一些關於聲音的基礎知識

聲音產生於振動,振動通過空氣壓力擾動傳遞到耳膜上,被我們聽到了。聲音的頻率或者說赫茲(Hz),代表每秒振動的次數,決定了大腦最終感受到怎樣的音調。頻率高產生高音,反之亦然。一臺發動機能發出多個頻率的音調,但它的基準音符-音調的基礎-則是由被我們稱之為主頻的東西決定的。

這些聲音起源於每個氣缸中的燃燒,以及同時產生在進氣和排氣系統中的壓力波。而這一切都根植於發動機的轉速,隨著轉速起起落落,音調也上下起伏。

如何讓6缸聽起來像8缸?

電子模擬聲音的使用,比如讓車內揚聲器來發出排氣聲浪的聲音是現在好多人討厭新款寶馬M的原因。

只需要知道法定及的轉速和負載,就可以做出聲浪的音調。

比如想要讓一臺6缸發動機聽起來像V8的聲音,在1800rpm時,只需要將30Hz乘以4倍時序,按此發聲就可以了。虛擬聲浪的使用在純粹主義者看來是一種罪孽和不忠,但在汽車生產商中卻越來越流行,因為它夠便宜、有效且幾乎不增加任何重量。

如今,乘用車的排氣聲浪被弄得越來越響。儘管如此,工程師們還是必須通過很多手段來控制噪音,以滿足不同城市、州、國家的法規。車輛通過噪音的限制大約在80-96分貝之間,取決於不同地點和車輛類型。測試方式嚴格按照是SAE J986標準,該標準要求車輛從48km/h起全油門加速,在2或3擋上達到紅線換擋。

同是六缸發動機,聲音卻如此不同?

除了氣缸夾角、輸出功率、發動機安裝位置、以及你對不同車子的喜好,還有什麼因素能讓保時捷水平對置六缸發動機和豐田Avalon 的V6發動機聽起來那麼不同?油門全開時,保時捷發出極富侵略性的機械噪音,而Avalon則發出低沉的呼呼聲,為什麼同是六缸發動機,聲音卻會如此不同?

如何計算既定轉速下某台發動機的音調頻率?

將轉速從rpm轉化為Hertz(頻率單位),

公式:60rpm=1秒1轉=1Hz。

因此,一臺V6引擎以1800rpm運轉,我們就說它的運行頻率是30Hz。

4衝程發動機的原理是曲軸旋轉兩次,每個氣缸點火一次,所以我們將發動機的頻率30Hz乘以3(6缸引擎的點火時序是3的倍數),然後我們就得出了這台V6發動機在1800rpm時的音調頻率是90Hz。隨著轉速的提升,點火頻率也相應地提高。

但是3倍時序只是六缸發動機音色的一個組成部分。哪怕一臺水平對置六缸發動機和V6發動機有著一樣的3倍時序,保時捷和豐田的聲音還是很不一樣。發動機的整體音色是由上千種變量決定的,點火頻率激發了車體、管路等一大堆附件的振動。大多數跑車都有著非常高頻的時序,比如2.5或者3.5,因而聲音高亢。通常,這是通過調校排氣系統達到的,這種相應的額外的高頻率決定了兩臺車子排氣聲浪的不同。

如何讓聲浪發出高亢或低沉的音色是NVH(noise, vibration, and harshness)工程師的工作。“在每個氣缸發生爆震後,發動機的造型、點火順序和排氣管的佈局等,共同控制著最後的混音。”NVH專家Matt Maunde說。

排氣消音器可以消除一些令人不愉快的頻率,不然車體可能會在某個負載和轉速下產生共振。每台發動機的聲音都是一整個管弦樂隊的合奏作品,樂手包含了軸套、管路、成千上百厚度各異的金屬片,此外,車輛的整體設計,比如排氣佈局,隔音以及車體結構也參與表演。

這也是為什麼豐田V6聽起來和保時捷不一樣,就好象人們不會去音樂廳聽搖滾一樣。

2014年度超跑最銷魂聲浪

感謝原作者

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