5 innovaciones que reducen las vibraciones del motor

En 1990, una nueva marca derivada del fabricante de automóviles japonés Toyota Motor Co. se encontró ansiosa por causar una buena impresión entre los compradores que equiparaban el lujo supremo con las marcas europeas. El advenedizo, Lexus, transmitió un comercial en el que una pirámide de 15 copas de champán se balanceaba sobre el capó de un Lexus LS 400. Con el auto en una cinta rodante, el equivalente a más de 140 millas por hora (225,3 kilómetros por hora), el motor acelerando, las gafas permanecieron inmóviles en el capó, prueba, presumiblemente, de la precisión de los detalles del nuevo fabricante de lujo y la suavidad sedosa de sus autos [fuente: Dawson ].

Se probó, por cierto, que el truco en el comercial era realmente auténtico. ¿Pero el truco en sí demostró algo?

Si el rápido aumento en el reconocimiento de la marca Lexus fue un indicador, mostró que los compradores de autos premium otorgaron una importancia significativa a las mediciones de calidad, como la vibración del motor. Específicamente, cuanto menos, mejor: como sabe cualquiera que haya soportado el ruido dentro de un econobox, las vibraciones del motor que llegan a la cabina pueden afectar gravemente la calidad de conducción.

La vibración del motor es solo uno de varios factores de calidad a los que los ingenieros automotrices se refieren como ruido, vibración y aspereza, o simplemente NVH. Es importante concentrarse porque NVH determina, en gran parte, lo que los consumidores piensan y sienten sobre un vehículo; a su vez, eso afecta cuánto están dispuestos a pagar por él y si están dispuestos a comprarlo.

De todas las razones por las que un vehículo puede temblar y traquetear mientras está rodando, la vibración del motor merece un escrutinio especial porque puede tener un impacto en:

Así que echemos un vistazo a cinco innovaciones del pasado, presente y futuro que pueden reducir las vibraciones del motor, aumentar la comodidad y mejorar la experiencia de conducción en general.

1. Piezas de montaje de motor flexibles
2. Técnicas de endurecimiento corporal
3. Mejores componentes de encendido
4. Equilibradores armónicos
5. Control de vibración activo

En cierto sentido, los soportes del motor son la primera línea de defensa para evitar que las sacudidas del motor se propaguen por todo el vehículo.

Primero, probablemente deberíamos hablar sobre por qué los motores producen vibraciones en primer lugar. Recuerde que el proceso de combustión interna es una serie de explosiones. Están finamente controlados y coreografiados, pero son explosiones contundentes, no obstante. En segundo lugar, los motores de combustión interna son una mezcolanza de partes que bombean, zumban y giran. Esas partes tienen masa y, cuando se ponen en movimiento, reaccionan contra el bloque del motor con una fuerza igual y opuesta. Esas reacciones, multiplicadas por miles por minuto dentro de un motor típico, se manifiestan como vibraciones.

Por lo tanto, cierta cantidad de vibración del motor es perfectamente natural; es solo que no queremos sentirla dentro del compartimiento de pasajeros. Los soportes del motor suelen ser bridas de metal en el motor y a lo largo de las paredes del compartimiento del motor. Están revestidos con ojales gruesos o bloques hechos de poliuretano o caucho para absorber parte de la energía de vibración del motor cuando está funcionando.

Si comienza a notar una vibración excesiva del motor donde antes no la había (y sabe que no es otra cosa, como una suspensión desalineada), un buen lugar para revisar son los soportes del motor. Los soportes del motor desgastados pueden ser obvios; a menudo, la goma u otro material absorbente estarán agrietados, rasgados o visiblemente desgastados. A veces no se puede saber con solo una inspección visual, ya que la goma puede haberse colapsado internamente. Si no está seguro, consulte a un técnico calificado [fuente: Denby ].

Además de los soportes del motor, también es una buena idea revisar los soportes de la transmisión ; tienen el mismo propósito, aislar el resto del vehículo de las fuertes sacudidas causadas por la transmisión .

Cuando llamas a una persona "rígida", generalmente no se considera un cumplido. Pero cuando se aplica a los vehículos, la rigidez es algo bueno.

Cuando se trata de controlar las vibraciones del motor , vale la pena comenzar con una base sólida. Y con eso, nos referimos al marco, al esqueleto, por así decirlo, de cualquier vehículo de carretera. Un marco estructuralmente rígido y de construcción sólida resiste la flexión, la flexión y la transmisión de vibraciones molestas.

La adición de barras transversales, también llamadas barras estabilizadoras, es una práctica común para ayudar a reducir la flexión de la carrocería del automóvil y hacer que el vehículo sea más rígido en general.

Los chirridos, traqueteos y zumbidos a menudo provienen de un marco ensamblado con holgura y empeoran debido a las amplias tolerancias en la construcción general de un automóvil. En el negocio de automóviles , esto a veces se denomina "ajustar y terminar". Ese es un término amplio que esencialmente significa: "¿Cuánta atención a la calidad y precisión dedicaron los constructores en el montaje de este vehículo?"

Un ajuste y un acabado deficientes, junto con una estructura flexible y soldada flojamente, pueden hacer que cualquier vibración existente del motor suene y se sienta peor.

A veces, para buscar y eliminar las vibraciones del motor, debe ir directamente a la fuente. Nuestro próximo luchador contra las vibraciones del motor seguramente generará cierto reconocimiento entre los torneros experimentados.

La anatomía de la vibración del motor

NVH generalmente viene en dos variedades: en el aire, que se percibe a través de los oídos; y estructural, que se siente principalmente, a través del asiento del vehículo, el volante y el piso. Las perturbaciones en el aire son generalmente sonidos de mayor frecuencia en el rango de 300 Hz y superior. Los ingenieros los contrarrestan eliminándolos en la fuente o amortizándolos con material amortiguador del sonido (insertado en las cavidades de las puertas y la carrocería). Las perturbaciones estructurales tienen lugar a frecuencias tan bajas que se sienten (como vibraciones) más que se escuchan. Los ingenieros automotrices deben medir minuciosamente y tratar de mitigar las sensaciones desagradables que experimentan los conductores, ya que la energía vibratoria se transmite a las manos, los pies e incluso los asientos de los pantalones de los automovilistas. [fuente: Duncan, Su y Wolf]

Fallar es otro culpable detrás de la vibración del motor. Los sistemas modernos de encendido e inyección de combustible , que incluyen mejores bujías y computadoras inteligentes de administración del motor, son mucho más confiables que los sistemas basados ​​en distribuidores de antaño.

Dicho esto, los fallos de encendido pueden ocurrir (y ocurren) en los vehículos más nuevos. Durante una falla de encendido, una o más bujíasno disparan y encienden un pulso de combustible cuando están programados para hacerlo. Esa falla en disparar en una o más cámaras de combustión provoca un hipo en el ritmo de los pistones y, como resultado, el cigüeñal al que están unidos. El resultado: vibraciones, sacudidas e incluso calado del motor. Ahora, la parte innovadora: si no puede distinguir las vibraciones espasmódicas de un motor enfermo de uno simplemente viejo y pequeño, la tecnología actual lo tiene cubierto. Es casi seguro que una combinación de cilindro y bujía que falla o no enciende activará una luz de "revisar motor" en cualquier automóvil moderno. A partir de ahí, puede usar un lector de diagnóstico fácil de encontrar y comprar para determinar qué está mal, o llevar el vehículo a su taller de servicio local para que un técnico lo revise.

En el fondo, la vibración no deseada del motor se trata de una falta de armonía. Como ya notamos, la combustión interna es un proceso bastante violento para empezar. Nuestra próxima innovación es el intento de un hombre pionero de traer algo de armonía a la ecuación.

Si alguna vez ha visto el cigüeñal de un automóvil de cerca y personalmente, sabe que es un equipo grande, pesado y extremadamente resistente. Tiene que serlo, para poder resistir los golpes que recibe de los miles de golpes de pistón explosivos que recibe por minuto.

Por duro que sea, un cigüeñal es propenso a retorcerse y flexionarse en reacción a los golpes que recibe de los pistones y las bielas que se encuentran sobre él. También puede transmitir vibraciones no deseadas por todo el motor y el resto del vehículo. Además, a ciertas RPM, el cigüeñal puede alcanzar un estado llamado resonancia, donde vibra a una frecuencia que puede causar fallas catastróficas (piense en los comerciales de televisión que ha visto donde se usa un cantante resonante o un sonido agudo para romper una copa de vino desafortunada).

En 1911, el genio automotriz Frederick Lanchester inventó un dispositivo para atornillar el extremo de los cigüeñales giratorios para eliminar, o al menos reducir, estos problemas. Había nacido el equilibrador armónico (que tiene nombres que incluyen amortiguador/amortiguador de vibraciones o polea del cigüeñal). Este equilibrador amortigua las fuerzas de torsión y cizallamiento impartidas en el cigüeñal por el empuje de los pistones. Para absorber la tremenda energía del cigüeñal, el balanceador tiene una sección que puede estar hecha de goma o llena de un fluido disipador de energía [fuente: Hillier ].

Hasta ahora, hemos buscado muchas formas de prevenir pasivamente, o al menos amortiguar, esas molestas vibraciones del motor. Pero nuestra última innovación antivibración en realidad ataca para mantener a raya esas malas vibraciones.

Reducir el peso y arriesgarse a los batidos

Los equilibradores armónicos son pesados ​​por necesidad, para contrarrestar la considerable masa giratoria de un cigüeñal. Pero en el mundo de alto rendimiento de la personalización de automóviles, el peso se come a los caballos de fuerza. Como resultado, muchos entusiastas de la velocidad reemplazan los equilibradores armónicos de sus automóviles con versiones más livianas del mercado de accesorios o eliminan las unidades por completo para ir un poco más rápido. La contrapartida: obtienen un andar más duro, más inestable y potencialmente acortan la vida útil del motor de su automóvil.

Si alguna vez ha hojeado un catálogo de una de esas costosas tiendas de gadgets, es probable que haya encontrado un anuncio de audífonos con cancelación de ruido . Si es así, puede recordar que funcionan al detectar ruidos ofensivos con un micrófono, duplicar el sonido en casi todos los sentidos y canalizarlo de vuelta a sus oídos. La única diferencia: el sonido duplicado se desplaza deliberadamente 180 grados fuera de fase con respecto al ruido original.

Si bien los sonidos del duelo son de la misma frecuencia y amplitud, el cambio de fase hace que se cancelen entre sí. Para usted, el oyente, el ruido original se convierte en un susurro apenas audible de sí mismo, lo que le permite disfrutar de su música o, si lo prefiere, del dulce silencio.

Esa es más o menos la forma en que también funciona el control activo de vibraciones, que se puede usar en automóviles. En un sistema, de una empresa llamada Trelleborg Automotive, un micrófono montado en el automóvil escucha las vibraciones dentro de un rango de frecuencia predeterminado. Similar al ejemplo de los auriculares, el sistema responde con una contravibración igual pero opuesta. Un actuador electromagnético, llamado "agitador", transmite las contravibraciones en puntos de montaje seleccionados, por ejemplo, el volante o el espacio para los pies del piso.

Por supuesto, un posible inconveniente de dicho sistema es que podría funcionar demasiado bien y enmascarar algunos de los síntomas de un automóvil verdaderamente averiado. Pero, como se mencionó anteriormente, es muy probable que reciba algún otro tipo de advertencia, como una luz de verificación del motor , para señalar un problema legítimo.

Como acaba de leer, las vibraciones del motor se pueden sentir en la cabina por muchas razones. Por suerte para nosotros, las innovaciones anteriores ofrecen formas efectivas de luchar contra el traqueteo, traqueteo y estruendo no deseados del motor.

Publicado originalmente: 20 de julio de 2012

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