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)保意識也不斷增強，噪聲被認(rèn)為是威脅人類生存的三大公害之一，許多國家和地區(qū)都成立了噪聲控制的專門機構(gòu)，頒布了越來越嚴(yán)厲的強制性法規(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)作為強制性法規(guī)，是評價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)的重要項目之一。本文以某兩臺商用車為研究對象，探討了車外加速噪聲測試方案及聲源識別方法[1]，并最終驗證了結(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)濟委員會發(fā)布的ECE Reg.No.51《關(guān)于在噪聲方面批準(zhǔn)四輪及四輪以上機動車的統(tǒng)一規(guī)定》是現(xiàn)今國際范圍內(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，在世界各國執(zhí)行的噪聲標(biāo)準(zhǔn)中，ECE Reg.No.51最為嚴(yán)格。

1.2 我國噪聲法規(guī)介紹

我國強制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB7258-2012《機動車運行安全技術(shù)條件》對汽車室內(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栽肼暵暭墤?yīng)小于等于90dB（A），其檢驗方法見附錄A”；第4.15環(huán)保要求：“機動車的排氣污染排放及噪聲控制應(yīng)符合國家環(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量方法》和GB 16170-1996《汽車定置噪聲限值》強制性國家標(biāo)準(zhǔn)，我國的GB 1495標(biāo)準(zhǔn)參照了ECE Reg.No.51標(biāo)準(zhǔn)來制訂。本文涉及到的測試車型，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

為使車外噪聲測量結(jié)果能真實再現(xiàn)車輛在城市典型工況下的噪聲實際情況，歐洲經(jīng)濟委員會ECE在2007推出了新的測試方法（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起實施。

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

我國擬發(fā)布《汽車定置噪聲限值及測量方法》標(biāo)準(zhǔn)[1]，用來代替GB 16170-1996《汽車定置噪聲限值》[2]和GB/T 14365-93《聲學(xué)機動車輛定置噪聲測量方法》，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)動機噪聲、風(fēng)扇噪聲、排氣噪聲、進(jìn)氣噪聲、傳動系噪聲以及高速行駛時的輪胎噪聲和風(fēng)噪聲等[3]。本文的測試對象為匹配兩種不同柴油發(fā)動機的重型8X4自卸車，由于測試車外加速噪聲時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速低，汽車最高車速沒有超過35 km/h，因此風(fēng)噪聲的影響較小。

3 車外加速噪聲源識別

3.1 聲源識別作用

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

汽車噪聲是由不同的噪聲源共同作用產(chǎn)生的，本文用聲級計測量出的聲壓級是各噪聲源噪聲所有頻率成分的綜合反映，而各噪聲源工作時會產(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）噪聲疊加計算

對于n個不同的噪聲源噪聲疊加后的總聲壓級為：

式中Lpi為第i個聲源的聲壓級。

（2）噪聲分離計算

對于兩個不同的噪聲源，其總聲壓級為L，其中一個噪聲源聲壓級為L1，則另外一個噪聲源聲壓級L2為：

（3）噪聲貢獻(xiàn)量計算

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

3.3 聲源識別方案及測試結(jié)果

為了測試方便，將噪聲源劃分為四部分：（1）發(fā)動機和進(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。采用分別運轉(zhuǎn)的方法來確定車外加速噪聲的主要噪聲源和貢獻(xiàn)量。測試方案及結(jié)果見表1，其中A車為基準(zhǔn)車，B車為整改車。

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

4 車外加速噪聲源識別結(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），必須對其進(jìn)行整改。

根據(jù)公式（1）～（3），可以計算出劃分的四種噪聲源的噪聲值及其貢獻(xiàn)量。具體見表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)動機和排氣噪聲以及風(fēng)扇噪聲，其余的噪聲所占比重很小。

對相于基準(zhǔn)車A，整改車B發(fā)動機和進(jìn)排氣噪聲大 5.3 dB（A），風(fēng)扇噪聲大 2.5 dB（A），應(yīng)重點對這兩個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)動機、排氣和風(fēng)扇噪聲，分別優(yōu)化了發(fā)動機的噴油特性、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。具體見表3所示。

表3 車外加速噪聲整改方案及測試結(jié)果（單位：聲壓級dB（A））

從表3可以看出，整改后，車外加速噪聲由原來的 86.9 dB（A）降到了 83.3 dB（A），已符合現(xiàn)行國家噪聲法規(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)驗證，以上整改措施對發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性影響很小，說明整改結(jié)果有效。

6 結(jié)束語

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