CAIXA DE PREGOS


ouvido

Figura detalhando as partes que compõem o ouvido

Esta matéria vai abordar os ruídos, vibrações e asperezas geradas pelo funcionamento do veículo e suas interações com o meio ambiente. É o NVH, noise, vibration & harshness que se relaciona com relevância e diretamente com a qualidade percebida do veículo.

diagrama de blocos

Diagrama de blocos mostrando as fontes geradoras de ruídos e vibrações, motor/transmissão, vento, rolagem e sistemas operacionais, incluindo também os rangidos e chocalhos gerais do veículo

Antes de entrar na matéria propriamente dita, vamos recordar alguns conceitos para facilitar o seu entendimento.

O ruído emitido por uma fonte sonora chega aos nossos ouvidos através de ondas transportadas via aérea e que excitam o tímpano em forma de pressão acústica. Para quantificar esta pressão, foi desenvolvida uma forma simples e comparativa a uma fonte de referência que é o dB ou decibel.

Imagine uma escala não linear que vai de 20 micropascais  (pressão acústica de referência) correspondendo a um vôo de mosquito a três metros de distância, até 100.000.000 micropascais, correspondendo a decolagem de um avião a jato a 30 metros.

 dB =  20 x LOG10 (P / Pr), ou seja, dB é igual a 20 multiplicado pelo logaritmo na base 10 da relação entre a pressão sonora da fonte que se quer medir e a pressão de referência. Aparelhos como o decibelímetro medem diretamente a fonte de ruído com relação à pressão de referência.

Interessante notar que zero dB não indica ausência de ruído e sim que a fonte sonora é igual a fonte de referência. O logaritmo do número 1 na base 10 é igual a zero.

Outro ponto importante é se a pressão sonora da fonte dobra de valor, o aumento relativo é de 6 dB

Outro fundamento,  quando se duplica a fonte de mesmo ruído a soma é  acrescida de  3dB .  Por exemplo, 50 dB + 50 dB não são 100 dB e sim 53 dB .

planilha JPEG

Escala das pressões sonoras e sua correspondência logarítmica em dB

 Outro conceito importante para o entendimento da matéria é a ordem da freqüência sonora.  Por exemplo, freqüência ordem 2 significa 2 eventos por ciclo. Em um motor 4-cilindros ocorrem duas explosões na câmara de combustão por volta completa do virabrequim, ou seja, freqüência ordem 2.  Para um motor 6-cilindros a freqüência é ordem 3 ou de terceira ordem………o de 8 cilindros é quarta ordem e assim por diante.

Voltemos ao assunto principal.

Motor e transmissão – Powertrain NVH 

O funcionamento do motor gera ruídos e vibrações causados pela explosão do combustível na câmara de combustão e das forças resultantes transmitidas pelos pistões ao virabrequim, à transmissão e às rodas, movimentando o veículo. O ruído das explosões é o chamado ruído primário. Quanto mais cilindros,  maiores serão as freqüências primárias e ao contrário, quanto menos cilindros, menores serão as freqüências.

frequencias do motor

Tabela mostrando as freqüências primárias com relação à rotação e ao número de cilindros do motor

A suavidade de funcionamento do motor depende fundamentalmente do número de cilindros, da ordem de ignição e das forças de inércia inerentes à concepção do motor, em linha, em ‘V’, boxer etc.

Em geral, quanto menos cilindros, menores serão as freqüências primárias e maiores as possibilidades de vibrações. Os coxins do motor e transmissão são importantes para isolar as vibrações, evitando que elas passem para a carroceria e incomodem os ocupantes do veículo.  Quanto menor o número de cilindros, tanto maior a dificuldade de projetar os coxins devido a maior energia vibratória gerada.

O funcionamento do motor gera também freqüências torcionais que passam do virabrequim para a embreagem e para a transmissão,podendo gerar ruídos  em marcha-lenta e  em acelerações e desacelerações.

Os  ruídos e vibrações do motor e transmissão são, de maneira geral, avaliados em marcha-lenta, em acelerações e desacelerações e em velocidades constantes do veículo. Análises também são realizadas em laboratório em câmaras semi-anecóicas e/ou anecóicas totalmente.

camara semianecoica

Motor sendo analisado em câmara semi-anecóica

Na marcha-lenta se avalia a intensidade e a qualidade sonora além das possíveis vibrações que passam através dos coxins  do motor, transmissão e escapamento para a carroceria. Possíveis ruídos de chocalhar gerado nas engrenagens da transmissão e nas molas de amortecimento torcional  do disco de embreagem também são avaliados.

Detalhes mostrando as fontes de ruido na transmissão e o sonograma do chocalhar das engrenagens (gear rattle)

Com o veiculo em movimento se avalia a intensidade e a qualidade sonora do motor e transmissão em acelerações, desacelerações e em velocidades estabilizadas. Ruídos da transmissão se apresentam normalmente como um “choro” (whine noise) causados na maioria das vezes pelas tolerâncias e acabamento dos dentes das engrenagens, além do paralelismo entre os eixos primário e secundário.

De maneira geral a marcha à ré é mais ruidosa por serem  engrenagens de dentes retos.

Também são avaliados os ruídos secundários gerados pelo sistema de comando das válvulas, bomba de óleo, bomba d’água, compressor do ar-condicionado, bomba de direção hidráulica, alternador, pulsação na entrada do filtro de ar etc.  São ruídos também identificados pela ordem das freqüências geradas.

frequencias e ordens

Tabela mostrando as frequências secundárias e suas ordens com relação às rotações do motor. Como exemplo, a bomba d’água com 7 palhetas e com relação de polia 1,2:1 resulta em freqüência de oitava ordem aproximadamente (7 multiplicado por 1,2)

As freqüências secundárias em sua maioria têm pouca energia e são minimizadas com acréscimo de manta isoladora  no capô  e/ou com uma cobertura na região superior do motor que serve também como item de aparência.

mercedes

audi

O sistema de escapamento amortece e filtra os ruídos das freqüências primárias dando a qualidade sonora que chega aos ouvidos dos ocupantes na cabine do veículo.  O sistema de admissão/filtro de ar também pode contribuir para este efeito de “colorir” o som.

escapamento

Podemos entender que mesmas freqüências primárias podem chegar de maneiras completamente diferente aos ouvidos dependendo da qualidade sonora resultante, tanto em volume quanto em balanço harmônico.

Ruídos mais altos podem incomodar menos que os mais baixos dependendo do tuning adotado para a qualidade sonora.

A qualidade sonora pode ser visualizada em sonogramas gerados em câmaras  isoladas e com baixa reflexão sonora, mostrando o conjunto de freqüências em função da rotação do motor e a intensidade sonora para cada ordem.

lexus

Sonograma de um veículo refinado, som do motor passando pouca sensação de potência ao motorista

jaguar

Veículo refinado porém passando sensação de potência ao motorista

 

maseratti

Veiculo tipicamente esportivo com o motor passando muita sensação de potencia ao motorista.

porsche

Veículo tipicamente esportivo com peculiar colorido sonoro grave em torno de 200 Hz, passando muita sensação de potência ao motorista

Fazendo um pouco de história, o VW Passat com motor AP 1500  foi um exemplo de um bom tuning de escapamento e filtro de ar. Seu som tendendo para o esportivo tinha um colorido especial que marcou época. Creio que todos se lembram e valorizam o Passat neste aspecto de qualidade sonora que se manteve ao longo dos anos com os motores AP 1600  e 1800.

Dava gosto acelerar o Passat!

passat

Aos saudosistas, capa do folder imprensa de lançamento do VW Passat

 A matéria será  complementada em um próximo post englobando o ruído de rolagem, de vento, operacionais e rangidos e chocalhos (S&R).

CM

Material ilustrativo: acervo do autor / www.flatout.com.br
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