Khám phá công nghệ chống tiếng ồn, rung, xóc trên xe Ford

Cùng sở hữu hệ động cơ Diesel 2.0L Bi-Turbo mạnh mẽ, Ford Ranger và Ford Everest không ngừng khẳng định sức hút mạnh mẽ với hiệu suất vận hành vượt trội và linh hoạt trên mọi địa hình.

Tuy nhiên, trái ngược với vẻ bề ngoài cơ bắp và khả năng off-road ưu việt, Ranger và Everest lại đưa đến một không gian khoang xe yên tĩnh để các hành khách có thể thoải mái trò chuyện trong suốt chuyến đi. Sự cân bằng hoàn hảo này là thành quả của những nỗ lực không ngừng nghỉ đến từ đội ngũ chuyên gia Chống Ồn, Rung, Xóc (NVH) của tập đoàn Ford tại trung tâm nghiêm cứu và thử nghiệm tại Australia – được lãnh đạo bởi ông Pat O’Mahony, phụ trách phát triển công nghệ này tại Khối các thị trường Quốc tế (IMG).

Các công cụ mô phỏng NVH khác nhau của Ford Motor

Những cung đường gồ ghề khiến chiếc xe rung lắc, dằn xóc không chỉ khiến tài xế và hành khách trên xe mệt mỏi, mà còn gây áp lực lên hệ thống khung gầm xe. Vì vậy, nhằm mang đến cho khách hàng những trải nghiệm an toàn và tiện nghi hàng đầu trong khoang xe, tập đoàn Ford không ngừng đầu tư và tinh chỉnh công nghệ NVH trên các dòng xe của hãng. Trải qua hơn một thập kỷ, nhiều giải pháp mô phỏng đã được thử nghiệm để cải thiện tối đa thông số NVH của xe. Đặc biệt, công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi và toàn diện trên toàn cầu, và dữ liệu thu thập được từ các chương trình mô phỏng NVH luôn là chỉ số quan trọng trong mọi giai đoạn phát triển sản phẩm.

Tại Ford, có 03 công cụ mô phỏng NVH chính được sử dụng.

Công cụ Mô phỏng Máy tính – Tương đồng với dàn máy tính chơi game hỗ trợ các trò chơi đua xe, công cụ Mô phỏng Máy tính bao gồm hệ thống màn hình, máy tính được trang bị bộ xử lý nhanh, vô lăng và tai nghe. Trong đó, đội ngũ nghiên cứu NVH có thể đặt phương tiện vào một số tình huống giả định để kiểm tra các thông số NVH của xe.
Công cụ Mô phỏng Phương tiện Toàn diện – Công cụ này mang đến trải nghiệm thực tế trên xe đang di chuyển và các chỉ số được đo đạc tại mọi điểm trên xe. Từ đó, dữ liệu về tiếng ồn bên trong khoang xe và độ rung lắc trong điều kiện lái xe bình thường sẽ được thu thập đầy đủ.
Công cụ Mô phỏng Hành trình – Đây là công cụ mô phỏng NVH mới và tiên tiến nhất của Ford được phát triển dựa trên công cụ Mô phỏng Máy tính, sau đó tải xuống phần cứng kết nối với mô-đun trong một chiếc xe đang lưu thông. Mô-đun này có thể mô phỏng tiếng ồn mà động cơ và ống xả tạo ra trong các khoảng thời gian và tình huống thực tế nhằm đưa đến những trải nghiệm lái chân thật với âm thanh của các dòng xe khác nhau. Ví dụ: Một kỹ sư có thể sử dụng tiếng ồn mô phỏng của một chiếc Ranger từ công cụ Mô Phỏng Máy Tính và tải nó lên công cụ Mô Phỏng Hành Trình trên xe Explorer. Sau đó, trong quá trình lưu thông trên đường, kỹ sư có thể chuyển đổi giữa các tuỳ chọn âm thanh NVH khác nhau nhằm đưa ra đánh giá và điều chỉnh phù hợp nhất.

“Việc áp dụng công nghệ mô phỏng rất hữu ích trong quá trình phân tích vấn đề ở các giai đoạn thử nghiệm khác nhau, đồng thời giúp xác định các vị trí gây ra tiếng ồn. Bằng việc phân tách từng bộ phận của xe, đội ngũ kỹ sư có thể phân loại tiếng ồn từ hệ thống nạp khí, tiếng ồn từ mặt đường, tiếng ồn từ động cơ, đồng thời xác định các vấn đề một cách nhanh chóng.” – Ông O’Mahony chia sẻ. “Dữ liệu thu thập được có vai trò định hướng cho nhóm thử nghiệm, giúp họ dễ dàng xác định nguồn phát âm thanh mỗi khi nghe thấy hoặc cảm nhận được những rung động.”

Ưu điểm của công nghệ mô phỏng NVH

Trước khi áp dụng công nghệ mô phỏng NVH, đội ngũ NVH thường phải chia sẻ phiên bản xe nguyên mẫu cùng với các kỹ sư phát triển sản phẩm trong giai đoạn thử nghiệm. Tuy nhiên, trong suốt quá trình này, phương tiện liên tục bị tháo dỡ, hiệu chỉnh và tái lắp ráp, gây ảnh hưởng lớn đến kết quả của các bài kiểm tra chất lượng NVH. Với công nghệ mô phỏng mới, đội ngũ NVH hiện nay có thể tập trung trong phòng nghiên cứu và lắng nghe các nhân tố NVH mà không làm gián đoạn quá trình thử nghiệm xe mẫu.

Việc áp dụng công nghệ mô phỏng NVH đã tác động tích cực đến tiến trình và chi phí phát triển một chiếc xe. “Ở phương pháp thử nghiệm NVH truyền thống, ống xả của phương tiện sẽ cần được tháo rời và lắp ráp trên một chiếc xe khác. Điều này không chỉ gây lãng phí thời gian mà còn dẫn đến nguy cơ mất dấu tiếng ồn, vì việc kiểm tra trong ngày là bất khả thi. Giờ đây, những âm thanh này có thể được kiểm tra thông qua các công cụ mô phỏng chỉ với một vài cú nhấp chuột.” – Ông Carl Landgraf, Kỹ sư trưởng phụ trách công nghệ Mô phỏng NVH, giải thích.

Độ chính xác của công nghệ mô phỏng NVH

Ford đã tận dụng các quy trình hiệu quả và hệ thống dữ liệu chính xác được thu thập qua nhiều năm để xây dựng công nghệ mô phỏng NVH. Việc phân tích dữ liệu được thực hiện ở quy mô lớn hơn nhiều lần so với các phương thức thử nghiệm NVH truyền thống theo tiêu chuẩn của ngành công nghiệp ô tô. Trong những năm đầu tiên phát triển công nghệ mô phỏng NVH, Ford đã chú trọng đầu tư và cải tiến để đảm bảo độ chính xác tối đa của tất cả dữ liệu và thông số trong quá trình mô phỏng.

“Ford Bắc Mỹ đã tháo dỡ một chiếc xe đang trong giai đoạn sản xuất và tái lắp ráp nó trong chương trình mô phỏng. Trước mỗi thử nghiệm, họ đều thực hiện một bài kiểm tra nghiêm ngặt, và kết quả thu được từ chiếc xe trước và sau khi tháo dỡ gần như là tương đồng. Điều đó chứng minh rằng chất lượng kết quả thu được từ hệ thống mô phỏng phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của thông tin đầu vào’’ – Ông O’Mahony chia sẻ thêm.

Thách thức trong tương lai

Sự phát triển của hệ thống truyền động và xu hướng dịch chuyển từ động cơ đốt trong tiêu chuẩn sang động cơ điện cũng đặt ra một thách thức cho các kỹ sư NVH như ông O’Mahony và Landgraf. “Khi chúng tôi chuyển sang hệ thống truyền động điện, những âm thanh đến từ động cơ đốt trong dần biến mất, đồng thời các tiếng ồn trong xe cũng được khắc phục” – Ông O’Mahony chia sẻ. “Tuy nhiên, chúng ta lại phải đối mặt với những thách thức hoàn toàn mới. Động cơ điện đã tạo ra những âm thanh chưa từng có trước đây, và những tiếng ồn vốn đã có giải pháp như tiếng gió, tạp âm từ mặt đường nay lại trở nên rõ ràng hơn do sự tĩnh lặng vốn có của xe điện khi di chuyển. Ngoài ra, việc tạo ra các vật liệu cách âm nhẹ hơn cũng là một vấn đề phát sinh.”

“Tất cả mọi phương tiện phổ thông khi di chuyển thường tạo ra một âm thanh đặc trưng, trong khi đa số các mẫu xe điện đều vận hành khá yên tĩnh và không để lại tiếng ồn. Vì vậy, một quy định về âm thanh dành riêng cho xe điện đã được ban hành, yêu cầu các mẫu xe này cần mô phỏng âm thanh tương tự như tiếng động cơ để cảnh báo và đảm bảo an toàn cho những người tham gia giao thông.” – Ông Landgraf chia sẻ.