Som do motor

Por Eric Tingwall // Fotos: Justin Maconochie

O que diferencia um motor boxer da Porsche de um V6 do Toyota Camry, além do ângulo das bancadas de cilindro, potência máxima, posição de montagem e seu interesse em ter um? Com o pé no porão, o Porsche emite um ronco mecânico agressivo, enquanto o Camry emite um murmúrio nada ameaçador. Como dois seis-cilindros podem soar tão diferentes?

Antes de responder isso, uma breve introdução sobre o som: ele é originado pelas vibrações que causam distúrbios de pressão no ar que chega aos nossos ouvidos. A frequência (medida em Hertz - Hz) de uma onda sonora – quantas vezes a onda oscila em um segundo – determina como nosso cérebro processa e interpreta a altura do som. Uma frequência mais elevada torna um som mais agudo, e uma frequência mais baixa, um som mais grave. Um carro sob aceleração emite uma variedade delas, mas sua nota de raiz — o tom do acorde no qual é baseado — é definido por sua frequência dominante.

Essas vibrações geradoras de som derivam da combustão em cada cilindro e a pressão correspondente nos sistemas de escape e admissão. Todos eles são ligados à velocidade rotacional do motor; à medida em que as rotações sobem e descem, o timbre fica mais agudo ou mais grave.

Calcular a frequência dominante a uma dada rotação é simples. Primeiro você converte a rotação do motor para Hertz, a unidade de frequência, com a seguinte fórmula: 60 rpm = 1 rotação por segundo, ou 1 Hz. Logo, podemos considerar que um V6 girando a 1.800 rpm está a 30 Hz (1800/60 = 30).

Mas porque cada cilindro de um motor quatro tempos tem apenas uma ignição a cada duas revoluções do virabrequim, estamos falando de metade dos cilindros do propulsor. Multiplique aqueles 30 Hz por três (o número de ignições por revolução do virabrequim) e você tem 90 Hz como frequência dominante que define o ronco do motor a 1.800 rpm. À medida em que a velocidade do motor aumenta, a frequência de ignição aumenta proporcionalmente.

Em um seis-cilindros, ele também é chamado a “terceira ordem do motor” porque sua frequência é três vezes maior que a rotacão do motor. Em um oito cilindros, a frequência de ignição é a quarta ordem do motor; em um V10 é a quinta.

Mas esta terceira ordem de frequência é apenas um componente do timbre. Mesmo que o seis-cilindros boxer gere a mesma frequência de terceira ordem que o V6, o Porsche e o Toyota ainda soariam bem diferentes.

Som do motor

O timbre geral do motor depende de milhares de variáveis, uma vez que a frequência de ignição causa vibrações adicionais na estrutura e nos dutos. Os carros mais gargarejantes e agressivos têm meias-ordens bastante altas, como 2,5 ou 3,5 vezes a frequência de ignição. Isso produz aquele rugido desejado em um esportivo. Eles são normalmente ajustados pela afinação do escape. O volume relativo das ordens mais altas definem os timbres tão distintos destes dois motores. A diferença está na altura que forma a nota de raiz que criará a nota do motor.

As frequências que podem cantar e as que devem ficar mudas são definidas pelo engenheiro de ruído, vibração e aspereza (NVH, na sigla em inglês). Um abafador no escape cancela algumas frequências desagradáveis que ressoariam na cabine a uma certa carga e rotação. Todo som de motor é produto de uma orquestra inteira de buchas, diâmetros de tubos e centenas de peças de metal de várias espessuras, bem como fatores de projeto, como o desenho do escape, isolação e carroceria.

“Cada cilindro produz um som e a forma que o motor é fundido, a ordem de ignição e o formato do coletor de escape controlam a forma como esses sons se misturam”, conta Matt Maunder, um especialista em vibração e ruído de powertrains na Ricardo.

Considere dois oito cilindros altos e sonoros que roncam como nada visto. A ordem de ignição do V8 de virabrequim plano (180 graus) da Ferrari 458 Italia se alterna entre os bancos de cilindros, produzindo um áudio sedoso e sonoro. Em contraste, o V8 small-block do Corvette emite um borbulhar rugoso devido ao seu virabrequim cruzado (90 graus) e a uma sequência de ignição que produz pulsos com espaçamentos irregulares em cada banco de cilindros.

Então por que o Toyota V6 soa diferente do Porsche boxer? Pelo mesmo motivo que ninguém vai ao Teatro Municipal para ouvir Metallica

AS CORES DO VENTO

Estes gráficos, produzidos pelos especialistas em som da Sound Answers, mostram as frequências registradas nos respectivos escapes dos carros abaixo durante uma subida de marchas. A cor indica o volume em decibéis (amarelo é o mais intenso, indicativo das frequências dominantes), enquanto o eixo vertical mostra as frequências (quanto mais alta, mais agudo é o tom).

Som do motor

Som do motor

COMO FAZER UM SEIS SOAR COMO OITO

O aprimoramento eletrônico de som, também conhecido como “aquele negócio que você odeia nos novos BMW M”, usa os alto-falantes da cabine ou um agitador eletromagnético afixado na parede corta-fogo para gerar sua própria trilha sonora de combustão interna. Sabendo apenas a velocidade do motor e sua carga, é possível alterar completamente o timbre percebido no motor.

Se você quiser que um seis-cilindros soe como um V8, a 1.800 rpm você gera 120 Hz e multiplica isso pela frequência de quarta ordem, em vez de usar a de terceira ordem natural do seis-cilindros, que é 90 Hz. O aprimoramento artificial pode ser um tabu entre os puristas, mas está cada vez mais popular entre os fabricantes por que é barato, eficiente e não acrescenta peso.