La acústica del TFSI de cinco cilindros de Audi: una orquesta en el motor

VALENCIA. – Para Audi, el tratamiento de la acústica en sus vehículos, especialmente en lo relacionado con el sonido de los motores, se ha convertido en una faceta clave en el desarrollo de cada nuevo vehículo. El sonido de un Audi depende de cada modelo, y debe cumplir con las expectativas que cada cliente se marca para ese vehículo determinado, en base a su diseño y a su posicionamiento. Un ejemplo de cómo Audi tiene en cuenta el sonido es el cinco cilindros TFSI del Audi RS 3 Sportback, el motor que mejor representa el ADN de la marca de los cuatro aros. Si hay un motor con larga tradición en Audi ese es el 5 cilindros de gasolina. Y esto se aplica no sólo a su poderoso empuje o a sus prestaciones, también a un sonido inconfundible e inimitable, fruto de un intenso trabajo de desarrollo que se inicia desde los primeros bocetos de un nuevo modelo. El objetivo es asegurar que el sonido de un Audi provoque siempre una respuesta positiva, y un Audi con las siglas RS debe sonar rotundo, poderoso y potente, con la dificultad que conlleva cumplir al mismo tiempo con la legislación que se aplica a la acústica de los vehículos. En la última versión del galardonado TFSI de cinco cilindros, seis veces consecutivas elegido “Motor del Año”, los ingenieros de quattro GmbH en Neckarsulm tuvieron que trabajar muy duro para conseguir ese sonido puro y auténtico.

“En el fondo, el cinco cilindros es algo muy especial debido a su larga tradición: el concepto original de este motor estaba también bajo el capó del Audi 100 y del Ur-quattro”, explica Steffen Hackmayer, responsable de Acústica en quattro GmbH, y encargado del sonido de los modelos RS de Audi durante más de 15 años. En realidad, el nacimiento del cinco cilindros de Audi se remonta a la segunda mitad de la década de 1970, cuando la marca de los cuatro aros acababa de dar el salto a la clase Premium con el Audi 100. Otras berlinas de la categoría se decantaban por motores de seis cilindros en línea. “Inicialmente, la configuración de nuestro coche, con tracción delantera y el motor instalado longitudinalmente nos limitaba a propulsores de cuatro cilindros”, explica Heinz Hollerweger, Director General de quattro GmbH. “Un seiscilindros nos habría obligado a utilizar un voladizo delantero muy grande”. Por ello, los ingenieros de desarrollo técnico de Audi adoptaron la solución del cinco cilindros, un motor que combina el rendimiento de un seis cilindros con la favorable distribución de pesos y la compacidad que permite un cuatro cilindros. Ya por aquel entonces el sonido del motor era un factor extremadamente importante. Y los puntos clave siguen siendo los mismos: la secuencia de encendido y la carga. En un motor de cuatro tiempos se produce una explosión en cada cilindro una vez cada dos giros del cigüeñal. Por ello, en un motor de cuatro cilindros existe una explosión cada media revolución, o dos explosiones en un giro completo del cigüeñal, lo que hace que estos motores se denominen “de segundo orden”. Un seis cilindros sería un motor “de tercer orden”, mientras que el cinco cilindros está justo entre medias: se producen las cinco explosiones –una por cada cilindro– con dos vueltas completas de cigüeñal, es decir, 2,5 explosiones por cada revolución.

Esta peculiar característica hizo que controlar la acústica del cinco cilindros inicialmente no fuera fácil para los ingenieros de Audi, aunque con el tiempo se convirtiera en todo un golpe de efecto, contribuyendo a ese sonido único y emocionante propio de los motores con esta configuración. En el caso del nuevo Audi RS 3 Sportback, el cinco cilindros cobra vida al pulsar el botón de arranque con un ronco bramido. Capaz de acelerar de 0 a 100 km/h en apenas 4,3 segundos, el TFSI ruge con fuerza a medida que la aguja escala una y otra vez hacia la zona roja del cuenta vueltas, emitiendo un sonido fascinante. Su número impar de cilindros implica que el sonido generado no es un tono sin uso idal puro; la frecuencia del encendido desarrolla armónicos que acompañan al tono sin uso idal. Es algo parecido a lo que sucede cuando se genera un sonido musical: un único tono suena como un silbido, sin nada de emoción, mientras que los armónicos añadidos por los instrumentos, como por ejemplo un piano, son los que le otorgan al tono su definición característica. En el caso de un motor, estos armónicos vienen definidos y controlados por factores como el ruido dea dmisión, que en el Audi RS 3 Sportback genera tres frecuencias de intensidad particularmente notable. Algo similar ocurre con el poderoso diez cilindros del Audi R8. Su sonido es, en cierto modo, la suma del sonido de dos motores de cinco cilindros, y está igualmente dominado por frecuencias impares. “Los cinco cilindros son algo muy especial, estos motores nos proporcionan una base técnica que nos permite crear algo muy emocional”, comenta Stephan Reil, Director de Desarrollo Técnico de quattro GmbH. “Nuestros motores han de sonar auténticos, tienes que ser capaz de oír la tecnología. Y esto se aplica no sólo al conductor, también a quienes lo escuchan desde el exterior. Ha de ser un sonido fascinante. “Es muy importante para nosotros que el sonido que emite el motor se corresponda con la carga. No debe ser molesto a velocidad constante, pero sí claramente perceptible en aceleración. Y cuanto mayor sea el régimen de giro del motor, más potente debe ser también el sonido”, explica Reil.

Por otro lado, en la medida de lo posible hay que eliminar ruidos secundarios, como por ejemplo podría ser el ruido del alternador. Cuanto menor sea el nivel de ruido secundario, más característico y auténtico será el sonido del motor. Aquí no acaba el trabajo. Para conseguir el carácter individual y exclusivo del cinco cilindros del RS 3 Sportback, Audi recurre a canales de admisión y de escape con un diseño específico, de forma que se eliminan o se realzan ciertas frecuencias, a través de la configuración de los diámetros de las canalizaciones y de los silenciadores utilizados. El principio es en este caso comparable al del funcionamiento de un órgano: cuanto más grande es la sección transversal de los conductos se consiguen tonos más profundos. Y las mariposas en el sistema de escape deportivo opcional del Audi RS 3 Sportback también desempeñan un papel fundamental, al permitir alterar el tono de la misma forma que se hace en un saxofón, por ejemplo: con las mariposas cerradas el motor es claramente más silencioso.

Para conseguir que el sonido del escape del cinco cilindros emita una sinfonía perfecta, la puesta a punto final se realiza utilizando simulaciones y analizando todos los datos. “El truco está en la combinación de la utilización de herramientas de medición adecuadas, la simulación, el cálculo basado en la experiencia técnica… y el instinto”, resume Stephan Reil. La unidad de control del motor también está equipada con un sistema de toma de datos y actúa en consecuencia para enfatizar el sonido final. Se puede controlar de forma individual la ignición en cada cilindro dependiendo del sonido que se necesite en cada momento, retrasándola hasta el último momento para conseguir ese característico efecto“trueno” cuando se demanda máxima aceleración, manteniendo la combustión en los cilindros hasta un máximo de medio segundo después de que el conductor haya levantado el pedal del acelerador, que es como los expertos evitan que conseguir un sonido perfecto tenga como precio un incremento en el consumo. “Tratamos de darle al sonido de nuestro motor su propia personalidad”, comenta Hackmayer. Y para ello la atención se centra siempre en el sonido natural, Audi no aplica ningún tipo de sonido sintetizado a sus modelos RS. “Aquí no hay actuadores que generen o amplifiquen el sonido original”, explica Reil, que asegura: “Podría distinguirse el sonido del motor del Audi RS 3 Sportback con los ojos vendados entre 100 coches, algo que sería mucho más difícil con otros motores, porque no tienen esta configuración tan exótica”.