应用新法规的某款卡车车外通过噪声测试方法

2014-07-08赵伟博

机械工程师 2014年10期

赵伟博

（江淮汽车股份有限公司，合肥 230022）

0 引言

随着科技进步和现代生活标准的逐步提高，汽车的年产量和保有量不断增加。在汽车道路行驶过程中，车外通过噪声对环境的污染尤为突出，已经逐步成为城市的主要噪声污染源之一。与此同时国家也加强了对噪声的法规要求，现行的车外噪声法规《GB 1495-2002 汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》正在重新修订。即将实行的新法规，其对各种车辆行驶过程中的车外噪声有明确的定义和要求；无论测试方法还是噪声限值都有较大的变动，这样的变动势必会造成整车开发成本和效益的变化。

新修订的法规严格规定了各种车辆的车外噪声限值，实施日期，噪声测量方法和测量场地要求等。经过对新法规的学习和理解，现针对某款微型卡车进行新车外噪声方法测试，相关参数计算以及数据处理，明确哪些系统的结构设计、指标参数等对新法规要求的车外噪声有重大的影响。

1 新方法解读

1.1 车外噪声限值目标

对特殊车型的限值宽松条件说明：

1）GVM≤2 500 kg 的M1 类车型，噪声测量过程中采用多轴驱动或采用中置（后置）发动机后轴驱动时，其限值增加1dB（A）。

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

3）N1 类车型，GVM＞2 500 kg 的M1 类车型，噪声测量过程中采用多轴驱动或采用后轴驱动时，其限值增加1dB（A）。

4）多于两轴的M2、M3、N2、N3 类车型，其限值应增加1dB（A）。

5）噪声测量过程中采用多轴驱动的M2、M3、N2、N3类车型，其限值应增加1dB（A）。

该微型卡车最大总质量2 700 kg，为N1 类卡车；采用后轴驱动，满足3）项的限值宽松条件，限值增加1dB（A）。故2016 年3 月15 日后，新法规对该微型卡车的车外噪声要求为不大于75dB（A），较原先法规的78 dB（A）限值降低了3 dB（A），要求更为苛刻。

1.2 测量条件

测试环境必须满足以下条件：a）以测量场地中心为基点、半径50 m 的范围内，不存在大的声反射物；b）试验路面和周围场地表面干燥，没有积雪、松土以及炉渣之类的吸声材料；c）传声器附近没有任何影响声场的障碍物；d）噪声测量期间，环境温度必须在5～40 ℃的范围，传声器高度处的风速不超过5 m/s；e）背景噪声（包括风噪）比被测汽车噪声至少低10 dB（A），否则需对测试结果进行修正。

表1 汽车行驶车外噪声限值

新法规噪声的测量条件较原先法规要求基本一致。

1.3 测量方法

如图1：AA′线为加速始端线，BB′线为加速终端线，加速段长度为2×（10m±0.05m），传声器离地面高1.2m±0.02m，距行驶中心线CC′7.5 m±0.05 m 处。从汽车接近AA′线到汽车后端通过BB′线的整个测量过程中，汽车行驶中心线应尽可能接近CC′线；当汽车参考点到达PP′线时，测量车速vtest必须在（50±1）km/h 范围内。为了保持汽车通过测量场地时的稳定性，建议至少预留60 m 的平稳加速连接段。

图1 测量场地及传声器布置示意图

挡位的选择：测量挡位依据油门或节气门全开条件下所能达到的最大加速度值awot和参考加速度值awotref的关系来选择。

1）如果某一挡位加速度测量值awot不超过（awotref+0.5）m/s2，且与参考加速度awotref的差异在awotref的±10%范围内，则采用此挡位测试。如果多于一个挡位达到要求的加速度，则选择awot最接近awotref的挡位进行测量。

2）如果没有挡位能达到要求的加速度，则选择一个加速度大于awotref的挡位i 和加速度小于awotref的挡位（i+1）进行测试。如果挡位i 的加速度值awot不超过（awotref+0.5）m/s2，则需要分别采用这两个挡位进行测量。传动比加权系数（与参考加速度有关）通过下式计算：K=（awotrref-awot（i+1））/（awot（i）-awot（i+1））。

3）如果挡位i 的加速度大于（awotref+0.5）m/s2，则采用加速度小于且最接近（awotref+0.5）m/s2的挡位进行测量，使用测量过程中获取的加速度值awottest代替awotref来计算部分功率系数，（i+1）挡位的加速度小于aurban时除外。如果挡位i 的加速度大于（awotref+0.5）m/s2，同时（i+1）挡位的加速度值小于aurban，则采用i 和（i+1）这两个挡位来进行测量，包括加速度大于（awotref+0.5）m/s2的挡位。

awottest的计算适用于M1、N1、M2 类汽车。根据汽车参考点定义，参考点在汽车最前端，则参与公式计算的汽车长度l=lvel；如参考点在汽车前、后中心，则l=1/2lvel；如参考点在汽车最后端，则l=0；式中lvel为整车车长。汽车参考点通过AA′线、PP′线时的车速定义为vAA′、vPP′，汽车最后端通过BB′线时的车速定义为vBB′。整个行驶过程中的加速度通过下式计算：awottest=［（vBB′/3.6）2-（vAA′/3.6）2］［2×（20+l）］。

2 相关参数理解

要进行车外加速噪声新方法相关参数的计算，必须了解新法规中的一些基本定义和概念，比如汽车整备质量mkerb、汽车最大总质量GVM、发动机额定功率Pn、功率质量比系数PMR、目标加速度aurban、参考加速度awotref、传动比加权系数k 和部分功率系数kp。

目标加速度aurban：城市工况下，调查得到的汽车典型加速度值，是汽车功率质量比系数PMR 值的函数。目标加速度aurban定义如下：aurban=0.631g10PMR-0.09。

参考加速度awotref，在试验路面上加速测量时期望获取的汽车加速度值，是汽车功率质量比系数PMR 值的函数，PMR 值不同的汽车，对应函数形式也不同。参考加速度awotref定义如下：PMR≥25 时，awotref=1.591gPMR-1.41；PMR＜25 时，awotref=aurban=0.631gPMR-0.09。

表2 该微型卡车相关参数计算表

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 新方法应用测试及数据处理

参照标准GB 1495-20xx 对测试场地和环境的要求，选择某一段平直柏油路面作为测试场地。此段路面平整、坚实，测试场地附近无大型障碍物，具体如图2 所示。每次测试时，环境背景噪声均小于50 dB（A），风速小于5m/s，气温处于20 ～30 ℃摄氏度之间，满足测试要求。

图2 测试车辆-xx 微型卡车

图3 声级计和GPS 测速设备

实际测试过程中，难点在于车辆经过加速区间中线时保证50 km/h 的时速，由于整个过程为全油门加速工况，所以预加速和车辆基准点的判定显得尤为重要；然后采用相机记录下来这一过程，相机必须能够同时拍摄到基准点过中线时的位置和GPS 测速仪上显示的车辆瞬时速度。

3.1 挡位的选择

针对该微型卡车分别进行各挡位全油门工况的加速度测试，利用下式计算：

平均值与每次测量值差异控制在±10%范围内。

最终IV 挡全油门的加速度1.33 m/s2，在参考加速度（awotref±10%）范围内且最接近awotref，满足挡位选择的要求。

表3 各挡位实际加速度m/s2

3.2 IV 挡全油门及匀速车外噪声测试

按照新测试方法且保证满足车外噪声测试条件要求，进行IV 挡全油门工况和匀速工况的通过噪声测试，测试结果见表4、表5。

3.3 测试数据处理

测量加速度满足两个挡位测量要求时，加速噪声和匀速噪声的噪声测量结果需要对两个挡位的测试值采用公式计算如下：

表4 IV 挡全油门车外噪声测试结果

表5 IV 挡匀速车外噪声测试结果

式中：k=（awotref-awot（i+1））/（awot（i）-awot（i+1））。该卡车经过加速度测量计算，只有IV 挡满足新法规测试方法要求，当只有一个挡位进行测量时，则此挡位测量结果就是计算值。

通过加权合并Lwotrep和Lcrsrep计算，并保留到小数点后一位，作为测量最终结果，公式如下：Lurban=Lwotrep-kp（Lwotrep-Lcrsrep）。

权重系数kp为城市工况下的部分功率系数。当仅采用一个挡位进行测量时，kp通过公式kp=1-（aurban/awottest）获取，前文参数计算中已经得出kp=0.25，代入Lurban计算公式最终求得该微型卡车加速行驶车外噪声为69.0dB（A），满足GB1495-20xx 限值不高于75dB（A）要求。