愛卡研究院——汽車聲浪模擬/傳導系統

2021-01-21 愛卡汽車網

    [XCAR 愛卡研究院 原創]

    聲音除了充當傳播信息的工具以外,往往也是一種衡量事物好壞的指標。試想一下,一個身材和長相都不錯的女孩兒,假如還能擁有一副嬌柔的嗓音,印象分一定會直線上升。其實對於車來說也是一樣的,悅耳的發動機和排氣聲浪不僅能夠激發駕駛者的熱情和快感,同時也能夠提高車輛本身的形象,因此成為運動型車幾乎必備的特性之一。然而,逐漸苛刻的環保規定、噪音汙染的日益嚴重以及用戶對車輛舒適要求的提高使大排量發動機和高聲浪排氣的發展受到一定限制,難道兩者真的不能共存?不過這並沒有難倒聰明的廠商設計師們,事實上,已經有越來越豐富的對應方法來解決這個問題。

    旁通閥

    目前市面上有幾種不同的方法來增強車輛的聲浪音效,同時保持一定的舒適性和實用性。在排氣系統中使用旁通閥(Exhaust Bypass Valve)可謂是最傳統的方法之一,很多著名的跑車生產商例如法拉利、瑪莎拉蒂等都採用這種方式為車輛增加高亢的聲浪,也有一些改裝排氣採用同樣的機構。該系統的原理是在排氣管內設置一具可變閥門,從外觀來看,整體機構設計就如同一顆構造較為簡單的節氣門,在其上可看到一蝴蝶閥與真空作動器。透過引擎真空的吸引,可讓閥門進行開與關的動作。


【安裝在排氣系統中的旁通閥】

    當轉速較低的正常駕駛模式時閥門會處於關閉狀態,排出氣流由較小管徑位置或單一管路排出,排氣聲浪也處於正常水平。當發動機處於高轉速時,閥門則會開啟,而排出的廢氣就會直接通過大管徑位置或雙重管路排出,讓廢氣有更多的通道與出口宣洩,排氣聲浪自然也會瞬間變得高亢起來。有些旁通閥是利用物理的管內壓力自然開關的,有些則會通過車載電腦或電子遙控開關(例如車內的運動模式按鈕等)完成開閉動作。


【GT-R在開啟和關閉排氣旁通閥的效果對比】

    這種方式的優勢在於聲浪輸出比較直接、自然,尤其對於激發男性荷爾蒙十分有效,但對於車外的聽眾可就不那麼享受了。換句話說,旁通閥所排出的巨大聲浪會大幅度增強周圍的環境音量,很有可能會產生不愉快的噪音,路過居民區時尤其會招來各種白眼。

    主動聲浪傳導

    除了比較傳統的排氣旁通閥以外,設計師們還在尋求更多簡單有效的方法來實現駕駛員對聲浪的需求,同時不給人留下擾民的壞印象,因此主動聲浪傳導系統應運而生。前不久剛上市的新福克斯(參數|詢價)ST和多款保時捷旗下新車型均裝配了一個叫做「Sound Symposer」的主動聲浪傳導系統。原理是將一根特製的聲浪導管與進氣歧管相連,通過一種混合材料製作的撥片與發動機吸入的空氣一起共振,產生聲浪增強的效果。


【主動聲浪傳導系統示意圖】

    當駕駛員深踩下油門時,聲浪導管會自動開啟,此時發動機艙的聲浪會被放大並傳到駕駛艙內,產生悅耳的轟鳴聲。同理,當正常行駛時,聲浪導管將處於關閉狀態,發動機的噪聲自然也會被隔離。


【新福克斯ST主動聲浪傳導系統效果】

    這套系統不會產生人造聲音而只是對發動機的聲浪效果進行放大,優點是當你激進的時候可以獲得相應的聲音配合,當你想要正常駕駛時,也可以獲得一份家用車的寧靜,而且最重要的是你絕對不會過多影響到車外的環境音量,自然也少了很多白眼和鄙視。

    電子聲音模擬

    隨著汽車製造工藝的不斷發展以及用戶對乘坐舒適性要求的提升,安靜的車廂成為許多現代家轎的必備特徵,但如何在保持車內安靜水平的同時還能保留髮動機澎湃的聲浪?寶馬M部門的工程師為全新一代寶馬M5(參數|詢價)安裝了一套名為「Active Sound」的電子聲浪模擬系統,原理是利用車輛自身的音響播放事先錄製好的發動機聲浪,音量和音高會由電腦根據發動機的實際轉速自動調整播放。


【寶馬M5採用的聲浪模擬電子元件】

    雖然駕駛員仍然能夠聽到來自發動機的純天然聲浪,但Active Sound系統會將聲音強化,在安靜的駕駛艙裡給駕駛員更加清晰和悅耳的聲音,營造更加富有激情的氣氛。這套系統可以幫助駕駛員根據聲音選擇合適的換擋時機,同時減少轉速爆表的機率。而在正常行駛中,車輛將同樣保持轎車般的舒適性,也不會對周圍環境造成負面影響。


【開啟Active Sound和關閉後的效果對比】

    手機APP軟體

    以上這些都是廠商工程師想出的常規方法,那麼有人可能會問:自己的車能夠達到類似的效果嗎?有沒有更簡單快捷並且省錢的的方式來實現?答案是肯定的,事實上只要你有一臺智慧型手機就能夠搞定。現在市面上有一款叫做XLR8(「Accelerate」的諧音)的軟體就是專門用來模仿跑車聲浪的,支持iOS和Android平臺的多種行動裝置。使用方法也相當簡單。


【XLR8軟體操作頁面】

    只要將手機通過連接線或藍牙與汽車音響相連,然後固定好手機之後進入程式畫面中,按下Start按鈕即可。這個軟體不會單純的持續發生咆哮聲浪,而是能通過檔位、轉速和汽車的行駛速度等進行聲浪模擬,而且是通過車內音響播放,與Active Sound的原理有些相似。只可惜這款軟體只針對北美的apple store用戶下載,國內的用戶如果想使用的話只能嘗試越獄後手動下載安裝了。


【可以選擇車型並進行細微調節】

    另一款叫做iBoost的APP軟體也能夠達到類似的效果,利用行動裝置內的陀螺儀感應加速和制動時的G值發出相應的聲音,不過只是直接通過行動裝置的揚聲器播放聲音,而不是通過車內本身的音響系統,聽覺效果略遜一籌。

    除此之外,還有其他多款相似的軟體可供下載,感興趣的朋友們可以自行搜索嘗試一下。不過這種方法與廠商設計師推出的解決方案相比,顯然有些自娛自樂的成分了。


【行動裝置聲浪軟體實拍效果】

    結語:無論使用何種方法,聲浪增強、傳導、模擬系統在性能車領域中已經變得越來越普遍,其優點不可忽視,那就是能夠在保證駕駛員聽覺感受的同時減少對舒適性和周邊環境的負面影響。當然,或許這種自造聲勢的做法並不能贏得所有人的認同,但或許這仍然會成為未來的發展趨勢之一。對於這種特意強調的甚至完全人造的聲浪增強系統,作為讀者的你又有什麼樣的看法呢?

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