商用車車外加速噪聲整改工作技巧探討

馮 哲，韋永尤

（東風(fēng)柳州汽車有限公司，廣西 柳州545005）

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，人們的環(huán)保意識(shí)也不斷增強(qiáng)，噪聲被認(rèn)為是威脅人類生存的三大公害之一，許多國(guó)家和地區(qū)都成立了噪聲控制的專門機(jī)構(gòu)，頒布了越來(lái)越嚴(yán)厲的強(qiáng)制性法規(guī)。當(dāng)前汽車功率和車速不斷提高，汽車擁有量急劇增加，汽車噪聲污染日益普遍和嚴(yán)重。車外加速噪聲法規(guī)作為強(qiáng)制性法規(guī)，是評(píng)價(jià)汽車噪聲水平的重要指標(biāo)，它直接影響到汽車能否生產(chǎn)和銷售，是關(guān)系到汽車企業(yè)發(fā)展存亡的大事。為此，降低車外加速噪聲已成為各汽車生產(chǎn)廠商產(chǎn)品質(zhì)量攻關(guān)的重要項(xiàng)目之一。本文以某兩臺(tái)商用車為研究對(duì)象，探討了車外加速噪聲測(cè)試方案及聲源識(shí)別方法[1]，并最終驗(yàn)證了結(jié)果的有效性。

1 噪聲法規(guī)介紹

1.1 歐洲噪聲法規(guī)介紹

歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)發(fā)布的ECE Reg.No.51《關(guān)于在噪聲方面批準(zhǔn)四輪及四輪以上機(jī)動(dòng)車的統(tǒng)一規(guī)定》是現(xiàn)今國(guó)際范圍內(nèi)最具影響力的噪聲法規(guī)，現(xiàn)行的版本規(guī)定了汽車加速行駛車外噪聲和定置噪聲的測(cè)量方法，并且規(guī)定了汽車加速行駛車外噪聲限值，在世界各國(guó)執(zhí)行的噪聲標(biāo)準(zhǔn)中，ECE Reg.No.51最為嚴(yán)格。

1.2 我國(guó)噪聲法規(guī)介紹

我國(guó)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7258-2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》對(duì)汽車室內(nèi)及室外都有噪聲限值要求，其中第4.14駕駛?cè)硕栽肼曇螅骸捌嚕ǖ退倨嚦猓{駛?cè)硕栽肼暵暭?jí)應(yīng)小于等于90dB（A），其檢驗(yàn)方法見(jiàn)附錄A”；第4.15環(huán)保要求：“機(jī)動(dòng)車的排氣污染排放及噪聲控制應(yīng)符合國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定”，即噪聲控制應(yīng)符合GB 1495-2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測(cè)量方法》和GB 16170-1996《汽車定置噪聲限值》強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的GB 1495標(biāo)準(zhǔn)參照了ECE Reg.No.51標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制訂。本文涉及到的測(cè)試車型，按歐盟標(biāo)準(zhǔn)，車外加速噪聲限值為80 dB（A），按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，車外加速噪聲限值為84 dB（A），定置噪聲限值為 103dB（A）。

1.3 噪聲法規(guī)發(fā)展方向

為使車外噪聲測(cè)量結(jié)果能真實(shí)再現(xiàn)車輛在城市典型工況下的噪聲實(shí)際情況，歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)ECE在2007推出了新的測(cè)試方法（即方法B），之后一直研究增加方法B的限值要求，目前已經(jīng)將其發(fā)展為ECE Reg.No.51/03標(biāo)準(zhǔn)，用以替代現(xiàn)行的ECE Reg.No.51/02標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)將于2016年7月1起實(shí)施。

我國(guó)參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)已于2015年完成了新版的GB 1495修訂工作，并已發(fā)布了征求意見(jiàn)稿。新版標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)試方法和限值方面都有了很大的改變，新版標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃于2020年7月1起實(shí)施。

我國(guó)擬發(fā)布《汽車定置噪聲限值及測(cè)量方法》標(biāo)準(zhǔn)[1]，用來(lái)代替GB 16170-1996《汽車定置噪聲限值》[2]和GB/T 14365-93《聲學(xué)機(jī)動(dòng)車輛定置噪聲測(cè)量方法》，新標(biāo)準(zhǔn)的限值將進(jìn)一步降低，目前正處于征求意見(jiàn)階段。

2 車外加速噪聲源

車外加速噪聲源有很多，主要有發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、風(fēng)扇噪聲、排氣噪聲、進(jìn)氣噪聲、傳動(dòng)系噪聲以及高速行駛時(shí)的輪胎噪聲和風(fēng)噪聲等[3]。本文的測(cè)試對(duì)象為匹配兩種不同柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的重型8X4自卸車，由于測(cè)試車外加速噪聲時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，汽車最高車速?zèng)]有超過(guò)35 km/h，因此風(fēng)噪聲的影響較小。

3 車外加速噪聲源識(shí)別

3.1 聲源識(shí)別作用

在噪聲改進(jìn)過(guò)程中，噪聲識(shí)別是關(guān)鍵，只有正確地識(shí)別出最大的噪聲源，并對(duì)其進(jìn)行噪聲控制，才能有效地開(kāi)展降噪工作。

汽車噪聲是由不同的噪聲源共同作用產(chǎn)生的，本文用聲級(jí)計(jì)測(cè)量出的聲壓級(jí)是各噪聲源噪聲所有頻率成分的綜合反映，而各噪聲源工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生特定的頻率，一旦了解了聲壓和頻率之間的關(guān)系，根據(jù)各噪聲源的特有頻率，就能夠找出最大的噪聲源。

3.2 聲源分離與量化

（1）噪聲疊加計(jì)算

對(duì)于n個(gè)不同的噪聲源噪聲疊加后的總聲壓級(jí)為：

式中Lpi為第i個(gè)聲源的聲壓級(jí)。

（2）噪聲分離計(jì)算

對(duì)于兩個(gè)不同的噪聲源，其總聲壓級(jí)為L(zhǎng)，其中一個(gè)噪聲源聲壓級(jí)為L(zhǎng)1，則另外一個(gè)噪聲源聲壓級(jí)L2為：

（3）噪聲貢獻(xiàn)量計(jì)算

根據(jù)能量疊加原理，第i個(gè)聲源Li相對(duì)于總的噪聲源LP其貢獻(xiàn)量ηi為：

3.3 聲源識(shí)別方案及測(cè)試結(jié)果

為了測(cè)試方便，將噪聲源劃分為四部分：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)和進(jìn)排氣噪聲；（2）風(fēng)扇噪聲；（3）變速箱噪聲；（4）車橋、輪胎和風(fēng)噪聲。采用分別運(yùn)轉(zhuǎn)的方法來(lái)確定車外加速噪聲的主要噪聲源和貢獻(xiàn)量。測(cè)試方案及結(jié)果見(jiàn)表1，其中A車為基準(zhǔn)車，B車為整改車。

表1 車外加速噪聲源識(shí)別測(cè)試方案及測(cè)試結(jié)果（單位：聲壓級(jí)dB（A））

4 車外加速噪聲源識(shí)別結(jié)果分析

從表1可以看出，基準(zhǔn)車A車外加速噪聲噪聲為83.4 dB（A），符合現(xiàn)行國(guó)標(biāo)GB 1495-2002限值84 dB（A）要求，整改車B車外加速噪聲噪聲為86.9 dB（A），超出法規(guī)限值2.9 dB（A），必須對(duì)其進(jìn)行整改。

根據(jù)公式（1）～（3），可以計(jì)算出劃分的四種噪聲源的噪聲值及其貢獻(xiàn)量。具體見(jiàn)表2所示。

表2 車外加速噪聲源噪聲及貢獻(xiàn)量（單位：聲壓級(jí)dB（A））

從表2可以看出，該重型自卸車最大的噪聲源是發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣噪聲以及風(fēng)扇噪聲，其余的噪聲所占比重很小。

對(duì)相于基準(zhǔn)車A，整改車B發(fā)動(dòng)機(jī)和進(jìn)排氣噪聲大 5.3 dB（A），風(fēng)扇噪聲大 2.5 dB（A），應(yīng)重點(diǎn)對(duì)這兩個(gè)噪聲源采取降噪措施，其余噪聲源噪聲差異很小。

5 車外加速噪聲整改措施

為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣和風(fēng)扇噪聲，分別優(yōu)化了發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油特性、提高排氣消聲器在特定轉(zhuǎn)速下的插入損失以及采用更加節(jié)能與低噪的電控硅油離合風(fēng)扇。具體見(jiàn)表3所示。

表3 車外加速噪聲整改方案及測(cè)試結(jié)果（單位：聲壓級(jí)dB（A））

從表3可以看出，整改后，車外加速噪聲由原來(lái)的 86.9 dB（A）降到了 83.3 dB（A），已符合現(xiàn)行國(guó)家噪聲法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，整改效果與基準(zhǔn)車車外加速噪聲83.4 dB（A）相當(dāng)。

經(jīng)驗(yàn)證，以上整改措施對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性影響很小，說(shuō)明整改結(jié)果有效。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)介紹了歐盟和我國(guó)噪聲法規(guī)現(xiàn)狀、限值要求以及我國(guó)噪聲法規(guī)的發(fā)展方向，應(yīng)用噪聲源識(shí)別理論，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的試驗(yàn)方案，詳細(xì)分析了某兩臺(tái)商用車的噪聲差異，識(shí)別了各自的噪聲源及其貢獻(xiàn)量。經(jīng)過(guò)對(duì)其噪聲源進(jìn)行整改，使車外加速噪聲由原來(lái)的 86.9 dB（A）降到了 83.3 dB（A），使其符合現(xiàn)行國(guó)家噪聲法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)84 dB（A）的限值要求。結(jié)果表明，通過(guò)合理地設(shè)計(jì)不同的試驗(yàn)方案來(lái)進(jìn)行車外加速噪聲源識(shí)別方法在工程應(yīng)用上是有效的。