Tiếng ồn trên xe hơi: Sắp đến hồi kết

Tiếng ồn khi ngồi trong xe luôn gây cảm giác khó chịu cho những người bên trong, vì sao có xe ồn nhiều có xe lại êm dịu? Các nhà sản xuất đã xử lý tiếng ồn này như thế nào?

Thực chất, âm thanh là các dao động cơ học (biến đổi vị trí qua lại) của các phân tử, nguyên tử hay các hạt làm nên vật chất và lan truyền trong vật chất như các sóng. Đối với thính giác của người, âm thanh thường là sự dao động, trong dải tần số từ khoảng 20 Hz đến khoảng 20000 Hz, của các phân tử không khí, và lan truyền trong không khí, va đập vào màng nhĩ, làm rung màng nhĩ và kích thích bộ não. Đối với người ngồi trên xe hơi thì các âm thanh này thực chất đều là các âm thanh không mong muốn (tiếng ồn). Để loại bỏ hoặc giảm thiểu tiếng ồn trong khoang xe, ngành công nghiệp ôtô có 2 phương pháp kiểm soát tiếng ồn là chủ động và thụ động.

Kiểm soát tiếng ồn thụ động

Kiểm soát tiếng ồn thụ động là phương pháp truyền thống nhằm tạo ra rào cản vật lý ngăn sóng âm thanh xâm nhập. Phương pháp thụ động sử dụng vật liệu (cách âm, nước và cao su) để hấp thụ năng lượng sóng âm, qua đó ngăn chặn chúng. Kỹ thuật thụ động có hiệu quả nhất với sóng âm tần số cao và trung bình. Sóng âm tần số thấp nhiều năng lượng hơn nên cần nhiều vật liệu vật lý (thân vỏ phải dày hơn) hấp thụ hơn. Điều này khiến cho ôtô nặng hơn, không tiết kiệm, phức tạp và tăng chi phí sản xuất dẫn tới tăng giá thành. Đây là lý do giải thích vì sao các xe sản xuất trong nước thường ồn hơn so với các xe nhập khẩu do thân vỏ, khung sườn của các xe này thường được làm “mỏng” đi để tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên giải pháp kiểm soát tiếng ồn bị động thường có chi phí lớn và chưa thực sự triệt để, đặc biệt là với các sóng có tần số thấp mang theo nhiều năng lượng, ví dụ: tiếng ồn từ động cơ.

Kiểm soát tiếng ồn chủ động

Phương pháp kiểm soát chủ động về cơ bản nhằm loại bỏ yếu tố âm thanh hay dao động bằng cách bổ sung thêm sóng hay dao động có tác dụng triệt tiêu nguồn phát ra tiếng ồn. Để làm như vậy người ta sử dụng sóng triệt tiêu có cùng cường độ song pha đối ngược với nguồn cần loại bỏ. Đây chính là giải pháp mà nhiều nhà sản xuất ô tô đang tập trung đầu tư.

Khái niệm Kiểm soát Tiếng ồn Chủ động (Active Noise Control - ANC) không còn xa lạ. Paul Lueg năm 1936 đã nhận được bằng phát minh đầu tiên về ANC. Tuy nhiên, hoạt động nghiên cứu ANC chỉ được thúc đẩy với sự xuất hiện của vi mạch. Điều kiện cần của ANC là phải phân tích tỉ mỉ, chính xác các sóng âm truyền tới. Thuật toán sử dụng để phân tích sóng âm được phát triển cuối thập niên 1980. Hệ thống Sưởi ấm và Điều hòa (HVAC) là thiết bị đầu tiên hưởng lợi từ công nghệ ANC, phát triển tại CNRS4 Laboratory and Mechanics ở Marseilles, Pháp.

Việt Lê