基于IS0362—1：2007的M1類車輛輪胎噪聲影響研究

摘要：介紹了汽車加速行駛車外噪聲測量標(biāo)準(zhǔn)IS0 362-1：2007的試驗流程和數(shù)據(jù)處理方法，并與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進行了比較。在此基礎(chǔ)上，重點分析了新標(biāo)準(zhǔn)下輪胎噪聲對M1類車輛噪聲測試結(jié)果的影響，結(jié)果表明：輪胎噪聲對加速噪聲結(jié)果的影響有了大幅度提高，甚至成了影響試驗結(jié)果的決定性因素，并對此進行了相關(guān)的試驗驗證。

關(guān)鍵詞：輪胎噪聲； 加速噪聲； 試驗驗證

中圖分類號：U467.4+9 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2550（2013）04-0034-03

2007年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織推出了新的汽車加速行駛車外噪聲測量標(biāo)準(zhǔn)IS0 362-1：2007，取代了原來的ISO 362：1998。與此同時，ECE也推出了新的測試方法ECE R51 03，歐洲的各大企業(yè)和認(rèn)證機構(gòu)也在著力收集試驗數(shù)據(jù)，為新標(biāo)準(zhǔn)的推出做準(zhǔn)備。新的加速噪聲測試方法與現(xiàn)有的測試方法相比，在車輛分類、擋位選取、入線速度、數(shù)據(jù)處理等方面都有很大的差異，國內(nèi)一些企業(yè)和檢測機構(gòu)的研究人員對此都進行了分析研究。對M1類車輛來說，除了以上的不同，新的測試方法還引入了對車輛勻速行駛噪聲的測試，其測試結(jié)果也計入最后的試驗結(jié)果中，這就突出了輪胎噪聲對車外行駛噪聲的影響。

本文將研究M1類車輛加速噪聲新的試驗測試方法，基于與現(xiàn)有測試方法的差異，重點討論新方法中輪胎噪聲對試驗結(jié)果的影響。

1 M1類車輛加速噪聲測試新方法簡介

1.1 新方法試驗流程

在進行試驗測試之前，首先要依據(jù)車輛的參數(shù)，計算得到該車的參考加速度 awot ref 、目標(biāo)加速度 aurban 、awot ref、aurban與車輛的PMR值（PMR=P/mt′1000，式中：p為額定功率；mt為汽車運行質(zhì)量。）密切相關(guān)，是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織經(jīng)過大量統(tǒng)計分析各個車型的加速性能得出的經(jīng)驗值，具體計算公式見式（1）及式（2）。然后對汽車進行各擋位下的加速測試，獲知該車在各擋位下的試驗加速度。最后依據(jù)選擋原則，確定試驗擋位和入線車速。

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依據(jù)初步選定的試驗擋位和入線轉(zhuǎn)速進行全油門車外加速行駛噪聲試驗，并使用相同的擋位進行勻速車外噪聲試驗。試驗場地尺寸見圖1。試驗采集汽車的行駛速度信息，確保車輛通過-PP'線時的速度VPP'在50±1 km/h的范圍內(nèi)。記錄汽車每次通過AA'和BB'線之間的最大“A”計權(quán)聲級。如果出現(xiàn)噪聲峰值明顯超出汽車正常聲級，則取消本次測量值。汽車每一次在各個擋位下至少測量4次，汽車同側(cè)4次測量結(jié)果的差值不大于2 dB（A），分別計算汽車每側(cè)的平均結(jié)果，取兩側(cè)算術(shù)平均值中較高一側(cè)的值作為中間結(jié)果。

2 輪胎噪聲對加速噪聲的影響分析

由第1節(jié)分析可知，新方法的最終結(jié)果是在加權(quán)加速試驗噪聲和勻速試驗噪聲的基礎(chǔ)上得出的最終結(jié)果。由于輪胎噪聲（Ltr）在加速噪聲和勻速噪聲的測試過程中都有體現(xiàn)，并且輪胎噪聲是勻速噪聲測試過程中的主要噪聲源，計入勻速噪聲后，輪胎噪聲在整個噪聲結(jié)果中占的比重大大增加了。通過研究發(fā)現(xiàn)，利用新方法進行噪聲測試時，與現(xiàn)有測試方法相比，發(fā)動機的運行狀態(tài)有著明顯的區(qū)別。老方法測試時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速高、扭矩大，反應(yīng)了發(fā)動機在全負(fù)荷時的工作狀態(tài)；而新方法測試時，更多考慮了汽車在城市工況的運行情況，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速相對低、扭矩小，反映了發(fā)動機在部分負(fù)荷下的工作狀態(tài)。這種情況下，新方法所得到測試結(jié)果中動力系統(tǒng)的噪聲對整個試驗結(jié)果的影響就變小了，這就更突出了輪胎噪聲對測試結(jié)果的影響。下面通過試驗來具體驗證新方法下輪胎噪聲對車外加速行駛噪聲的影響比重。

2.1 試驗過程

驗證試驗選取的是某品牌進口M1類車輛進行的，試驗樣車的主要參數(shù)見表1。保證車輛狀態(tài)完好，按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行車況檢查，在相同的場地和氣象條件下，依據(jù)汽車加速行駛車外噪聲新標(biāo)準(zhǔn)IS0 362-1：2007和現(xiàn)行國標(biāo)GB 1495-2002分別進行加速噪聲的測試試驗，同時測試該車輛在50km/h勻速工況下的輪胎噪聲試驗。

首先依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)IS0 362-1：2007進行加速噪聲測試。在試驗開始之前，首先要確定試驗擋位和入線速度，依據(jù)樣車的PMR值計算得到該車的參考加速度awot ref=1.16m/s2和目標(biāo)加速度aurban=0.93m/s2。通過各擋位預(yù)加速試驗測試，測得該車3擋的加速度awot 3=1.22m/s2，與參考加速度相差在±5%以內(nèi)，依據(jù)選擋原則，確定該車僅使用3擋進行試驗。入線速度的獲取是通過之前所得的預(yù)加速試驗，獲得在整個加速過程中位移和速度相對于時間的變化曲線，在速度曲線上找到速度50 km/h所對應(yīng)的位移，然后將此位移點向前推10 m，這個位移時刻的速度就是大概的入線速度，該車的入線速度大概為47.1 km/h。試驗擋位和入線速度確定之后，分別進行該擋位下的加速噪聲和勻速噪聲的測試試驗，整理計算得到該車的加速噪聲值Lwot rep和勻速噪聲Lcrs rep值 。最后將計算得到的Lwot rep和Lcrs rep通過加權(quán)計算得到最終試驗結(jié)果Lurban。

按照新標(biāo)準(zhǔn)進行試驗并完成之后，接著進行現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的加速行駛車外噪聲測試，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，該車選用2擋和3擋進行試驗，樣車的入線速度為50 km/h，測量樣車通過整個測量區(qū)的最大聲級，將每個擋位條件下測量的中間結(jié)果進行算術(shù)平均就是最終測量結(jié)果Lwot。最后進行輪胎噪聲的測試，測量輪胎在慣性滑行條件下的通過噪聲，慣性滑行條件是指發(fā)動機關(guān)閉，沒有動力驅(qū)動，變速箱處于空擋位置和試驗輪胎處于自由滾動狀態(tài)的條件。樣車各試驗的測量結(jié)果如表2所示。

2.2 試驗結(jié)果分析

通過以上的試驗結(jié)果可以看出，新標(biāo)準(zhǔn)的加速噪聲試驗結(jié)果要遠(yuǎn)小于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的試驗結(jié)果。這主要是由于用新標(biāo)準(zhǔn)測試時選擇擋位要比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的擋位要高，新方法只用3擋進行試驗，再加上新標(biāo)準(zhǔn)的入線速度相對低一點，這也使得測試的噪聲值要比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)小一點。由上面的試驗結(jié)果可以看出，用3擋進行試驗時，新標(biāo)準(zhǔn)的試驗結(jié)果要比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)小0.5 dB（A）。最后的試驗結(jié)果又計入了勻速行駛噪聲的試驗數(shù)值，這就使得最終的試驗結(jié)果更加低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的試驗結(jié)果。假如排除偶然因素的影響，不論采用哪種方法進行試驗，輪胎噪聲的數(shù)值不會有太大變化，這樣輪胎噪聲在其中所占的比重就不可忽視了，并且往往成為影響試驗結(jié)果的關(guān)鍵因素。下面通過計算來具體判定不同試驗方法下輪胎噪聲所能占的比重。

兩個以上的聲源作用于一點，產(chǎn)生噪聲的疊加，但是聲壓不可以代數(shù)疊加，只有聲能量可以代數(shù)疊加。 假設(shè)除輪胎噪聲Ltr外，影響加速噪聲試驗結(jié)果的另一個噪聲源為動力系統(tǒng)噪聲Lp，這兩個噪聲源疊加得到總的加速噪聲試驗結(jié)果Lwot。這兩個獨立噪聲源的聲強分別為Itr和IP，聲強可以直接代數(shù)相加，則有總的加速噪聲聲強Iwot=Itr+IP。由于 I=P2/rc（P為聲壓，r為空氣密度，c為空氣中的聲速），可得 ，又（P/P0）2=10L/10 （ P0=2′10-5為基準(zhǔn)聲壓），可得最后聲壓級的關(guān)系式為 ，那么輪胎噪聲在總噪聲值所占的比重為 。結(jié)合第2節(jié)中的試驗數(shù)據(jù)，新標(biāo)準(zhǔn)下輪胎噪聲在總噪聲中所占的比重為57.5%，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)下輪胎噪聲的比重僅為26.3%，兩者相比差一倍有余。新標(biāo)準(zhǔn)試驗方法下，該車輪胎噪聲在整個加速噪聲試驗結(jié)果的比重超過一半，成為影響加速噪聲的主要因素。

按照新標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法對國內(nèi)40余輛M1類車輛了試驗研究，結(jié)合歐洲一些檢測機構(gòu)提供的近70輛M1類車輛的研究數(shù)據(jù)，統(tǒng)計研究發(fā)現(xiàn)：幾乎所有車輛的擋位選取都高于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的擋位，很多比功率較大的車輛甚至利用4擋進行試驗；部分利用2擋和3擋同時試驗的車輛，由于受傳動比系數(shù)的加權(quán)影響，在最后加速噪聲值計算時也主要考慮高擋位的噪聲結(jié)果，加權(quán)擋位也比較接近于3擋，這就使得測量得到的加速噪聲值有所降低。最終的試驗結(jié)果又加權(quán)了勻速噪聲值，那么最終的測量值較現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的噪聲測量結(jié)果更小了。而輪胎噪聲在兩種試驗方法下的變化不大，這樣輪胎噪聲就凸顯出來了，對試驗結(jié)果統(tǒng)計研究發(fā)現(xiàn)，新標(biāo)準(zhǔn)下輪胎噪聲在總噪聲中的比重比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有了很大的提高，部分車輛輪胎噪聲在總噪聲的比重甚至達到了70%。對于部分加速噪聲較大的車輛，將來為了達到新標(biāo)準(zhǔn)限值的要求，該車的勻速噪聲值將起著關(guān)鍵的作用，而勻速噪聲的主要來源就是輪胎噪聲，若該車輪胎噪聲較低，由式（5）可以看出，加速噪聲和勻速噪聲的差值就會較大，最終的試驗結(jié)果就會較之前的加速噪聲值有較大的削弱，研究發(fā)現(xiàn)部分車輛的最終試驗結(jié)果能較加速噪聲值削弱2 dB（A）多。而對于一些輪胎噪聲值較大的車輛，這種削弱效果則不明顯。

3 結(jié)語

現(xiàn)有的加速噪聲標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)實施10年之久，新噪聲標(biāo)準(zhǔn)的推出將是一個必然的趨勢，并且必然會推出一個較嚴(yán)厲的限值，對于國內(nèi)的汽車制造商而言將是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。由于新標(biāo)準(zhǔn)的加速噪聲主要考察發(fā)動機在部分負(fù)荷下的工作狀態(tài)，靠犧牲車輛的動力性對噪聲結(jié)果影響較小。而輪胎噪聲對噪聲結(jié)果的影響大大提高了，甚至成為影響加速噪聲結(jié)果的決定性因素，這就需要汽車廠家將更多注意力放在如何降低車輛的輪胎噪聲以及開發(fā)低噪聲輪胎上。

參考文獻：

[1] GB 1495-2002 汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法[S]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[2] ISO 362-1： 2007 Measurement of noise emitted by accelerating road vehicles — Engineering method — Part 1： M and N categories[S]. 2007.

[3] 梁銳. 汽車加速行駛車外噪聲試驗新方法（ECER51 03）的研究[J]. 上海汽車，2011（3）： 16-20.

[4] 郭勇，謝東明，邱彬，等. ISO 362-1：2007在M1類車輛試驗中的應(yīng)用[J]. 汽車技術(shù)， 2010（7）：44-49.

[5] ECE Regulation No. 51 Revision 1 – Amendment 3[S]. 2007.

[6] 靳曉雄，張立軍.汽車噪聲的預(yù)測與控制[M].上海：同濟大學(xué)出版社，2004