應(yīng)用新法規(guī)的某款卡車車外通過噪聲測(cè)試方法

趙偉博

（江淮汽車股份有限公司，合肥 230022）

0 引 言

隨著科技進(jìn)步和現(xiàn)代生活標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，汽車的年產(chǎn)量和保有量不斷增加。在汽車道路行駛過程中，車外通過噪聲對(duì)環(huán)境的污染尤為突出，已經(jīng)逐步成為城市的主要噪聲污染源之一。與此同時(shí)國(guó)家也加強(qiáng)了對(duì)噪聲的法規(guī)要求，現(xiàn)行的車外噪聲法規(guī)《GB 1495-2002 汽車加速行駛車外噪聲限值及測(cè)量方法》正在重新修訂。即將實(shí)行的新法規(guī)，其對(duì)各種車輛行駛過程中的車外噪聲有明確的定義和要求；無論測(cè)試方法還是噪聲限值都有較大的變動(dòng)，這樣的變動(dòng)勢(shì)必會(huì)造成整車開發(fā)成本和效益的變化。

新修訂的法規(guī)嚴(yán)格規(guī)定了各種車輛的車外噪聲限值，實(shí)施日期，噪聲測(cè)量方法和測(cè)量場(chǎng)地要求等。經(jīng)過對(duì)新法規(guī)的學(xué)習(xí)和理解，現(xiàn)針對(duì)某款微型卡車進(jìn)行新車外噪聲方法測(cè)試，相關(guān)參數(shù)計(jì)算以及數(shù)據(jù)處理，明確哪些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、指標(biāo)參數(shù)等對(duì)新法規(guī)要求的車外噪聲有重大的影響。

1 新方法解讀

1.1 車外噪聲限值目標(biāo)

對(duì)特殊車型的限值寬松條件說明：

1）GVM≤2 500 kg 的M1 類車型，噪聲測(cè)量過程中采用多軸驅(qū)動(dòng)或采用中置（后置）發(fā)動(dòng)機(jī)后軸驅(qū)動(dòng)時(shí)，其限值增加1dB（A）。

2）GVM≤2 500 kg 的M1 類車型，PMR＞160 kW/t 的M1 類車型，其限值增加1dB（A）。

3）N1 類車型，GVM＞2 500 kg 的M1 類車型，噪聲測(cè)量過程中采用多軸驅(qū)動(dòng)或采用后軸驅(qū)動(dòng)時(shí)，其限值增加1dB（A）。

4）多于兩軸的M2、M3、N2、N3 類車型，其限值應(yīng)增加1dB（A）。

5）噪聲測(cè)量過程中采用多軸驅(qū)動(dòng)的M2、M3、N2、N3類車型，其限值應(yīng)增加1dB（A）。

該微型卡車最大總質(zhì)量2 700 kg，為N1 類卡車；采用后軸驅(qū)動(dòng)，滿足3）項(xiàng)的限值寬松條件，限值增加1dB（A）。故2016 年3 月15 日后，新法規(guī)對(duì)該微型卡車的車外噪聲要求為不大于75dB（A），較原先法規(guī)的78 dB（A）限值降低了3 dB（A），要求更為苛刻。

1.2 測(cè)量條件

測(cè)試環(huán)境必須滿足以下條件：a）以測(cè)量場(chǎng)地中心為基點(diǎn)、半徑50 m 的范圍內(nèi)，不存在大的聲反射物；b）試驗(yàn)路面和周圍場(chǎng)地表面干燥，沒有積雪、松土以及爐渣之類的吸聲材料；c）傳聲器附近沒有任何影響聲場(chǎng)的障礙物；d）噪聲測(cè)量期間，環(huán)境溫度必須在5～40 ℃的范圍，傳聲器高度處的風(fēng)速不超過5 m/s；e）背景噪聲（包括風(fēng)噪）比被測(cè)汽車噪聲至少低10 dB（A），否則需對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正。

表1 汽車行駛車外噪聲限值

新法規(guī)噪聲的測(cè)量條件較原先法規(guī)要求基本一致。

1.3 測(cè)量方法

如圖1：AA′線為加速始端線，BB′線為加速終端線，加速段長(zhǎng)度為2×（10m±0.05m），傳聲器離地面高1.2m±0.02m，距行駛中心線CC′7.5 m±0.05 m 處。從汽車接近AA′線到汽車后端通過BB′線的整個(gè)測(cè)量過程中，汽車行駛中心線應(yīng)盡可能接近CC′線；當(dāng)汽車參考點(diǎn)到達(dá)PP′線時(shí)，測(cè)量車速vtest必須在（50±1）km/h 范圍內(nèi)。為了保持汽車通過測(cè)量場(chǎng)地時(shí)的穩(wěn)定性，建議至少預(yù)留60 m 的平穩(wěn)加速連接段。

圖1 測(cè)量場(chǎng)地及傳聲器布置示意圖

擋位的選擇：測(cè)量擋位依據(jù)油門或節(jié)氣門全開條件下所能達(dá)到的最大加速度值awot和參考加速度值awotref的關(guān)系來選擇。

1）如果某一擋位加速度測(cè)量值awot不超過（awotref+0.5）m/s2，且與參考加速度awotref的差異在awotref的±10%范圍內(nèi)，則采用此擋位測(cè)試。如果多于一個(gè)擋位達(dá)到要求的加速度，則選擇awot最接近awotref的擋位進(jìn)行測(cè)量。

2）如果沒有擋位能達(dá)到要求的加速度，則選擇一個(gè)加速度大于awotref的擋位i 和加速度小于awotref的擋位（i+1）進(jìn)行測(cè)試。如果擋位i 的加速度值awot不超過（awotref+0.5）m/s2，則需要分別采用這兩個(gè)擋位進(jìn)行測(cè)量。傳動(dòng)比加權(quán)系數(shù)（與參考加速度有關(guān)）通過下式計(jì)算：K=（awotrref-awot（i+1））/（awot（i）-awot（i+1））。

3）如果擋位i 的加速度大于（awotref+0.5）m/s2，則采用加速度小于且最接近（awotref+0.5）m/s2的擋位進(jìn)行測(cè)量，使用測(cè)量過程中獲取的加速度值awottest代替awotref來計(jì)算部分功率系數(shù)，（i+1）擋位的加速度小于aurban時(shí)除外。如果擋位i 的加速度大于（awotref+0.5）m/s2，同時(shí)（i+1）擋位的加速度值小于aurban，則采用i 和（i+1）這兩個(gè)擋位來進(jìn)行測(cè)量，包括加速度大于（awotref+0.5）m/s2的擋位。

awottest的計(jì)算適用于M1、N1、M2 類汽車。根據(jù)汽車參考點(diǎn)定義，參考點(diǎn)在汽車最前端，則參與公式計(jì)算的汽車長(zhǎng)度l=lvel；如參考點(diǎn)在汽車前、后中心，則l=1/2lvel；如參考點(diǎn)在汽車最后端，則l=0；式中l(wèi)vel為整車車長(zhǎng)。汽車參考點(diǎn)通過AA′線、PP′線時(shí)的車速定義為vAA′、vPP′，汽車最后端通過BB′線時(shí)的車速定義為vBB′。整個(gè)行駛過程中的加速度通過下式計(jì)算：awottest=［（vBB′/3.6）2-（vAA′/3.6）2］［2×（20+l）］。

2 相關(guān)參數(shù)理解

要進(jìn)行車外加速噪聲新方法相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，必須了解新法規(guī)中的一些基本定義和概念，比如汽車整備質(zhì)量mkerb、汽車最大總質(zhì)量GVM、發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率Pn、功率質(zhì)量比系數(shù)PMR、目標(biāo)加速度aurban、參考加速度awotref、傳動(dòng)比加權(quán)系數(shù)k 和部分功率系數(shù)kp。

目標(biāo)加速度aurban：城市工況下，調(diào)查得到的汽車典型加速度值，是汽車功率質(zhì)量比系數(shù)PMR 值的函數(shù)。目標(biāo)加速度aurban定義如下：aurban=0.631g10PMR-0.09。

參考加速度awotref，在試驗(yàn)路面上加速測(cè)量時(shí)期望獲取的汽車加速度值，是汽車功率質(zhì)量比系數(shù)PMR 值的函數(shù)，PMR 值不同的汽車，對(duì)應(yīng)函數(shù)形式也不同。參考加速度awotref定義如下：PMR≥25 時(shí)，awotref=1.591gPMR-1.41；PMR＜25 時(shí)，awotref=aurban=0.631gPMR-0.09。

表2 該微型卡車相關(guān)參數(shù)計(jì)算表

表2 中：PMR=（Pn/mt）×1 000；mt=mkerb+75；aurban=0.631gPMR-0.09；awotref=1.591gPMR-1.41；KP=1-aurban/awottest。

3 新方法應(yīng)用測(cè)試及數(shù)據(jù)處理

參照標(biāo)準(zhǔn)GB 1495-20xx 對(duì)測(cè)試場(chǎng)地和環(huán)境的要求，選擇某一段平直柏油路面作為測(cè)試場(chǎng)地。此段路面平整、堅(jiān)實(shí)，測(cè)試場(chǎng)地附近無大型障礙物，具體如圖2 所示。每次測(cè)試時(shí)，環(huán)境背景噪聲均小于50 dB（A），風(fēng)速小于5m/s，氣溫處于20 ～30 ℃攝氏度之間，滿足測(cè)試要求。

圖2 測(cè)試車輛-xx 微型卡車

圖3 聲級(jí)計(jì)和GPS 測(cè)速設(shè)備

實(shí)際測(cè)試過程中，難點(diǎn)在于車輛經(jīng)過加速區(qū)間中線時(shí)保證50 km/h 的時(shí)速，由于整個(gè)過程為全油門加速工況，所以預(yù)加速和車輛基準(zhǔn)點(diǎn)的判定顯得尤為重要；然后采用相機(jī)記錄下來這一過程，相機(jī)必須能夠同時(shí)拍攝到基準(zhǔn)點(diǎn)過中線時(shí)的位置和GPS 測(cè)速儀上顯示的車輛瞬時(shí)速度。

3.1 擋位的選擇

針對(duì)該微型卡車分別進(jìn)行各擋位全油門工況的加速度測(cè)試，利用下式計(jì)算：

平均值與每次測(cè)量值差異控制在±10%范圍內(nèi)。

最終IV 擋全油門的加速度1.33 m/s2，在參考加速度（awotref±10%）范圍內(nèi)且最接近awotref，滿足擋位選擇的要求。

表3 各擋位實(shí)際加速度m/s2

3.2 IV 擋全油門及勻速車外噪聲測(cè)試

按照新測(cè)試方法且保證滿足車外噪聲測(cè)試條件要求，進(jìn)行IV 擋全油門工況和勻速工況的通過噪聲測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表4、表5。

3.3 測(cè)試數(shù)據(jù)處理

測(cè)量加速度滿足兩個(gè)擋位測(cè)量要求時(shí)，加速噪聲和勻速噪聲的噪聲測(cè)量結(jié)果需要對(duì)兩個(gè)擋位的測(cè)試值采用公式計(jì)算如下：

表4 IV 擋全油門車外噪聲測(cè)試結(jié)果

表5 IV 擋勻速車外噪聲測(cè)試結(jié)果

式中：k=（awotref-awot（i+1））/（awot（i）-awot（i+1））。該卡車經(jīng)過加速度測(cè)量計(jì)算，只有IV 擋滿足新法規(guī)測(cè)試方法要求，當(dāng)只有一個(gè)擋位進(jìn)行測(cè)量時(shí)，則此擋位測(cè)量結(jié)果就是計(jì)算值。

通過加權(quán)合并Lwotrep和Lcrsrep計(jì)算，并保留到小數(shù)點(diǎn)后一位，作為測(cè)量最終結(jié)果，公式如下：Lurban=Lwotrep-kp（Lwotrep-Lcrsrep）。

權(quán)重系數(shù)kp為城市工況下的部分功率系數(shù)。當(dāng)僅采用一個(gè)擋位進(jìn)行測(cè)量時(shí)，kp通過公式kp=1-（aurban/awottest）獲取，前文參數(shù)計(jì)算中已經(jīng)得出kp=0.25，代入Lurban計(jì)算公式最終求得該微型卡車加速行駛車外噪聲為69.0dB（A），滿足GB1495-20xx 限值不高于75dB（A）要求。

4 結(jié) 論

1）車外加速噪聲測(cè)試新方法對(duì)全油門加速噪聲和勻速噪聲分別進(jìn)行了加權(quán)處理，而且中線50 km/h 的要求都較原來的法規(guī)更加寬松，這樣可能更加符合車輛實(shí)際行駛習(xí)慣及道路條件等。

2）擋位的選擇以及行駛加速度的導(dǎo)入，說明了法規(guī)更加注重車輛動(dòng)力性與車外噪聲的平衡，杜絕了制造廠犧牲動(dòng)力性降低車外噪聲的行為。

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