文/袁衛(wèi)平 姜曉敏
隨著內(nèi)燃機向高速、大功率、高效率方向發(fā)展,內(nèi)燃機作為廣泛應(yīng)用的基本動力,噪聲問題更為突出。目前,在以內(nèi)燃機作為基本動力的汽車和各種動力機械設(shè)計中,除了追求其動力性、經(jīng)濟性等性能外,噪聲水平也逐漸成為一個重要的評價指標(biāo),并且需要滿足國家相關(guān)法規(guī)對具體產(chǎn)品的噪聲限值要求。
為了實質(zhì)性提升我國自主研發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量水平,為用戶在實際測量過程中提供一種統(tǒng)一、準(zhǔn)確、便捷的內(nèi)燃機噪聲聲功率級測量方法,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/內(nèi)燃機技術(shù)委員會(ISO/TC 70)于2010年在上海內(nèi)燃機研究所/上汽集團商用車技術(shù)中心成立了空氣噪聲工作組(ISO/TC 70/WG 13)。同年,WG13以排氣噪聲測量方法為突破口,由上海內(nèi)燃機研究所提出,申請立項制定國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 15619《往復(fù)式內(nèi)燃機 排氣消聲器測量方法 聲壓法排氣噪聲聲功率級和插入損失及功率損失比》。經(jīng)過4年的努力,該國際標(biāo)準(zhǔn)于2013年10月成功出版。
內(nèi)燃機噪聲中,進氣噪聲和排氣噪聲是內(nèi)燃機噪聲的主要噪聲源,排氣噪聲的降低主要是通過安裝排氣消聲器實現(xiàn)的。目前,WG 13已成功制定了排氣噪聲測量方法的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 15619。進氣噪聲的降低主要是通過安裝空氣濾清器來實現(xiàn)的,目前ISO尚無進氣噪聲測量方法標(biāo)準(zhǔn),而進排氣噪聲測量方法可互為補充和完善,從而形成完整的氣動噪聲測量方法。所以,在實際噪聲測量應(yīng)用中,制定空氣濾清器噪聲測量方法十分必要。
為填補ISO進氣噪聲測量方法的空白,2013年8月,由上海內(nèi)燃機研究所主導(dǎo),WG13又向ISO提出一項國際標(biāo)準(zhǔn)提案——《往復(fù)式內(nèi)燃機空氣濾清器測量方法 聲壓法進氣噪聲聲功率級和插入損失》,注冊編號為ISO/PWI 19425。第一輪ISO/TC 70委員會內(nèi)部(CIB)投票從2013年8月27日到11月27日,投票結(jié)果是不通過。根據(jù)日本專家的建議,將該提案從國際標(biāo)準(zhǔn)更改為技術(shù)規(guī)范(TS),并咨詢了P成員國和O成員國專家的意見,都一致同意。第二輪委員會內(nèi)部(CIB)投票從2014年3月12日到5月12日,投票結(jié)果是通過。至此,該空氣濾清器噪聲測量方法提案正式立項成功,編號為ISO/NP 19425,正式進入國際技術(shù)規(guī)范制定程序。
在接下來的近一年時間里,WG 13的中國專家認(rèn)真準(zhǔn)備了該技術(shù)規(guī)范的委員會草案(CD)。在此期間,ISO/TC 70秘書處組織召開了2014年10月在美國圣安東尼舉行的ISO/TC 70國際年會,秘書處助理代表WG 13組長作了工作組匯報,報告內(nèi)容之一是ISO 19425的制定進展,并征求了各成員國專家的意見。ISO 19425 CD階段的投票從2015年6月10日到8月10日,投票結(jié)果是通過。投票過程中,工作組收到來自美國、挪威和中國專家的修改意見,經(jīng)認(rèn)真分析后,對各成員國專家提出的意見給予了回復(fù),并將修改意見更新到ISO 19425的文本中。2015年8月15日在安徽合肥召開了ISO/CD 19425國內(nèi)專家意見征求會議。會上,ISO/TC 70/WG 13向?qū)?yīng)國內(nèi)工作組SAC/TC 177/WG 11作了報告,說明了ISO 19425從NP階段到CD階段文本更改的內(nèi)容,通報了CD階段的投票結(jié)果,展示了國外專家對該技術(shù)規(guī)范所提的修改意見,以及針對這些意見所做的回復(fù)。
會議進一步征求了國內(nèi)專家對ISO/CD 19425的修改意見。2015年9月WG 13將依據(jù)各國專家意見修改后的ISO/DTS 19425英文文本提交給ISO/TC 70秘書處,秘書處將DTS文本上傳至ISO網(wǎng)站,正式進入文本校核階段(PROOF FOR CHECKING),時間是從2015年10月1日至10月16日。2015年10月16日,WG 13組長參加了在意大利都靈舉行的2015年度ISO/TC 70 國際年會,在會上作了工作組報告,匯報了ISO 19425制定工作的進展。截至目前,文本都已經(jīng)校核完成。至此,ISO/TS 19425制定工作已基本完成,后續(xù)將進入出版階段。
ISO/TS 19425給出了往復(fù)式內(nèi)燃機配用空氣濾清器的進氣噪聲聲功率級和插入損失的測定方法。適用于:配裝符合GB/T 6072.1的往復(fù)式內(nèi)燃機空氣濾清器,以及尚無合適標(biāo)準(zhǔn)可使用的其他進氣裝置;表征空氣濾清器聲學(xué)性能的參數(shù)(有聲功率級、插入損失和傳遞損失等)。聲功率級、插入損失是衡量空氣濾清器與其配裝發(fā)動機聲學(xué)匹配性能的重要參數(shù),而傳遞損失是聲音通過空氣濾清器前后聲功率級的變化,它是衡量空氣濾清器自身聲學(xué)性能的參數(shù),與配裝發(fā)動機無關(guān)。ISO/TS 19425選用衡量空氣濾清器與其配裝發(fā)動機匹配性能的聲功率級、插入損失作為測量參數(shù)。該技術(shù)規(guī)范中的包絡(luò)表面法適用于工程法(2級準(zhǔn)確度)和簡易法(3級準(zhǔn)確度),工程法允許測定A計權(quán)聲功率級和頻帶聲功率級,簡易法允許測定A計權(quán)聲功率級。聲功率級測定結(jié)果精確到0.1dB。
在空氣濾清器進氣噪聲控制中,相關(guān)各方(包括制造方、安裝方以及使用方)必須進行聲學(xué)信息的有效交流,這些聲學(xué)信息通過測量得到。只有在規(guī)定的測量條件下,得到明確的聲學(xué)量,并采用該技術(shù)規(guī)范規(guī)定的測量儀器所測定的結(jié)果才是有效的。因此,應(yīng)根據(jù)噪聲測量目的和測量條件選擇工程法或簡易法。
ISO/TS 19425第一章、第二章和第三章分別規(guī)定了適用范圍、規(guī)范性引用文件以及術(shù)語和定義?!暗谒恼?聲學(xué)環(huán)境”中先有總則要求,接著分別對背景噪聲準(zhǔn)則和測試環(huán)境聲學(xué)合適性準(zhǔn)則進行了詳細規(guī)定,規(guī)定中對工程法和簡易法的要求又分別進行了說明。該部分主要參考了聲學(xué)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)ISO 3744:2010對聲學(xué)環(huán)境的要求,并將其具體應(yīng)用到進氣噪聲測量中?!暗谖逭?測量儀器”也是參考了ISO 3744:2010對測量儀器的規(guī)定?!暗诹?安裝和工作條件”是該技術(shù)規(guī)范的重要技術(shù)內(nèi)容,主要針對空氣濾清器的安裝和工作條件進行了規(guī)定,比如進氣口安裝的場地、進氣口中心與反射面(地面)、墻面和天花板(如有)間的距離等,因為安裝和工作條件對被測聲源的聲功率輻射產(chǎn)生很大影響,如進氣管口的形狀、內(nèi)徑和長度等對聲功率輻射會產(chǎn)生影響,內(nèi)徑較小時還會因氣流速度較大而導(dǎo)致再生氣流噪聲較高。因此,被測空氣濾清器的安裝應(yīng)盡可能真實代表實際使用情況。該技術(shù)規(guī)范規(guī)定了最大限度地減少引起聲功率級變化的安裝和工作條件?!暗谄哒?測量”是該技術(shù)規(guī)范的核心技術(shù)內(nèi)容,主要規(guī)定了兩種測量方法:實驗室測量方法和現(xiàn)場測量方法。實驗室測量和現(xiàn)場測量分別指空氣濾清器配裝的發(fā)動機位于實驗室和實際使用現(xiàn)場的測量。實驗室測量方法可獲得2級準(zhǔn)確度等級(工程法)或3級準(zhǔn)確度等級(簡易法)的進氣噪聲聲功率級測定結(jié)果,現(xiàn)場測量方法可獲得3級準(zhǔn)確度等級(簡易法)的進氣噪聲聲功率級測定結(jié)果。工程法能提供對空氣濾清器較全面的評價,測定的量為聲功率級(A計權(quán)或頻帶)和插入損失(A計權(quán)或頻帶),可用于驗收試驗,還可用于制定工程措施;簡易法能提供不同空氣濾清器在同一臺發(fā)動機上的評估,測定的量為聲功率級(A計權(quán))和插入損失(A計權(quán)),可用于比較試驗。此章中分別對工程法和簡易法的噪聲測點布置進行了詳細規(guī)定。另外,還引入了聲功率級測量不確定度這一概念來評價進氣噪聲測量結(jié)果的準(zhǔn)確性,對測量結(jié)果有著重要的意義。“第八章 計算”分別給出了表面聲壓級、背景噪聲修正、環(huán)境修正、聲功率級及插入損失的計算公式,規(guī)定了背景噪聲和環(huán)境需要修正的范圍?!暗诰耪?記錄內(nèi)容”列出了報告需記錄的五大項內(nèi)容?!暗谑?報告”是對輸出報告的簡要說明。附錄A、附錄B和附錄C是參考ISO 3744:2010部分附錄給出的對使用該技術(shù)規(guī)范有幫助的三個附錄。“附錄A 聲學(xué)環(huán)境鑒定方法”,包括混響時間法、雙表面法、標(biāo)準(zhǔn)聲源法和近似法。附錄B給出了從頻帶聲功率級計算A計權(quán)聲功率級的方法。附錄C給出了在不同海拔高度時換算到基準(zhǔn)氣象條件下的聲功率級計算方法。
ISO/TS 19425是繼ISO 15619后我國內(nèi)燃機行業(yè)第2份自主制定的國際標(biāo)準(zhǔn),這是我國內(nèi)燃機領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)“走出去”的又一里程碑,并為進一步擴大我國在內(nèi)燃機國際標(biāo)準(zhǔn)制定中的話語權(quán)奠定了良好的基礎(chǔ)。通過加強技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作,特別是在ISO積極提案,制定與我國經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),才能積極促進我國企業(yè)可持續(xù)發(fā)展,并帶來巨大的經(jīng)濟利益。對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究也代表了我國近年來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的提高。
上海作為我國改革開放的前沿陣地,目前正處于“創(chuàng)新驅(qū)動、轉(zhuǎn)型發(fā)展”的關(guān)鍵時期。ISO/TC 70秘書處于2008年正式落戶中國上海的上海內(nèi)燃機研究所,為我國主導(dǎo)制定內(nèi)燃機國際標(biāo)準(zhǔn)提供了便捷的國際通道。ISO/TS 19425的成功制定可以帶動上海各標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)組織和科研院所,加緊研究和分析,學(xué)習(xí)國外成熟經(jīng)驗和先進做法,以國際化視野為政府決策、國際貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)服務(wù),通過標(biāo)準(zhǔn)化手段,提升上海的國際競爭力。
ISO/TS 19425的編制與出臺,為加強我國內(nèi)燃機行業(yè)的基礎(chǔ)研究工作和國際間的技術(shù)交流,擴大中國內(nèi)燃機行業(yè)在國際上的發(fā)言權(quán),提供有力的保障;并充分考慮我國內(nèi)燃機噪聲測量的現(xiàn)狀,節(jié)約資源,使噪聲測量更具科學(xué)性、先進性和可操作性,對提高內(nèi)燃機的測量技術(shù)、內(nèi)燃機噪聲控制水平有著重要的理論意義和實用價值,給國家、企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟利益和社會效益。
在ISO/TS 19425的制定中,上海汽車集團股份有限公司商用車技術(shù)中心參與并提供了先進的測量設(shè)備和測量場地,有一批從事發(fā)動機和汽車NVH研究的專業(yè)技術(shù)人員,積極參與試驗驗證與標(biāo)準(zhǔn)制定工作。該國際標(biāo)準(zhǔn)的測量技術(shù)應(yīng)用于指導(dǎo)上汽商用車V80、G10自主產(chǎn)品的開發(fā),改善了整車NVH性能,提高了工作效率,節(jié)省了開發(fā)時間,并在今后整車降噪工作中持續(xù)為上汽自主品牌的研發(fā)服務(wù)。