard to their noise emissions[S].2007.

[3]中華人民共和國環(huán)境保護部，國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 1495-20XX汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法（草案）[S].汽車噪聲標準工作組第四次會議,2011.

[4]邱彬，謝東明，等.ISO 362-1:2007與ISO 362：1998標準的差異分析及測試結果對比[J].汽車工程，2010，32（04）：363-368.

[5]謝東明，馮屹，等.ISO 362-1：2007與ECE R51/03系列差異及發(fā)展動向分析[J].汽車技術,2011，11：11-15.

[6]歐洲經(jīng)濟委員會WP29（GRB）.Proposal for the 03 series of amendments to regulation No.51(Noise of M and N categories of vehicles)[R].UN ECE WP29（GRB）第55次會議,2012.

[7]謝東明，邱彬，等.ISO 362-1：2007在商用車試驗中的應用[J].汽車技術，2011，01：41-45.

[8]謝東明，邱彬，等.ISO 362-1：2007在M1類車輛試驗中的應用[J].汽車技術，2009，11：52-57.