車外附加噪聲排放法規(guī)ASEP的研究

李國強 路志英

（安徽江淮汽車股份有限公司，合肥 230000）

車外附加噪聲排放法規(guī)ASEP的研究

李國強 路志英

（安徽江淮汽車股份有限公司，合肥 230000）

歐盟關于附加噪聲排放條款(ASEP)的法規(guī)已經(jīng)生效，該法規(guī)測試車速最高可達80 km/h，其評價工況范圍廣且測試方法及數(shù)據(jù)處理較為復雜。通過研究歐盟車外噪聲法規(guī)EU540/2014，解讀了ASEP的制定依據(jù)、技術要求及符合性評定方法，并通過與ECE R51—03法規(guī)進行比較，介紹了二者關于ASEP法規(guī)規(guī)定的差異及處理意見。同時，通過實例應用進一步闡述了ASEP評價原理及數(shù)據(jù)處理過程。

1 附加噪聲排放（ASEP）的提出

歐盟車外噪聲法規(guī)EU540/2014[1]第一階段噪聲限值于2016年7月生效，該法規(guī)采用了新的車外通過噪聲測試方法（法規(guī)附件II，下稱方法B）及結(jié)果評定流程。車外通過噪聲法規(guī)旨在限制城市工況下車輛噪聲排放，方法B可覆蓋90%實際城市工況，對于未被覆蓋的部分城市工況，理論上其噪聲排放應基于方法B測試結(jié)果線性變化（下稱理論噪聲排放）。然而，部分車輛在型式認證時可以滿足法規(guī)要求，但在實際城市道路行駛時卻產(chǎn)生明顯的噪聲排放[2]。圖1為部分車輛的噪聲排放特性，理論上噪聲排放值與發(fā)動機轉(zhuǎn)速應呈線性關系,而其實際噪聲值僅在方法B考察點（以方法B限值73 dB（A）為例）附近滿足法規(guī)，其它轉(zhuǎn)速區(qū)域則產(chǎn)生顯著的噪聲排放。

為了避免符合圖1性能的車輛進入市場，或防止制造商故意采取措施以使車輛僅在方法B考察區(qū)域滿足噪聲要求，法規(guī)EU540/2014提出了附加噪聲排放條款（Additional sound emission provisions，ASEP）的要求，ASEP規(guī)定了方法B駕駛工況以外的車輛噪聲排放隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的限值。

圖1 車輛噪聲排放顯著偏離方法B考察點

2 ASEP評價方法

2.1 試驗設備及場地

試驗設備主要包括聲級計、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及車速測量設備。聲級計用于測試試驗過程中的最大噪聲，應滿足IEC 61672—1:2002法規(guī)1級設備要求；連續(xù)車速測量設備用于測量車輛進、出試驗路面的發(fā)動機轉(zhuǎn)速及車速，其測量精度為±0.5 km/h，若選用獨立車速測量設備，則測量精度為±0.2 km/h；發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量設備精度為±2%。

試驗路面及尺寸應滿足ISO 10844:2011法規(guī)要求，應標志出AA′、BB′及PP′線位置，其中PP′線為中間線，AA′線及BB′線分別位于PP′線向后、向前10 m處，聲級計位于距離路面中線7.5±0.05 m且距地面高度為1.2± 0.02 m處。GB1495—2002標準[3]有關聲級計布置要求等同于ISO 10844:2011法規(guī)的要求，實際應用中也可參考該標準布置聲級計。

2.2 方法B簡介

方法B分為加速通過噪聲測試和勻速通過噪聲測試兩部分。加速通過噪聲測試要求車輛參考點通過PP′線時車速為50 km/h，以一定的加速度全油門通過加速區(qū)域；勻速通過噪聲要求車輛以50 km/h速度勻速通過AA′到BB′區(qū)域。最終噪聲值Lurban由加速噪聲中間結(jié)果Lwoti和勻速噪聲中間結(jié)果Lcrsi加權計算而得。

2.3 ASEP測試方法

2.3.1 ASEP控制區(qū)

ASEP控制區(qū)指ASEP控制車輛噪聲排放的工況范圍，包括城市道路常用的車輛駕駛工況，較方法B評估范圍更廣?？刂茀^(qū)包括的指標及相應邊界條件見表1。

表1 ASEP控制區(qū)指標與邊界條件

試驗車輛需在ASEP控制區(qū)內(nèi)選定用于測試的擋位、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及車速，滿足控制區(qū)條件的所有擋位均需進行測試。對于不可鎖定速比車輛，試驗過程中允許降速比提高加速度。功質(zhì)比PMR計算式為：

式中，Pn為發(fā)動機最大凈功率；mro為整備質(zhì)量+駕駛員質(zhì)量。

2.3.2 測試點的選取

測試點指在ASEP控制區(qū)內(nèi)選定的用于進行ASEP測試的車輛工況。當擋位為k擋時，第1個測試點P1由AA′線進線速度為20 km/h確定，車輛到達BB′線時的車速記錄為vBBk1；如果以20 km/h的車速進線時不能獲取穩(wěn)定加速度，則車速應以5 km/h速度增加，測試點P1由首次可獲取穩(wěn)定加速度的進線速度確定，相應的BB′線車速記錄為vBBk1。在表1確定的邊界條件內(nèi)，車輛在BB′線處所能達到的最高車速記錄為P4點車速vBBk4。第2測試點和第3個測試點由式（2）計算確定：

式中，vBBkj為k擋Pj點BB′線處車速，j=2，3。

實際噪聲測試時，AA′線及BB′線處的實際車速與選定車速之間公差不能超過±3 km/h。

2.3.3 試驗過程

試驗過程為：車輛到達AA′線時迅速全開油門，一直保持到車輛后端到達BB′線。為了獲取穩(wěn)定的加速度，允許在AA′線前預加速。每個Pj點至少進行1次測試。

2.4 符合性分析

各k擋每個測試點Pj工況下測得的車輛左側(cè)和右側(cè)的最大噪聲值均應進行符合性分析。

2.4.1 定位點的確定

定位點指的是車輛理論噪聲排放隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速線性變化的基點。EU 540/2014法規(guī)對定位點的定義見表2，表2中間一列為ECE R51—03[4]法規(guī)對定位點的定義，即各k擋定位點均為方法B中i擋的測試結(jié)果?？紤]到ASEP控制區(qū)的限定，建議i+1擋不進行評估。

表2 EU 540/2014法規(guī)定位點

表2中Lanchor、nanchor及vanchor為相應擋位的定位點，分別表示定位點的噪聲排放值、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及車速，Lwoti,Annex3、nBB,woti,Annex3及vBB,woti,Annex3分別為方法B采用較低擋時對應的噪聲值、BB′線發(fā)動機轉(zhuǎn)速及車速。

2.4.2 線性回歸斜率

線性回歸斜率Slopek體現(xiàn)了一定速比時噪聲隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化程度，由定位點及4個測試點按式（3）計算而得，但是不能超過5 dB（A）/1 000（r/min）：

式中，Lkj為k擋定位點及4個測試點對應的噪聲值；nBBkj為BB′線處發(fā)動機轉(zhuǎn)速。

2.4.3 基于理論噪聲排放的符合性評定

k擋Pj點理論噪聲值LASEP_κ,j是隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的理想噪聲值，計算式為：

式中，Y=1為常數(shù)；nBBκj為k擋4個Pj點BB′線處發(fā)動機轉(zhuǎn)速；Lanchor,κ及nanchor,κ分別為k擋定位點的噪聲值及發(fā)動機轉(zhuǎn)速。

ASEP限值由理論噪聲值LASEP_κ,j及適當?shù)墓顦?gòu)成,即k擋Pj點測量的噪聲值Lκj不應超過（LASEP_κ.j+x），對于不可鎖定速比的變速器，x=3；其它變速器，x=2 dB（A）+limit value-Lurban，limit value為方法B的噪聲限值。

如果某點Lκj＞（LASEP_κ.j+x），則可以再進行兩次測試，該點3次有效測量值的平均值不應超過（LASEP_κ.j+x）。

2.4.4 參考噪聲評估

方法B規(guī)定車輛到達PP′線的速度為50 km/h，而GB1495—2002采用的加速噪聲測試方法（方法A）則將50 km/h作為車輛到達AA′線的衡量指標之一[5]，所以方法B工況的發(fā)動機轉(zhuǎn)速一般較方法A小。為了衡量車輛在接近方法A工況時的噪聲排放，ASEP規(guī)定了參考噪聲評估方法。

ASEP參考噪聲評估方法為，基于定位點Lanchor,κ、nanchor,κ及線性回歸斜率Slopeκ計算參考噪聲Lref：

式中，nref,κ為模擬車輛到達BB′線處、車速為61 km/h時對應的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，可由速比ik計算而得。

速比ik的確定方法為：所有手動變速器及不多于5個擋位的自動變速器，車輛評估擋位為3擋；多于5個擋位的自動變速器，評估擋位為4擋；對于不可鎖定速比的變速器，其速比應根據(jù)方法B在BB′線的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和車速計算。

參考噪聲評估結(jié)果Lref應不超過76 dB（A）；對于功率最大質(zhì)量比大于75 kW/t、最大凈功率大于140 kW且配備多于4個前進擋的手動變速器車輛，該限值為79 dB（A）；對于功率最大質(zhì)量比大于75 kW/t、最大凈功率大于140 kW且配備多于4個前進速比的自動變速器車輛，該限值為78 dB（A）；

2.4.5 ASEP評定方法

ASEP評定方法分為基于理論噪聲排放的評定方法和基于Lurban的評定方法，制造商可選擇二者之一進行符合性評定。

基于k擋各Pj點噪聲值Lkj，計算并評定Pj點ASEP噪聲值Lurban_ASEP，基于Lurban的評定過程如下：

a.計算ASEP工況下全油門急加速產(chǎn)生的加速度awot_test_ASEP，對于不可鎖定速比車輛計算式為：

或

式中，l為常數(shù)，對于前置發(fā)動機車輛，l等于車輛長度，對于中置發(fā)動機車輛l為1/2車長，對于后置發(fā)動機車輛l為0。

b.計算ASEP工況加權系數(shù)kP_ASEP：

式中，aurban為典型城市工況下車輛加速度。

c.計算Lurban_ASEP：

式中，Lurban_measured_ASEP為Lkj的校正值；Lcrs為方法B勻速噪聲測量值；Lurban_normalized為校準后的Lkj相對典型城市工況的變化量；Lurban為方法B的最終噪聲值。

d.結(jié)果評定：如果Lurban_ASEP不超過3 dB（A），則視為符合ASEP要求。

2.5 國內(nèi)相關法規(guī)情況

我國現(xiàn)行車外噪聲的評定標準為GB1495—2002，其車外加速噪聲采用方法A的技術要求，該標準2015版草案將車外加速噪聲測試程序修訂為方法B，且規(guī)定了較為嚴格的排放限值。但是，該標準及其修訂草案均未對附加噪聲排放ASEP作出要求，鑒于國我城市道路車輛“加速轟鳴”現(xiàn)象較為突出，建議后期修訂時應參考ECE R51—03法規(guī)對附加噪聲排放進行約束。

3 ASEP技術要求

ASEP技術要求規(guī)定了ASEP適用范圍、型式認證方式及豁免條款。EU540/2014與ECE R51—03法規(guī)在ASEP技術要求方面存在一定差異，見表3。

表3 ASEP技術要求及對比

關于免測條款的提出是基于不可鎖定速比的CVT車型，該類車輛速比不定[6]，各測試點Pj的噪聲排放可能來自不同速比，導致各Pj點間離散程度較大，加之Pj點間轉(zhuǎn)速差較小時車輛噪聲變化有限。該免測條款可解釋為，任何情況下，用于計算線性回歸斜率的定位點和4個測試點中的最大和最小發(fā)動機轉(zhuǎn)速差值若均不超過0.15S，則認為該車輛可滿足ASEP技術要求，且不需要進行測試。

4 ASEP應用

以某乘用車數(shù)據(jù)[7]為例，說明ASEP評價過程及意義。該車Pn=155 kW，mro=1 712 kg，S=6 000 r/min，計算得PMR=90.5 kg/kW。

4.1 方法B測試數(shù)據(jù)

方法B測試擋位i為3擋，測試結(jié)果為：全負荷急加速噪聲Lwoti=73（A）；BB′線發(fā)動機轉(zhuǎn)速nBB,woti=2 632 r/min；BB′線車速vBB,woti=56.3 km/h；方法B限值Limitvalue=72 dB，Lurba=71 dB。

4.2 ASEP測試點確定

選定測試點P1：當2擋時該車以20.2 km/h車速進AA′線時可獲得穩(wěn)定的加速度，故將該工況作為2擋P1點；當3擋時該車以30.7 km/h的車速進AA′線可獲得穩(wěn)定加速度，故將該工況作為3擋P1點。

選定測試點P4：根據(jù)表1可得nBB_ASEP=4 414 r/min。當2擋時該車在BB′線處的車速為65.2 km/h時，相應發(fā)動機轉(zhuǎn)速為4 553 r/min，達到nBB_ASEP，則該工況作為2擋P4點且選定VBB_ASEP為70 km/h。3擋時該車車速為68.3 km/h時滿足VBB_ASEP公差要求，相應發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3 193 r/min，則該工況作為3擋P4點。

測試點P2和P3根據(jù)式（2）計算確定，最終用于噪聲排放試驗的測試點工況見表4。

表4 測試點工況

4.3 測試值符合性分析

以2擋左側(cè)為例進行符合性分析。定位點為方法B的i擋測試結(jié)果Lwoti及相應的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速；按照表5測試值L2j及式（3）計算得Slope2=1.94 dB（A）/ 1 000（r/min）；按式（7）計算2擋Pj點LASEP_k.j；按照基于理論噪聲排放的符合性評定方法可知，x=3 dB，ASEP限值LASEP_2.j+x見表5。由表5可知，各測試點測試值L2j均小于相應的LASEP_2j+x，故滿足ASEP要求。

表5 2擋左側(cè)測試值符合性分析結(jié)果

4.4 ASEP評價圖

基于表5數(shù)據(jù)可繪制ASEP評價圖，理論噪聲排放值、ASEP限值及實際噪聲值的相對位置如圖2。由圖2可看出，各轉(zhuǎn)速點實際噪聲值均位于ASEP限值下方，可判定該車輛可以滿足ASEP要求。

圖2 車輛2擋左側(cè)噪聲值分析結(jié)果

5 結(jié)束語

ASEP旨在控制車輛在方法B工況以外的常用城市道路噪聲排放。即基于方法B測試工況，將車輛噪聲符合性評價范圍延伸至整個ASEP控制區(qū)，可有效防止部分車輛或由于制造商主觀意圖而僅滿足方法B的情況。

本文通過對EU540/2014與ECE R51—03法規(guī)的對比研究及應用，形成了一套較為完善的ASEP評價及數(shù)據(jù)處理方法，可作為車外噪聲設計及驗證的技術規(guī)范，同時利用ASEP評價圖可進行車輛外部通過噪聲變化趨勢的預判分析。

1 Regulation(EU)No 540/2014,the sound level of motor vehi?cles and of replacement silencing systems.

2 TNO Science and Industry,Vehicle Noise Limit Values-Comparison of two noise emission test methods–Final Re?port.UNECE Working Party on Noise,2008-08-27.

3 GB1495—2002,汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法.

4 ECE R51-03,uniform provisions concerning the approval of motor vehicles having at least four wheels with regard to their noise emissions.

5 郭勇，高吉強，謝東明，等.ECE R51方法B新修訂版與老版本的差異分析.北京汽車，2013（6）:12～14.

6 謝東明，張鎮(zhèn)鼎，郭勇.多工況加速行駛車外噪聲測量評價方法.噪聲與振動控制，2015，35（4）:183～188.

7 International Organization of Motor Vehicle Manufacturers, Comparison Draft ASEP Tests Versus Actual Type Approval Test.UNECE Working Party on Noise,2008-08-27.

（責任編輯文 楫）

修改稿收到日期為2016年8月3日。

尾門開啟條件式（9）的極限修正為：

6 解鎖可行性的調(diào)整方法

在尾門鎖與尾門系統(tǒng)的設計匹配過程中，鎖機構(gòu)通常沿用平臺化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，因此棘輪回位彈簧力FL通常不宜調(diào)整，而L2的大小主要由尾門鎖與鉸鏈的相對布置位置決定，因此FLL2的大小為定值。對式（13）左側(cè)部分分析可知，要實現(xiàn)尾門在各種工況條件下的開啟，可通過增大尾門緩沖塊干涉量的方式對M3進行調(diào)整，也可通過增大密封條硬度的方式對M6進行調(diào)整，確保在支撐力矩FLL2最小的情況下式（13）仍可滿足，從而在任何工況下尾門電動解鎖后均可開啟。

在式（13）滿足的情況下，按照式（12）對尾門進行可解鎖條件的計算驗證，在鎖機構(gòu)完全借用的情況下，參數(shù)A與k均為定值，因此只能通過增大尾門鎖電機輸出力F7的方式實現(xiàn)尾門鎖在各種工況下的電動解鎖。設計時可適當增大F7的值，以預留一定的解鎖可靠系數(shù)，但F7不可過大，因為過大的電機輸出扭矩會帶來解鎖聲音品質(zhì)差的問題，設計時需綜合平衡。

7 結(jié)束語

本文通過理論分析，提供了一種精細化的尾門系統(tǒng)約束力與尾門鎖電機參數(shù)的匹配方法，可有效避免系統(tǒng)環(huán)境改變導致的尾門鎖解鎖失效問題。同時，在實際應用過程中，需要充分考慮外界條件的影響，對尾門系統(tǒng)約束力進行極限修正，通過匹配結(jié)果調(diào)整密封條硬度、緩沖塊干涉量以及鎖機構(gòu)電機輸出扭矩等參數(shù)，以滿足各種工況下車輛的解鎖穩(wěn)定性。

參考文獻

1 唐淳.大型MPV車尾門系統(tǒng)設計的研究.汽車實用技術，2015（5）：47～51.

2 韋學軍.微型客車尾門結(jié)構(gòu)設計與試驗簡介.企業(yè)科技與發(fā)展，2015.

3 孫治國.汽車門鎖鎖緊機構(gòu)設計淺析.河南省汽車工程科技學術研討會，許昌，2009.

4 楊兵鋒.車門鎖工作原理和常見缺陷分析.企業(yè)技術開發(fā)，2008，27（4）：38～40.

5 周利民.后背門氣彈簧設計探析.汽車實用技術，2013（11）：70～71.

6 汪家利.后背門氣彈簧布置與撐力計算.汽車工程師，2010（7）：30～31.

（責任編輯斛 畔）

修改稿收到日期為2016年7月26日。

Research on Exterior Additional Sound Emission Provisions ASEP

Li Guoqiang,Lu Zhiying
（JAC Motors Co.,Ltd,Hefei 230000）

The additional sound emission provision(ASEP)has become effective in the European Union,under this provision,the maximum vehicle test speed can be up to 80km/h,its evaluation conditions are wide,and the test method and data processing are complex.By studying the exterior noise regulation EU540/2014,we have interpreted the basis,technical requirement and conformity evaluation method for establishment of ASEP,and through comparison with ECE R51-03 regulation,the discrepancy between those two regulations and ASEP regulations are introduced.In addition,the principle of evaluation and data processing of ASEP are explained further with application example.

Exterior passing noise,ASEP provision

車外通過噪聲 ASEP法規(guī)

U467.4+93

A

1000-3703（2016）12-0050-04