《通過噪聲》室外與室內測量方法的研究

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

在我們現實生活中，空氣、水、土壤以及固體廢棄物等污染形勢非常嚴峻。實際上，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《環境保護法》和《環境噪聲污染防治法》，加強交通噪聲的管理和控制，改善環境質量，更需要對車外加速噪聲測量標準和限值加以嚴格控制。因此，更需要重視新法規要求下的測試方法[1]。

1 室外與室內測試方法的異同

為了規定了新生產的汽車加速行駛車外噪聲的限值和測量方法，規定了型式檢測和汽車生產一致性要求。在噪聲控制技術上，前期主要集中在動力系統噪聲控制上，自70年代至80年代初, 重點在于改善排氣系統的噪聲，有相當多的努力也投入到了發動機低噪聲結構的優化設計中，隨著噪聲法規的不斷加強, 在過去30年中，汽車噪聲級有了大幅度的降低，同時也使得汽車噪聲源的分布產生了根本性的改變。因此，汽車企業對測試方法的掌握顯得尤其重要。

圖1 各種噪聲占比

1.1 標準修訂背景

本標準的噪聲測量方法修改采用了 UN Regulation No.51/02(2007)《關于在噪聲方面批準四輪及四輪以上機動車的統一規定》和國際標準 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》中有關的技術內容。本標準中關于試驗路面的要求參考了 ISO 10844：2014《聲學測量道路車輛及其輪胎噪聲用試驗路面的規定》中的技術內容。

試驗時，車輛加速通過測試場地，著重考察車輛主要噪聲源——動力系統的噪聲（進氣、發動機、排氣等）。

1.2 與現有標準的差別

本標準與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增加了型式檢驗和汽車生產一致性的要求。

表1 室內與室外測試方法的區別

2 通過噪聲測試規范

對車速20km/h至80km/h范圍內，發動機怠速至90%額定轉速范圍內，多檔位多工況條件下的加速行駛車外噪聲值進行測量。采用噪聲與發動機轉速對應關系，噪聲與車速、加速度對應關系兩套理論，三種方法評價汽車在各車速、轉速、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生，嚴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，必須在測量場地標示出各測量線。

傳聲器應布置如圖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

汽車制造企業應確定參考點接近 AA′線之前踩下加速踏板的預加速位置點。當汽車參考點通過汽車制造企業確定的預加速位置點時，必須盡可能迅速地將加速踏板踩到底（即油門或節氣門全開），并保持不變，直到汽車/最后端通過BB′線時再盡快地松開踏板（即油門或節氣門關閉）。應在測量數據中記錄預加速位置點。不可分解的汽車列車，汽車最后端通過BB′線時不考慮掛車。

2.1.2 勻速噪聲測量

勻速噪聲測量時，應采用加速噪聲測量時相同的擋位，并在AA′線與BB′線之間穩定住加速踏板，以50 km/h±1 km/h的速度勻速行駛。如果加速噪聲測量時鎖定了傳動比，則也應鎖定相同的傳動比進行勻速噪聲測量。功率質量比系數PMR＜25的汽車，無需進行勻速噪聲測量。

2.1.3 試驗工況

針對 M1、N1、M2(GVM≤3500kg)多前進擋車輛，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）進行測試[3]。

2.1.4 選檔原則

依據車輛參考加速度、最大加速度、試驗加速度決定。

參考加速度：

對于M1，N1，M2(GVM≤3500kg)類汽車加速噪聲測量和勻速噪聲測量時的噪聲計算值公式如下：

通過加權合并Lwot rep和Lcrs rep計算，并保留到小數點后一位，作為測量最終結果，公式如下：

圖3 室外測試軟件衛星定位圖

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 室內行駛加速噪聲測試

測試速度應為 50±1km/h，車輛需要在虛擬線 PP′線到達這速度，測試后的速度應同時應用于加速度和恒定加速度[4]。當測試車輛在轉轂行駛，某一測試檔位怠速行駛時，測試員開始數據采集，達到通過速度和轉速后，數據采集結束。

3 測試結果與分析

針對某一車型進行加速行駛室外與室內通過噪聲測試，采用3檔加速測試和50km/h勻速測試。測試結果如下：

表2 某一車型室內與室外數據表

在消音室轉轂上行駛，測試到汽車車外行駛通過噪聲值時，由現有五種車摸底數據得到，室外與室內噪聲值相差3dB，可做預測。

式中：y為室外噪聲值；x為功率質量比。

表3 五種車型室外室內摸底測試統計表

表4 室內測量應用到室外預測

4 噪聲源對整車噪聲的貢獻

隨著動力系統降噪水平的提高，道路正常行駛時的動力系統噪聲所占比例開始下降，輪胎噪聲所占權重開始增加。當轎車噪聲限值為84dB(A) 時，幾個主要的噪聲源對整車噪聲的貢獻由高到低依次為：排氣、進氣、發動機及輪胎。但是，隨著法規限值進一步降低，主要噪聲源的排列次序產生了變化, 輪胎噪聲逐漸現出來, 成為最主要的噪聲源之一，排氣、進氣及發動機的噪聲已降低到同一水平，但是對這些系統噪聲源的控制則更加細化。并且要求必須考慮傳動系統對噪聲的貢獻[5]。為了滿足未來更為嚴格的法規限值，必須采用低噪聲發動機、整機隔聲罩、可控三級消聲器和可控進氣共鳴腔；同時更為重要的是，輪胎供應商必須采取措施降低輪胎噪聲，提供與上述降噪技術相適應的低噪聲輪胎。

汽車在低速行駛時主要的噪聲源是動力系統（發動機噪聲、排氣噪聲）；當行駛速度提高時，輪胎路面噪聲開始成為主要的噪聲源之一，詳見圖6。

圖6 機動車輛主要噪聲源

4.1 發動機噪聲大

發動機噪聲主要是由引擎蓋、前翼子板等震動傳到駕駛室中的。因此，可以在發動機蓋處加裝一些高級吸音泡沫材料，不僅可以抑制引擎蓋引起的震動，還能吸收大量的噪音，非常有效。

圖7 發動機蓋加吸音材料

4.2 胎噪過大

胎噪通常是由胎面和地面摩擦沖擊產生的，并和擋泥板、翼子板等震動同時傳到車內。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。胎壓過高也會引起造成輪胎空腔和路面共鳴導致胎噪增大，維持胎壓正常也很重要。當然，其實最直接的方式就是換軟一點的胎，像米其林和馬牌，不過價格較貴而且不耐磨，損耗也比較快。但比起耐磨的韓泰和鄧祿普，胎噪自然會降低不少。

4.3 風燥過大

圖8 車門加吸音材料

風噪主要是由汽車行駛過程中車體和空氣摩擦產的，通過車門縫隙傳到駕駛室。因此，除了上一步在車門內加裝隔音材料，還可以選擇加裝或更換車門密封條。因為密封條是橡膠制品，使用時間過久后會出現老化，隔音和密閉效果都會變差。不過，密封層過多會嚴重導致開關門不順暢和車門變形，不宜過厚。

4.4 車身震動噪聲與異響

一些車的風噪聲較大，除了和汽車的造型有關，還可能是因為組裝或設計不良引起的，比如常見的螺絲松動和減震橡膠墊老化。一般緊上螺絲或者更換零件就可以解決。

5 結論

為了達到測定的準確性，有必要對真實的車外結果和室內結果之間做比較。結果的偏差必須在可接受的范圍之內。

本文的分析說明, 上述汽車室外噪聲的預測方法和室內噪聲值有相關性。其誤差完全可控制在工程應用允許范圍內。室外預測所得數據可應用在汽車外部行駛路面，以便進行結構優化，對汽車產品開發具有重大意義。

參考文獻

[1] GRB-66-21e.中國汽車技術研究中心,2017.

[2] 汽車噪聲標準研究工作組.中國汽車技術研究中心,2016.

[3] 謝東明.多工況加速行駛車外噪聲測量評價方法.中國汽車技術研究中心,2015.

[4] 國家環境保護總局,國家質量監督檢驗檢疫總局.GB1495-2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法.北京:中國環境科學出版社,2002.

[5] 龐劍.汽車噪聲與振動——理論與應用[M]北京理工大學出版社,2006.