Chào quý vị độc giả, hôm nay CARVINA xin gửi tới bài viết về vấn đề tiếng ồn trong xe và các giải pháp chống ồn trên ô tô hiệu quả để mang lại cho không gian xe sự tĩnh lặng và thưởng thức âm nhạc một cách trọn vẹn nhất. Vậy thì đầu tiên chúng ta đi tới vấn đề răng:

Tiếng ồn trên ô tô sinh ra từ đâu?

Những tiếng ồn khó chịu và lớn nhất trong khoang lái ô tô thường đến từ động cơ xe, sàn xe, được tạo ra bởi ma sát chuyển động giữa kính trước xe và gió. Hay từ hốc bánh xe – nơi “hứng” âm thanh sinh ra do lốp xe tiếp xúc với mặt đường và cả tiếng ống xả. Bên cạnh đó, các tác nhân bên ngoài gây ra tiếng ồn có thể kể đến là tiếng còi hay âm thanh xe cộ lưu thông bên ngoài tràn vào qua cửa xe hay trong những ngày mưa, người lái và hành khách trên xe cũng sẽ cảm nhận rất rõ tiếng mưa đập vào trần xe. Độ ồn cũng phụ thuộc vào vật liệu và chất lượng chế tạo, lắp ráp cũng như tính khí động học của xe. Vậy thì làm sao để chống ồn trên ô tô chúng ta hãy đi vào những phần tiếp theo

xếp hạng nguồn tiếng ồn cho xe trong quá trình kiểm tra tiếng ồn

Tiếng ồn trong xe sinh ra từ đâu

Bài toán chống trên xe cho các nhà sản xuất

Không chỉ đơn giản là một phương tiện di chuyển, nhu cầu của người tiêu dùng đã thay đổi khi mong muốn ô tô là một môi trường đủ yên tĩnh để tập trung lái xe và thư giãn. “Cách âm trên xe” hay "chống ồn cho ô tô" là những từ khóa nhận được sự quan tâm của nhiều người. Vấn đề là hạn chế tiếng ồn thì dễ, nhưng để giải quyết triệt để tiếng ồn lại là một bài toán không hề đơn giản.

Nhiều khách hàng chưa hài lòng về cách xử lý của nhà sản xuất, sau một thời gian sử dụng sẽ tìm cách giảm bớt tiếng ồn trong xe thông qua các cách can thiệp kỹ thuật như phủ gầm, thêm lớp cách âm, gia cố gioăng cao su,… tại các gara chuyên dụng. Kết quả chưa chắc đã như ý mà lại còn khiến chủ nhân mất thời gian, công sức và đặc biệt là không có được một trải nghiệm trọn vẹn. Theo ghi nhận thực tế thì các phương pháp này cũng đã giảm được đáng kể tiếng ồn vọng vào từ lốp hay khoang động cơ, nhưng nhiều tiếng ồn do gió tạo ra bởi quá trình di chuyển (khí động học) thì chưa thực sự hiệu quả.

Dĩ nhiên, các hãng xe luôn tìm mọi cách để khoang cabin êm ái như khoang hạng nhất của máy bay. Một chiếc xe có khả năng cách âm tốt sẽ được nhà sản xuất “đo ni đóng giày” từ các chi tiết nhỏ nhất cho đến toàn bộ cấu tạo xe nhằm đảm bảo tiêu giảm tối đa các âm thanh không mong muốn đến từ cả bên ngoài và bên trong xe.

Một số công nghệ chống ồn trên ô tô giúp giảm thiểu tiếng ồn:

1.Sử dụng các vật liệu chống ồn, tiêu âm 

Mỗi hãng đều có công nghệ giảm thiểu tiếng ồn riêng. Ví dụ như với Outlander của Mitsubishi, hãng có tới 30 chi tiết chống ồn giảm xóc cho xe. Mỗi chi tiết đều có nhiệm vụ riêng nhằm loại bỏ các tiếng ồn từ thân xe, động cơ và môi trường bên ngoài. Các vật liệu cách âm và hấp thụ âm được tích hợp đồng bộ trên khắp dọc thân xe từ trần xe, mui xe, sàn xe, chụp hai cửa, ron silicon trên cửa xe, dọc hai bên hông xe, chắn trước và sau, bọng dè trước và sau… Việc cách âm còn được tính toán ở những chi tiết nhỏ như: thêm buồng cộng hưởng vào đường ống khí xả, bảo vệ đường dẫn máy lọc khí bằng loại cao su bền và hấp thụ tiếng ồn. Thậm chí kính chắn gió, kính sau cũng được trang bị lớp cách âm dày để tạo trải nghiệm tốt nhất cho khách hàng.

Hơn 30 chi tiết chống và giảm ồn được Mitsubishi tích hợp luôn vào Outlander trong quá trình sản xuất

Video cách cách âm, chống ồn của Mitsubishi Outlander

2. Hệ thống chống ồn chủ động (ANC - ANTI-NOISE CANCELLING)

Vậy thì cơ sở của công nghệ ngày đến từ đâu?

Trước khi chúng ta bắt đầu, điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt giữa khử tiếng ồn chủ động và cách ly tiếng ồn. "Cách ly" là việc sử dụng vật liệu chống ồn, vật liệu tiêu âm... hoặc thiết kế để giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn từ bên ngoài. "Khử tiếng ồn - Noise cancellation" là loại bỏ các sóng âm thanh với các sóng âm thanh khác. Công nghệ khử tiếng ồn dựa trên một số nguyên tắc cơ bản của âm thanh. Hãy nhìn vào sơ đồ bên dưới. Được miêu tả là một ví dụ tần số âm thanh. "Tần số" chỉ độ dài của sóng âm thanh (khoảng cách từ một đỉnh đến đỉnh tiếp theo hoặc từ đáy này đến đáy tiếp theo). 

Bây giờ, nếu chúng ta muốn "hủy" tần số âm thanh này, chúng ta sẽ cần loại bỏ các đỉnh và đáy để đường thẳng có vẻ phẳng (im lặng). Cách đơn giản nhất để đạt được điều này là đưa ra chính xác cùng một âm thanh (cùng tần số) nhưng ngược pha. Pha là một từ mô tả thời gian của một tần số. Khi hai tần số giống nhau xảy ra đồng thời với các đỉnh và đáy đồng bộ, chúng ta gọi chúng là "cùng pha". Khi các đỉnh và đáy của chúng đối lập nhau, chúng ta gọi chúng là "ngược pha". Sơ đồ bên dưới hiển thị tần số ban đầu và tần số đưa ra của chúng ta, cả cùng pha và ngược pha.

Khi chúng chúng ta đưa ra dải âm cùng tần số nhưng ngược pha với tần số ban đầu, lúc các đáy của tần số ngược pha thẳng hàng với các đỉnh của tần số ban đầu. Khi kết hợp, hai tần số tạo ra một đường thẳng không có đỉnh hoặc đáy. Tần số âm thanh đã bị bị triệt tiêu. (xem sơ đồ bên dưới)

Các dòng xe có chống ồn chủ động đều hoạt động dựa trên nguyên tắc âm thanh được mô tả trên. Quá trình bắt đầu với một micro định hướng cảm nhận âm thanh đến từ một hướng cụ thể. Micro truyền tín hiệu tới bộ xử lý tín hiệu số DSP xác định tần số của tiếng ồn từ bên ngoài vào và tạo ra một dải âm cùng tần số nhưng ngược pha với tiếng ồn đó. Tần số mới được tạo ra để khử tiếng ồn sẽ được phát ra từ các loa từ đó để khử tiếng ồn một cách triệt để.

Chính điều này khiến cho khoang cabin trở nên êm ái, tiếng ồn gần như được triệt tiêu hoàn toàn. Nhưng thực tế tai chúng ta vẫn nghe được 2 dải âm này nhưng do tính chất của chúng nên chúng ta không thể nhận biết được sự hiện diện của chúng. Chỉ khi chúng ta nhồi thêm ga, thay đổi tốc độ thì ta sẽ nghe được âm thanh từ động cơ đến khi di chuyển ở vận tốc đều lại lúc này hệ thống sẽ thích nghi và phát ra một dải âm tương ứng. Cảm giác này rất giống với việc bị lừa tình, rõ ràng nó hiện diện ở đó nhưng mà chúng ta không nhận biết được.

Nguyên lý của phương pháp chống ồn chủ động

Sơ đồ chống ồn chủ động thường được áp dụng trên các dòng xe

Hệ thống chống ồn chủ động được trang bị trên Ford Everest

Các mẫu xe hạng sang sử dụng nhiều cách khách nhau để giảm ồn vọng vào khoang lái

Một hình ảnh về Micro định hướng

Việc ứng dụng phương pháp kiểm soát tiếng ồn chủ động mang lại hiệu quả rõ rệt so với phương pháp thụ động. Các nghiên cứu và đo đạc cho thấy hệ thống ANC có thể giúp không gian ca-bin ôtô giảm từ 6 – 10dB trong cùng một điều kiện vận hành xe.

Ngoài ra hệ thống này cũng có thể tác động ngược lại, nghĩa là tăng dung dượng các âm thanh có ích, thí dụ như tiếng rú thú vị của động cơ xe thể thao hay tiếng ồn trong xe hybrid hay xe điện bởi nếu các xe này chạy quá êm có thể gây tai nạn vì người điều khiển các xe đi xung quanh không để ý. Hệ thống có thể được sử dụng để tổng hợp hoặc tăng tiếng ồn động cơ để làm cho âm thanh động cơ mạnh hơn đối với người lái xe. Đối với Ford Mustang, EcoBoost Fastback và EcoBoost Fastback Premium 2015 , một hệ thống "Kiểm soát tiếng ồn chủ động" được phát triển nhằm khuếch đại âm thanh động cơ qua loa xe hơi. Một hệ thống tương tự được sử dụng trong xe bán tải F-150. Volkswagen sử dụng Soundaktor , một loa đặc biệt để phát âm thanh trong những chiếc xe như Golf GTi và Beetle Turbo. BMW chơi một mẫu động cơ được ghi lại thông qua loa xe hơi, sử dụng một mẫu khác nhau tùy theo tải trọng và công suất của động cơ.

3. Công nghệ kiểm soát tiếng ồn trên đường yên tĩnh - RNC

Đây là một công nghệ chống ồn trên ô tô đang được phát triển mới với hi vọng có thể mang tới sự êm ái và yên tĩnh nhất cho khoang xe của bạn từ nhà sản xuất âm thanh kỳ BOSE. Cũng như Ford, Bose sử dụng các micro để cảm nhận âm thanh từ ngoài vào và tạo ra âm thanh ngược để triệt tiêu, nhưng sẽ có thêm gia tốc kế để liên tục theo dõi những rung động tạo ra tiếng ồn. Hệ thống này cũng tự động điều chỉnh theo thời gian hay hoàn cảnh vận hành cụ thể.

Ngoài Bose thì nhà sản xuất âm thanh có tên tuổi là Harman Kardon cũng đang phát triển công nghệ này. Với công nghệ khử tiếng ồn đường bộ (RNC), một phần của bộ giải pháp quản lý tiếng ồn HALOsonic mà Harman đang phát triển, điều này giúp cho Harman tăng cường chất lượng âm thanh trên những dòng xe mà họ hợp tác.