次世代馬自達3昂克賽拉開發解密——「顛覆」隔音性開發篇

大家好，我是天馬行空，姍姍來遲的次世代馬自達3昂克賽拉開發解密第四彈終於來了，不好意思啦~喜歡的一鍵三連點起來~

前文回顧：

翻開馬自達車主手冊，第一頁就是Zoom-Zoom，它的本意是希望透過駕駛馬自達，從極端動感中喚醒愉悅和釋放，然而被調侃為馬自達發動機的吼叫聲。坊間調侃自從開了馬自達後，整個小區都知道我上班了。。。

馬自達車主的抱怨一般也集中在兩點——空間小和噪音大。誠然，空間對於倔強的馬自達來說，妥協的難度極高；不過噪音，馬自達認為還是可以拯救一下的。因此在第七代產品群中（昂克賽拉和CX-30），NVH實現了顛覆性變革，一舉從同級別中下水平變為同級別標杆。一般NVH的最佳化很難讓消費者感知到，但幾乎每個試駕過次世代馬自達3昂克賽拉的消費者，都能明顯感覺到隔音性有突破。

圖文章核心資料資料來自馬自達技術報告，本文不做商業目的，純技術分享

NVH評價是一個玄學，專業分析都是要分析噪音頻率頻譜的，而且人耳對不同頻率的聲音敏感度不一樣，很難客觀評價。目前大多數媒體、車評人、消費者對馬自達昂克塞拉和CX-30的NVH給與好評，這也是馬自達第七代產品最具顛覆性的升級，NVH表現是明顯高於同級別的，不用透過測試裝置證明，直接試駕試乘就是明顯感受到。我買了簡單的噪音分析器，不具備高精度，就是做一個相對的對比看看吧。

圖我對自己車做的不同車速下噪音測試

圖我的實測資料和汽車之家很像，放上汽車之家的資料對比

圖汽車之家自己的對比資料，上一代昂克賽拉和思域差不多，這一代差異巨大

馬自達對隔音性指標的定義和其他主機廠不同，次世代馬自達3昂克賽拉的開發過程中，研發人員探索了人感知聲音的原理，不單純追求絕對意義的“安靜”。研發人員希望駕駛員在安靜的駕駛室內，也能實時瞭解車外的情況，從而安心充實的享受駕駛的樂趣。此外，還追求“高質量的靜音性”，考慮到人對聲音的敏感度，並不單純是聲音大小，聲音傳遞方向和聲音隨時間的衰減也是非常重要的指標，馬自達除了將聲音的大小和傳遞方向列為指標之外，還建立了聲音隨時間變化有關的新指標。為了實現目標，從聲源的降低、振動傳遞特性和空氣傳播音的改善方面進行最佳化，透過使用新的結構和材料，實現了“高質量的靜音性”。

1引言

馬自達認為即使在安靜的車內空間，獲取足夠的駕駛資訊也是必要的，例如路面發生變化或遇到車輛緊急變線接近等；實時瞭解車外的狀況，才能安全安心愉悅的駕駛，以此觀點出發，本文探討了人感知聲音的原理，並對其量化指標與實現手段進行介紹。

2高質量隔音性的指標化

次世代馬自達3昂克賽拉上首次引入了聲音隨時間衰減的概念，並與噪音大小和傳遞方向一起列為開發指標。

2.1 行車路面變化的指標化

馬自達對隔音性的開發分為兩個軸，一個是高速行走的隔音性，一個是非鋪裝路面行駛的隔音性。一般來說，隔音性都指的巡航穩定工況下的dB，但是在正常行駛中，路面會隨時間會發生變化，發生過渡工況，以往的指標無法評價。次世代馬自達3昂克賽拉隔音性開發的時候，認為結合路面變化和乘員心裡預期，透過改變車內的聲音可以實現舒適的靜音性。

為此，當路面發生變化時，透過觀察來自路面的激勵變化時，車內聲音變化量的一致性來表示。具體而言，一般行駛中的路面變化大致有兩種。一是從平整的路面向粗糙的路面的變化，二是從粗糙的路面變成了平整的路面。設計時對此進行了新的指標化。①來自輪胎的激勵與車內聲音變化量的一致性（下圖1）。②輪胎放射音和車內聲音變化量的一致性（下圖2），將這兩點作為開發指標。

圖1 路面從平整變為粗糙

圖2 路面從粗糙變為平整

2.2 風噪（風的動能）指標化

次世代馬自達3昂克賽拉在高速巡航時也將提高車內NVH水平為目標開發。在傳統的開發中，開發目標是車內能夠清晰交流，透過降低乘員耳旁噪音和抑制區域性聲音來提高靜音性。但是，在真實路面行駛中，會受到變化的風的影響，感受到時刻變化的風噪（風的動能），而傳統的指標無法表現風噪的變化。在風噪控制的開發中，也建立了人感受到聲音隨時間變化的評價指標。

首先，測量行駛過程中乘員耳旁噪音隨時間變化的多組資料，同時請專家進行主觀評價。結果發現，當聲壓隨著時間大幅上升時會感覺到風噪變化（圖3）。接著，明確不同聲壓變化幅度和主觀評價點數的關聯性，從而決定行駛狀態下的變化量的閾值，也就是最大變化量（圖4）。

圖3 聲壓級隨時間的變化曲線

圖4 平整路面風渦流

接下來，由於在時刻存在風噪變化的自然條件下難以開發，所以在風洞進行定量化（穩定的送風條件下）。研究了行駛時的聲壓等級變化量和相關風洞的特性，最終決定將頂風和橫風時的風噪變化量相關性作為開發指標（圖5）。

圖5風洞處的風渦流閾值

3 實現手段和達成效能

3.1 降低路面的變化

（1）平整路面變為粗糙路面

行駛過程中從平整路面變為粗糙路面時的路噪形成原理是：輪胎受到的路面的輸入，透過傳遞到懸架和白車身框架，透過駕駛室內的地板/內飾板反射，形成聲音，再傳遞到人耳周圍。在次世代馬自達3昂克賽拉中，針對從懸掛到車廂內的輸入和對車廂聲音形成的難易，決定降低噪聲的思路，從而提高了設計效率。

①從懸架上的降低輸入的方法

在前麥弗遜懸架上，懸架與車體安裝連線部分設定了類似於關節的佈局。具體來說，作為主要影響振動傳遞的彈簧元件——前轉向節頸部，透過控制橫截面的2次彎矩來控制模態中的彎矩（a），並且使前轉向節到下臂的輸入最小化，降低了懸架到車身的輸入（圖6）。

圖 6 從懸架上的降低輸入

②車內聲音靈敏度的降低方法

為了降低車內聲音靈敏度，需要降低各面板的振動水平。為了有效地降低各面板的振動水平，透過提高懸架在車體安裝部的剛性，減少了傳遞到車體上的零碎振動。另外，透過將從車體骨架向面板傳遞的振動能量轉換為熱能，也可以減少振動。

a。提高懸架安裝處的剛性

相比傳統採用相同佈置懸架的車型，該車提高了後車架安裝處的剛性。具體而言，透過CAE分析後車架的模態，找出抑制變形的最佳位置，並最佳化加強筋的佈置（圖7和圖8）。

圖7 後車架動態剛度結構最佳化

圖 8 後車架整體動剛度提升

b。透過利用衰減來減少振動能量

分析從懸架進入車體過程中振動能量的損失，並透過向容易發生高應變的佈局位置增加衰減材料來減少振動。具體而言，對白車身、地板等接合部的高應變能量部位應用阻尼減震膠（圖8），該阻尼減震膠為全球首創。

圖9 全球首創阻尼減震膠

在框架等截面變形較大的地方設定了阻尼減震節，如圖10所示。

圖10 阻尼減震節

（2）粗糙路面變為平整路面

從粗糙路面變為平整路面時，為了更好地衰減進入車內的聲音，以前只將內飾頂棚進行吸音設計，而次世代馬自達3昂克賽拉也同步提高了腳墊的吸音功能。為了提高墊子的吸音功能，常規手段是提高墊子重量和厚度，但是墊子更重對輕量化不利，且操控性會有下滑，因為也不能太厚重。次世代馬自達3昂克賽拉的腳墊採用了：

（a）腳墊表皮的密度與上一代相同

（b）降低基層的重量，擴大通風量

（c）基材部確保厚度，降低密度，控制質量

透過這些提高了隔音性。一般國內品牌不會去花精力做這種細節設計。

圖11 腳墊的方案設計

（3）在平整路面上行駛

在平整路面上聲音的主要來源是風噪，因此抑制風從縫隙等地方穿透（聲音的反射）是控制風噪的主要手段。對於汽車來說，大家的鈑金件組裝必然存在各種縫隙和漏洞。舉個例子，如果有10個小孔沒有被密封，那麼傳遞損失也會惡化70%（圖12）。因此次世代馬自達3昂克賽拉也將“0孔洞”作為設計目標。

圖12 隔聲效能與孔徑比的關係

①功能上必要的孔

但是實際上車外和車內相通的空隙是存在的。比如說，為了防止關門的壓強，在車尾有兩個通風孔，一方面關閉車門時把推入室內的空氣排出去，一方面開空調的時候也實時把空氣排出車外。從功能角度這是必要的孔，但也是聲音的侵入路徑。因此，需要進行特殊的設計。在次世代馬自達3昂克賽拉上，我們開發了一種新的隔音結構，將吸音材料配置成管狀，把聲音傳遞過程包起來。為了有效地降低聲音，採用了路徑窄、結構複雜的氣體流通方案，透過類似消音器的原理，從而實現了在保證換氣效率的同時減少侵入聲音的結構（圖13）。

圖13 排氣孔周圍佈局改善

②聲學孔

由於零件的相容性和空間佈局關係，如果沒有用內飾材料做包裹，則相應的透過損失會降低（噪音大），一般定位為聲學孔。特別是車輛地板區域的中央部分，沒有覆蓋的部分較多，傳輸損失較低。因此，次世代馬自達3昂克賽拉透過與設計和生產部門合作，對零部件的組裝方法進行重新評估，相對於上一代，地板無覆蓋的區域從13%減少到6%。