天天游戏,即噪声(Noise)、振动(Vibration)、声振粗糙度(Harshness)。它是用来研究车辆噪声和振动对整个车的性能和舒适性的影响。
具体来看,针对胎路噪的问题,工程师主要会针对性地研究轮胎、悬挂(Suspension)的特性及车辆本身在不同路面的场景。通过权衡成本、车身结构、耐久问题等等,最终会选择最适合该车本身性能的轮胎。
风噪的研究则更为复杂,不仅需要从空气动力学的角度考虑车的流线型设计,也会考虑车辆本身的密封性(如增加电吸门等)。
至于发动机等的机械噪声,一方面可以在管道设置四分之一波长管及赫姆霍兹谐振腔,增加吸隔声材料,另一方面还可以利用主动降噪技术进行消噪。
没错,当下处理车辆噪声时,主动降噪技术主要是针对于汽车低速时的发动机噪声。而这样做主要有两个考量:一是由于主动降噪适合降的频段为中低频,和发动机噪声频段相符;二是低速时发动机、变速箱的转速非常可控,在信息掌握充足的情况下可以让主动降噪更精准。
抛开成本不谈,目前车辆降噪没有大规模使用主动降噪技术,既是物理局限,也是工程问题。
主动降噪目前较为成熟的技术应用还是主要在耳机上。换句话说,主动降噪技术就是把人耳道旁那一块小区域的噪声除干净。与耳机的降噪区域相比,车辆内部的体积可算是大了千万倍。而要在这么大空间进行主动降噪就会引入最大的一个问题:声波的此消彼长。
简单来解释,声波是向四面八方传播,你无法去用一个声波去包裹另一个声波。在干涉作用下,噪声和扬声器产生的反相波相遇会使得车内某一些区域声音减小,但同时却也增强了另一些区域的声音。这就是所谓的‘此消彼长,能量守恒’。换言之,你很有可能在某辆开了主动降噪的车里反而听到比降噪前还吵的噪声。至于如何应对这个问题,只能是优先对驾驶员头部双耳附近区域进行降噪处理咯。
当然,如果车内一切的人事物位置都不变,让驾驶员和乘客们都乖乖坐着一动不动,那么利用主动降噪技术还是可以保证让车内每个乘客们都感受到安静的。然而,为了保证效果,绝对不能有人下车!因为只要一个人下了车,车内的声场就会跟着发生天翻地覆的改变,那么之前设置好的主动降噪也就全都付之东流了。
不过,也正是因为低频受声场改变的影响比高频小很多,做低频的车内主动降噪相对而言就更容易。这也是我们主要会优先选择做发动机机械噪声降噪的另一原因。
物理局限说完,咱再聊聊工程难点。虽然主动降噪可以通过增加麦克风和扬声器的数量来精确测量,但实际的难度依旧很大。原因很简单:数学建模不容易&计算量大得令答主我都害怕。为了让大家有更直观的感受,我在这里简单举个例:
和降噪耳机一样,车辆主动降噪也要做前馈、反馈。然而,与耳机一般前馈反馈各用一个麦克不同,车辆降噪的前馈是通过发动机的转速、油门开度及车身振动状态(放振动传感器测量)处理分析得到,反馈则一般会通过至少3个左右的反馈麦克风进行。不仅如此,耳机降噪与汽车降噪在扬声器的个数上也有很大差异。一般耳机一边一个扬声器就妥妥的了,而汽车却至少要设置5个喇叭才行,并且它们摆放的位置也都大有讲究。
如果单看反馈这个控制结构,耳机的反馈只用算一个点,即解一个方程。而做汽车降噪的反馈则需要计算一个3x5的矩阵。
再加上算每个系数都是解一个至少10个变量的方程,这计算复杂度我简直不敢想。(在此,我向每一位做NVH工程、车辆主动降噪的工程师们都深深鞠一躬。您,辛苦了!)
最后,再白给大家一个当前市面主要应用主动降噪的车型列表(不用谢,我叫雷锋):
【17/3/30补充】 评论区的朋友们对于应用主动降噪车型还有补充。为大家智慧的结晶点赞!!
对主动降噪或是答主我感兴趣,戳:会听声学-专业的主动降噪技术(ANC)方案和耳机产品提供商
另外,微信公众号‘会听声学’(id:huitingshengxue),欢迎随意调戏。感谢:)
这两年大众汽车有过一次大范围的用户调研,想看看用户对汽车各方面性能的真实需求。
原先不那么重视的【静音】排到了前3,而速度和驾驶方面的选项跌出了前5,这说明,静音性是一个广泛的用户需求。
为了解决静音问题,汽车品牌可以说费尽心思,比如:朗逸280TSI当年选择增加车厢密封性来达到隔音,而美国品牌别克则在全车加入主动降噪技术。
主动降噪,即ANC(Active Noise Cancellation),英语直译是:主动的噪音消除。通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波,将噪音中和,从而实现降噪的效果;这项技术最早是美国航太总署(NASA)为美军开发的技术,而民用则是最早用在耳机上,效果就是让讨厌的噪音瞬间被极大弱化。
而被动降噪往往说的是汽车物理上进行密封,消音,减震所采取的硬件改变手段。
技术层面模拟不规律的噪音真的很困难,几乎难以实现且成本无底洞,但这并不是主要问题;主要问题在于物理层面难以突破,比如车的物理状态会随着车龄增加而不断变化,因此带来的音源状态也会动态改变,如何定位噪音?
另一层面涉及ANC技术原理,采用声波中和的技术最大的问题在于某一部分声音被降噪了,但是另一部分的声音却也被增强了,当你的技术无法精准定位动态的噪音主动降噪就客观创造了新的噪音。
成本,成本,还是成本。你说一辆车很安静,然后让消费者多付出三五千块,普通消费者是很难有价值感知的。而付出三五千块多了看得见摸得着的座椅加热或者是真皮座椅,大多数消费者是乐于接受的,因为看得见摸得着。
而被动降噪技术,依然是汽车降噪技术里的主流,呈现出“因车而异、等级森严”的特点。
汽车NVH的成本高昂,普通消费者虽然在意静音需求,但实际的选购过程中,依然还是选择了品牌、配置、安全性、空间等等传统维度。
况且,主流品牌汽车没有成本支撑更高级的NVH,因此所有品牌从低到高,NVH都是渐进式提升的。
我们就以大众集团为例,以下车型的静音性能,伴随着品牌、级别而提升,都是铁律。
一辆汽车通常由超过10000个以上的零部件组成,但是汽车降噪无非就是从3个噪音源下手:风噪、路噪、胎噪。就说说这三方面。
风噪是风的压力超过密封阻力进入车内产生的,因此想要进行降噪处理手段只有两个:1. 优化风阻,2降低风噪。
前者需要对整个汽车形态的设计进行开发及测试,后者则是对车辆的整体密封性进行开发及测试;这两项工作都需要前期研发阶段就进行大量的研究和测试。
显然这项工作消费者可无法参与其中,产品出来是什么样就什么样。如果你发现你买的车在某个位置有突出的风噪,对不起,只能忍受它。
路噪和胎噪有个共同点在于他们都属于结构噪音,产生的主要源头是震动,想要解决就必须减震。
减震这一块甚至产生了一门学问,叫做“汽车声包学设计“,说白了就是利用你汽车如顶棚、立柱护板、后隔板、衣帽架,地毯等等部件实现吸音及隔音功能;解释起来简单,实际执行需要大量的知识和数据积累,对汽车整体的每一个细节(哪怕一个小洞)进行方案策划,实现,测试等,即使如此,还很容易“千里之提,毁于蚁穴”。
结果说到底天天游戏,我们消费者能够普遍参与的降噪,就是处理胎噪了。相比传统厂商,特斯拉面对噪音问题更加棘手,一是在传统路径上优化,经验欠缺;二是没有发动机噪声掩盖,胎噪的问题更突出。
最终特斯拉的解决办法是:全系标配米其林PS EV和韩泰万途仕S1 evo3静音棉轮胎。
同时得益于静音轮胎的技术进步,特斯拉才能够选择其作为制胜法宝。当下优秀的静音轮胎,可以在性能上做到十分全能,承载力、操控性、静音性,全面满足更高性能需求。
静音轮胎品类迎来了全面进步,不仅厂家大力发展,已经买了传统车型的消费者也很重视。我在某虎上搜索轮胎型号时候发现,专注静音轮胎品类的雷神轮胎已经有超过4800条用户好评,我特别注意到,这些车主都是开丰田、本田、大众的中级车居多,这些用户已经有丰富的汽车养护经验了。
诚如前文讲到的,消费者对静音性能的价值感知是不明显的,哪怕你告诉他这台车配了主动降噪系统,但要付出三五千块,用户都会迟疑效果到底如何。
最近,雷神轮胎邀请了JBL的工程师,借助客观仪器和主观感知,来一场专业测试来评价轮胎的静音效果。JBL是后者是全球销量最高的专业扬声器品牌,其工程师团队的“金耳朵”甚至可以来评价仪器无法量化的细微听感变化,当然适合来评测整车静谧性的变化。
当年某品牌声称汽车声包学得到了巨大突破,全车静音处理覆盖90%以上,于是有好事媒体做了一系列的测试,数据列出来之后发现其巨大突破就是1.3 dB(A)。
而换个轮胎就达到了这汽车声包学的3倍效果,为整车静谧性提升巨大,也为车主享受静谧的旅程,或聆听动感的音乐,提供了更好的基础环境。
主动降噪想要普及和应用,短期内来看很困难。而静音轮胎的品类,发展导致了主动降噪的长期来看更困难。诸如雷神轮胎,205/55 R16这种普适性的尺寸,全套不到2千元就可以解决的问题,在经济成本、时间成本上都占优。
飞机的噪音源特别的多。。。地面的时候有头上的APU。。。风燥。。。发动机各种声音。。。还有空调之类的。
而且正常情况下飞机越后面噪音越大。。。这是一个很大的原因为什么头等舱在前面╭(╯^╰)╮
至于如何降噪,飞机最常用的办法是装隔音材料,再多几层隔音玻璃或者整个机舱全是柔软的地毯和天鹅绒。。。还有改空调或者喷气口,叶片什么的专业办法。
主动降噪应该是凯迪拉克在车内使用喇叭播放车内麦克风收集的相同声音,只不过相位差开了180度吧?
注意Q400 是一个装了螺旋桨的飞机,这发动机噪声比 Turbo Fan 不知道高处哪里去了。。。看这个从官网的介绍视频截图就可以看出,运用了和凯迪拉克一样的系统,麦克风,音响,巴拉巴拉。个人感觉,加了降噪的Q400声音没比787更安静呀。。。
事实上从小坐飞机到现在,从MD80 到 735 再到现在的 787 和 380,飞机的被动减噪进步线发动机的锯齿!
从我坐787很多次的经验来说,飞机内的噪声真的小到没有。先不说头等舱,就算是经济舱,飞机内的隔音材料,加上重新设计的发动机,而且APU在空中没什么事也不会打开,空调管道也设计了,噪音真的很小。
另外从航空公司的角度来所,降噪选择改变发动机锯齿从而减少对隔音材料的需求,可以减重,省油,省钱。这才是最主要的。
要是遇到瑞安航空那种看了你带的耳机收纳包都能当成第二件随身行李收钱的公司,还能靠噪音赚钱呢~
另外,飞机的噪音是特别不规律的,而且机舱的空间巨大,如果降噪的音响处理不到,不但不能降燥,反而声音会提高一倍( ̄∇ ̄)
以后坐飞机前看看机型,新飞机不用,遇到萨博捷流那种老飞机,带耳机就好了啦~
最后说个没用的!飞机太安静,乘客说话声音也大,就变成初中下课的声音了。。。这还不如发动机给个淹没人群声音的噪声!!!难道你们又要让我开发这种针对乘客的降噪技术么!!!!哼Ծ‸Ծ
主动降噪要精确的把反向声波送到耳朵里,车里面人头部的转动,机舱里面不同人的位置,都使得主动降噪很难实现。