大面積隔音棉就能有好的NVH?別天真了!

過去車更多是一個工具,大家需要的只是代步和遮風擋雨,如今消費者們對於車的要求則越來越高,不僅僅要求澎湃的動力、經濟的油耗,靜謐的行車體驗也被越來越多人所重視。

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這就涉及到了整車NVH的設計和調校,很多人簡單的認為,只要有越多的隔音棉,那麼這輛車的NVH表現必然會很好。那麼事實是如此嗎?

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很多問題是隔音棉解決不了的

NVH是噪聲、振動與聲振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文縮寫,很多專業的工程師都將NVH稱為玄學,為什麼這麼說?因為想要實現優異的NVH表現並不是一個簡單的事情,這也是整車開發中最為複雜的專案之一。

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對於車企而言,無論是N還是V又或者H,每一項都不是省油的燈,有統計資料顯示,整車約有1/3的故障問題和車輛的NVH有關係,而各大公司有近20%的研發費用消耗在解決車輛的NVH問題上。

很多人在“雲”判定一款產品NVH表現是否良好時,通常會使用隔音棉來作為判定標準,隔音棉用得越多,NVH表現勢必會更好。但這其實是一個錯誤的理論。

從當下車企開發的流程來說,在專案的早期,大部分車企便會透過CAE來對車輛的NVH模擬計算,透過最佳化諸如後視鏡、雨刮、甚至鈑金型面等設計,來減少噪音源。同時,整車的剛性也會對NVH產生重大的影響,剛性不夠強的車型,通常更加容易產生意料之外的振動,而振動同樣也是噪音的來源之一。

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一款NVH設計極佳的車型,反而並不需要很多的隔音棉,因為這些車型已經從源頭上消滅(隔絕)了噪音,過多的隔音棉反而增加了不必要的成本。

以別克的旗艦SUV昂科旗為例,這款車型就不是簡單依靠堆積隔音材料、聲學包來實現同級領先的NVH表現。在消除不必要振動的領域,昂科旗整車高強度鋼比例達到84%,並且在滿足整車強度和安全要求的同時,透過採用新材料大幅降低整車重量,保證油耗。

透過結構與材料的升級最佳化,昂科旗擁有極高的扭轉剛度,並以出色的扭轉與彎曲模態,實現優異的振動噪聲抑制能力,最大程度上杜絕車身共振。

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其次,昂科旗有著空氣動力學造型外後視鏡、車身底部擾流板、尾部一體式鴨尾擾流板等一系列空氣動力學設計實現較低的風阻係數。低風阻係數不僅意味著更小的行車阻力和油耗,還意味著風噪的降低。不太科學的解釋一下,空氣能夠更加順暢流過車身表面,風阻必然會更低,同時空氣(風)順暢流過車身表面也就意味著產生的風噪會更低。

這其實就和手劃過水面一樣,低風阻就好比一個用手指劃過水面,此時手指遇到的阻力較小,即便手指快速劃過水面產生的聲音也會比較小;而高風阻可能就更類似用手掌劃過水面,不僅阻力更大,所產生的聲音也會更大。

而發動機作為影響NVH最大的噪音源,昂科旗的第八代Ecotec 2。0T可變缸渦輪增加發動機採用了靜音平衡軸系統,在四缸發動機上採用雙平衡軸系統抑制發動機振動,同時系統的彈性齧合面處理有助於消除敲擊噪音;降噪減振帶輪則有著更低的模態頻率,避免共振,降低的輻射效率,改善噪聲

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此外,這臺發動機還有著交流發電機解耦減振器、下沉式可變排量機油泵、靜音平衡鏈等多項技術來抑制振動和噪音。

正如同通用Ecotec發動機一樣,別克在昂科旗上體現了相當先進和主流的NVH設計理念:優先將噪音消滅在源頭上,而非後期使用隔音棉、聲學包等措施來最佳化NVH。這就好比一件衣服,生產出來就沒有破洞的衣服始終要比發現破洞再打上補丁的衣服要好。

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先進技術讓NVH好上加好

當然隨著技術的進步,最佳化NVH的措施和手段也越來越多。當下越來越多的車企已經開始在產品上搭載ANC主動降噪技術。

從原理上來說,這一技術並不算難,麥克風收集外部的環境噪音,然後系統變換為一個反相的聲波加到喇叭端,最終人耳聽到的聲音是:環境噪音+反相的環境噪音,兩種噪音疊加從而實現感官上的噪音降低。

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但相比於大家接觸很多的降噪耳機,在汽車上實現主動降噪難度更高。耳機的主動降噪主要是要把傳導到人耳周邊的噪音消除,而汽車座艙內的空間面積可比人耳大了很多,汽車的ANC主動降噪精準捕捉汽車內的噪音,並提供相對應的反相聲波。

如果實現不了精準捕捉,那麼ANC系統所發出的聲波不僅僅不能夠抵消車內的噪音,還會成為新的噪音源。換言之,很有可能在某輛開了主動降噪的車裡反而聽到比降噪前還吵的噪聲。

同時,汽車ANC系統還需要面對比耳機更加複雜的工作環境,發動機轉速變化會帶來噪音變化、路面情況變化也會帶來噪音變化,即便是開窗開門也會使得車內聲音的環境產生巨大變化。

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那麼ANC系統就需要設計相當複雜的邏輯和演算法,並且演算法需要在幾毫秒內讓揚聲器發出同樣響度的反向聲波來抵消噪音影響。從工程角度來說這並不是一件簡單的事兒,這需要汽車廠商和ANC系統供應商進行長時間密切的合作。

目前諸如BOSE、JBL等知名音響供應商都提供了車載ANC解決方案,但從效果上來說,無疑會是BOSE更好。1989年BOSE推出了第一款商用主動降噪耳機,旗下的QC系列一直是民用降噪耳機中表現最好的產品。

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並且BOSE也是率先將ANC主動降噪搬上汽車的品牌,2013年凱迪拉克XTS上邊全系標配了ANC主動降噪系統,如今ANC已經成為高階產品的“標配”,別克旗艦SUV昂科旗自然也搭載了這一系統。

那麼,主動降噪系統所發出的反向聲波是否會影響車內音響系統的效果呢?在昂科旗搭載的Bose Centerpoint環繞聲音響系統中擁有AudioPilot 噪音補償技術,這一技術可以根據噪音情況,主動補償被噪音覆蓋的音樂音量,保持音樂的一致性。

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也就是說,BOSE在昂科旗上的這一整套系統,不僅僅透過ANC的反向聲波來消除噪音,還會透過噪音補償,來保證乘客的聆聽體驗,對於車內聲音環境進行了全面的保障。

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如何實現更好的車內NVH,在新車新技術看來,大面積的隔音棉只能算是一個最後沒有辦法的辦法。昂科旗不僅僅是透過必要的隔音措施隔絕噪音,還透過優異的工程設計以及ANC這樣的技術,主動消滅噪音,這種方式或許才是獲取強悍NVH表現的最佳方式。