ISO 156192025 往复式内燃机-排气消声器的测量方法-利用声压和功率损耗比计算排气噪声和插入损耗的声功率级标准立项发展报告

往复式内燃机——排气消声器的测量方法——利用声压和功率损耗比计算排气噪声和插入损耗的声功率级标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ReciprocatingInternalCombustionEngines—MeasurementMethodforExhaustSilencers—SoundPowerLevelofExhaustNoiseandInsertionLossUsingSoundPressureandPowerLossRatio摘要随着全球范围内对噪声污染控制要求的日益严格，往复式内燃机作为交通运输、工程机械、发电设备等领域的核心动力源，其排气噪声的精确测量与有效控制已成为国内外标准化工作的重要议题。ISO15619:2025《往复式内燃机——排气消声器的测量方法——利用声压和功率损耗比计算排气噪声和插入损耗的声功率级》由国际标准化组织（ISO）于2025年12月17日正式发布，替代此前版本，为往复式内燃机排气消声器的声学性能评价提供了统一的、可比的测量与计算方法。本标准的核心技术内容在于采用声压法测量并结合功率损耗比参数，实现对排气噪声声功率级和消声器插入损耗的精确计算，克服了传统方法中声强法测量条件苛刻、环境适应性差的局限性。标准规定了测量装置的技术要求、测试环境条件、测点布置方案、数据处理方法及结果表达形式，适用于道路车辆用内燃机、船舶动力用内燃机、固定式发电用内燃机及工程机械用内燃机等多种应用场景。本报告的编制旨在全面梳理该标准的立项背景、技术内容、关键创新点及推广应用价值，为我国内燃机行业及相关检测机构理解和实施该国际标准提供系统性的参考依据，同时为我国参与国际标准化治理、推动标准互认提供决策支撑。关键词：往复式内燃机；排气消声器；声功率级；插入损耗；声压法；功率损耗比；国际标准Keywords:ReciprocatingInternalCombustionEngines;ExhaustSilencers;SoundPowerLevel;InsertionLoss;SoundPressureMethod;PowerLossRatio;InternationalStandards一、引言1.1研究背景噪声污染已被世界卫生组织列为现代人类社会面临的三大环境污染问题之一。在内燃机动力装置中，排气噪声通常是最大的噪声源，其声功率级可占总发动机噪声的60%以上。随着各国对噪声排放法规的持续加严——如欧盟Regulation(EU)No540/2014车辆噪声限值法规、我国GB1495-2022《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》等——精确测量排气消声器的声学性能已成为产品研发、质量控制和法规符合性验证的基础性技术需求。然而，长期以来，不同国家、不同制造商之间在排气消声器测量方法上存在显著差异。部分采用声强法测量，部分采用声压法，在测点布置、环境修正、工况选择等方面的不统一，导致同类产品的声学性能数据缺乏可比性，给国际贸易和技术交流造成了实质性的障碍。这一现状对制定统一的国际测量标准提出了迫切需求。1.2标准修订的必要性ISO15619标准的本次修订（2025年版）是对旧版本的全面技术升级。旧版本标准在测量原理上主要依赖声强扫描法，该方法虽然精度较高，但对测试环境（如消声室或半消声室）、设备成本（声强探头）和操作人员技能均提出了较高要求。对于广大中小型内燃机制造商和消声器生产企业而言，完全满足这些条件存在较大困难。此外，随着计算流体力学（CFD）和数值声学方法的快速发展，消声器设计已经从经验设计向仿真驱动转型，对排气噪声测量数据的精度和可重复性提出了更高的要求。在此背景下，ISO/TC70（内燃机技术委员会）经过多轮国际研讨和工作组讨论，决定对ISO15619进行系统修订，引入基于声压法结合功率损耗比的测量方法论框架，以降低测量门槛、提高标准的适用性和可操作性。二、标准范围与定位2.1标准的适用范围ISO15619:2025规定了利用声压法测量往复式内燃机排气噪声声功率级，并通过功率损耗比参数计算消声器插入损耗的完整方法。该标准适用于以下类型的内燃机排气系统：-道路车辆用内燃机：包括乘用车、商用车、摩托车等配套的往复活塞式内燃机；-非道路移动机械用内燃机：涵盖工程机械（挖掘机、装载机等）、农业机械（拖拉机、收割机等）配套内燃机；-固定式内燃机：用于发电、水泵驱动的固定安装式内燃机；-船用内燃机：作为船舶主动力或辅助动力的中高速往复式内燃机。标准涵盖了排气消声器的实验室测量和现场测量两种条件。对于实验室测量，要求在符合ISO3744或ISO3745规定的声学环境（半消声室或全消声室）中进行；对于现场测量，则引入了环境修正系数以补偿非理想声学条件的影响。2.2标准的定位本标准在国际标准体系中定位于内燃机排放噪声测量方法类标准，与ISO362-1（道路车辆加速噪声测量）、ISO5130（静止状态下车用内燃机排气噪声测量）以及ISO3744/3745（声功率级测定基础标准）等形成互补关系。ISO15619的独特定位在于其聚焦排气消声器这一具体部件的声学性能评价，而非整机噪声或整车噪声的评价。三、标准主要技术内容3.1测量原理与总体框架ISO15619:2025建立的双参数测量框架是本次修订的核心创新。该框架将消声器的声学性能表征为两个相互关联但物理意义明确的参数：排气噪声声功率级是描述内燃机排气口辐射噪声能量强弱的物理量，单位为分贝（dB），基准值取1×10⁻¹²W。其测量基于声压法原理，在规定的测量面上布置若干传声器测点，通过测量各测点的等效连续A计权声压级或频带声压级，进而计算出声功率级。插入损耗定义为在相同运行工况下，安装消声器前后的辐射声功率级之差。插入损耗直接反映了消声器自身的降噪效果，是评价消声器声学性能最直观的技术指标。功率损耗比的引入是本标准区别于传统测量方法的核心特征。功率损耗比定义为内燃机在安装消声器后因排气背压增加而导致的功率损失与原功率之比，以百分比表示。该参数建立了声学性能（消声量）与动力性能（功率损失）之间的定量关联，为消声器综合评价提供了更完整的视角。三个参数之间的逻辑关系可表述为：排气噪声声功率级描述噪声源的“绝对强度”，插入损耗描述消声器的“降噪能力”，功率损耗比描述消声器对发动机性能的“代价影响”。三者结合，实现了对消声器“效果-代价”的全面评价。3.2测量装置与仪器要求标准对测量仪器规定了明确的技术要求，以确保测量结果的准确性和可比性：声学测量仪器：需满足IEC61672-1对1型声级计的性能要求，或满足IEC61260对1型滤波器的性能要求。测量系统在测量前后的校准偏差不得超过0.3dB。声校准器需满足IEC60942对1级校准器的要求。传声器：建议采用1/2英寸或1/4英寸自由场响应型电容传声器，其频率响应范围应覆盖20Hz至10kHz（或更高，取决于排气噪声的频率特性），以适应内燃机排气噪声宽频带、高强度的特点。转速与功率测量装置：用于监测内燃机运行工况，确保测量过程中的工况稳定性。转速测量精度不低于±1%，功率测量精度不低于±2%。大气条件测量装置：包括大气压计、温度计和湿度计，用于环境修正计算，精度要求分别为±0.5kPa、±0.5°C和±3%RH。3.3测量环境与测点布置测量环境：标准将测量环境分为两类。实验室测量应在符合ISO3745要求的全消声室或ISO3744要求的半消声室内进行。对于现场测量，则要求测量环境需满足标准规定的环境修正值K₂≤4dB的条件，超出该范围时测量结果无效。测量面与测点布置：对于排气噪声声功率级的测量，标准规定采用矩形六面体测量面或半球面测量面。矩形六面体测量面适用于具有明显方向性的排气噪声源，测点数量不少于10个，分布在各面中心及棱边中点附近；半球面测量面适用于近似无指向性的排气口辐射，测点数量不少于6个，分布在半球面上规定的经纬位置。测点与排气口的距离通常取1m，但可根据排气口尺寸和频率范围进行适当调整。消声器插入损耗的测量则要求在消声器安装前后的相同位置、相同工况下分别进行，以确保测量结果的针对性和可比性。3.4功率损耗比的测定方法功率损耗比的测定是本标准的技术难点之一。标准规定了以下测定方法：直接测功法：在测功机上分别测量安装消声器前（即直管排气状态）和安装消声器后的内燃机有效功率，按公式计算功率损耗比。该方法的优点是直接、直观，但对测功设备要求较高。排气背压推算法：基于内燃机排气背压与功率损失的已知关系曲线（或经验公式），通过测量安装消声器后的排气背压值，推算出对应的功率损失。该方法不需要拆除消声器即可获得近似值，便于现场应用。3.5测量工况与数据处理标准规定，测量工况应涵盖内燃机的主要运行工况，包括额定转速全负荷、最大扭矩转速全负荷以及怠速工况。对于车用内燃机，还应补充典型部分负荷工况点。数据处理流程包括：背景噪声修正（当背景噪声与测量值的差值小于10dB时需修正，差值小于3dB时测量无效）、环境修正（考虑大气压、温度、湿度等对声传播的影响）、表面声压级计算、声功率级计算（基于测量面面积和对声压谱的积分）。四、主要修订内容与创新点4.1从声强法向声压法的方法论转变旧版ISO15619主要推荐采用声强法测量消声器的声功率级。虽然声强法具有不受背景噪声影响、可在现场条件下使用的优势，但其对声强探头校准要求高、低频测量误差大、扫描测量耗时长等缺点严重限制了其工程应用。新版本标准将声压法作为基本测量方法，将声强法降级为可选替代方法。4.2功率损耗比参数的引入功率损耗比是本版标准新增的重要参数。在工程实践中，消声器的插入损失并非越大越好——过大的消声量往往伴随着排气背压的显著升高，从而导致内燃机功率下降和燃油消耗率上升。将功率损耗比与插入损耗相结合，可在两个维度上建立消声器性能的综合评价体系。消声效果优而功率损耗低，是优质消声器产品的核心特征。4.3不确定度评定要求的增加新版标准增加了测量不确定度评定的要求，规定测量报告需给出声功率级测量结果的扩展不确定度（包含因子k=2，置信概率95%）。这一变化与国际计量学发展趋势和ISO/IEC17025对检测实验室的要求相衔接。五、标准实施的技术经济分析5.1对制造商的价值对于内燃机制造商和消声器供应商而言，实施ISO15619:2025可从多个方面创造价值：-缩短研发周期：采用统一的测量方法后，不同实验室之间、不同批次产品之间的测量数据具有可比性，有助于产品迭代优化；-降低合规风险：精确的插入损耗测量有助于确保产品满足各国噪声法规的限值要求；-提升国际竞争力：按照国际标准进行产品声学性能测量和标注，有助于消除国际贸易中的技术壁垒。5.2对检测认证机构的意义本标准的实施为第三方检测机构提供了更易于操作的测量方法框架。声压法对设备要求低于声强法，使更多检测机构具备开展排气消声器声学性能测试的能力，有利于扩大检测服务的市场供给，降低检测成本，最终惠及产业链各环节。对于已获得ISO/IEC17025认可的实验室，可按本标准规定的方法对排气消声器进行标准化检测，其出具的报告将获得国际互认，有助于提升实验室的市场公信力和国际竞争力。标准中规定的校准要求、环境条件、不确定度评定等内容，也为实验室建立和完善声学检测能力提供了明确的技术依据。六、标准实施的技术要点与建议6.1测量条件的选择对于首次实施本标准的用户，建议根据自身条件选择适合的测量路径：-具备消声室条件的用户：首选实验室测量路径，测量精度最高，不确定度最小；-仅具备现场条件的用户：建议在满足环境修正值要求的前提下采用现场测量路径，但需注意气象条件的记录和修正；-声强法的选用：当背景噪声无法有效降低或存在强反射体时，可选用声强法作为声压法的补充或替代手段。6.2与法规标准的衔接用户在按本标准进行消声器测量时，应注意与相关法规标准的衔接。例如，欧盟法规对车辆噪声限值的符合性验证要求是在整车层面进行的，本标准提供的消声器部件级数据可作为设计验证和故障诊断的参考依据，但不能替代整车型式认证试验。七、主要起草单位与组织介绍ISO15619:2025由国际标准化组织内燃机技术委员会（ISO/TC70）归口管理，具体起草工作由其下属的相关工作组负责推进。ISO/TC70负责内燃机领域的国际标准化工作，涵盖术语定义、性能测试方法、排放测量、安全要求和互换性等关键技术领域。其工作范围覆盖道路车辆用内燃机、非道路移动机械用内燃机、船用发动机及固定式发动机等多个应用领域。ISO/TC70的秘书处长期由意大利国家标准化机构（UNI）承担，主席和召集人由各国专家轮流担任。在ISO15619的修订过程中，来自德国、日本、中国、美国、法国、意大利等主要内燃机生产国的专家积极参与了工作组讨论和技术文件的起草工作。中国作为ISO常任理事国和全球最大的内燃机生产国，派出了来自上海内燃