[汽車之家 技術] 作為一款MPV,也是上汽榮威旗下的首款MPV車型,iMAX8上市以來一直在豪華和靜謐方面大力宣傳,其產品力到底有多強,背后又投入了多少技術和成本。就在上周,我參加了一個由上汽榮威舉辦的關于iMAX8 NVH解析的交流會,與會的不單有上汽集團負責NVH研發(fā)的專家,還有來自BOSE汽車音響的資深工程師。會上大家就iMAX8領先同級的NVH表現進行了深入探討交流,內容不敢茍藏,在此分享給大家。
■ 如何定義車輛的NVH?
老生常談的問題,大家經常會聽到車企和媒體的報道中用到NVH,那么到底什么是NVH呢?從這個單詞的定義上來說,N代表“Noise”噪音,V代表“Vibration”振動,H代表“Harshness”聲振粗糙度。換言之,NVH表現的好壞直接影響到的一臺車所能提供給乘客的高級感和舒適性,更直白的說,NVH表現好的車,更安靜,更平順。
我們都知道,車輛行駛的時候會有風噪,輪胎滾動的時候會有路噪,發(fā)動機運轉時會有轟鳴聲,甚至不同性質的材料都會帶來空腔共振。因此在新車開發(fā)初期,工程團隊在NVH方面所要做的努力不亞于設計一臺整車。
前期開發(fā)階段,氣動聲樂、聲腔建模以及車身結構CAE仿真分析這些工作可以交由計算機來完成,到了中后期的試驗開發(fā)階段,團隊就要將工作重心轉向NVH材料性能、零部件NVH性能、各系統(tǒng)NVH性能以及整車的NVH性能的驗證和測試上了。而對于最講究車內靜謐性的MPV車型而言,其車體更大、結構稍弱、材料覆蓋面更多、用戶群也更敏感,所以MPV車型在進行NVH開發(fā)的時候,難度無疑要比轎車和SUV來得更高。
■ 多維度制定iMAX8的NVH開發(fā)目標
先說結論,120km/h的主駕駛位置噪音,目前榮威iMAX8已經能夠做到怠速35.4dB(開空調39.7dB),60公里/時56.1dB,80公里/時58.5dB,120公里/時65.2dB的好成績。也許大家對這個數據沒有太多概念,這個成績已經超過了主流中型車的平均水平,也和同級別中價位高出許多的對手們不相上下。
據上汽乘用車振動噪聲開發(fā)經理靳春梅博士介紹,此次iMAX8在項目開發(fā)之初就對NVH有著較高的要求,從設計目標的定義到各項評估條目都是非常嚴格的,旨在打造出足夠靜謐的艙內空間。所以在進行NVH這部分講解的時候,我們會從五大方面進行解析:第一個是車體三維立體交叉設計,第二是多路多級隔振設計,第三是全方位精細化聲學包設計,第四是多重密封設計,第五是靜謐舒適空調設計。
1/車體三維立體交叉設計
三維立體交叉設計的車身在開發(fā)之初,其實更多的為了保證車內人員的通過性和座椅滑動。我們都知道MPV在日常使用中,三排乘客之間是否能夠很好的來回走動算得上是個硬指標,而如果車內要滿足這樣的要求,就必須采用整體平地板設計,這就對車輛的結構設計提出了更高的要求,特別是MPV車身和底盤等關鍵連接點的性能。
在采用了三維立體交叉設計的籠式車身之后,不僅做到了高舒適、低振動的車身結構,還視線了整車振動傳遞的低靈敏度設計。那在這方面眾所周知,靈敏度越高,抗噪聲和振動能力越差,反之對于外面振動和噪音越不靈敏,那么抗噪音能力也就越強。MPV在車身設計方面如果要提升舒適性,就必須更多的去追求一個低靈敏度振動傳遞的車身結構設計。
那如何去做到車身低靈敏度振動傳遞呢,結構是一方面,材料則是另一方面。榮威iMAX8在車內材料的運用上可謂十分下本,超高強度鋼和熱成型鋼的占比達到了80%以上,用料十分扎實。作為一臺MPV,iMAX8的白車身扭轉剛度達到2.2萬!っ,在這個價位的MPV中算得上是個不錯的成績。
2/多級多路隔振設計
除了車身結構之外,iMAX8還采用了全新的低靈敏度增強隔振設計,全車在隔振阻尼墊的運用上下了功夫,并且精準打造了前后橋多路多級隔振、增強型隔振襯套、發(fā)動機平衡軸設計、懸架系統(tǒng)升級隔振和配備舒適性輪胎,多管齊下的對發(fā)動機噪音和路噪等進行隔離。
這其中,前、后副車架和車身之間,iMAX8采用了柔性連接,包括鋁合金下控制臂和副車架之間也采用了液壓襯套相連,能夠有效提升車輛經過顛簸路面時的品質感。全新一代2.0T發(fā)動機不僅配備了平衡軸,并對發(fā)動機靜音做了進一步優(yōu)化,通過兩個液壓支承和車身相連來盡可能多的隔絕掉一部分發(fā)動機的振動。
此外,配合副車架和發(fā)動機,iMAX8的車身底部平整度極好,這種設計有利于底部氣流的快速通過,降低空氣阻力。工程師還針對管夾位置和材質做了精細化設計,有效抑制了管路異響和路面石子傷及管路的可能,整個底盤的防石擊涂層覆蓋面目測超過95%以上,在降噪和防銹等方面也能起到一定的作用。
而在車底最大的噪音源輪胎方面,榮威iMAX8更是下本。新車采用了和RX5 PLUS上一樣的米其林Primacy4浩悅四代輪胎作為原車的標配輪胎,這套最新的浩悅系列輪胎在靜音性和濕地制動性能上很有競爭力,是一款綜合實力相當強,價格也很高的輪胎,唯一的缺點大概就是后期更換的成本了。
3/全方位精細聲學包設計
在項目設計之初,榮威iMAX8的NVH工程團隊就對整個空間進行了精細的布局,實行了五大模塊區(qū)域42處整車全方位覆蓋設計,通過整車靜音鋼板和聲學包的內外配合,來為用戶打造出一個極其靜謐的車內體驗。
如果稍微細化一下來解析的話,可以看到在儀表臺、地毯、各立柱飾板、門飾板以及頂棚等位置都有大面積的聲學包覆蓋,幾乎讓車內達到了音樂廳級的聲學生態(tài)。同時防火墻處和后輪罩等位置還用上了成本頗高的靜音鋼板,即兩片鋼板中間加入3.5-4mm厚的發(fā)泡隔音材料,利用中間層物理特性隔絕振動和噪音,相比普通鋼板能降低6-8個分貝,在同級別中十分少見,使得車輛的前后部均能擁有很好的隔聲效果。
4/多重密封設計
另一項在NVH方面的設計便是多重密封方案,開發(fā)團隊在白車身的空腔內填充了膨脹材料用以隔絕聲腔,降低噪音。可以看到iMAX8在車身膨脹塊的位置和數量上均達到了同級別車型的領先水平,還在前風擋和兩側前后排車窗上均采用5mm高級聲學夾層玻璃,這在同級別車型中也是十分少見的,體現了iMAX8對于車內靜謐性的追求和用料的厚道。
而在車身密封性方面,車輛開發(fā)的每個階段都會對整車進行密封測試,比如開發(fā)早期進行泄露分析,并針對關鍵區(qū)域進行風噪仿真優(yōu)化;開發(fā)中期進行密封試驗,驗證車輛的密封水平;開發(fā)后期則進一步通過風洞試驗,優(yōu)化驗證車輛高速行駛時的風噪水平。
此外,iMAX8的車門均采用了雙層密封圈來保證其密封性,而在車身外部的每個縫隙處,也都做了細致的密封處理。車門板內側還能夠見到包括干濕分區(qū)和管路密封等設計手段,這些針對NVH方面所做的時間和物料成本投入,據說在近年來同類車型的開發(fā)過程中是位于前列的。
5/靜謐舒適性空調設計
最后一方面則是空調的靜音設計了?照{在整個車輛系統(tǒng)中,也是跟用戶使用次數和接觸較為密切的車內設備,空調的安靜和舒適性甚至能夠直接影響一臺MPV車型的品質感。因此在空調的設計方面,榮威iMAX8在開發(fā)時針對其風扇的扇葉進行了靜音設計,采用了無刷電機和PWM調速控制,同時優(yōu)化了風扇和車身連接件的隔振效果,采用靜音式高隔振性能襯套設計。
此外包括鼓風機、風道等等,在前期也都進行了大量的原創(chuàng)仿真設計,而不是直接買來供應商的成品裝上就完事了。所以在打開iMAX8的空調后,在車內依然可以感覺到很舒適和安靜的體驗,相比較同價位的競品車型來說優(yōu)勢很明顯。
■ 榮威iMAX8上的BOSE Premium音樂廳級音響系統(tǒng)
說到BOSE汽車系統(tǒng)部,還得先從BOSE公司說起。著名的BOSE音響公司是由美國麻省理工學院電氣學教授Amar G.Bose博士于1964年創(chuàng)建的,公司始終以“盡探索之力,享音樂之極”為經營理念,目前是全美國最大的揚聲器制造商之一。在BOSE公司中,單是從事研究開發(fā)的工程師就有好幾百人,企業(yè)一直堅持將100%的收益都投資于有利企業(yè)發(fā)展和產品研發(fā)的地方,這使得其在短短50多年的發(fā)展過程中就擁有了超過400種創(chuàng)新產品、100多項專業(yè)領域的技術發(fā)明專利。
1982年,BOSE的工程師們開創(chuàng)了全球首套原廠定制安裝的車用高級音響系統(tǒng)的先河,與傳統(tǒng)的汽車音響或后市場的改裝系統(tǒng)不同,BOSE音響系統(tǒng)是為每一款車型特別設計和調音,并在原廠進行安裝的。通過這樣的過程,使汽車從一個原本不適合聽音樂的環(huán)境轉變?yōu)榱艘苿拥囊魳窂d。從那時開始,BOSE就成立了汽車系統(tǒng)部,并致力于專利車用揚聲器的設計、先進的功率放大器和數字信號處理技術的研發(fā),以及BOSE獨有的汽車音響設計分析工具和領先的調音技術。
上汽乘用車和BOSE的合作并非始于榮威iMAX8車型,早在2017年8月BOSE汽車系統(tǒng)中國區(qū)就已經和上汽乘用車進行了初步業(yè)務接洽,2018年時就已經有搭載了BOSE音響的上汽車型面試。而此次在iMAX8上的這套BOSE高級音響系統(tǒng),是目前為止上汽乘用車旗下最高規(guī)格的車載音響系統(tǒng)。接下來我們先看看這套音響的布局是怎樣的,全車一共11只高性能揚聲器,它們分別是:
——儀表臺左右各一只2.5厘米釹磁鐵高頻揚聲器(這2只高頻揚聲器采用高級絲膜材質)
——左右前門下部各一只16.5厘米Super65寬頻揚聲器(2只)
——左右后門上部各一只2.5厘米釹磁鐵高頻揚聲器(儀表臺同款,2只)
——左右后門下部各一只13厘米寬頻揚聲器(2只)
——后衣帽架左右兩側各一只8厘米釹磁鐵中高頻揚聲器(2只)
——第三排右下部一只10升定制蝸牛低音箱(1只)
——第三排右側BOSE數字功放(8通道的定制均衡和BOSE數字信號處理技術)
為榮威iMAX8制定音響系統(tǒng)方案,其中就包括了:揚聲器的數量、位置以及功放的選擇等。當這些都確定好之后,就需要考慮揚聲器與車內其他零部件的關系,是否會產生干涉以及功放與車輛主機是否兼容等等,所以BOSE團隊在車輛開發(fā)伊始就加入到了為iMAX8打造音響的工作中去,正所謂叫“從源頭開始的音響定制理念”。
位于儀表臺兩側和后車門上端的高頻揚聲器是比較新的產品,采用了成本比較高的高級絲膜材質,還附著了一層特殊的涂層,BOSE的工程師認為這能讓人聲和高中頻的聲音還原的更加逼真。而高頻揚聲器裝飾罩的設計更是一大亮點,不用我說你也能看出它對于車內高級感的提升有多大幫助,風格上更是向著BOSE的家用音響看齊,質感非常棒!
整套硬件上的亮點在于前門的兩只16.5厘米Super65寬頻揚聲器,這是BOSE為全球市場最新開發(fā)的車規(guī)揚聲器,最大特點是采用了韌性更好的材質,可以保證紙盆能夠有更大范圍的振幅,重點是能夠發(fā)出非常有下潛度的低音,同時又能夠保證很小的失真。寬頻揚聲器的外部則采用了全金屬的裝飾罩,這在同級別的MPV中是比較少見的,既能夠保證美觀度,也可以一定程度上改善聲音的輸出品質。
10L的低音箱則是完完全全為榮威iMAX8量身定制的,開發(fā)團隊最早想要為iMAX8定制12L容積的低音揚聲器,但是用上了每一個角落的空間之后,也只能做出10L容積。但即便如此,通過BOSE最擅長的管道式低音箱結構,這個揚聲器無論是從回音孔還是揚聲器本身的設計上面,都達到了預先設定的目標值,能提供給用戶十分震撼的下潛度和力度。
BOSE的車載音響向來不提供花里胡哨的各種均衡器預設,僅僅提供最基礎的高、中、低音調節(jié),而針對不同的車型,也僅僅會在調研了目標群體的喜好之后給出某種略有風格化的標定。BOSE的企業(yè)文化中認為音響的調校會放大某些音樂風格的特點,讓聽眾聽的比較舒服,例如美國人喜歡聽藍調、說唱之類的音樂,那么音響可能會強調低音充足一些。但這并不代表需要對所有頻段進行調節(jié),對普通消費者而言那太專業(yè),而對音響品牌而言又太業(yè)余。
而在調音方面,BOSE提供了專業(yè)的調音軟件和數字處理技術,由于疫情的緣故,美方工程師無法飛抵中國開展工作,因而部分調音工作甚至通過中美遠程協(xié)作來共同完成。熟悉BOSE品牌的朋友都知道,BOSE一貫秉承著“原音重現”的原則來制造音響,通過在車艙內精確的重現音效和聲場,帶來宛如親臨音樂表演現場的聽覺體驗。有關“原音重現”的部分,BOSE的關注點有三項,分別是:空間感、頻譜均衡和大信號。
所謂的空間感,就是指乘客會沉醉于整個沉浸式的音樂氛圍中,而不會被任何一只揚聲器的聲音分散注意力,這樣的聲場能夠營造出超越車身尺寸的廣闊空間感,身處空間本就更大一些的MPV車廂內,這種感覺還會被進一步放大。榮威iMAX8提供了三種預設的方位音效,分別是:全車、駕駛員以及商務后座。從車型的定位來看,無疑“商務后座”是最重要的模式。
頻譜均衡是指“全音域的清晰醇厚”,也就是我們常開玩笑時說的“高音甜、中音準、低音沉”,整體的頻率范圍是iMAX8這套BOSE音響系統(tǒng)的考量重點。這里除了需要靠譜的揚聲器以外,音響團隊還針對iMAX8上使用的線材進行了長時間的比較驗證,從而選出了在信號衰減和成本方面控制的最均衡的產品。
大信號代表“大音量時的高保真度”,BOSE認為在單獨駕駛時,很多人都喜歡調高音量,而所有的BOSE音響系統(tǒng)都應該能在大音量下保持聲音的保真度,這就需要車輛在功放的配置上有足夠的冗余量。BOSE向來不愿在音響系統(tǒng)的功放上大肆宣傳,甚至從不提及功率,工程師認為這會有誤導消費者的風險,因為至少有50%的實際功率會被保留以用來避免大音量下發(fā)生失真。
■ 編輯總結:
NVH是一個全方位的系統(tǒng)工程,它的復雜度超出了很多人的想象,而結果好壞又直接影響到一臺車給人們帶來的品質感。榮威iMAX8作為品牌旗下首款MPV車型,定位于豪華,自然要在NVH方面下足功夫。我們通過零部件的拆解分析以及和音響供應商BOSE的工程師們的進一步溝通后也不難發(fā)現,在同級別MPV車型中iMAX8無論是在NVH方案的設計、用料還是后期效果上都有不錯的競爭力。(文/圖/攝 汽車之家 黃正橋)
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