丰田利用噪音和振动工程师追求媲美豪华车的车厢静谧性

“我是那个让你的车变安静的人。”
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得益于紧张的测试和建模,新款丰田凯美瑞的内饰比上一代更加宁静。图片:丰田

安静的车内空间通常被认为是价格昂贵的豪华车的专属领域,例如豪华的宾利和优雅的劳斯莱斯轿车。面向大众的汽车制造商丰田希望通过激光聚焦于消除所有不想要的声音的努力来打破这一神话。

丰田汽车性能部门的首席工程师斯科特·史密斯(Scott Smith)近20年来一直在努力让汽车内饰更加安静。通常,在提及宁静的内饰时,会使用首字母缩写 NVH,代表噪音(noise)、振动(vibration)和粗糙感(harshness)。

然而,史密斯表示,丰田将这些功能分拆成更集中的专业领域,他的团队仅专注于噪音和振动,而粗糙感则归属于乘坐舒适性部门。史密斯在辛辛那提大学俄亥俄州获得了工程学硕士学位,专攻振动领域;他是一位专家。

“当人们问我在丰田做什么时,我说我是一名 NV 工程师,他们不明白这是什么意思,”史密斯解释道。“所以我就告诉他们,‘我是那个让你的车变安静的人。’这样他们就明白了。”

在追求尽可能宁静的车辆时,需要考虑几个要素。轮胎、风和机械部件产生的噪音都会经过广泛研究,像史密斯这样的工程师会在每一代车型迭代中找出如何提高 NVH 评级的方法。该品牌表示,新款凯美瑞就是一个很好的例子,包括一些微调,使其内饰比上一代更加宁静。

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丰田 NV(噪音和振动)工程师专注于让凯美瑞和其他车型尽可能安静。图片:丰田

新款、更安静的电机

新款凯美瑞的一个优势是,所有车型都配备了混合动力系统,该系统通过静音的电动机消除了发动机噪音的毛边。2025款丰田凯美瑞搭载一台2.5升四缸内燃发动机,并辅以两台电动机(全轮驱动版本为三台)。你可能会比任何其他东西都注意到的是丰田独特的“飞船”声音,这是该品牌为政府要求而设计的外部声音,用于提醒行人注意靠近的车辆。一旦你听到过,很容易就能辨别出旁边行驶的混合动力汽车是否是丰田,这取决于动力系统的音调。

“(2025款凯美瑞的)电动机是新的,而且比上一代凯美瑞的电动机更安静,”史密斯说。“这有很大的影响。”

凯美瑞的另一个优势在于它采用了该汽车制造商的 TNGA(丰田新全球架构)模块化底盘,该底盘旨在降低车架本身的声学共振。

风噪会影响 NVH 分数,工程师们解决这个问题的一种方法是重新设计 A 柱(挡风玻璃和前门之间的框架部分)的雨水槽,使其能够更顺畅地引导风流。更新的设计确保空气不会被阻碍,从而避免了风流过时产生的风噪。发动机盖的底部也进行了重新设计,以便风流能从挡风玻璃雨刷器上方通过,而不是穿过它们。即使是看似微小的细节也得到了调整,例如收紧车门把手的密封垫,以改善风噪。

“我们已经对竞争对手进行了非常非常长时间的基准测试,比我在丰田的时间还要长,”史密斯解释道。“大多数客户都期望他们的新车比旧车更安静,所以我们设定了这些目标,然后一切都取决于变化点在哪里。”

计算机辅助降噪

车内安装了不同类型的消音器和密封件,这是降低内饰噪音的重要方式。这可能包括密封条、双层玻璃和橡胶密封件。如果你拆开车辆的仪表板,你会看到一块巨大的毡布覆盖着整个仪表台;丰田称之为仪表台内消音器。拉开地毯,你会发现地板消音器,另一块巨大的毡布,用来吸收噪音。

测试主要使用计算机辅助工程(CAE)工具和 3D 打印模型进行。这些工具帮助丰田团队预测发动机振动等变量,并在进行调整时模拟汽车在车内的声音。随着技术的进步,工程师们可以提高他们的能力并不断改进。

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丰田噪音与振动实验室内部。图片:丰田

这对史密斯来说,与过去20年相比有了很大的变化。过去他每个月都要花几周时间在实验室。现在他的出差大大减少了,因为丰田进行的实地车辆测试更少,而在计算机上进行的预测测试更多。

“我刚开始在丰田工作时,我们能预测的频率低于200赫兹,但现在我们可以预测高达6000赫兹,”史密斯说。“我们使用三种不同类型的 CA 工具来帮助我们进行这些不同类型的预测。”

在静音车厢上投入金钱和时间,也与品牌的声誉有关。

“客户期望拥有良好的质量和低噪音水平,”史密斯说。“从质量的角度来看,噪音传播与对质量的感知之间存在非常直接的线性相关性。”

 

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Kristin Shaw

特约撰稿人

Kristin Shaw自2022年起为Popular Science撰写汽车相关文章。在成为一名专注于汽车的记者之前,她在电信、科技和航空领域积累了丰富的经验。


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