ISO 6798-12020 往复式内燃机 - 使用声压测量排放的空气噪声的声功率水平 - 第1部分工程方法标准立项发展报告

往复式内燃机使用声压测量排放的空气噪声的声功率水平第1部分：工程方法标准立项发展报告英文标题：StandardizationDevelopmentReport:Reciprocatinginternalcombustionengines—Measurementofsoundpowerlevelusingsoundpressure—Part1:Engineeringmethod摘要本研究背景源自全球范围内对工业产品噪声污染问题的日益关注，特别是在交通运输、工程机械及发电设备等核心领域，往复式内燃机作为主要动力源，其声学性能直接关系到产品合规性、用户体验及环境保护要求。本标准（ISO6798-1:2020）的立项与发布，旨在提供一个精确且具操作性的声功率级测定方法，以满足国际间产品噪声评价的一致性与可比性。主要内容包括：明确了基于声压法测量往复式内燃机在稳定工况下排放的空气噪声的工程级方法，规定了测试环境、仪器要求、安装条件、运行工况及数据处理等关键技术要素。重要结论表明：该标准通过统一声压测量程序，显著提升了不同制造商、不同实验室间噪声测试结果的可复现性，为内燃机产品的噪声限值认证、降噪设计优化及国际贸易技术壁垒的消除提供了坚实的技术基础。本标准作为ISO6798系列标准的核心部分，巩固了工程级方法在国际声学测试领域的主导地位，对推动内燃机行业向低噪化、绿色化发展具有里程碑式的指导意义。关键词往复式内燃机；声功率级；空气噪声；声压测量；工程方法；国际标准；噪声控制Keywords:Reciprocatinginternalcombustionengines;Soundpowerlevel;Airbornenoise;Soundpressuremeasurement;Engineeringmethod;Internationalstandard;Noisecontrol正文1.引言随着全球工业化的深入发展，噪声污染已被视为主要的环境公害之一。往复式内燃机作为工程机械、船舶、发电机组及道路车辆的核心动力装置，其运行过程中产生的空气噪声不仅对操作人员的身心健康构成威胁，也对周边环境造成持续影响。在国际贸易中，不同国家和地区对产品噪声的限值要求差异显著，缺乏统一的测试标准将导致产品认证复杂化，增加企业成本，阻碍市场流通。因此，制定一套严谨、科学且具备国际共识的噪声测量方法标准，成为国际标准化组织（ISO）及相关行业亟待解决的关键议题。ISO6798-1:2020正是在此背景下立项、修订并最终发布的，旨在替代旧版标准，融合最新的声学测量技术和行业实践经验。2.标准背景与立项意义2.1标准的技术定位ISO6798-1:2020标准全称为《往复式内燃机-使用声压测量排放的空气噪声的声功率水平-第1部分：工程方法》。该标准归属于ISO6798系列标准。该系列标准的结构设计充分体现了噪声测量方法的分级原则：第一部分（工程方法）是核心，适用于生产现场、工程实验室等较为理想的声学环境（如半消声室或符合特定要求的大房间），旨在提供较高精度的声功率级数据；而其他部分（如简易法、精密法）则分别对应不同的测试精度要求与环境条件。本标准的定位为“工程方法”，意味着它是在精密法（如ISO3745）的高成本与简易法（如ISO3746）的低精度之间寻求的平衡，兼顾了测试的经济性与结果的可靠性。2.2立项的必要性-技术更新需求：旧版标准（ISO6798-1:1999）发布已有二十余年，期间声学测量技术（如高精度传声器、实时频谱分析仪）、数据处理方法（如FFT分析、数字化滤波）及声学理论（如声场修正技术）均有显著进步。旧标准中关于测试环境鉴定、背景噪声修正等技术条款已无法完全适应当前的技术能力与实践需求。-全球化贸易需求：随着全球供应链的整合，内燃机及其配套产品的国际流动性增强。欧盟（2000/14/EC噪声指令）、美国（EPA噪声法规）、中国（GB/T1859系列标准，等同或修改采用ISO标准）等主要经济体均对内燃机噪声提出了严格的准入限制。一个统一、权威的国际标准是消除技术壁垒、降低贸易摩擦的基础。3.标准主要技术内容解析ISO6798-1:2020标准的内容结构严谨，主要涵盖以下几个核心技术环节：3.1测试环境与声场要求标准明确规定，测试必须在满足特定声学条件的测试场地进行。这些场地通常包括：-半消声室（Hemi-anechoicroom）：地面为反射面，其余五面为吸声面，能消除反射声干扰，是理想的工程级测试环境。-符合标准的大房间（Qualifiedlargeroom）：对于大型内燃机，可选用符合ISO3744附录A中规定的“局部条件”的硬壁房间。标准详细规定了如何通过“声压-声强符合性检验”或“空间平均法”来鉴定测试场地的适用性，确保测试场地的声学特性不会对测量结果引入过大的不确定度。3.2测试仪器与校准本标准要求使用符合IEC61672-1标准的1级或1型声级计及配套的前置放大器、传声器（通常为自由场型或压力场型）。此外，还需要配备实时频谱分析仪或数字滤波器。标准特别强调了测试系统的现场校准，要求在每次测量前后均使用声校准器（符合IEC60942的1级）在1000Hz频率下对整套测量链进行校准，以保证数据的准确性和溯源性。3.3内燃机安装与运行条件为了确保结果的可比性，标准对被测内燃机的安装、耦合及运行工况做出统一规定：-安装方式：内燃机应按照其正常使用状态安装，并放置于测试场地中央。对于可移动式内燃机，应将其放置在自由场边界内。驱动装置（如测功机、发电机）应安装在测试区域外，其自身噪声水平应低于内燃机噪声至少规定值（如10dB）。-运行工况：测试应在内燃机达到热稳定状态后进行。通常包括额定转速、额定功率工况下的稳定运行。对于变转速、变负荷的应用场景，标准也规定了特定测点或等效工况的测量程序。此外，标准还明确了燃油、润滑油及冷却系统的操作要求。3.4声压测量程序标准规定了不同的测点布置方案：-半球面布点法（/Hemisphericalmeasurementsurface）：适用于被测声源近似点源的情况，即在半径为R的半球面上均匀布置若干传声器测点。-矩形六面体布点法（/Parallelepipedmeasurementsurface）：适用于尺寸较大、形状复杂的声源。标准规定了主测点坐标（如拐角点、中心点）及辅助测点（如顶面、侧面中心）的确定公式。测量时，每个测点应进行规定时长（如30秒）的连续采样，或进行A计权声压级的直接测量（如使用时间计权S）。标准明确了如何对不同测点的声压级进行平均，以计算声源的平均声压级。3.5背景噪声修正与声学环境修正-背景噪声修正（Backgroundnoisecorrection,K1）：标准要求测量背景噪声（即内燃机停机且其余设备运行时的噪声）。当测量值与背景噪声的差值小于3dB时，认为测量无效；当差值在3dB至6dB之间时，需按标准给出的公式进行修正；当差值大于10dB时，修正量可忽略不计。-声学环境修正（Acousticenvironmentalcorrection,K2）：代表测试场地吸声特性不完全理想所引入的误差。标准规定通过标准声源法（Referencesoundsourcemethod）直接测量K2值。K2值越小，代表场地越接近自由场（半消声室）。标准要求K2值应不大于规定上限（如2.0dB）。3.6声功率级计算与不确定度评定通过上述修正，最终根据以下核心公式计算A计权声功率级（LwA）：\[L_{WA}=\overline{L_{pA}}+10\lg\left(\frac{S}{S_0}\right)-K_1-K_2\]其中：\(\overline{L_{pA}}\)为测量表面平均A计权声压级；S为测量表面面积；S0为基准面积（1m²）。标准强制要求报告扩展测量不确定度U（通常取包含因子k=2，置信概率95%）。不确定度来源包括：仪器校准误差、测点位置偏差、背景噪声修正的不确定性、声学环境修正的不确定性等。这一要求极大地提升了测试结果的可信度与透明度。4.标准实施与行业影响4.1对法规合规的支撑ISO6798-1:2020是众多国家及地区噪声法规的技术依据。例如，中国《环境保护法》及《声环境质量标准》要求对工业产品进行噪声排放检测，国标GB/T1859.1（修改采用ISO6798-1）即是国内内燃机噪声检测的强制或推荐性方法标准。企业依据本标准进行测试，其报告结果可直接用于国内外认证申请，避免了因测试方法差异导致的二次测试成本。4.2对产品研发的指导该标准不仅是检测工具，更是设计工具。设计部门在进行低噪声优化时，可以使用标准的工程方法对原型机在不同运行工况下的噪声源进行识别与分析。通过比较不同测点的声压级分布，可以判断噪声主要来源于燃烧过程（高频）、机械运动（中低频）还是进排气系统（宽频），从而指导针对性改进方案。4.3对国际贸易的促进统一的标准消除了因测量方法、数据处理方式差异带来的技术壁垒。出口欧盟的内燃机产品，若能提供完全符合ISO6798-1:2020的测试报告，将极大缩短型式认证审批周期，降低合规成本，提升产品的国际市场竞争力。5.主要参与单位介绍：国际标准化组织（ISO）5.1组织定位与架构国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，简称ISO）是全球最大、最权威的非政府性国际标准化专门机构。它成立于1947年，总部位于瑞士日内瓦。ISO的宗旨是在世界范围内促进标准化工作的发展，以利于国际间的物资交流和协作，扩大知识、科学、技术和经济方面的合作。其成员由来自世界各国的国家标准化机构（如中国的SAC、美国的ANSI、德国的DIN等）组成。5.2与本标准相关的技术委员会ISO6798-1:2020标准由ISO/TC70（内燃机技术委员会，Internalcombustionengines）负责制定，并由其下属的SC5（噪声及振动分技术委员会，Noiseandvibration）具体起草。ISO/TC70是全球内燃机领域标准化工作的核心机构，其成员包括来自全球主要内燃机制造商、检测机构、大学及法规制定机构的专家。在SC5分委会中，专家们围绕内燃机噪声与振动的测量方法、限值规定及评价指标展开深入讨论。5.3制定过程与贡献在该标准的修订过程中，ISO/TC70/SC5组织了来自全球20多个国家的百余名专家，历经超过三年的技术研讨、草案起草、委员会征询、全体成员意见征集及最终表决。专家团队涵盖了声学科学家、机械工程师、测试工程师及法规专家。他们共同解决了以下关键难题：-方法的适用性扩展：整合了对大型、中小型及高速等不同类型内燃机的特殊测试要求。-不确定度评定体系：首次在标准中系统性地引入了基于GUM（测量不确定度表示指南）的评定方法，使结果更加科学。-与其它核心标准的协同：确保本方法与ISO3740系列（声学-噪声源声功率级测定）及ISO9614系列（声强法）等技术标准保持高度一致，构建了完整的测量标准体系。通过ISO这一国际平台制定的标准，确保了其具备全球最高水平的科学严谨性、行业代表性和法律权威性。6.结论ISO6798-1:2020《往复式内燃机-使用声压测量排放的空气噪声的声功率水平-第1部分：工程方法》的发布，标志着内燃机空气噪声测量领域标准化工作的重大进步。它不仅全面继承了工程级方法的传统技术优势，更通过引入现代测量仪器要求、独立的声学环境修正方法以及强制性的不确定度评定，显著提升了方法的精确性、可靠性和可复现性。该标准成功地将声学理论与工程实践紧密结合，为内燃机产品的噪声认证、性能优化及国际贸易合规提供了不可替代的技术底座。展望未来，随着电动化、氢燃料、混合动力等新技术的涌现，内燃机技术将向更高效率、更清洁的方向演变，其噪声特征（如高频啸叫、瞬态冲击噪声）也将愈发复杂。因此，标准的后续发展将侧重于以下几个方面：1.瞬态工况下的噪声测量：开发能够表征启动、加速、负载突变等非稳态工况下噪声特性的方法。2.数字化标准的