每位驾驶者对汽车的侧重点各有不同——有人追求宽敞的车厢空间，有人钟爱犀利的操控感。但声学舒适性是每个人都在乎的。你不需要是工程师才能判断一辆车是否太吵；开上几分钟便一目了然。与行驶质感或制动性能不同，噪音会留下即时的第一印象。在汽车行业，这一领域有一个统一的概念：NVH——噪声、振动与声振粗糙度。
什么是NVH，它为何关乎驾驶舒适性
NVH代表噪声（Noise）、振动（Vibration）与声振粗糙度（Harshness）——这三种物理现象对驾乘感受的影响最为直接。当NVH水平较差时，对人体的影响是真实且可量化的：
- 神经系统和大脑负荷过重
- 注意力和反应时间下降
- 整体警觉性和体能状态降低
- 长途驾驶的疲劳感显著加剧
这正是为什么现代安静汽车在长途旅程中让人感觉不那么疲惫。然而，若认为单纯增加隔音材料就能解决问题，那便是一种误解。事实上，隔音是最后一道防线——而且并非总是最有效的手段。原因如下。
汽车噪音与振动的主要来源
要了解如何抑制汽车噪音，首先需要知道噪音从何而来。虽然任何一辆车都可能有数十个潜在噪音源，但主要来源是：
- 发动机与排气系统
- 滚动轮胎
- 车身周围的气动气流
各噪音源的相对贡献随车速变化。在城市速度下，动力总成占主导。在高速公路以90–100 km/h行驶时，各来源贡献大致相当。超过120–130 km/h后，气动噪音和路面激励则占据主导。简而言之：噪音由振动产生，这些振动对乘员和车辆机械部件都有实际危害。
噪音如何在车辆中传播
任何噪音源——例如发动机——都通过两种不同方式在车内传播：
- 结构传播——通过与噪音源相连的车身面板和结构件的物理振动传递
- 空气传播——直接经由空气传递，包括穿过缝隙和面板
理解这两条传播路径至关重要，因为每种路径需要不同的抑制策略。
降噪的三步优先级方法
汽车工程师以严格的优先顺序来处理NVH问题。隔音——大多数人认为的”让汽车更安静”的方法——实际上排在最后：
- 从源头降低强度——尽量减少噪音和振动的产生量
- 衰减结构传播——防止振动通过车身和结构件扩散
- 施加隔音措施——捕获已经产生和传播的空气声
如果前两步执行得当，所需的隔音材料就会相对减少。这不仅仅是工程师的偏好——它还能节省重量、成本和燃油消耗。
工程师如何从源头降低发动机和排气噪音
发动机噪音抑制在施加任何隔音材料之前就已开始。主要工程策略包括：
- 优化燃烧过程，使其尽可能平顺和可控
- 设计主要部件——缸体、气门盖和油底壳——使其不会与发动机工作循环产生共振
- 在发动机部件上直接使用塑料和吸音材料
- 在包装空间允许的情况下对整个发动机进行封装
- 利用催化转化器和颗粒过滤器，它们在净化排放的同时也能平滑排气脉冲，降低排气噪音
发动机悬置：在振动传至车身前将其阻断
一旦振动离开发动机，必须在其到达车身之前加以阻断。发动机悬置是主要屏障。其安装点经过精心选择，以避免激起车身共振——这是早期量产车型（如VAZ-2108）以惨痛教训换来的经验，该车型因前悬置位置不当，在怠速时产生令人不适的振动。当时的解决方案是软化悬置，但这又带来了新的问题。
现代发动机悬置技术已取得显著进步：
- 液压悬置——兼具弹性和阻尼特性，类似于弹簧与减振器的组合
- 主动悬置——产生反相运动以抵消振动，或根据行驶工况动态调节刚度
车身结构与共振控制
通过发动机悬置传入的振动必须由车身结构本身加以管理。与直觉相反，最大刚度的车身并不等于最安静的车身。虽然高刚度的整体结构可以减少共振，但也可能增加结构噪音传递。
汽车工程师关注的是共振频率，而非单纯的扭转刚度。目标不是将频率推得尽可能高或低——而是将其精确定位，使其不与轮胎、悬架、发动机及其他振动源产生的频率重合。整辆车被视为一个复杂的振动系统。
用于管理车身共振的结构措施包括：
- 加强筋和冲压加强板，甚至用于非承载面板
- 高强度钢和热处理钢
- 变厚度轧制面板
- 车身部件的胶合连接
- 振动阻尼器——刚性或柔性连接的质量块，将面板的固有频率偏移至远离问题频率范围。前保险杠内藏的一根三千克铸铁棒并非失误——而是经过精密计算的解决方案
- 在经过计算的位置向车身空腔注入泡沫
- 有选择性地在平面板件上粘贴沥青毡（而非像改装市场那样随意铺设）
- 尽量减少防火墙上的穿孔和缝隙，并对所有剩余开口进行严格密封
隔音：有选择性地使用才能发挥效果
只有在所有结构性和源头措施都已用尽之后，增加隔音材料才有意义。当前述步骤执行到位时，实际上所需的隔音材料非常少。一个广为人知的例子：第七代大众高尔夫（Volkswagen Golf）比上一代少用了四千克隔音材料，这得益于更好的前期工程设计。
现代声学衬垫和地毯组件经过精密模压，与防火墙和地板的精确轮廓完全贴合。部分内饰覆盖是不可避免的——它同时也提供隔热功能。但如果您注意到行李厢备胎井周围有裸露的金属，这不是降本之举——而是制造商对噪音已得到良好控制充满信心的体现。
关于改装隔音，有一点需要注意：在自己的车上加装额外的隔音垫确实有效果，但性价比通常较低。您会在材料和人工上花费不菲，换来的可能只是一两个分贝的提升，同时还会永久增加数十千克的重量——进而增加油耗。
车内声音频率解析
并非所有噪音都同样令人烦恼——频率在我们感知声音的方式中起着重要作用：
- 在2,000–4,000 Hz范围内，80 dB时便会引发疲劳
- 在5,000–6,000 Hz时，仅需60 dB便足以造成疲劳
- 结构（车身传递）噪音通常低于500 Hz——表现为低沉的嗡嗡声，主要来自路面和排气
- 空气噪音在1,000 Hz以上占主导（800 Hz以上为高频）——主要来自发动机和气动噪音
- 人类听觉范围为20 Hz至20,000 Hz；车内环境通常涉及30–8,500 Hz
除频率外，噪音的特性同样重要。噪音分为宽频噪音（多种频率的混合）和纯音——即可识别的特定声音，如电动助力转向电机的嗡鸣声或空调系统制冷剂的嘶嘶声。一辆汽车可能产生数百种这样的独特音调。优秀的制造商会在道路测试期间彻底消除这些噪音——有时将声音偏移至不那么令人烦躁的频率，比完全消除它更为可行。
值得注意的是，分贝测量值并不总与主观感受一致。人类听觉对各频率的灵敏度并不相同，尽管噪音计确实会应用频率加权曲线来近似模拟人耳听觉，但这种方法并不完美。这正是为何汽车制造商始终将客观测量与专业人员的主观听音评估相结合。
现代车辆中的主动降噪技术
近年来最受关注的进展之一是主动降噪（ANR）技术，它利用车载音响扬声器产生与不需要的噪音相位相反的声波——从而将其抵消。理论上，两种声波叠加后归于寂静。
在实际应用中，主动系统面临真实的物理限制：
- 功率和频率范围均有限制
- 发动机和路面噪音到达乘员耳朵约需0.009秒
- 最佳主动系统的响应时间为0.002秒——留下了一个窄小但并不完美的响应窗口
- 在宽频率范围内保持精准度仍是一大挑战
这些系统无疑会不断改进——但风险在于，其发展可能成为取代扎实基础工程的替代品，而非对其的补充。
汽车噪音法规：法律有何要求
乘用车内部噪音水平在欧盟和美国均未受到法规约束——只有外部噪音才受法律限制。制造商出于商业动机保持车内安静，但并无法定下限。
俄罗斯采用了不同的方法。在车辆认证过程中，内部噪音通过多种方法进行测量——包括匀速行驶和加速行驶时的测量。总体限值如下：
- 标准乘用车：最高77 dB
- MPV及旅行车布局车辆：最高79 dB
- SUV（及部分被认证为SUV的跨界车）：最高81 dB
- 2吨以下、功率超过75 kW/t的运动型车辆：允许超出4 dB
- 超过110 kW/t（约150马力/吨）的车辆：仅在匀速行驶条件下进行测试
这些法规包含足够多的例外条款，几乎涵盖所有性能型车辆——但边缘案例确实存在。例如，保时捷911 R轿跑曾一度因未能通过车内噪音认证要求而被禁止进入俄罗斯市场。
电动汽车与未来车型的NVH挑战
新型车辆技术正在带来全新的NVH挑战，而非消除它们：
- 轻量化材料（铝合金、复合材料）减轻了重量，但增加了结构噪音传递
- 更宽的轮胎提供了更好的抓地力和操控性，但产生更多路面噪音
- 以效率为导向的燃烧策略可能使气缸点火不够平顺，加剧发动机振动
- 电动机将噪音转移至令人不适的5,000 Hz频段，并引入电磁噪音——这是内燃机过去所掩盖的频段
- 原本被掩盖的声音——如空调风门的动作声——在没有发动机噪音遮蔽的情况下变得清晰可闻
在无人驾驶的未来，声学舒适性很可能成为车辆之间最主要的差异化因素之一。当不再需要专注于驾驶任务时，乘客对周围噪音会变得更加敏感。那些曾将NVH视为后期精细化调整的工程师，如今从最初的总布置决策阶段便开始将其纳入考量——这一优先级的转变，是现代汽车实现静音化最重要的变革。
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出版 八月 19, 2021 • 3m
