施長宏，王輝，白洪堂，宮少琦

（華晨汽車工程研究院NVH工程室，遼寧 沈陽 110141）

引言

在我們現(xiàn)實(shí)生活中，空氣、水、土壤以及固體廢棄物等污染形勢非常嚴(yán)峻。實(shí)際上，交通噪聲污染同樣也不可小覷。交通噪聲污染正漸漸成為居民健康的隱形殺手。

為了貫徹《環(huán)境保護(hù)法》和《環(huán)境噪聲污染防治法》，加強(qiáng)交通噪聲的管理和控制，改善環(huán)境質(zhì)量，更需要對(duì)車外加速噪聲測量標(biāo)準(zhǔn)和限值加以嚴(yán)格控制。因此，更需要重視新法規(guī)要求下的測試方法[1]。

1 室外與室內(nèi)測試方法的異同

為了規(guī)定了新生產(chǎn)的汽車加速行駛車外噪聲的限值和測量方法，規(guī)定了型式檢測和汽車生產(chǎn)一致性要求。在噪聲控制技術(shù)上，前期主要集中在動(dòng)力系統(tǒng)噪聲控制上，自70年代至80年代初, 重點(diǎn)在于改善排氣系統(tǒng)的噪聲，有相當(dāng)多的努力也投入到了發(fā)動(dòng)機(jī)低噪聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，隨著噪聲法規(guī)的不斷加強(qiáng), 在過去30年中，汽車噪聲級(jí)有了大幅度的降低，同時(shí)也使得汽車噪聲源的分布產(chǎn)生了根本性的改變。因此，汽車企業(yè)對(duì)測試方法的掌握顯得尤其重要。

圖1 各種噪聲占比

1.1 標(biāo)準(zhǔn)修訂背景

本標(biāo)準(zhǔn)的噪聲測量方法修改采用了 UN Regulation No.51/02(2007)《關(guān)于在噪聲方面批準(zhǔn)四輪及四輪以上機(jī)動(dòng)車的統(tǒng)一規(guī)定》和國際標(biāo)準(zhǔn) ISO 362-1：2007《道路車輛加速行駛噪聲測量方法 工程法 第一部分：M、N 類車輛》中有關(guān)的技術(shù)內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于試驗(yàn)路面的要求參考了 ISO 10844：2014《聲學(xué)測量道路車輛及其輪胎噪聲用試驗(yàn)路面的規(guī)定》中的技術(shù)內(nèi)容。

試驗(yàn)時(shí)，車輛加速通過測試場地，著重考察車輛主要噪聲源——?jiǎng)恿ο到y(tǒng)的噪聲（進(jìn)氣、發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣等）。

1.2 與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的差別

本標(biāo)準(zhǔn)與GB 1495-2002 相比主要變化如下：

①改變了測量方法，更接近汽車正常行駛工況；

②降低了汽車噪聲限值；

③增加了型式檢驗(yàn)和汽車生產(chǎn)一致性的要求。

表1 室內(nèi)與室外測試方法的區(qū)別

2 通過噪聲測試規(guī)范

對(duì)車速20km/h至80km/h范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速至90%額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，多檔位多工況條件下的加速行駛車外噪聲值進(jìn)行測量。采用噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)關(guān)系，噪聲與車速、加速度對(duì)應(yīng)關(guān)系兩套理論，三種方法評(píng)價(jià)汽車在各車速、轉(zhuǎn)速、加速度條件下的噪聲水平，防止汽車使用過程中異常噪聲的發(fā)生，嚴(yán)格控制汽車正常使用過程中多種工況條件下的噪聲水平[2]?

2.1 車外行駛加速噪聲測試

如圖，AA′線和BB′線平行于PP′線，并分別位于PP′線之前和之后10m處，必須在測量場地標(biāo)示出各測量線。

傳聲器應(yīng)布置如圖2所示，在離地面高1.2m±0.02m，距行駛中心線CC′7.5m±0.05m處，其參考軸線必須水平并垂直指向行駛中心CC′。

圖2 室外通過噪聲測試場地條件

2.1.1 加速噪聲測量

汽車制造企業(yè)應(yīng)確定參考點(diǎn)接近 AA′線之前踩下加速踏板的預(yù)加速位置點(diǎn)。當(dāng)汽車參考點(diǎn)通過汽車制造企業(yè)確定的預(yù)加速位置點(diǎn)時(shí)，必須盡可能迅速地將加速踏板踩到底（即油門或節(jié)氣門全開），并保持不變，直到汽車/最后端通過BB′線時(shí)再盡快地松開踏板（即油門或節(jié)氣門關(guān)閉）。應(yīng)在測量數(shù)據(jù)中記錄預(yù)加速位置點(diǎn)。不可分解的汽車列車，汽車最后端通過BB′線時(shí)不考慮掛車。

2.1.2 勻速噪聲測量

勻速噪聲測量時(shí)，應(yīng)采用加速噪聲測量時(shí)相同的擋位，并在AA′線與BB′線之間穩(wěn)定住加速踏板，以50 km/h±1 km/h的速度勻速行駛。如果加速噪聲測量時(shí)鎖定了傳動(dòng)比，則也應(yīng)鎖定相同的傳動(dòng)比進(jìn)行勻速噪聲測量。功率質(zhì)量比系數(shù)PMR＜25的汽車，無需進(jìn)行勻速噪聲測量。

2.1.3 試驗(yàn)工況

針對(duì) M1、N1、M2(GVM≤3500kg)多前進(jìn)擋車輛，GB1495-20XX 采用全加速工況（且 VPP′=50 ±1km/h）和勻速工況（保證 VAA′、VBB′、VPP′=50 ±1km/h）進(jìn)行測試[3]。

2.1.4 選檔原則

依據(jù)車輛參考加速度、最大加速度、試驗(yàn)加速度決定。

參考加速度：

對(duì)于M1，N1，M2(GVM≤3500kg)類汽車加速噪聲測量和勻速噪聲測量時(shí)的噪聲計(jì)算值公式如下：

通過加權(quán)合并Lwot rep和Lcrs rep計(jì)算，并保留到小數(shù)點(diǎn)后一位，作為測量最終結(jié)果，公式如下：

圖3 室外測試軟件衛(wèi)星定位圖

圖4 室外通過噪聲測試界面

圖5 室外通過噪聲測試場地條件

2.2 室內(nèi)行駛加速噪聲測試

測試速度應(yīng)為 50±1km/h，車輛需要在虛擬線 PP′線到達(dá)這速度，測試后的速度應(yīng)同時(shí)應(yīng)用于加速度和恒定加速度[4]。當(dāng)測試車輛在轉(zhuǎn)轂行駛，某一測試檔位怠速行駛時(shí)，測試員開始數(shù)據(jù)采集，達(dá)到通過速度和轉(zhuǎn)速后，數(shù)據(jù)采集結(jié)束。

3 測試結(jié)果與分析

針對(duì)某一車型進(jìn)行加速行駛室外與室內(nèi)通過噪聲測試，采用3檔加速測試和50km/h勻速測試。測試結(jié)果如下：

表2 某一車型室內(nèi)與室外數(shù)據(jù)表

在消音室轉(zhuǎn)轂上行駛，測試到汽車車外行駛通過噪聲值時(shí)，由現(xiàn)有五種車摸底數(shù)據(jù)得到，室外與室內(nèi)噪聲值相差3dB，可做預(yù)測。

式中：y為室外噪聲值；x為功率質(zhì)量比。

表3 五種車型室外室內(nèi)摸底測試統(tǒng)計(jì)表

表4 室內(nèi)測量應(yīng)用到室外預(yù)測

4 噪聲源對(duì)整車噪聲的貢獻(xiàn)

隨著動(dòng)力系統(tǒng)降噪水平的提高，道路正常行駛時(shí)的動(dòng)力系統(tǒng)噪聲所占比例開始下降，輪胎噪聲所占權(quán)重開始增加。當(dāng)轎車噪聲限值為84dB(A) 時(shí)，幾個(gè)主要的噪聲源對(duì)整車噪聲的貢獻(xiàn)由高到低依次為：排氣、進(jìn)氣、發(fā)動(dòng)機(jī)及輪胎。但是，隨著法規(guī)限值進(jìn)一步降低，主要噪聲源的排列次序產(chǎn)生了變化, 輪胎噪聲逐漸現(xiàn)出來, 成為最主要的噪聲源之一，排氣、進(jìn)氣及發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲已降低到同一水平，但是對(duì)這些系統(tǒng)噪聲源的控制則更加細(xì)化。并且要求必須考慮傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)噪聲的貢獻(xiàn)[5]。為了滿足未來更為嚴(yán)格的法規(guī)限值，必須采用低噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)、整機(jī)隔聲罩、可控三級(jí)消聲器和可控進(jìn)氣共鳴腔；同時(shí)更為重要的是，輪胎供應(yīng)商必須采取措施降低輪胎噪聲，提供與上述降噪技術(shù)相適應(yīng)的低噪聲輪胎。

汽車在低速行駛時(shí)主要的噪聲源是動(dòng)力系統(tǒng)（發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、排氣噪聲）；當(dāng)行駛速度提高時(shí)，輪胎路面噪聲開始成為主要的噪聲源之一，詳見圖6。

圖6 機(jī)動(dòng)車輛主要噪聲源

4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲大

發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲主要是由引擎蓋、前翼子板等震動(dòng)傳到駕駛室中的。因此，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋處加裝一些高級(jí)吸音泡沫材料，不僅可以抑制引擎蓋引起的震動(dòng)，還能吸收大量的噪音，非常有效。

圖7 發(fā)動(dòng)機(jī)蓋加吸音材料

4.2 胎噪過大

胎噪通常是由胎面和地面摩擦沖擊產(chǎn)生的，并和擋泥板、翼子板等震動(dòng)同時(shí)傳到車內(nèi)。那么就得從車門、翼子板、擋泥板等部位加裝隔音材料，從而起到降噪的作用。胎壓過高也會(huì)引起造成輪胎空腔和路面共鳴導(dǎo)致胎噪增大，維持胎壓正常也很重要。當(dāng)然，其實(shí)最直接的方式就是換軟一點(diǎn)的胎，像米其林和馬牌，不過價(jià)格較貴而且不耐磨，損耗也比較快。但比起耐磨的韓泰和鄧祿普，胎噪自然會(huì)降低不少。

4.3 風(fēng)燥過大

圖8 車門加吸音材料

風(fēng)噪主要是由汽車行駛過程中車體和空氣摩擦產(chǎn)的，通過車門縫隙傳到駕駛室。因此，除了上一步在車門內(nèi)加裝隔音材料，還可以選擇加裝或更換車門密封條。因?yàn)槊芊鈼l是橡膠制品，使用時(shí)間過久后會(huì)出現(xiàn)老化，隔音和密閉效果都會(huì)變差。不過，密封層過多會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致開關(guān)門不順暢和車門變形，不宜過厚。

4.4 車身震動(dòng)噪聲與異響

一些車的風(fēng)噪聲較大，除了和汽車的造型有關(guān)，還可能是因?yàn)榻M裝或設(shè)計(jì)不良引起的，比如常見的螺絲松動(dòng)和減震橡膠墊老化。一般緊上螺絲或者更換零件就可以解決。

5 結(jié)論

為了達(dá)到測定的準(zhǔn)確性，有必要對(duì)真實(shí)的車外結(jié)果和室內(nèi)結(jié)果之間做比較。結(jié)果的偏差必須在可接受的范圍之內(nèi)。

本文的分析說明, 上述汽車室外噪聲的預(yù)測方法和室內(nèi)噪聲值有相關(guān)性。其誤差完全可控制在工程應(yīng)用允許范圍內(nèi)。室外預(yù)測所得數(shù)據(jù)可應(yīng)用在汽車外部行駛路面，以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對(duì)汽車產(chǎn)品開發(fā)具有重大意義。

參考文獻(xiàn)

[1] GRB-66-21e.中國汽車技術(shù)研究中心,2017.

[2] 汽車噪聲標(biāo)準(zhǔn)研究工作組.中國汽車技術(shù)研究中心,2016.

[3] 謝東明.多工況加速行駛車外噪聲測量評(píng)價(jià)方法.中國汽車技術(shù)研究中心,2015.

[4] 國家環(huán)境保護(hù)總局,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB1495-2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002.

[5] 龐劍.汽車噪聲與振動(dòng)——理論與應(yīng)用[M]北京理工大學(xué)出版社,2006.