Nel 1990, un marchio nascente della casa automobilistica giapponese Toyota Motor Co. si è trovato desideroso di fare impressione tra gli acquirenti che identificavano il massimo del lusso con i marchi europei. Il parvenu, Lexus, ha mandato in onda uno spot pubblicitario in cui una piramide di 15 flute di champagne in bilico sul cofano di una Lexus LS 400. Con l'auto su un tapis roulant percorreva l'equivalente di oltre 140 miglia orarie (225,3 chilometri orari), motore su di giri, i vetri sono rimasti immobili sul cofano, prova, presumibilmente, dei dettagli di precisione del nuovo produttore di lusso e della morbidezza setosa delle sue auto [fonte:Dawson].
È stato dimostrato, tra l'altro, che l'acrobazia nello spot era davvero autentica. Ma l'acrobazia in sé ha dimostrato qualcosa?
Se il rapido aumento del riconoscimento del marchio Lexus è stato un indicatore, ha dimostrato che gli acquirenti di auto premium attribuiscono un'importanza significativa alle misurazioni della qualità come le vibrazioni del motore. In particolare, meno è, meglio è:come sa chiunque abbia sopportato la racchetta all'interno di un econobox, le vibrazioni del motore che raggiungono l'abitacolo possono ostacolare gravemente la qualità di guida.
La vibrazione del motore è solo uno dei numerosi fattori di qualità che gli ingegneri automobilistici chiamano rumore, vibrazione e durezza, o semplicemente NVH. È importante concentrarsi perché NVH determina, in gran parte, ciò che i consumatori pensano e sentono su un veicolo; a sua volta, ciò influisce su quanto sono disposti a pagare per questo e se sono disposti ad acquistarlo.
Tra tutti i motivi per cui un veicolo può tremare e sferragliare mentre è in movimento, le vibrazioni del motore meritano un esame speciale perché possono avere un impatto su:
Diamo quindi un'occhiata a cinque innovazioni del passato, presente e futuro che possono ridurre le vibrazioni del motore, aumentare il comfort e migliorare l'esperienza di guida complessiva.
ContenutiIn un certo senso, i supporti del motore sono la prima linea di difesa per evitare che le vibrazioni del motore si propaghino nell'intero veicolo.
Innanzitutto, dovremmo probabilmente parlare del motivo per cui i motori producono vibrazioni in primo luogo. Ricordiamo che il processo di combustione interna è una serie di esplosioni. Sono finemente controllati e coreografati, ma sono comunque esplosioni potenti. In secondo luogo, i motori a combustione interna sono un miscuglio di parti pompanti, ronzanti e rotanti. Quelle parti hanno massa e, quando messe in movimento, reagiscono contro il blocco motore con forza uguale e contraria. Quelle reazioni, moltiplicate per migliaia al minuto all'interno di un tipico motore, si manifestano come vibrazioni.
Quindi, una certa quantità di vibrazione del motore è perfettamente naturale:è solo che non vogliamo sentirla all'interno dell'abitacolo. I supporti del motore sono in genere flange metalliche sul motore e lungo le pareti del vano motore. Sono rivestiti con gommini o blocchi spessi in poliuretano o gomma per assorbire parte dell'energia delle vibrazioni del motore quando è in funzione.
Se inizi a notare vibrazioni eccessive dal motore dove prima non ce n'erano (e sai che non è qualcos'altro, come una sospensione disallineata), un buon posto per controllare sono i supporti del motore. I supporti del motore usurati possono essere evidenti:spesso la gomma o altro materiale assorbente sarà incrinato, strappato o visibilmente usurato. A volte non puoi dirlo solo con un'ispezione visiva, poiché la gomma potrebbe essere crollata internamente. Se non sei sicuro, rivolgiti a un tecnico qualificato [fonte:Denby].
Oltre ai supporti motore, è una buona idea controllare la trasmissione anche i supporti -- servono allo stesso scopo, isolare il resto del veicolo dalle forti vibrazioni causate dalla trasmissione.
Quando chiami una persona "rigida", generalmente non è considerato un complimento. Ma se applicata ai veicoli, la rigidità è una buona cosa.
Quando si tratta di tenere sotto controllo le vibrazioni del motore, vale la pena iniziare con una solida base. E con questo intendiamo il telaio -- lo scheletro, se vuoi, di qualsiasi veicolo stradale. Un telaio solidamente costruito e strutturalmente rigido resiste alla flessione, alla flessione e alla trasmissione di fastidiose vibrazioni.
L'aggiunta di barre trasversali, dette anche barre stabilizzatrici, è una pratica comune per ridurre la flessione della carrozzeria e rendere un veicolo più rigido nel complesso.
Cigolii, sonagli e ronzii spesso provengono da un telaio assemblato in modo lasco e sono aggravati da ampie tolleranze sulla costruzione complessiva di un'auto. Nel settore automobilistico, questo viene talvolta definito "fit and finish". Questo è un termine ampio che essenzialmente significa "Quanta attenzione alla qualità e alla precisione hanno dedicato i costruttori nell'assemblaggio di questo veicolo?"
Un montaggio e una finitura scadenti, insieme a un telaio flessibile e saldato in modo lasco, possono far sentire peggio le vibrazioni del motore esistenti.
A volte, per scovare ed eliminare le vibrazioni del motore devi andare direttamente alla fonte. Il nostro prossimo strumento per combattere le vibrazioni del motore susciterà sicuramente un certo riconoscimento tra gli esperti tornitori di chiavi inglesi.
L'anatomia delle vibrazioni del motoreL'NVH è tipicamente disponibile in due varietà:nell'aria, che si percepisce attraverso le orecchie; e strutturale, che per lo più si sente -- attraverso il sedile, il volante e il pianale del veicolo.Disturbi aerei sono generalmente suoni di frequenza più alta nella gamma 300 Hz e oltre. Gli ingegneri li contrastano eliminandoli alla fonte o insonorizzandoli con materiale fonoassorbente (inserito nelle cavità della porta e della carrozzeria).Disturbi strutturali avvengono a frequenze così basse da essere percepite (come vibrazioni) più che udite. Gli ingegneri automobilistici devono misurare scrupolosamente e cercare di mitigare le sensazioni spiacevoli che provano i conducenti, poiché l'energia delle vibrazioni viene trasmessa alle mani, ai piedi degli automobilisti e persino ai sedili dei loro pantaloni![fonte:Duncan, Su e Wolf]
La mancata accensione è l'ennesimo colpevole dietro le vibrazioni del motore. I moderni sistemi di accensione e iniezione del carburante, che includono candele migliori e computer intelligenti per la gestione del motore, sono molto più affidabili dei sistemi basati sui distributori del passato.
Detto questo, la mancata accensione può (e succede) ancora sui veicoli più recenti. Durante una mancata accensione, una o più candele non si attivano e accendono un impulso di carburante quando sono programmate per farlo. La mancata accensione di una o più camere di combustione provoca un singhiozzo nel ritmo dei pistoni e, di conseguenza, nell'albero motore a cui sono collegati. Il risultato:vibrazioni, strappi e persino lo stallo del motore. Ora per la parte innovativa:se non riesci a distinguere le vibrazioni spasmodiche di un motore malato da uno semplicemente vecchio e insignificante, la tecnologia di oggi ti copre. È quasi certo che una combinazione cilindro-candela che si accende o non si accende in modo errato attiverà una spia di "controllo motore" su qualsiasi auto moderna. Da lì, puoi utilizzare un lettore diagnostico facile da trovare e acquistare per determinare cosa c'è che non va o portare il veicolo al tuo centro di assistenza locale per far dare un'occhiata a un tecnico.
Al suo interno, le vibrazioni indesiderate del motore riguardano una mancanza di armonia. Come abbiamo già notato, la combustione interna è un processo piuttosto violento per cominciare. La nostra prossima innovazione è il tentativo di un uomo pionieristico di portare un po' di armonia nell'equazione.
Se hai mai visto un albero a gomiti di un'automobile da vicino e di persona, sai che è un equipaggiamento grande, pesante ed estremamente resistente. Deve esserlo, per resistere ai colpi che subisce le migliaia di colpi di pistone esplosivi che riceve ogni minuto.
Per quanto sia duro, un albero a gomiti è incline a torcersi e flettersi in reazione allo sfregamento che prende dai pistoni e dalle bielle sopra di esso. Può anche trasmettere vibrazioni indesiderate in tutto il motore e nel resto del veicolo. Inoltre, a un certo numero di giri, l'albero motore può raggiungere uno stato chiamato risonanza, in cui vibra a una frequenza che può causare guasti catastrofici (pensa agli spot televisivi che hai visto in cui un cantante risonante o un suono acuto viene utilizzato per frantumarsi uno sfortunato bicchiere di vino).
Nel 1911, il genio automobilistico Frederick Lanchester inventò un dispositivo da avvitare all'estremità degli alberi a gomiti rotanti per eliminare, o almeno ridurre questi problemi. È nato il bilanciatore armonico (che prende il nome di smorzatore / smorzatore di vibrazioni o puleggia dell'albero motore). Questo equilibratore smorza le forze di taglio e torsione impartite sull'albero motore dalla spinta dei pistoni. Per assorbire l'enorme energia dell'albero a gomiti, il bilanciatore ha una sezione che può essere fatta di gomma o riempita con un fluido dissipatore di energia [fonte:Hillier].
Finora, abbiamo esaminato molti modi per prevenire passivamente, o almeno attutire, quelle fastidiose vibrazioni del motore. Ma la nostra ultima innovazione anti-vibrazione va effettivamente all'attacco per tenere a bada quelle vibrazioni negative.
Radersi il peso e rischiare le scosseI bilanciatori armonici sono necessariamente pesanti, per contrastare la notevole massa rotante di un albero motore. Ma nel mondo ad alte prestazioni della personalizzazione delle auto, il peso si trasforma in potenza. Di conseguenza, molti appassionati di velocità sostituiscono i bilanciatori armonici delle loro auto con versioni più leggere e aftermarket o rimuovono del tutto le unità per andare un po' più veloci. Il compromesso:ottengono una guida più dura e traballante e potenzialmente riducono la vita del motore della loro auto.
Se hai mai sfogliato un catalogo per uno di quei costosi negozi di gadget, è probabile che tu abbia incontrato una diffusa pubblicità di cuffie con cancellazione del rumore. In tal caso, potresti ricordare che funzionano rilevando i rumori offensivi con un microfono, duplicando il suono in quasi tutti i modi e ritrasmettendolo nelle orecchie. L'unica differenza:il suono duplicato è volutamente sfasato di 180 gradi rispetto al rumore originale.
Mentre i suoni del duello hanno la stessa frequenza e ampiezza, lo sfasamento fa sì che si annullino a vicenda. Per te, l'ascoltatore, il rumore originale è reso un sussurro appena udibile di se stesso, permettendoti di goderti la tua musica o, se preferisci, un dolce silenzio.
Questo è più o meno il modo in cui funziona anche il controllo attivo delle vibrazioni, che può essere utilizzato nelle automobili. In un sistema, di un'azienda chiamata Trelleborg Automotive, un microfono montato nell'auto ascolta le vibrazioni entro un intervallo di frequenza predeterminato. Simile all'esempio delle cuffie, il sistema risponde con una contro-vibrazione uguale ma opposta. Un attuatore elettromagnetico, chiamato "scuotitore", trasmette le controvibrazioni in punti di montaggio selezionati, ad esempio il volante o il vano piedi del pianale.
Naturalmente, un possibile inconveniente di un tale sistema è che potrebbe funzionare troppo bene e mascherare alcuni dei sintomi di un'automobile veramente malata. Ma, come accennato in precedenza, è probabile che tu riceva qualche altro tipo di avviso, come una spia del motore di controllo, per segnalare problemi legittimi.
Come hai appena letto, le vibrazioni del motore possono essere avvertite nell'abitacolo per molte ragioni. Fortunatamente per noi, le innovazioni precedenti offrono modi efficaci per combattere il rumore del motore, i sonagli e i rombi indesiderati.
Pubblicato originariamente:20 luglio 2012
