Bahkan jika mereka memainkan nada yang sama, ada perbedaan besar antara mendengarkan pemain biola virtuoso dan siswa tahun pertama, karena siapa pun yang pernah tinggal dengan siswa tahun pertama akan segera mengkonfirmasi. Dari sudut pandang teknis, kedua suara itu mungkin memiliki frekuensi dan volume yang sama seperti yang diukur oleh instrumen laboratorium, tetapi perbedaannya sebagian besar terletak pada kesan subjektif murni yang mereka ciptakan di dalam pendengar.

Dikotomi tersebut merupakan inti dari tantangan yang dihadapi oleh para insinyur yang ditugaskan untuk memahami dan mengendalikan masalah yang terkait dengan apa yang umumnya dikenal sebagai karakteristik Kebisingan, Getaran, dan Keras (NVH) di semua jenis produk termasuk mesin diesel. Mikrofon sensitif dan instrumen lain yang bekerja di ruang anechoic canggih dapat menangkap, menganalisis, dan mengkategorikan karakteristik fisik suara yang dihasilkan oleh mesin, tetapi mereka tidak dapat menangkap aspek subjektif murni yang dialami oleh  pengguna manusia dari peralatan yang dinyalakannya.

Tiga komponen NVH

NVH bukan masalah sepele. Dalam survei baru-baru ini, produsen peralatan asli (OEM) diminta untuk memberi peringkat 31 kategori mesin sesuai urutan kepentingannya. Keandalan menduduki puncak daftar, NVH berada di urutan kelima dan emisi berada di urutan ke-24. NVH penting bagi OEM karena penting bagi pelanggan yang membeli dan menggunakan peralatan mereka. 

‘Tanda tangan’ NVH mesin saat dihidupkan dan idle adalah elemen kunci dalam menentukan kualitas yang dirasakan dari mesin yang dihidupkannya. Jika menyala tanpa asap dan idle dengan suara yang hampir mirip otomotif, operator dan pembeli akan terkesan. 

Untuk membuat mesin secara inheren lebih senyap, para insinyur Perkins telah mengidentifikasi peluang pengurangan kebisingan pada komponen mesin mulai dari panci oli hingga kipas pendingin dan roda gigi di bawah penutup kotak waktu. Bekerja pada tahap desain setiap mesin baru, upaya ini telah mencapai pengurangan 5dB(A) dan lebih banyak dibandingkan dengan generasi sebelumnya dari mesin yang sama.

Itu kabar baik tapi itu bukan keseluruhan cerita. Meskipun semua upaya ini menghasilkan mesin yang menghasilkan lebih sedikit komponen NVH yang dapat diukur secara objektif—kebisingan dan getaran—komponen yang paling penting bagi pengguna akhir—kekerasan—adalah subjektif dan sangat bergantung pada interaksi antara mesin dan mesin yang dihidupkannya.

Tapi, selalu salah mesinnya

Secara historis, masalah NVH telah menjadi salah satu hal terakhir yang ditangani dalam mengembangkan mesin baru dan jawabannya terlalu sering adalah menambahkan beberapa isolasi tambahan untuk menutupi masalah atau mengubah beberapa komponen yang tampaknya menjadi sumbernya. Itu biasanya mahal dan kurang dari solusi ideal karena dalam mengatasi sumber kebisingan, perubahan di satu area mungkin memiliki implikasi serius pada yang lain. Misalnya, tidak ada manfaat dari menambahkan ‘busa’ bahan isolasi kebisingan di bawah kap mesin, itu sendiri merupakan proses yang mahal, jika sumber kebisingan yang dominan sebenarnya adalah sistem pembuangan. 

Koordinasi antara pembuat mesin dan OEM sejak dini untuk memastikan solusi yang dapat diterapkan sangat penting. Yang benar adalah bahwa sebagian besar OEM tidak memiliki peralatan yang diperlukan untuk mengidentifikasi dan mengisolasi sumber masalah NVH atau insinyur yang sangat terlatih dan berpengalaman yang diperlukan untuk menghilangkannya. Ada beberapa kemungkinan sumber kebisingan pada mesin apa pun dan untuk menentukan mengapa sesuatu terdengar, sumber, jalur transmisi, dan respons komponen apa pun perlu diselidiki.

Dalam kasus yang disebutkan di atas, tingkat kebisingan yang sangat tidak menyenangkan secara subjektif terjadi di kabin mesin prototipe yang sedang dikembangkan oleh pelanggan Perkins. Masalahnya, tentu saja, hilang ketika mesin tidak hidup, sehingga OEM, segera mengidentifikasi mesin sebagai sumbernya dan memanggil Perkins untuk mencari solusi. 

Setelah sejumlah besar pengujian, analisis, dan pekerjaan detektif logis, para insinyur Perkins menentukan bahwa suara di dalam kabin disebabkan oleh saluran pembuangan yang menarik jendela besar di kabin ke dalam kondisi yang beresonansi. Tim mempresentasikan OEM dengan berbagai solusi termasuk memperkeras struktur kabin, memperkenalkan kaca ganda, memindahkan sistem pembuangan ke lokasi yang berbeda dan hanya mengatur ulang outlet knalpot sehingga tidak menggairahkan jendela. OEM memilih untuk mengorientasikan ulang outlet knalpot, solusi yang tampaknya jelas tetapi didasarkan pada jam penelitian dan pengujian.

Dalam insiden lain, OEM mengalami suara yang diidentifikasi sebagai “Panggilan rusa” di kabin salah satu mesin mereka. Sekali lagi, suara hanya terjadi ketika mesin sedang berjalan sehingga OEM secara alami memanggil tim Perkins NVH untuk meminta bantuan. 

Analisis ‘forensik’ virtual dari seluruh sistem dilakukan dan sumbernya diisolasi ke sistem induksi udara. “Panggilan Moose” sebenarnya adalah resonansi tak terduga dalam pipa induksi yang dihilangkan dengan menambahkan resonator pada titik-titik strategis dalam sistem induksi.

Bahkan perbedaan bahasa dapat menjadi faktor dalam mengidentifikasi dan menghilangkan masalah NVH karena suara yang sama dideskripsikan secara berbeda dalam bahasa yang berbeda. Dalam satu kasus, tim NVH di pabrik Perkins Wuxi di China sedang berkonsultasi dengan tim yang berbasis di Inggris untuk membantu menemukan solusi bagi salah satu OEM mereka yang mengalami suara yang tidak mudah diterjemahkan dari bahasa Mandarin ke Inggris.  

Setelah sedikit diskusi yang baik, salah satu insinyur berbahasa Inggris bertanya kepada rekan Cinanya apakah itu terdengar seperti “lebah dalam botol”. Analogi itu melewati batasan bahasa dan sumbernya diidentifikasi sebagai katup pelepas tekanan oli yang tidak berfungsi. Sekali lagi, mesin disalahkan atas masalah NVH, tetapi solusinya ditemukan di tempat lain.

Manusia sangat baik dalam mendengar dan jangkauan pendengaran kita mencakup segala hal mulai dari pin yang jatuh hingga pesawat jet yang lepas landas. Kami juga memiliki kemampuan untuk ‘fokus’ pada suara dan mengambilnya dari latar belakang yang bising. Atribut-atribut itulah yang membuat rekayasa NVH menantang dan bermanfaat. 

Menantang karena menghilangkan satu suara yang tidak menyenangkan sering kali memungkinkan untuk mendengar suara lain yang mengarah ke permainan ‘whack-a-mole’ yang tidak pernah berakhir. Menghargai karena setiap proyek yang berhasil membuat siswa biola tahun pertama itu sedikit lebih dekat ke panggung konser di mana pengukuran objektif dan kesan subjektif berada dalam harmoni yang sempurna.