魯媛，繆勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

某微型客車通過噪聲超標問題的機理研究與控制

魯媛，繆勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

SGMW的諸多微型客車都面臨著通過噪聲超標的問題，此文以通過噪聲超標的某微型客車為研究對象，介紹了汽車通過噪聲的測試方法和理論分析方法，分析了該微型客車通過噪聲超標的原因，提出相應的解決問題的方案及措施，并進行驗證。

微型客車；聲壓；通過噪聲

CLC NO.:U461.5Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)11-56-05

引言

隨著環(huán)保意識的增強和車輛擁有量的不斷增加，車輛噪聲對人們日常生活的影響越來越受到重視。車輛的噪聲污染是指人對行駛中的車輛的聽覺感覺。車輛噪聲污染評價性能指標NVH ( Noise Vibration Harshness)是衡量汽車制造質量的一個重要指標，是車輛舒適性的一項關鍵動態(tài)性能，它是（Noise-噪聲、Vibration-振動、Harshness-不舒適度）的縮寫，對微型客車用戶而言意味著：1、無異常聲音；2、行駛時車內較安靜，加速時發(fā)動機聲音飽滿有力；3、車輛振動與沖擊感較小；4、車通過噪聲不對環(huán)境造成過大的影響。

據統(tǒng)計，國際上各大汽車公司有近20%的研發(fā)費用消耗在提高車輛的NVH問題上。近年來，由于全球大氣污染防治要求和環(huán)保意識的提高，車輛的允許噪聲限值也在不斷提高。雖然隨著汽車技術水平的提高，汽車噪聲輻射大幅下降，車內噪聲水平和噪聲品質也明顯改善，但由于交通量的急劇增加，汽車噪聲仍然不斷增長。另一方面, 隨著人類生活水平的不斷提高, 對環(huán)境質量要求越來越高，迫使各國政府對汽車噪聲提出越來越嚴格的要求和限制。

微型客車是SGMW的支柱車型，以五菱之光、五菱榮光、五菱宏光為代表的產品以低成本高價值的設計理念贏得了用戶的廣泛認同，然而諸多微型客車在技術研發(fā)階段都面臨著通過噪聲超標的問題，因此，對汽車加速行駛通過噪聲的測量分析，并加以有效控制是汽車工程技術人員急待解決的重要課題。

1、GB 1495- 2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》

GB1495-2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》強制性標準的實施促進了我國汽車及相關產業(yè)的噪聲控制的發(fā)展，能夠有效地降低我國汽車噪聲水平與國外發(fā)達汽車公司的差距，提高我國汽車產品的技術水平。

GB1495-2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》該標準是參照聯合國歐洲經濟委員會法規(guī)ECE Reg.No.51/ 02(1997)《關于在噪聲方面汽車（至少有四個車輪）型式認證的統(tǒng)一規(guī)定》和國際標準ISO362:1998《聲學道路車輛加速行駛噪聲測量方法工程法》中的相應技術內容制定；限值

則在參照ECE R51中的限值原則下，根據我國汽車產品的實際情況，分兩個階段制定了噪聲限值。

GB1495-2002分為2個階段實施，第1階段的實施日期為2002年10月1日至2004年12月30日，該階段工作已經結束。第2階段的實施日期為2005年1月1日以后。2個階段噪聲限值見表1。

表1

表1中GVM為最大總質量；P為發(fā)動機額定功率；M：至少有四個輪子并且用于載客的機動車輛；N：至少有四個輪子并且用于載貨的機動車輛。

M1、M2( GVM≤3.5t)和N1類汽車裝用直噴式柴油機時，其限值增加1dB(A)。對于越野汽車，其GVM＞2t時，如果P＜150kW，其限值增加1dB(A)；如果P≥150kW，其限值增加2dB(A)。M1類汽車，若其變速器前進檔多于4個，P＞150kW, P/GVM之比大于75kW/t，并且用第三檔測試時其尾端出線的速度大于61km/h，則其限值增加1dB(A)。

2、某微型客車加速行駛通過噪聲的測量

按照GB1495-2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》的規(guī)定，加速行駛車外噪聲是測量試驗車加速過程中的最大噪聲值。若被測樣車的噪聲超過噪聲限值，則噪聲控制人員非常關心的是在發(fā)動機噪聲、冷卻風扇噪聲、進氣噪聲或排氣噪聲中哪個噪聲源占主要成份，以便有效地控制噪聲源，使加速行駛車外噪聲滿足噪聲法規(guī)要求。通常采用吸聲、消聲、隔聲及隔振等措施，在噪聲傳播途徑中設法對其進行控制。

2.1 測量儀器

檢測所用的儀器設備均必須經過國家指定的計量檢定部門，按國家有關計量儀器的規(guī)定進行定期檢驗，使用時必須在檢定周期內。

（1）聲級計。

（2）轉速、車速測量。

（3）氣象參數測量。溫度計的準確度應在±1℃以內。風速儀的準確度應在±1.0m/s以內。

2.2 測量條件

（1）測量場地。根據GB1495-2002標準要求確定測量場地。

（2）氣象條件。測量應在良好天氣中進行。測量時傳聲器高度的風速不應超過5m/s。氣象參數的測量儀器應置于測量場地附近,高度為1.2m。

（3）背景噪聲。背景噪聲(A計權聲級)至少應比被測汽車噪聲低10dB(A)。

2.3 測量影響因素

汽車加速行駛通過噪聲的測量方法按GB1495-2002的要求進行, 同時注意以下4個影響加速噪聲測量結果的因素。

（1）試驗道路。過去，我國汽車加速行駛車外噪聲的測量大部分都是在飛機場進行。這些場地的空間聲學環(huán)境可能滿足標準的要求，但多是水泥混凝土路面，并且有接縫。后來建成了幾個試驗場，都是在綜合性能試驗路中劃定供汽車噪聲測量的路段，并考慮到了空間聲學環(huán)境的要求。

（2）大氣溫度。試驗時應是無雨無霧天氣，相對濕度小于95%，氣溫為0～40℃，風速小于

3m/s。但被測車輛在高溫的情況下，測得的噪聲值比該車在常溫下測得的噪聲值相對要高一些。

（3）測量誤差。測量人員站立的位置應該是在聲級計的后面，聲級計的兩旁不能有閑人站立, 否則影響測量結果。

（4）汽車的狀態(tài)。被測汽車應空載，輪胎氣壓應為廠定空載狀態(tài)的氣壓值。汽車應在各潤滑部位的溫度已達到正常，潤滑良好時，才能測量其噪聲。此外，汽車應在磨合好以后

才能做噪聲測量, 沒有磨合好的汽車測量出的噪聲值偏高。

（5）駕駛員的加速行駛操作。①在試驗時，駕駛員首先要根據被測量的車型，按照相關標準中的規(guī)定，確定被測量汽車合適的擋位并且安裝好發(fā)動機轉速表。②駕駛員必須將車沿著圖1中所示的行駛中心線駕駛。 ③汽車前端到達圖1中AA′線時，必須盡可能地迅速將加速踏板踩到底(即節(jié)氣門或油門全開)，并保持不變，直到汽車尾端通過圖1中BB′線時再盡快地松開加速踏板(即節(jié)氣門或油門全開)。

3、該微型客車通過噪聲測量結果的分析

3.1 車型主要配置及參數

該微型客車的主要配置及參數見表2：

表2

3.2 相關理論分析

3.2.1 聲壓級和聲強級

正常人耳剛剛能聽到的最低聲壓稱聽閾聲壓。對于頻率為1000Hz的聲音，聽閾聲壓約為2×10-5Pa。剛剛使人耳產生疼痛感覺的聲壓稱痛閾聲壓。對于頻率為1000Hz的聲音，正常人耳的痛閾聲壓為20Pa，從聽閾到痛閾相差100萬倍。而從聽閾到痛閾，相應聲強的變化相差10000億倍。因此用聲壓或用聲強的絕對值表示聲音的強弱都很不方便。加之人耳對聲音大小的感覺，近似地與聲壓、聲強呈對數關系，所以通常用對數值來度量聲音，分別稱為聲壓級與聲強級。

式中P為距點聲源為r處的聲壓(Pa)；

P0為基準聲壓(聽閾聲壓)，2×10-5Pa；

I為距點聲源為r處的聲強（w/m2）；

I0為基準聲強，2×10-12w/m2。

聲壓級、聲強級的單位都是分貝。分貝是“級”的單位，是無量綱的量。由聲壓與聲強的關系可以得出，以空氣為介質的自由聲場中，常溫常壓下某一點的聲壓級與聲強級近似相等。

3.2.2 能量和

當噪聲源是由若干個噪聲形成的，計算這時的噪聲級時，就需要用到能量之和的計算，我們認為合成的噪聲壓級LC,它是由聲壓級為L1（dB）和L2（dB）的噪聲而形成的，如果對分別得噪聲量密度取為EC，E1和E2，則EC就為E1與E2之和；因此其合成后的聲壓級LC為：

同理,對于n個不同的噪聲源同時發(fā)聲，其噪聲源疊加后的總聲壓級可用下式來計算：

注：當L1（dB）和L2（dB）是相同頻率的純音時，不能使用這個公式。

3.2.3 能量差

當測量對象是相同聲級的背景噪聲時，則同上可得，可使用能量差計算公式:

3.2.4 聲能量貢獻率

由于聲壓不能疊加，而聲能量可以疊加計算，根據聲能量疊加原理，我們可以知道單個噪聲源對總得噪聲的貢獻率為：

3.3 微型客車加速行駛通過噪聲原狀態(tài)測試結果

汽車加速行駛車通過噪聲測試計算結果(見表3)。

表3

由上表測試結果可知，該微型客車的加速行駛通過噪聲不達標。

3.4 測量結果分析

3.4.1 微型客車車通過噪聲形成

微型客車按照結構可以分成車體系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、空調系統(tǒng)等。動力傳動系統(tǒng)包括發(fā)動機、變速箱、離合器、傳動軸系、進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、發(fā)動機振動隔離系統(tǒng)。

微型客車工作時是一個包含各種性質噪聲的綜合噪聲源。研究結果表明，發(fā)動機噪聲所占的比重最大，而隨著路面條件改善，高速行駛時輪胎噪聲已成為主要噪聲源。對于微型客車，由于車身短小、行駛速度較低，主噪聲源一般來自動力總成, 且車通過噪聲大小通常與發(fā)動機轉速有關。主要噪聲源如圖2所示。

通過使用分別運轉法、屏蔽法和頻譜分析法來分析識別汽車通過噪聲貢獻源的方法，可以確定汽車相關部分對于整車通過噪聲的貢獻量和貢獻率，找出汽車通過噪聲的主要貢獻源，從而為降低汽車通過噪聲和車內噪聲提供了解決的主次路徑，同時也為汽車工程技術人員的NVH開發(fā)提供借鑒。

該微型客車加速行駛通過噪聲源分離測試計算結果如下（見表4）

表4

4、該微型客車加速行駛通過噪聲超標問題的措施方案和驗證結果

4.1 針對該微型客車可以采取的措施方案

（1）調整發(fā)動機ECU標定參數，降低發(fā)動機噪聲或降低通過噪聲。ECU標定參數與整車的多項性能有關，故而需要在不影響其他系統(tǒng)正常工作的情況下，適度進行調節(jié)。

（2）增加發(fā)動機和變速器兩側屏蔽，降低發(fā)動機和變速器的輻射噪聲。

（3）改進進氣空濾內管和進氣管結構，降低進氣系統(tǒng)噪聲。

（4）優(yōu)化排氣消聲器設計，降低4000rpm以下的低頻噪聲。選用管口噪聲更低的利和排氣消聲器總成。

（5）優(yōu)化輪胎結構設計，降低輪胎噪聲。選用胎噪更低的玲瓏輪胎。

4.2 驗證結果

(1)更換消聲器

消聲器①：2G WOT（全油門加速）頻譜分析圖（圖3）

消聲器②：2G WOT（全油門加速）頻譜分析圖（圖4）

優(yōu)化消聲器后的測試計算結果（見表5）

表5

(2)調整ECU標定參數

調整ECU標定參數后（延時0.2s）的測試計算結果（見表6）

表6

（3）多項措施組合的方案

共有7項措施方案，組合如下：

方案一：消聲器②+原車輪胎①+ECU5.7+空濾插入管延長

方案二：消聲器②+ECU5.7+進氣縮口+輪胎②+發(fā)動機屏蔽件

方案三：消聲器②+ECU5.7+輪胎②+發(fā)動機屏蔽件

方案四：消聲器②+ECU5.7+輪胎②

方案五：消聲器②+ECU5.7+輪胎②+更換發(fā)動機機油②

方案六：消聲器②+ECU5.7+輪胎②+更換發(fā)動機機油②+進氣縮口

方案七：消聲器②+ECU5.7+輪胎②+更換發(fā)動機機油②+進氣縮口+進氣系統(tǒng)放車內

各項方案的測試計算結果見表7：

Study on the problem of a minibus pass-by noise

Lu Yuan, Mou Yong
（SAIC-GM-Wuling Automobile Co., Ltd., Guangxi Liuzhou 545007）

Many minibuses in SGMW face a problem of the pass-by noise exceed the standard. Setting one minibus as the research object, this article mainly discussed the minibus pass-by noise exceed the standard root cause and counter-measures.

minibus; sound pressure; pass-by noise

U461.5

A

1671-7988(2014)11-56-05

魯媛，就職于上汽通用五菱汽車股份有限公司技術開發(fā)中心。