车外附加噪声排放法规ASEP的研究

李国强 路志英

（安徽江淮汽车股份有限公司，合肥 230000）

车外附加噪声排放法规ASEP的研究

李国强 路志英

（安徽江淮汽车股份有限公司，合肥 230000）

欧盟关于附加噪声排放条款(ASEP)的法规已经生效，该法规测试车速最高可达80 km/h，其评价工况范围广且测试方法及数据处理较为复杂。通过研究欧盟车外噪声法规EU540/2014，解读了ASEP的制定依据、技术要求及符合性评定方法，并通过与ECE R51—03法规进行比较，介绍了二者关于ASEP法规规定的差异及处理意见。同时，通过实例应用进一步阐述了ASEP评价原理及数据处理过程。

1 附加噪声排放（ASEP）的提出

欧盟车外噪声法规EU540/2014[1]第一阶段噪声限值于2016年7月生效，该法规采用了新的车外通过噪声测试方法（法规附件II，下称方法B）及结果评定流程。车外通过噪声法规旨在限制城市工况下车辆噪声排放，方法B可覆盖90%实际城市工况，对于未被覆盖的部分城市工况，理论上其噪声排放应基于方法B测试结果线性变化（下称理论噪声排放）。然而，部分车辆在型式认证时可以满足法规要求，但在实际城市道路行驶时却产生明显的噪声排放[2]。图1为部分车辆的噪声排放特性，理论上噪声排放值与发动机转速应呈线性关系,而其实际噪声值仅在方法B考察点（以方法B限值73 dB（A）为例）附近满足法规，其它转速区域则产生显著的噪声排放。

为了避免符合图1性能的车辆进入市场，或防止制造商故意采取措施以使车辆仅在方法B考察区域满足噪声要求，法规EU540/2014提出了附加噪声排放条款（Additional sound emission provisions，ASEP）的要求，ASEP规定了方法B驾驶工况以外的车辆噪声排放随发动机转速变化的限值。

图1 车辆噪声排放显著偏离方法B考察点

2 ASEP评价方法

2.1 试验设备及场地

试验设备主要包括声级计、发动机转速及车速测量设备。声级计用于测试试验过程中的最大噪声，应满足IEC 61672—1:2002法规1级设备要求；连续车速测量设备用于测量车辆进、出试验路面的发动机转速及车速，其测量精度为±0.5 km/h，若选用独立车速测量设备，则测量精度为±0.2 km/h；发动机转速测量设备精度为±2%。

试验路面及尺寸应满足ISO 10844:2011法规要求，应标志出AA′、BB′及PP′线位置，其中PP′线为中间线，AA′线及BB′线分别位于PP′线向后、向前10 m处，声级计位于距离路面中线7.5±0.05 m且距地面高度为1.2± 0.02 m处。GB1495—2002标准[3]有关声级计布置要求等同于ISO 10844:2011法规的要求，实际应用中也可参考该标准布置声级计。

2.2 方法B简介

方法B分为加速通过噪声测试和匀速通过噪声测试两部分。加速通过噪声测试要求车辆参考点通过PP′线时车速为50 km/h，以一定的加速度全油门通过加速区域；匀速通过噪声要求车辆以50 km/h速度匀速通过AA′到BB′区域。最终噪声值Lurban由加速噪声中间结果Lwoti和匀速噪声中间结果Lcrsi加权计算而得。

2.3 ASEP测试方法

2.3.1 ASEP控制区

ASEP控制区指ASEP控制车辆噪声排放的工况范围，包括城市道路常用的车辆驾驶工况，较方法B评估范围更广。控制区包括的指标及相应边界条件见表1。

表1 ASEP控制区指标与边界条件

试验车辆需在ASEP控制区内选定用于测试的挡位、发动机转速及车速，满足控制区条件的所有挡位均需进行测试。对于不可锁定速比车辆，试验过程中允许降速比提高加速度。功质比PMR计算式为：

式中，Pn为发动机最大净功率；mro为整备质量+驾驶员质量。

2.3.2 测试点的选取

测试点指在ASEP控制区内选定的用于进行ASEP测试的车辆工况。当挡位为k挡时，第1个测试点P1由AA′线进线速度为20 km/h确定，车辆到达BB′线时的车速记录为vBBk1；如果以20 km/h的车速进线时不能获取稳定加速度，则车速应以5 km/h速度增加，测试点P1由首次可获取稳定加速度的进线速度确定，相应的BB′线车速记录为vBBk1。在表1确定的边界条件内，车辆在BB′线处所能达到的最高车速记录为P4点车速vBBk4。第2测试点和第3个测试点由式（2）计算确定：

式中，vBBkj为k挡Pj点BB′线处车速，j=2，3。

实际噪声测试时，AA′线及BB′线处的实际车速与选定车速之间公差不能超过±3 km/h。

2.3.3 试验过程

试验过程为：车辆到达AA′线时迅速全开油门，一直保持到车辆后端到达BB′线。为了获取稳定的加速度，允许在AA′线前预加速。每个Pj点至少进行1次测试。

2.4 符合性分析

各k挡每个测试点Pj工况下测得的车辆左侧和右侧的最大噪声值均应进行符合性分析。

2.4.1 定位点的确定

定位点指的是车辆理论噪声排放随发动机转速线性变化的基点。EU 540/2014法规对定位点的定义见表2，表2中间一列为ECE R51—03[4]法规对定位点的定义，即各k挡定位点均为方法B中i挡的测试结果。考虑到ASEP控制区的限定，建议i+1挡不进行评估。

表2 EU 540/2014法规定位点

表2中Lanchor、nanchor及vanchor为相应挡位的定位点，分别表示定位点的噪声排放值、发动机转速及车速，Lwoti,Annex3、nBB,woti,Annex3及vBB,woti,Annex3分别为方法B采用较低挡时对应的噪声值、BB′线发动机转速及车速。

2.4.2 线性回归斜率

线性回归斜率Slopek体现了一定速比时噪声随发动机转速的变化程度，由定位点及4个测试点按式（3）计算而得，但是不能超过5 dB（A）/1 000（r/min）：

式中，Lkj为k挡定位点及4个测试点对应的噪声值；nBBkj为BB′线处发动机转速。

2.4.3 基于理论噪声排放的符合性评定

k挡Pj点理论噪声值LASEP_κ,j是随发动机转速变化的理想噪声值，计算式为：

式中，Y=1为常数；nBBκj为k挡4个Pj点BB′线处发动机转速；Lanchor,κ及nanchor,κ分别为k挡定位点的噪声值及发动机转速。

ASEP限值由理论噪声值LASEP_κ,j及适当的公差构成,即k挡Pj点测量的噪声值Lκj不应超过（LASEP_κ.j+x），对于不可锁定速比的变速器，x=3；其它变速器，x=2 dB（A）+limit value-Lurban，limit value为方法B的噪声限值。

如果某点Lκj＞（LASEP_κ.j+x），则可以再进行两次测试，该点3次有效测量值的平均值不应超过（LASEP_κ.j+x）。

2.4.4 参考噪声评估

方法B规定车辆到达PP′线的速度为50 km/h，而GB1495—2002采用的加速噪声测试方法（方法A）则将50 km/h作为车辆到达AA′线的衡量指标之一[5]，所以方法B工况的发动机转速一般较方法A小。为了衡量车辆在接近方法A工况时的噪声排放，ASEP规定了参考噪声评估方法。

ASEP参考噪声评估方法为，基于定位点Lanchor,κ、nanchor,κ及线性回归斜率Slopeκ计算参考噪声Lref：

式中，nref,κ为模拟车辆到达BB′线处、车速为61 km/h时对应的发动机转速，可由速比ik计算而得。

速比ik的确定方法为：所有手动变速器及不多于5个挡位的自动变速器，车辆评估挡位为3挡；多于5个挡位的自动变速器，评估挡位为4挡；对于不可锁定速比的变速器，其速比应根据方法B在BB′线的发动机转速和车速计算。

参考噪声评估结果Lref应不超过76 dB（A）；对于功率最大质量比大于75 kW/t、最大净功率大于140 kW且配备多于4个前进挡的手动变速器车辆，该限值为79 dB（A）；对于功率最大质量比大于75 kW/t、最大净功率大于140 kW且配备多于4个前进速比的自动变速器车辆，该限值为78 dB（A）；

2.4.5 ASEP评定方法

ASEP评定方法分为基于理论噪声排放的评定方法和基于Lurban的评定方法，制造商可选择二者之一进行符合性评定。

基于k挡各Pj点噪声值Lkj，计算并评定Pj点ASEP噪声值Lurban_ASEP，基于Lurban的评定过程如下：

a.计算ASEP工况下全油门急加速产生的加速度awot_test_ASEP，对于不可锁定速比车辆计算式为：

或

式中，l为常数，对于前置发动机车辆，l等于车辆长度，对于中置发动机车辆l为1/2车长，对于后置发动机车辆l为0。

b.计算ASEP工况加权系数kP_ASEP：

式中，aurban为典型城市工况下车辆加速度。

c.计算Lurban_ASEP：

式中，Lurban_measured_ASEP为Lkj的校正值；Lcrs为方法B匀速噪声测量值；Lurban_normalized为校准后的Lkj相对典型城市工况的变化量；Lurban为方法B的最终噪声值。

d.结果评定：如果Lurban_ASEP不超过3 dB（A），则视为符合ASEP要求。

2.5 国内相关法规情况

我国现行车外噪声的评定标准为GB1495—2002，其车外加速噪声采用方法A的技术要求，该标准2015版草案将车外加速噪声测试程序修订为方法B，且规定了较为严格的排放限值。但是，该标准及其修订草案均未对附加噪声排放ASEP作出要求，鉴于国我城市道路车辆“加速轰鸣”现象较为突出，建议后期修订时应参考ECE R51—03法规对附加噪声排放进行约束。

3 ASEP技术要求

ASEP技术要求规定了ASEP适用范围、型式认证方式及豁免条款。EU540/2014与ECE R51—03法规在ASEP技术要求方面存在一定差异，见表3。

表3 ASEP技术要求及对比

关于免测条款的提出是基于不可锁定速比的CVT车型，该类车辆速比不定[6]，各测试点Pj的噪声排放可能来自不同速比，导致各Pj点间离散程度较大，加之Pj点间转速差较小时车辆噪声变化有限。该免测条款可解释为，任何情况下，用于计算线性回归斜率的定位点和4个测试点中的最大和最小发动机转速差值若均不超过0.15S，则认为该车辆可满足ASEP技术要求，且不需要进行测试。

4 ASEP应用

以某乘用车数据[7]为例，说明ASEP评价过程及意义。该车Pn=155 kW，mro=1 712 kg，S=6 000 r/min，计算得PMR=90.5 kg/kW。

4.1 方法B测试数据

方法B测试挡位i为3挡，测试结果为：全负荷急加速噪声Lwoti=73（A）；BB′线发动机转速nBB,woti=2 632 r/min；BB′线车速vBB,woti=56.3 km/h；方法B限值Limitvalue=72 dB，Lurba=71 dB。

4.2 ASEP测试点确定

选定测试点P1：当2挡时该车以20.2 km/h车速进AA′线时可获得稳定的加速度，故将该工况作为2挡P1点；当3挡时该车以30.7 km/h的车速进AA′线可获得稳定加速度，故将该工况作为3挡P1点。

选定测试点P4：根据表1可得nBB_ASEP=4 414 r/min。当2挡时该车在BB′线处的车速为65.2 km/h时，相应发动机转速为4 553 r/min，达到nBB_ASEP，则该工况作为2挡P4点且选定VBB_ASEP为70 km/h。3挡时该车车速为68.3 km/h时满足VBB_ASEP公差要求，相应发动机转速为3 193 r/min，则该工况作为3挡P4点。

测试点P2和P3根据式（2）计算确定，最终用于噪声排放试验的测试点工况见表4。

表4 测试点工况

4.3 测试值符合性分析

以2挡左侧为例进行符合性分析。定位点为方法B的i挡测试结果Lwoti及相应的发动机转速、车速；按照表5测试值L2j及式（3）计算得Slope2=1.94 dB（A）/ 1 000（r/min）；按式（7）计算2挡Pj点LASEP_k.j；按照基于理论噪声排放的符合性评定方法可知，x=3 dB，ASEP限值LASEP_2.j+x见表5。由表5可知，各测试点测试值L2j均小于相应的LASEP_2j+x，故满足ASEP要求。

表5 2挡左侧测试值符合性分析结果

4.4 ASEP评价图

基于表5数据可绘制ASEP评价图，理论噪声排放值、ASEP限值及实际噪声值的相对位置如图2。由图2可看出，各转速点实际噪声值均位于ASEP限值下方，可判定该车辆可以满足ASEP要求。

图2 车辆2挡左侧噪声值分析结果

5 结束语

ASEP旨在控制车辆在方法B工况以外的常用城市道路噪声排放。即基于方法B测试工况，将车辆噪声符合性评价范围延伸至整个ASEP控制区，可有效防止部分车辆或由于制造商主观意图而仅满足方法B的情况。

本文通过对EU540/2014与ECE R51—03法规的对比研究及应用，形成了一套较为完善的ASEP评价及数据处理方法，可作为车外噪声设计及验证的技术规范，同时利用ASEP评价图可进行车辆外部通过噪声变化趋势的预判分析。

1 Regulation(EU)No 540/2014,the sound level of motor vehi⁃cles and of replacement silencing systems.

2 TNO Science and Industry,Vehicle Noise Limit Values-Comparison of two noise emission test methods–Final Re⁃port.UNECE Working Party on Noise,2008-08-27.

3 GB1495—2002,汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法.

4 ECE R51-03,uniform provisions concerning the approval of motor vehicles having at least four wheels with regard to their noise emissions.

5 郭勇，高吉强，谢东明，等.ECE R51方法B新修订版与老版本的差异分析.北京汽车，2013（6）:12～14.

6 谢东明，张镇鼎，郭勇.多工况加速行驶车外噪声测量评价方法.噪声与振动控制，2015，35（4）:183～188.

7 International Organization of Motor Vehicle Manufacturers, Comparison Draft ASEP Tests Versus Actual Type Approval Test.UNECE Working Party on Noise,2008-08-27.

（责任编辑文 楫）

修改稿收到日期为2016年8月3日。

尾门开启条件式（9）的极限修正为：

6 解锁可行性的调整方法

在尾门锁与尾门系统的设计匹配过程中，锁机构通常沿用平台化产品结构，因此棘轮回位弹簧力FL通常不宜调整，而L2的大小主要由尾门锁与铰链的相对布置位置决定，因此FLL2的大小为定值。对式（13）左侧部分分析可知，要实现尾门在各种工况条件下的开启，可通过增大尾门缓冲块干涉量的方式对M3进行调整，也可通过增大密封条硬度的方式对M6进行调整，确保在支撑力矩FLL2最小的情况下式（13）仍可满足，从而在任何工况下尾门电动解锁后均可开启。

在式（13）满足的情况下，按照式（12）对尾门进行可解锁条件的计算验证，在锁机构完全借用的情况下，参数A与k均为定值，因此只能通过增大尾门锁电机输出力F7的方式实现尾门锁在各种工况下的电动解锁。设计时可适当增大F7的值，以预留一定的解锁可靠系数，但F7不可过大，因为过大的电机输出扭矩会带来解锁声音品质差的问题，设计时需综合平衡。

7 结束语

本文通过理论分析，提供了一种精细化的尾门系统约束力与尾门锁电机参数的匹配方法，可有效避免系统环境改变导致的尾门锁解锁失效问题。同时，在实际应用过程中，需要充分考虑外界条件的影响，对尾门系统约束力进行极限修正，通过匹配结果调整密封条硬度、缓冲块干涉量以及锁机构电机输出扭矩等参数，以满足各种工况下车辆的解锁稳定性。

参考文献

1 唐淳.大型MPV车尾门系统设计的研究.汽车实用技术，2015（5）：47～51.

2 韦学军.微型客车尾门结构设计与试验简介.企业科技与发展，2015.

3 孙治国.汽车门锁锁紧机构设计浅析.河南省汽车工程科技学术研讨会，许昌，2009.

4 杨兵锋.车门锁工作原理和常见缺陷分析.企业技术开发，2008，27（4）：38～40.

5 周利民.后背门气弹簧设计探析.汽车实用技术，2013（11）：70～71.

6 汪家利.后背门气弹簧布置与撑力计算.汽车工程师，2010（7）：30～31.

（责任编辑斛 畔）

修改稿收到日期为2016年7月26日。

Research on Exterior Additional Sound Emission Provisions ASEP

Li Guoqiang,Lu Zhiying
（JAC Motors Co.,Ltd,Hefei 230000）

The additional sound emission provision(ASEP)has become effective in the European Union,under this provision,the maximum vehicle test speed can be up to 80km/h,its evaluation conditions are wide,and the test method and data processing are complex.By studying the exterior noise regulation EU540/2014,we have interpreted the basis,technical requirement and conformity evaluation method for establishment of ASEP,and through comparison with ECE R51-03 regulation,the discrepancy between those two regulations and ASEP regulations are introduced.In addition,the principle of evaluation and data processing of ASEP are explained further with application example.

Exterior passing noise,ASEP provision

车外通过噪声 ASEP法规

U467.4+93

A

1000-3703（2016）12-0050-04