知識庫

機車六期噪音法規檢測介紹
  • 發布年度:2016
  • 主要類別:振動噪音
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 技術服務處 陳豫滎


    國際間對於車輛噪音管制施行約40年,國內車輛噪音管制施行迄今也歷經25年頭,目前我國所實施噪音法規為第五期,過程中為因應WTO促進貿易自由化,曾在2003年修改國家標準CNS 5799使其與ISO 362:1998、UN/ECE R41.03及UN/ECE R51.02等國際法規調和一致;此外,隨著車輛製造工藝的演變與進步,國內噪音檢測方法在近十餘年卻並未有大幅變動,主要仍依循國際間過去對行之多年的機車噪音管制檢測方法,以定速50 km/h行駛進場後,以全油門加速行駛直至出場,此檢測方法發展緣由係早期為管制引擎噪音所設計,然而過去40年來機車性能不斷提升,現行加速噪音試驗條件早與實際市區加速狀態產生大幅偏離。

    有鑑於此,國際間車輛相關法規標準修訂相關組織包括「聯合國歐洲經濟委員會WP29工作小組」與「國際標準組織(International Organization for Standardization, ISO)」過去也共同合作並投入大量人力、經費不斷蒐集全球主要城市交通狀態,且統計車輛於市區行駛時主要檔位、車速與加速度等資料,始於2011年發佈新版機車噪音法規UN/ECE R41.04,此亦為我國2017年所實施機車六期噪音管制新法規所參考的基礎規範。就國內機車六期噪音法規檢驗項目與過去期別差異而言,可參考表1新舊法規項目對照表,測試項目最大差異為六期新增定速、消音器耐久與額外噪音(Additional Sound Emission Provisions, ASEP)等測試項目。

    表1 新舊法規項目對照表

    加速噪音試驗程序差異說明
    由於國際間調查發現機車於市區行駛過程並非全然全油門(wide open throttle, wot)到底,而是有限度的加速,為能使法規檢測中忠實呈現此加速狀態噪音值,可以圖1市區行駛噪音計算示意圖說明之,經統計歸納發現現行機車在市區行駛噪音值與全油門加速噪音及定速噪音存在比例關係,因此在新期別噪音法規中,首先規定車輛依車重及引擎功率必須具備對應加速度,再由可達到此加速度規格之檔位進行全油門加速測試,此外,另增加定速測試項目(加速度為0),再由經驗公式計算出市區行駛加速度與對應噪音值。

    圖1 市區行駛噪音計算示意圖


    額外噪音排放程序(Additional Sound Emission Provision, 簡稱ASEP)
    圖2為額外噪音排放程序管制範圍與管制限制示意圖,一般車輛設計中,車輛噪音值與引擎轉速變化將呈線性關係,由於近代引擎設計的電子化,使車輛設計更容易針對試驗條件調整噪音量,而試驗條件以外之噪音則變大,為了避免上述情形,新法規要求製造商應對車輛必須執行標準加速噪音操作範圍外的額外噪音測試,其中要求最低進場車速須達20 km/h以上,最高出場車速則不得超過80 km/h,引擎轉速則依車輛功率質量比與額定轉速而有不同規定,且只要能符合此範圍的檔位,都須執行額外噪音排放測試。就ASEP管制曲線方面,考量現行一般車輛引擎特性在低轉速區域噪音量變化小、高轉速區域噪音量迅速提高,因此ASEP對於不同轉速區間噪音管制則以不同斜率曲線定義限制值,藉此提升對於車輛噪音管制效果。

    圖2 額外噪音排放程序管制範圍與管制限制示意圖

    含纖維類吸音材料消音器之耐久要求
    車輛製造廠商為提升排氣消音器聲音特性,常於消音器內加入纖維類吸音材料。由於引擎排氣屬高溫高壓狀態,加上小管徑使排氣流速增加,若設計製造不當或材料本身性質不耐熱,纖維類吸音材料可能因劣化而排出至你我周遭環境,造成環境污染甚至危害健康,加上近幾年PM2.5議題備受討論,國內在推動實施機車第六期時,也將國際間已存在多年的含纖維類吸音材料消音器之耐久要求首次引用並納入管制,並以新車型認證為主要管制對象,在執行噪音法規測試前,必須先移除纖維類吸音材料或執行耐久方可進入正式測試程序。
    其中耐久方式分為(1)實車耐久、(2)消音器台上耐久,以及(3)排氣背壓脈衝磨合。其中「實車耐久」與「引擎單體結合消音器台上耐久」因機車引擎排氣量不同而有不同里程或時數要求。第3種排氣背壓脈衝磨合設備如圖3所示,作用原理在於累積引擎高速運轉所排放高溫高壓氣體至一定壓力後,藉由快速釋放閥,將該高溫高壓廢氣通過消音器排出,增加吸音材料耐久效果。

    圖3 含纖維類吸音材料消音器脈衝調質設備架構(參考UN R41-04 Annex 5)

    結論
    我國預計2017年1月1日實施機車六期噪音管制標準,所引用之規範條文也與國際規範一致,主要目的為增進接軌國際法規效率,並確保我國車輛產業出口競爭力。此外,新法規的制定與引用除使法規測試結果更真實反映車輛於市區行駛實際狀態外,透過額外噪音排放程序的要求,也對於未來車輛噪音管制可達到更佳管制效果。

    車輛中心(ARTC)為服務車輛相關業者,對於新法規檢測方法及新增檢測項目要求已具備完整能量,如有相關需求歡迎接洽ARTC機動車輛噪音檢測實驗室(
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