Em 1990, a Toyota lançou o Lexus com uma proeza que ainda parece flexível. Um LS 400 estava sentado em uma esteira, atingindo velocidades superiores a 140 mph. Em seu capô havia uma pirâmide de 15 taças de champanhe. O motor acelerou. Os óculos não balançaram. Foi uma prova de precisão. Foi também a prova de que luxo significava silêncio.
Esse comercial funcionou. Os compradores que uma vez sonharam com BMW ou Mercedes viram um carro japonês que não fazia barulho. Mas será que a façanha realmente provou a superioridade da engenharia? Ou apenas provou que as pessoas se preocupam profundamente com a sensação de um carro?
Mostrou que os compradores premium medem a qualidade pela vibração. Especificamente, quanto menos vibração do motor atingir a cabine, melhor. Qualquer motorista que já tenha sentado em uma econobox barata sabe a diferença. Apertando as mãos. Fadiga. Desconforto.
Isso se enquadra em NVH – Ruído, Vibração e Aspereza. É a métrica que decide se você compra um carro ou simplesmente vai embora. E a vibração do motor merece o maior escrutínio. Isso afeta o conforto. Isso esgota a resistência. Ele mata a durabilidade, causando desgaste prematuro.
Vejamos como os engenheiros lutam contra isso. Começando com cinco inovações.
Peças flexíveis de montagem do motor
Os suportes do motor são a primeira linha de defesa. Eles impedem que os tremores se propaguem por todo o veículo.
Mas primeiro, por que os motores vibram? A combustão interna é uma série de explosões controladas. Eles são fortes. Dentro do bloco, as peças bombeadoras e rotativas possuem massa. Quando se movem, reagem contra o bloco do motor com força igual e oposta. Multiplique essas reações por milhares por minuto e você obterá vibração.
É natural. Nós simplesmente não queremos sentir isso.
Os suportes são flanges de metal fixados ao motor e às paredes do compartimento. Eles contêm ilhós grossos ou blocos de poliuretano ou borracha. Eles absorvem energia vibratória. Se sentir novos tremores em sua cabine, verifique os suportes. Os suportes desgastados são óbvios – borracha rachada. Matéria rasgada. Às vezes a borracha colapsa internamente sem sinais visuais. Um técnico qualificado pode detectar isso.
Verifique também os suportes da transmissão. Eles fazem o mesmo trabalho para a caixa de câmbio. A forte agitação da transmissão também precisa de isolamento.
Técnicas de enrijecimento corporal
Manter a vibração sob controle começa com uma base sólida. O quadro. O esqueleto.
Uma estrutura rígida resiste à flexão. Resiste à flexão. Impede que vibrações irritantes viajem. Adicionar barras transversais – também chamadas de barras estabilizadoras – ajuda a reduzir a flexão do corpo. Isso torna o veículo mais rígido.
Rangidos e chocalhos geralmente vêm de estruturas mal montadas. Amplas tolerâncias na construção tornam tudo pior. No ramo automobilístico, isso é “ajuste e acabamento”. Pergunta: quanta atenção à qualidade e precisão os construtores dedicaram?
Ajuste e acabamento inadequados, combinados com uma estrutura flexível, amplificam a vibração do motor. O barulho parece pior. A sensação é chocante.
Para caçar a vibração, às vezes é preciso ir até a fonte. Nosso próximo lutador pode despertar o reconhecimento entre os torneiros de chaves experientes.
A anatomia da vibração do motor
NVH se divide em duas variedades. Aerotransportado e estrutural. Você ouve distúrbios aéreos. Você sente os estruturais.
Perturbações aéreas são sons de frequência mais alta. Eles ficam na faixa de 300 Hz e acima. Os engenheiros os neutralizam eliminando-os na fonte ou amortecendo-os com material amortecedor de som nas cavidades das portas e da carroceria.
Perturbações estruturais acontecem em baixas frequências. Você os sente mais do que os ouve. Eles viajam pelo assento, volante e piso. Os engenheiros devem medir e mitigar essas sensações desagradáveis. A energia vibratória é transmitida para suas mãos, pés e até mesmo para a parte inferior das calças.
A rigidez geralmente é um insulto para as pessoas. Para veículos, é um elogio.
As falhas de ignição continuam sendo o principal suspeito quando um motor estremece. Os modernos sistemas de ignição e injeção de combustível, com velas de ignição de qualidade superior e computadores inteligentes de gerenciamento do motor, são significativamente mais confiáveis do que as configurações baseadas em distribuidores do passado.
Ainda assim, falhas de ignição acontecem. Durante uma falha de ignição, uma ou mais velas não conseguem acender a mistura de combustível no momento programado. Esta falha em uma ou mais câmaras de combustão perturba o ritmo do pistão. O virabrequim sente o soluço. A vibração segue. Empurrar é comum. Paralisar é possível.
Se você não consegue distinguir entre as vibrações espasmódicas de um motor doente e o desempenho meramente antigo e lento, a tecnologia está ao seu lado. Um cilindro com falha de ignição ou uma vela de ignição com defeito quase certamente acionará a luz de verificação do motor em qualquer veículo moderno. A partir daí, você pode usar um leitor de diagnóstico acessível para identificar o problema. Alternativamente, leve o carro a uma loja local. Um técnico pode identificar o problema.
A vibração indesejada do motor é fundamentalmente uma falta de harmonia. A combustão interna é um processo violento. A nossa próxima inovação tenta impor ordem a esse caos.
O papel dos balanceadores harmônicos
Examine de perto o virabrequim de um automóvel. É pesado. Está difícil. Deve ser. Suporta milhares de golpes explosivos de pistão por minuto.
Apesar de sua durabilidade, o virabrequim torce e flexiona sob o impacto dos pistões e bielas. Ele transmite vibrações indesejadas por todo o motor e pelo resto do veículo. Em certas RPMs, o virabrequim pode atingir ressonância. Este é um estado em que vibra a uma frequência capaz de causar falhas catastróficas. Pense nos comerciais em que um cantor quebra uma taça de vinho com um som agudo. Isso é ressonância.
Em 1911, Frederick Lanchester inventou uma solução. Ele projetou um dispositivo para ser aparafusado em virabrequins giratórios. O objetivo era eliminar ou reduzir esses problemas. O balanceador harmônico nasceu. Também é conhecido como amortecedor de vibração ou polia do virabrequim.
O balanceador amortece as forças de cisalhamento e torção transmitidas pelos pistões. Para absorver a tremenda energia do virabrequim, o balanceador inclui uma seção feita de borracha ou preenchida com fluido dissipador de energia.
Vimos métodos passivos para evitar ou abafar as vibrações do motor. A próxima inovação adota uma abordagem diferente. Ele ataca para manter as más vibrações sob controle.
Raspando peso e arriscando os tremores
Os balanceadores harmônicos são pesados por necessidade. Eles devem contrariar a considerável massa rotativa do virabrequim. Na personalização de carros de alto desempenho, entretanto, o peso mata a potência.
Muitos entusiastas da velocidade substituem os balanceadores harmônicos de fábrica por versões mais leves do mercado de reposição. Alguns removem totalmente as unidades. O objetivo é ir mais rápido.
A compensação é dura. Você consegue um passeio mais instável. Você potencialmente encurta a vida útil do seu motor.
Controle de vibração ativo
Pense naqueles fones de ouvido caros com cancelamento de ruído que você vê em todos os catálogos de gadgets. Eles não bloqueiam apenas o som; eles lutam contra isso. Um minúsculo microfone capta o zumbido de fundo, cria uma onda sonora idêntica, mas vira-o 180 graus fora de fase. Quando essa onda invertida atinge seu canal auditivo, ela cancela o ruído original. O resultado é um áudio cristalino ou apenas um silêncio puro e silencioso.
Os carros usam exatamente esse princípio para controle ativo de vibração.
Não é mágica. É física aplicada ao chassi. Uma empresa chamada Trelleborg Automotive construiu um sistema onde um microfone escuta frequências de vibração específicas dentro da cabine. Ao detectar um ruído, o computador do carro gera uma contravibração igual, mas oposta. Um atuador eletromagnético, tecnicamente conhecido como “shaker”, dispara essas contra-ondas em pontos estratégicos de montagem. Normalmente, isso significa o volante ou a área dos pés.
“Um atuador eletromagnético, chamado de ‘agitador’, transmite as contra-vibrações em pontos de montagem selecionados, por exemplo, o volante ou a base do piso.”
O objetivo é simples: reduzir o barulho, o chocalho e o ruído que vem do motor para a cabine.
O controle ativo de vibração é seguro?
Há uma desvantagem a considerar. Se o sistema funcionar muito bem, poderá mascarar sintomas de uma falha mecânica real. Você não sentirá o tremor sutil que geralmente avisa sobre uma montagem com defeito ou um cilindro com falha de ignição.
Mas o problema é o seguinte. O carro não é cego. Você ainda receberá uma luz de verificação do motor ou outro aviso no painel se as coisas derem errado. O controle de vibração não esconde as lutas internas do motor; isso apenas suaviza o passeio para você.
As vibrações do motor acontecem por vários motivos. Para nossa sorte, estas inovações proporcionam-nos formas eficazes de combater ruídos e vibrações indesejados.
Perguntas frequentes sobre vibrações do motor
Como faço para impedir que meu motor vibre?
Um método é o controle ativo de vibração. O sistema responde com uma contravibração igual, mas oposta. Um atuador eletromagnético, chamado de “agitador”, transmite as contra-vibrações em pontos de montagem selecionados, por exemplo, o volante ou a base do piso.
É normal que o motor vibre?
Sim, é normal que o motor vibre durante o uso. Mas se a vibração do motor estiver excedendo os níveis normais ou acompanhada de um barulho estridente, isso pode ser um sinal de que algo está errado com o motor.
O que causa vibração no motor?
Cinco razões pelas quais seu motor pode estar vibrando incluem velas de ignição desgastadas, mangueiras soltas ou desconectadas, suportes do motor quebrados, sistema de admissão de combustível ajustado com defeito ou correia dentada com defeito.
O nível baixo de óleo do motor pode causar vibração?
Sim. Não só o óleo do motor baixo pode causar vibração, mas também o óleo do motor de baixa qualidade.
Como a vibração do motor afeta os motoristas?
De todas as razões pelas quais um veículo pode tremer e chacoalhar enquanto está em movimento, a vibração do motor merece um exame especial porque pode ter um impacto no conforto do condutor e dos passageiros, na resistência do condutor e na durabilidade do veículo – uma vez que a vibração causa desgaste prematuro.
