Rất nhiều việc cần làm để giảm tiếng ồn, độ rung cho một chiếc xe. Trong quá trình đó, búa là công cụ rất hữu ích - Ảnh: Carsales
Bất chấp tiếng nổ động cơ, tiếng vo ve từ bánh răng và vòng bi, tiếng mặt đường va đập vào bánh hay gió thổi qua thân xe, không gian cabin phải đảm bảo là một nơi dễ chịu.
Không chỉ đơn thuần là sự yên tĩnh. Chất lượng âm thanh kể từ khi đóng cửa đến khi nổ máy và đang di chuyển phải phù hợp với con người, chiếc xe và cả thương hiệu.
Để làm được điều này, một trong những công cụ vô cùng quan trọng chính là búa. Đó không phải chiếc búa bình thường có thể mua trong cửa hàng dụng cụ, mà là chiếc búa có giá lên đến hàng nghìn USD.
Theo Autopian, dữ liệu thu thập từ việc dùng búa gõ ô tô không chỉ đảm bảo xe phát ra âm thanh dễ chịu và hoạt động bình thường, mà còn giúp xác nhận xe sẽ không phát nổ (nếu không có tác động đặc biệt nào khác).
Để dễ dàng hình dung, có thể ví von cabin ô tô như bên trong một cái trống. Thay vì chịu những cái dùi đập vào, cabin ô tô phải chịu tác động đồng thời bởi mặt đường, không khí, khung gầm và hệ thống truyền động. Nếu không được xử lý tốt, ngồi trong xe sẽ cực kỳ khó chịu - Ảnh: BMW
Sự cộng hưởng có thể khiến ô tô ồn ào khó chịu
Một khía cạnh quan trọng của việc chế tạo ô tô là quản lý sự cộng hưởng. Một trong những bộ phận quen thuộc nhất là có lẽ là bộ giảm thanh cho động cơ.
Một chiếc búa đặc biệt dùng trong sản xuất ô tô - Ảnh: Autopian
Khi một chiếc ô tô hoạt động, không chỉ có động cơ mới tạo ra tiếng ồn. Mọi bộ phận trong hệ thống truyền động cho đến các hốc gió trong cabin sẽ cùng "cất lên giai điệu", như thể các nhạc cụ trong dàn nhạc.
Nếu có một "nhạc trưởng" chắc tay, sản phẩm sẽ là thứ giai điệu du dương bắt tai. Ngược lại, đó là một bản "giao hưởng" đầy tạp âm khiến người nghe phải đau đầu.
Trong trường hợp ô tô, "nhạc trưởng" chính là các nhà thiết kế và kỹ sư. Mọi bộ phận đều phải được điều chỉnh để tránh tạo ra các âm thanh kích thích.
Thí nghiệm này cho thấy "âm thanh" có thể làm nổ chiếc cốc thủy tinh. Hình ảnh tương tự cũng có thể xảy ra với ô tô nếu không được điều chỉnh phù hợp - Ảnh: The Slow Mo Guys/YouTube
Để giải toán cần tìm ra các yếu tố đầu vào
Muốn phá giải các rung động khó chịu, trước tiên phải tìm ra những tần số tương ứng. Để làm điều này, các kỹ sư sử dụng một chiếc búa thử đặc biệt.
Tại sao lại sử dụng chiếc búa có giá ngang ô tô cũ, thay vì búa thông thường có giá rẻ hơn rất nhiều? Về lý thuyết, dùng tay cũng có thể kiểm tra được các rung động. Nhưng trong quá trình sử dụng, có rất nhiều loại tác động. Nếu không có búa thử, các kỹ sư sẽ phải thử đủ loại và điều đó còn tốn kém hơn mua một chiếc búa rất nhiều.
Ngoài ra, sử dụng các công cụ thông thường rất khó đo lường tác động đầu vào, nhưng búa thử thì khác.
Búa thử được thiết kế đặc biệt để ghi nhận lực tác động đầu vào mà không cần dùng nhiều công cụ hỗ trợ. Bên cạnh đó, có nhiều đầu để mô phỏng các loại tác động khác nhau, từ mềm mại như miếng đệm cao su đến sắc nhọn như kim loại.
Hình ảnh kiểm tra tác động lên gương ô tô. Ngoài búa thử, người ta sử dụng cùng gia tốc kế được gắn vào kính để ghi nhận xung động tạo ra. Việc làm này sẽ đảm bảo các bộ phận trong gương không bị ảnh hưởng theo những rung động thông thường của xe, chẳng hạn không dễ bị lệch, bị mờ khi đi qua đường xóc nảy - Ảnh: M+P International
Tất nhiên, không phải cứ cầm búa gõ là được, mà còn phải biết cách gõ. Theo Autopian, không thiếu những kỹ sư mới vào nghề đã đập búa thiếu kiểm soát đến mức không những làm móp nóc xe, mà còn làm hỏng cả chiếc búa được sử dụng, đồng thời dữ liệu thu được trong lần đó cũng trở thành đồ bỏ đi.
Nhiều cách thức để xóa bỏ đi những rung động không mong muốn
Thông thường, các ông chủ sẽ không khoái những kỹ sư làm nghề kiểm tra rung động và tiếng ồn lắm. Bởi từ những phát hiện của họ, chiếc xe thường có thể phải điều chỉnh rất nhiều. Chẳng hạn, kìm hãm quá trình "đốt trong" (bất khả thi), thiết kế lại hoàn toàn (tốn kém), gia cố lại độ cứng hay giảm chấn (có thể thực hiện dù cũng đi cùng bài toán chi phí).
Nhờ công nghệ, giải pháp xử lý ngày nay đã đơn giản hơn trước kia. Nhiều vấn đề đã được giải quyết sớm ngay từ khâu thiết kế. Tất nhiên, vẫn có nhiều loại rung động chỉ có thể kiểm tra trên một chiếc ô tô thành phẩm.
Một chiếc BMW đang được kiểm tra tiếng ồn - Ảnh: BMW
Công nghệ loại bỏ tiếng ồn chủ động giúp lược bớt đi khá nhiều âm thanh "có vấn đề". Công nghệ này tương tự như tai nghe khử nhiễu, khử tiếng ồn, hoạt động tốt và giá rẻ hơn rất nhiều so với việc thiết kế lại toàn bộ cấu trúc.
Một giải pháp khá "hài hước" là chỉnh vòng tua cụ thể. Chẳng hạn, tiếng nổ không êm ái thường xảy ra trong quá trình từ lúc xe dừng đỗ (0km/h) đến khi đạt vòng tua máy 1.500 vòng/phút, cụ thể hơn là mốc 1.100 vòng/phút. Vì vậy, các kỹ sư đã lập trình để xe bỏ qua tốc độ ở vòng tua này, để tiếng nổ gây ra trở nên không đáng chú ý. Rõ ràng, việc thêm vài dòng mã sẽ rẻ hơn nhiều việc sửa lại cả hệ thống truyền động.
Xe điện đang trên đường trở thành phương tiện phổ biến trong tương lai. So với động cơ đốt trong, xe điện sẽ không gặp vấn đề với các rung động khi đốt cháy nhiên liệu.
Có nhiều cách để giảm những tiếng ồn khó chịu. Lỗ thông hơi chính là một trong số đó. Paul Batten, phóng viên của Carsales, cho biết anh từng thử vào trong cabin một nguyên mẫu ô tô được bịt lỗ thông hơi và cảm giác không hề dễ chịu chút nào - Ảnh: Carsales
Nhưng xe điện lại có vấn đề riêng như nhạy cảm với tần số rung động hơn (do quá yên lặng dẫn đến những rung động nhỏ nhất cũng có thể gây khó chịu), khả năng tăng tốc nhanh với vòng tua máy cao dễ gây "giật" do chuyển trạng thái đột ngột.
Đó là chưa kể các nhà sản xuất còn phải tìm cách tạo tiếng động "giả" để chiếc xe không quá im lặng đến mức mất an toàn.
Chuyên gia làm giả âm thanh cho xe điện Audi: Dùng ống nhựa, guitar và một phòng thu đặc biệt“Chiếc xe nào cũng cần có thanh âm riêng” - chuyên gia thiết kế âm thanh của Audi Stephan Gsell nói.