中歐汽車加速噪聲標準測量方法差異分析及測量結果對比

謝東明，李淑英，馮 屹，鄧國勇

（1.中國汽車技術研究中心有限公司，天津 300300；2.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西，柳州 545007；3.天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室，天津 300072）

2016年，聯合國歐洲經濟委員會頒布的汽車噪聲法規ECE R51/03開始執行[1]，相應的國內噪聲標準GB 1495也正在同期修訂，并于2018年正式報批，預計將于2020年7月1日起正式執行[2]。GB 1495新標準與ECE R51/03法規在測量方法上均以IsO 362-1：2007國際標準[3]為基礎并進行修訂，在此過程中，中國和歐洲均發現了IsO標準測量方法的缺陷與不足[4]，并以不同的技術途徑解決這些缺陷和不足[5-6]。中、歐汽車產品特征本身存在差異[7-9]，導致GB 1495新標準測量方法（附錄3）與ECE R51/03法規的測量方法（附件3）產生了較大差異。

目前國內外均未對GB 1495新標準與ECE R51/03法規測量方法進行系統、深入的研究[10]。本文對以上標準法規中的術語定義、測量儀器、測量環境、測量車輛準備、測量擋位、測量工況和測量結果處理7個方面進行逐條比對分析，并進行了大量的試驗驗證，準確獲取了其主要差異，以及對測量結果的準確影響，為不同目的地市場的汽車加速噪聲認證試驗及相應的技術開發提供參考。

1 GB 1495與ECE R51/03測量方法的差異

1.1 術語和定義的差異

如表1所示，GB 1495與ECE R51/03的“術語和定義”條目并未完全對應。GB 1495無“車型”的概念，所以未對“車型”進行定義；對于“車長”、“車寬”、“R點”等常規概念并未定義；對標準中出現的符號未統一匯總；由于GB 1495并未對替換消聲器進行管理，所以也無“替換消聲器”定義。ECE R51/03法規由于具有明確且固定的“試驗加速度上限”——“2 m/s2”，所以不需要進行單獨定義，對于“試驗加速度”也未進行定義。

表1 GB 1495與ECE R51/03未對應術語定義條目

GB 1495與ECE R51/03在部分術語定義上雖然條目相對應，但存在不同的內涵，見表2。對于“總功率”的定義，GB 1495的出發點為“汽車”，并將電機的功率準確定義為“峰值功率”[11]；而ECE R51/03法規仍將概念停留在“發動機”階段，對于電機等其它動力源未明確指出。對于“預加速”，GB 1495涵蓋了所有輕型汽車[M1，M2（GVM ≤ 3 500 kg），N1類]；而 ECE R51/03法規則只涵蓋了鎖定傳動比的輕型汽車，對于未鎖定傳動比的輕型汽車（如不能鎖定傳動比的CVT汽車）則未涵蓋。

表2 GB 1495與ECE R51/03不同內涵的術語定義

1.2 測量儀器的差異

GB 1495與ECE R51/03在聲學測量儀器（聲級計及聲校準器）、氣象參數測量儀器（溫度、風速、大氣壓、濕度等）和發動機轉速測量儀器等三方面的要求均相同。

車速測量儀器的精度要求存在差異，GB 1495要求準確度必須優于±0.5%，而ECE R51/03要求為±0.5 km/h。以輕型汽車為例，加速噪聲測量過程中最重要的車速參數為汽車參考點通過AA′線的車速（vAA′），通過傳聲器線PP′線時的車速（vPP′）和汽車最后端通過BB′線時的車速（vBB′）。由于GB 1495與ECE R51/03均要求vPP′必須在50±1 km/h范圍內，且加速過程中的加速度應控制在2.0 m/s2（GB 1495規定最大為2.2 m/s2）以內，所以整個測量過程的車速vAA′、vPP′、vBB′均位于44～58 km/h的范圍內[12]。GB 1495要求的±0.5%的準確度約為±0.22 km/h，略高于ECE R51/03對于車速測量儀器的精度要求。

1.3 測量環境的差異

在測量環境方面，GB 1495與ECE R51/03在測量場地上均要求滿足IsO 10844：2014標準；對于風速的要求（包括陣風）為不超過5 m/s；對于環境噪聲（背景噪聲）的要求也一致，要求至少比被測汽車噪聲低10 dB（A）。主要的差異存在于測量時的環境溫度上，GB 1495與ECE R51/03法規均要求在5 ℃～40 ℃的范圍內進行，但考慮國內部分進行認證試驗的試驗場（如交通部公路交通試驗場、農安汽車試驗場）位于北方，為了增加噪聲場地年可用天數，進行了一定程度的環境溫度條件放寬。GB 1495規定“如果汽車生產企業允許，可進行試驗的最低環境溫度為0 ℃”，即0 ℃～40 ℃的溫度范圍內均有開展噪聲試驗的可能性。

1.4 測量車輛準備

測量車輛準備方面，GB 1495與ECE R51/03對于汽車發動機（電機）狀態、驅動模式、傳動系統、自動風扇等的要求基本一致。但在汽車技術狀況、測試質量、輪胎類型、消聲系統纖維材料處理、增壓裝置、自動控制裝置等方面存在較大差異，詳見表3。

表3 GB 1495與ECE R51/03車輛準備的主要差異

其中，汽車技術狀況方面，GB 1495特別強調汽車的加速性能應符合汽車生產企業設定的技術條件，防止汽車采用特殊的動力系統模式，進行加速噪聲試驗，以達到標準要求。ECE R51/03法規無此方面的要求。

重型商用車（N2，N3類）的測試質量方面，GB 1495要求將多軸車（三軸及三軸以上）的測試質量加至后軸（后軸組）設計軸荷的75%。ECE R51/03要求加載至該多軸車對應的同系族兩軸車后軸設計載荷的75%，多軸車依據GB 1495進行測量時，測試質量往往更大，獲得的噪聲結果也更大。

噪聲測量時選用的輪胎類型方面，GB 1495要求采用被測車輛實際選用的輪胎，僅可以排除工程機械輪胎等用于非鋪裝路面行駛的輪胎。ECE R51/03規定“牽引胎、雪地胎（含雪泥胎）、及特殊用途輪胎”[13]均可排除使用，并更換為“滾動胎”等花紋較小的常規輪胎進行噪聲測量[14]。這導致相同汽車選用ECE R51/03規定的輪胎類型時將獲得更小的測量結果。

消聲系統纖維材料的預處理方面，ECE R51/03要求行駛10 000 km或等效預處理方法；GB 1495則認為10 000 km的預處理行駛對測量結果影響不大，未設置相應預處理要求，以降低型式檢驗時的工作量，但對所有降噪系統或部件提出了5年（80 000 km或160 000 km）的質保期要求。

1.5 測量擋位選擇

GB 1495要求汽車可以鎖定傳動比時，都要盡可能采用鎖定傳動比的方式進行噪聲測量，對于不能鎖定傳動比的汽車再采用“自動”模式進行測量。ECE R51/03規定了鎖定傳動比與不鎖定傳動比的噪聲測量方法，可以依據加速度特性選擇測量模式。在具體的測量擋位選擇上，GB 1495與ECE R51/03也存在一定的差異。

1.5.1 輕型汽車測量擋位的選擇

GB 1495與ECE R51/03法規的測量擋位選擇邏輯基本相同，即采用汽車加速度最接近市區全油門加速時的參考加速度（awotref）的擋位進行測量，如式（1）所示，單位m/s2，以盡可能復現汽車在市區全油門加速行駛時的常用擋位。

式中：PMR（Power to Mass Ratio Index）是汽車總功率（kW）與測試質量（kg）的比值乘以1 000，單位kW/t。

為了進一步促使輕型汽車測量擋位的選擇處于合理范圍，GB 1495與ECE R51/03均規定了不同的試驗加速度上限awotmax。其中GB 1495結合驗證試驗，確定了不同性能的輕型汽車應具有不同的加速度上限并處于一定合理區間內的原則[15]，如式（2）所示，單位m/s2。ECE R51/03規定所有輕型汽車測量擋位的加速度均需處于2.0 m/s2的上限以下。

試驗加速度上限的差異，可能導致部分輕型汽車依據GB 1495與ECE R51/03測量時，會選擇不同的相鄰測量擋位，并影響最終的測量結果。

1.5.2 重型汽車測量擋位的差異

GB 1495與ECE R51/03的重型汽車測量擋位選擇邏輯也基本相同，都根據重型汽車在市區加速行駛時的目標車速（35±5 km/h）和目標轉速條件（M2、N2類汽車為70%～74%最大凈功率轉速；M3、N3類汽車為85%～89%最大凈功率轉速），判定出重型汽車同時滿足目標車速和轉速條件的常用擋位或相鄰擋位i擋和（或）i+1擋作為測量擋位。

1.6 測量工況的差異

1.6.1 輕型汽車測量工況的差異

GB 1495與ECE R51/03在輕型汽車噪聲測量時，測量工況基本相同，都在采用全油門加速噪聲測量考核動力系統噪聲的基礎上，引入了勻速噪聲測量要求，加大對輪胎及行駛系統噪聲的考核與控制，最終的噪聲結果采用全油門加速噪聲和勻速噪聲測量結果的加權，獲取和復現汽車在道路正常行駛加速度條件下的噪聲值。

但由于對“預加速”的定義存在差異，不能鎖定傳動比的輕型汽車依據GB 1495進行加速噪聲測量可以采用預加速，而依據ECE R51/03則不能采用預加速。如圖1所示，不能鎖定傳動比的某型轎車未采用預加速進行加速噪聲試驗時，由于加速延遲的影響，出現了車輛實際加速階段與車輛加速度計算階段不對應的狀況，依據vPP′和vBB′獲取的試驗加速度（awotref）小于樣車該工況下的實際穩定加速度，由于試驗加速度將影響加速與勻速噪聲的部分功率加權系數（kp），進而會影響測量最終結果。所以GB 1495規定，對于不能鎖定傳動比的汽車也可以通過預加速保證車輛在PP′線到車輛最后端通過BB′線的范圍內獲得穩定的加速度，與加速度計算階段的距離保持一致[16]。

圖1 某乘用車加速階段與加速度計算階段不對應情況

1.6.2 重型汽車測量工況的差異

根據GB 1495和ECE R51/03，如果擋位i同時滿足目標車速條件和目標轉速條件，則選用該擋位進行全油門加速噪聲測量，并確保在滿足目標轉速條件下，試驗車速（vtest）更接近目標車速條件中心速度點35 km/h。

但在無擋位同時滿足目標車速條件和目標轉速條件時，GB 1495要求優先滿足目標轉速條件，可將車速條件放寬至0～50 km/h的范圍。而ECE R51/03法規則首先將目標車速條件適度放寬（從30～40 km/h放寬至25～45 km/h），并在此速度范圍內，盡量靠近目標轉速條件。這將導致此種情況下，依據GB 1495測量的車速范圍較ECE R51/03更寬，發動機轉速也更高。

1.7 測量結果處理方法的差異

在測量結果的處理上，GB 1495與ECE R51/03存在最終結果獲取方式和修約方式兩大差異。

其中，采用多個擋位測量時，最終結果獲取方式，GB 1495對各擋位左、右兩側噪聲測量均值進行比較，以較大值作為有效值（中間結果），繼續進行加權計算，以獲得被測汽車最終測量結果。而ECE R51/03是將各擋位左、右側結果分別加權計算，以獲得被測汽車左、右側最終測量結果，以較大一側的測量結果作為最終結果。同一車型，依據GB 1495的測量結果處理方法獲得的最終結果可比ECE R51/03最終結果高出0.2～0.3 dB（A）左右。

在測量最終結果的修約方式上，GB 1495為四舍五入并保留到小數點后一位，進行限值符合性判定。而ECE R51/03選擇圓整到整數位，再進行限值符合性判定。以測量結果為72.4 dB（A）為例，如依據GB 1495標準，則最終結果即為72.4 dB（A），而依據ECE R51/03法規，則最終結果為72 dB（A）。

2 例證

為了驗證GB 1495與ECE R51/03測量方法的差異對不同汽車的影響，選用不可鎖定傳動比的CVT乘用車和可鎖定傳動比的手動擋N3類貨車，進行驗證試驗。

2.1 輕型汽車例證

選用不可鎖定傳動比的某M1類CVT輕型汽車進行驗證，車型參數及測量結果見表4。

表4 某輕型汽車樣車參數及測量結果對比

GB 1495在試驗加速度上限、是否預加速、測量結果處理方法上與ECE R51/03的差異，直接影響了該樣車的測量過程。依據GB 1495測量時，預加速了3 m以獲得更穩定的加速度，其獲取的試驗加速度為2.15 m/s2，較依據ECE R51/03時的1.94 m/s2高10.8%；出線車速、轉速也分別高0.6 km/h和140 r/min；相應的加速噪聲也偏高1.6 dB（A），依據GB 1495獲得的部分功率加權系數為0.47，較ECE R51/03高0.05，勻速噪聲所占權重更大，依據GB 1495加權后的噪聲最終結果較ECE R51/03偏高0.7 dB（A）。依據GB 1495與ECE R51/03的噪聲限值，該樣車滿足ECE R51/03法規要求但不滿足GB 1495標準要求。

2.2 重型汽車例證

選用可鎖定傳動比的某N3類手動擋重型汽車系列產品進行驗證，該系列車型采用同一發動機系統，包含8×4（自卸汽車）、4×2（牽引汽車）兩種具體車型，依據ECE R51/03可僅選用4×2（牽引汽車）進行型式認證試驗，而依據GB 1495則需要分別對兩種具體車型進行型式檢驗。其車型參數及測量結果對比見表5。

表5 某重型汽車樣車參數及測量結果對比

由于依據GB 1495測量時的車型為8×4（自卸汽車），其試驗質量較依據ECE R51/03的4×2（牽引汽車）高3 850 kg；試驗所用輪胎為正常裝用的輪胎（牽引胎），而4×2（牽引汽車）依據ECE R51/03換裝了花紋較小的滾動胎進行測量；在擋位選擇上，8×4（自卸汽車）依據GB 1495選用了4擋和5擋，而4×2（牽引汽車）依據ECE R51/03進行選擋時由于5擋試驗車速超過了45 km/h被舍棄，僅保留了4擋；同時由于修約方式的差異8×4（自卸汽車）獲得的最終測量結果為84.9 dB（A），而4×2（牽引汽車）的最終結果僅為82 dB（A）。雖然ECE R51/03法規設定的限值82 dB（A）比GB 1495的限值84 dB（A）小2 dB（A），但由于測量方法引起的測量結果差異，該樣車車型可滿足ECE R51/03法規要求但不滿足GB 1495標準要求。

3 結論

通過對GB 1495與ECE R51/03的測量方法和測量結果差異進行對比后發現：

（1）GB 1495與ECE R51/03在測量車輛準備、測量擋位、測量工況和測量結果處理4個方面的差異對測量結果影響較大。

（2）GB 1495與ECE R51/03測量方法的差異對于輕型汽車和重型汽車及具體車型的影響不同，需要結合具體車型情況進行對比分析。

（3）GB 1495與ECE R51/03的限值存在差異，尤其在重型汽車限值上，GB 1495比ECE R51/03大，但由于測量方法及相應測量結果的差異，GB 1495并不比ECE R51/03的限值要求低。

（4）GB 1495的測量方法目前已基本確定，但ECE R51/03的測量方法從2016年至今還在逐步進行完善和修訂[17]，其最新修訂的技術內容可能帶來的新差異及新影響還需要進一步研究。