【原创】噪声试验标准

风铃楼主 · 发表于 2003-10-16 20:54:25

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对我国汽车噪声试验标准的思考

王军华

【江苏省交通科学研究所南京 210017】

摘要：公路交通噪声已成为影响人们生活、工作质量的社会公害，汽车噪声试验和限值标准提供了治理噪声污染的有效手段。本文分析比较了主要发达国家与我国汽车现行噪声试验标准的差异，指出了我国现行标准中存在的不足，提出了等同采用国际标准的必要性。
关键词：汽车噪声试验标准建议

　　在我国，由于汽车的数量、品种和用途不断增加，汽车噪声已成为影响人们生活环境质量的重要污染源，汽车噪声所造成的环境污染严重影响人们的工作和学习，损害人们的身心健康。试验结果表明，人们长期在85～90dB(A)噪声级环境下工作，将会造成永久性的听力损害。因此降低汽车噪声作为当今汽车技术发展的一个重要课题得到了世界各国的广泛重视，欧美日等一些发达国家都已颁布了汽车噪声法规，规定了汽车噪声限值和相应的测试规范，同时还制定了大量的包括发动机等在内的总成噪声试验标准。1964年国际标准化组织(ISO)制定了汽车噪声测定标准《声学——道路车辆加速噪声测量——工程法》ISO R-362-1964(现改ISO 362-1981)。
　　我国也于1979年颁布了《机动车辆允许噪声》(GB 1495-79)和对应的《机动车辆噪声测量方法(GB 1496-79)，进入80年代又陆续颁布了汽油机、柴油机等噪声限值及测量方法等标准。一系列标准的实施对行业主管部门控制汽车噪声的过快增长、促进生产企业和社会公众提高环保意识起到了积极作用。然而汽车工业的技术进步、试验项目不完整等，所有这些都呼唤着我国须尽快修改完善汽车噪声标准体系。

1 影响汽车综合噪声的因素与测试方法

　汽车噪声是一个包括各种性质噪声的综合噪声源，其主要噪声源可分为：发动机、冷却系、排气系统、进气系统、传动系及轮胎。在这些噪声源中，有的与发动机转速有关，有的与汽车速度有关。近年来国内外工程技术人员通过采用声强测量等各种现代试验手段和分析技术，对汽车综合噪声的各主要噪声源的构成有了大致了解，但由于影响汽车噪声的因素很复杂，使得控制汽车噪声仍然显得十分困难。
　　不同类型汽车噪声的特性及各噪声源所占整车噪声能量的比率差异很大。以往的研究结果表明：发动机噪声所占的比重最大，而随着路面条件改善，车辆高速行驶时轮胎噪声已成为又一个主要噪声源。
　　为了有效地控制公路交通噪声，提高汽车乘坐舒适性，降低对乘员及公路周围人员的听觉损害，国内外都制定了一些测试规范，目前对整车的测试方法大致分类如图1，此外还有一些如汽(柴)油机噪声、轮胎噪声等等总成测量方法。

图1 机动车辆噪声测量方法分类

2 我国现行噪声标准与日本、欧美等国家噪声法规(标准)的比较

　　各国对汽车噪声认识都有一个不断演变的过程，以日本为例，日本在50年代初对于所有类型汽车都规定了同一限制值，正常行驶噪声和发动机怠速运转时的排气噪声均不得超过85dB(A)。随着日本国内汽车拥有量迅速增加，日本于1971年大幅度加强了对汽车正常行驶和排气噪声的限制，同时又开始限制汽车在市区行驶时产生的最大噪声棗加速行驶噪声，1975年又修改了加速行驶噪声最大允许限制值，并制定了分两阶段实施目标的长期规划。通过以降低发动机噪声为中心的各项措施，发动机噪声占整车噪声的比重(以大型车为例：)从开始实施长期规划初期的65％～75％降低到实现第二阶段目标的30％左右。各主要车型的加速行驶噪声实测值也平均下降了约10dB，降噪成效是十分显著的。
　我国从1979年开始实施的《机动车辆允许噪声》(GB 1495-79)从我国当时的汽车工业水平出发以1985年1月1日为分界点，分别规定了在此之前之后机动车辆车外最大允许噪声。从我国车辆现状来看，我国合资引进的一些车型例如捷达、依维柯等由于直接采用了欧共体法规体系，其噪声指标已远远优于我国现行标准，而一些大型车辆(例如发动机后置大客车)其加速噪声值则长期徘徊在89dB(A)左右，高于国外同类型汽车约4～7dB(A)
2.1 加速噪声测量
　　加速噪声由于其能反映出汽车在常用工况下车辆的最大噪声棗特别是在市区行驶时的最大噪声目前被大部分工业国家列入汽车型式试验的必做项目，成为考核汽车整车噪声的主要指标，其值也基本反映了各国在控制汽车噪声方面所达到的技术水平。表1为我国与部分发达国家车外加速噪声限值对比。由于各国在规定噪声限值所基于的试验方法不尽相同，当我们引用表1中的数据时不能直接进行数值比较，但我们仍然大致可以看出我国汽车整车噪声控制水平还停留在相当于日本70年代的水准上。

我国与部分发达国家车外加速噪声限值　　　　　　　　　　　　　表1　　国别限值车型
  德国
法国
  澳大利亚
  加利福尼亚（美）
  日本
  中国

1971年 1979年 1984年 85.1前 85.1后
轿车 77 81 80
  84 81 78 84 82
客车
GVM＜3.5t

GVM＞3.5t

　

GVM＞12t
  78

79直喷柴油机
80
(p＜150kW)
83

(p≥150kW) 83(法)
85(德)
  82

86(p＜150kW)
88

(p≥150kW)
  80

80
(p＜147kW)
83
(p≥147kW)
80
  85

89
(p＜147kW)

92

(p≥147kW)
  81

86

86
  78

83

83
  88(≤4t)

89
GVM≤11t

---
  83(≤4t)

85
GVM≤11t

89(注)

载重汽车
轻型GVM＜3.5t中型GVM＞3.5t

　

重型GVM＞12t

　
  78

81

(p＜150kW)

84
(p≥150kW)

81
(p＜150kW)

84
(p≥150kW)
  82

87

　

87

(p＜150kW)
89
(p≥150kW)
  ---

80

80
  85

89

92
  81

86

86
  78

83

83
  89

90
(3.5t＜GVM＜8t

92
(8t≤GVM＜15t)
  84

85
(3.5t＜GVM＜8t

89
(8t≤GVM＜15t)


　

　　注：见GB/T13094-91客车通用技术条件

　　世界各主要汽车生产国汽车加速噪声测量方法大致可分为如下三种类型：
　　第一种直接采用国际标准ISO 362-1981，主要是以德法等欧共体大多数国家为代表，ISO 362实际上是一种工况的测试噪声方法，对于各种车型均以发动机3/4额定转速或50km/h车速(取两者较小者)作为初始车速，测定全开节气门时汽车加速状态下的行驶噪声，由于受试车辆加速性能不同，测试结果并不一定反映该车辆加速工况中的最大噪声值。
　　第二种是以美国为代表的力求能测出汽车运行工况下最大噪声值，根据不同车型划分了一系列不同的测试方法，对测试场地、声级计位置均作了不同规定，对车辆的初始速度与驶离时速度均作了控制，并规定除加速工况测量方法外，当认为最大噪声值可能出现在减速工况时，还应进行减速工况测量，这种方法对场地和试验条件控制都十分严格。
　　第三种方法是以日本为代表的，该方法介于第一种与第二种之间，即通过改变车辆进入测量区域初始速度(或档位)的方法，控制在测量区域末端被测车辆驶离时的发动机转速，所不同的是日本标准只规定了在测量区域末端车辆驶离时发动机超过额定转速时应采取的措施，未对低于发动机额定转速作出限制。表2列举了各国加速噪声测量方法的区别。

各国汽车加速噪声测量方法区别　　　　　　　　　　　表2　　　国际标准化组织ISO 362-1981《声学—道路车辆加速量噪声—工程法》
(德、英、法等国采用) 美国汽车工程师学会标准SAE J1470-87《车辆加速行驶噪声测量》SAE J1030/986/366等日本机动车审查用试验方法TRIAS.20-1988机动车噪声试验方法中国国家标准GB 1496-79机动车辆噪声测量方法
噪声测量仪器
要求
  符合IEC 651公报型号要求
声级计校准误差＜1dB 基本同左
  符合JIS C1505-1977精密声级计要求声级计误差≤±2dB（A）
试验场地
声学环境
  规定场地应坚硬、无吸音材料如积雪、灰尘、高草等同左
  仅指朝表面为水泥或沥青材料未注明吸音材料仅指明表面为水泥或沥青材料不注明吸音材料
话筒位置及
测量场地
  所有车型均遵守同一规定根据车型不同、话简及场地大小一致同ISO
  同ISO

被测车辆
要求
  车辆处于空载条件下对于不能分离的挂车可忽略挂车部分同左车辆处于总质量条件下可忽略挂车部分同ISO

档位选择
  前进档位为4档以上用第二和第三档，前进档位4档或4档以下的用第二档根据车型确定不同的使用档位前进档位数为2～4时用2档，5档以上的用3档前进档位数为2～4时用2档，5档以上的用3档
抵达始端线
发动机转速
(或车速)
  50km/h车速或额定转速的3/4，若带调速器为最大转速的3/4(取最小者) 根据车型确定不同的接近速度同ISO
  同ISO

加速控制条件(驶离测量
区域车速
的控制)
  未规定汽车驶离速度视不同车型确定车辆驶离端线速度车辆末端驶离测量区域同时，车辆应刚好达到该档位相应于发动机最大功率转速的车速，如果超过了发动机最大功率转速则提高一个档位规定在后半测量区域发动机达到标定转速，当达不到标定转速时可延长测试区间和降低档位若在后半测量区域超过标定转速，可适当降低到达始端线转速
测量数据的
判定和结果
的选取
  试验车辆每侧测量两次，同侧测量的两次相邻的较高测量数据差值不得超过2dB时结果有效，取测量中所得数据最大值作为测量结果，对5档以上汽车取2、3档同侧最大值的平均值作为测量结果试验车辆每侧至少测量2～4次，同侧测量的两次相邻的较高测量数据差值不得超过2dB时结果有效取同侧两个最高读数的平均值作为测量结果试验车辆每侧测量两次，同侧测量的两次数值差值不得超过2dB时结果有效，取测量数据中最大值为测量结果试验车辆每侧测量两次数值差值不得超过2dB时结果有效，取同侧测量数据的平均值中的最大值作为测量结果

　

　　这里需要指出的是在汽车噪声测量中日本标准规定车辆应处于总质量条件下，包括我国在内的其它国家均规定车辆在空载条件下测试。
　　从表2我们可以看出，我国国家标准GB1496与其它国家相比主要不同点在于：
　　(a)对测量场地周围声学环境要求如建筑物高矮，远近及其反射影响、树木和草地的多少及气温气压变化规定较简单，而这些都是声学测量中影响较大的外界客观因素。
　　(b)声级计准确度不大于±2dB，这对于为降低每1dB噪声而苦苦探索的汽车科研和生产人员来说其误差显然过大，且当使用两个声级计测量时，往往会影响到测试结果的有效性。
　　(c)加速条件控制的差异，这是影响最终测试结果的关键所在，GB149670年代末我国汽车设计非常流行“挖掘潜力”“小马拉大车”的指导思想，国产汽车的比功率一般都定的偏小，GB1496-79规定在当车辆发动机在测量区域内达不到额定转速时可将测量区域中始端线提前5m，这实际上相当于变相提高了抵达原来的始端线时的发动机转速，由此与标准中规定的取3/4额定转速和50km/h较小者将可能发生矛盾，也与国际标准化组织、日本等几乎所有国家都规定的试验车辆抵达始端线时速不得高于3/4额定转速或50km/h不相同。
　　对一些设计车速较高、比功率较大的车辆而言，GB 1496-79规定了可以通过降低汽车接近测量区域始端线速度的方法(相当于降低发动机初始转速)来避免车辆发动机在测量区域内超过额定转速。而日本标准规定可采用提高一个档位方式，但其发动机初始转速仍为3/4额定转速且车速不得超过50km/h从实际操作来说ISO标准和日本、美国的试验方法都是取固定的发动机初始转速或车速抵达测量区域后迅速将节气门全开，所不同的仅仅是要根据车型和判定测量车速选择档位，操作起来简便易行。GB1496-79由于要以车辆驶离测量区域发动机转速成来确定发动机始转速或车辆车速，其发动机始转速成需在测试中反复试验才能确定，所以准确按标准控制加速条件是比较繁琐的困难的。
2.2 车内噪声测量
　　车内噪声是影响乘员的舒适性、听觉损害程度、语言清晰度以及对车外各种音响讯号识别能力的重要因素，目前我国仅制定了匀速行驶车内噪声试验方法，而ISO、欧美日等国除制定了匀速行驶车内噪声试验方法，还制定了车辆加速行驶和车辆静止状态下发动机怠速工况和加速工况对车内各个区域位置影响的测量方法。
2.3 车辆定置状态噪声测量
　　欧美日型式试验中都规定车辆必须做定置状态噪声测量，我国曾参照ISO 5130桽1982，制定了《机动车辆噪声定量测量方法》，但一直未正式颁布执行。车辆定置噪声测量主要是针对性排气噪声和发动机噪声的测量，我们在加速行驶噪声测量中常常可以发现安装有汽车排气管一侧的噪声值往往大于另一侧1～2dB(A)，这说明在汽车综合噪声中排气噪声占有不可忽视的分量。车辆定置状态噪声测量对测量场地要求较低，测试简便、时间短，便于汽车制造厂对新车噪声的检测和车辆管理部门随时随地对使用车辆的噪声进行检测监督和控制，同时便于维修调试人员对发动机和消声设备的损坏和失效做出判断，可使车辆保持在较好的技术状态，减少对车辆的毁坏和对环境的污染。
2.4 其它有关标准
2.4.1 车外匀速行驶噪声、轮胎噪声
　　我国GB 1496-79只规定了测试50km/h一种车速的车外匀速行驶噪声测量方法。
　　匀速行驶车外噪声试验在许多国家都已不再列入型式试验，主要是方法和交通噪声的实际状态对应差，且与加速行驶噪声试验比较，其结果的再现性也差，且已经进行加速行驶噪声测量，没有必要再做匀速噪声测量。
　　目前国外倾向于对车速较高的汽车按照高速公路限定的最高车速进行以评价轮胎噪声为目的的高速行驶噪声试验，国际标准化组织正在开展此项研究工作。
2.4.2 发动机噪声
　　发动机噪声仍是影响我国整车噪声的首要因素。我国于1986年制定了内燃机噪声限值，1993年又做了修改，从目前情况看要使我国汽车整车噪声达到发达国家水平，仍应把攻关重点放在发动机降低噪声上。

3 后置发动机大型客车的噪声测量

　近些年来后置发动机客车得到了越来越广泛的应用，后置发动机客车具有车厢面积利用率高，轴荷分配比较合理的特点，但由于国内后置发动机客车设计时一般较多考虑冷却效果，对降噪措施考虑较小，大部分设计都是在车辆侧尾部直接开设筛网，使发动机噪声很容易通过筛网直接向外部传播。
　　大型客车长度均在10～12m，按照车外加速噪声测量方法，测量点距发动机位置后置式客车要比前置式几乎近二分之一，即使不考虑其发动机的直接辐射作用，后置式客车测出来的噪声值亦应高于前置式，而实际上后置发动机客车的发动机、冷却风扇和排气系一般都集中在尾部，如果不采取更严格的降噪措施，其最大噪声值通常要高出前置式客车2～3dB(A)，噪声污染几乎增加一倍。
　　曾有一些部门提出改变现有加速噪声测量方法以使后置发动机客车与前置式客车测量条件相当，笔者认为，现有噪声测试方法虽未对发动前后置汽车做出区别，但其基本反映了汽车常用工况下车辆对周围环境噪声的影响，我国是一个以公共交通工具为主的国家，长途客车、旅游客车占路上行驶车辆的比例远远高于世界平均水平，对大型客车噪声控制应更加严格。如果能取消筛网，避免声源对外部空间的直接辐射等，将有可能使相同功率的前、后置发动机客车噪声限值相差1dB(A)以内。

4 结束语

　　目前许多发达国家都是采用立法的手段来致力于道路交通噪声污染的治理，而制定严格的车辆噪声试验标准与限值则是其中最好的“治本”措施。
　　我国在修改现有汽车噪声试验标准时应尽量等同采用国际标准评价体系，以便于测量结果和其它国家进行直接比较。型式试验项目应更加全面、应增加排气噪声测量等项目。
　　噪声限值标准反映了一个国家在控制噪声方面达到的水平，我国轿车与轻型汽车近几年通过合资和直接引进国外成熟产品，其整车噪声水平已达到或接近欧美发达国家水平，大、中型汽车特别是后置发动机客车与国外相比还有相当差距，考虑到此部分车辆在我国占有相当比例，建议在修订噪声标准时，可结合我国实际情况将车型划分得更细一些，制定其分阶段达到的目标限值，争取用5～10年时间使我国车辆噪声控制达到发达国家90年代水平。
　　除规定的型式试验方法外，建议开展包括最大噪声、轮胎噪声等等试验方法在内的研究，先制定出国家推荐性标准或行业标准，作为我国降噪试验的统一规范。

bluetian2001 · 发表于 2003-10-17 18:32:29

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WMWM · 发表于 2003-10-16 21:03:25

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