Un acelerador es un mecanismo mediante el cual el flujo de fluido se controla mediante constricción u obstrucción.
La potencia de un motor se puede aumentar o disminuir mediante la restricción de los gases de entrada (mediante el uso de un acelerador), pero generalmente se reduce. El término acelerador ha pasado a referirse, informalmente, a cualquier mecanismo mediante el cual se regula la potencia o la velocidad de un motor, como el pedal del acelerador de un automóvil. Lo que a menudo se denomina acelerador (en el contexto de la aviación) también se denomina palanca de empuje , particularmente para aviones propulsados por motores a reacción . En una locomotora de vapor , la válvula que controla el vapor se conoce como regulador .
En un motor de combustión interna , el acelerador es un medio para controlar la potencia de un motor regulando la cantidad de combustible o aire que ingresa al motor. En un vehículo de motor, el control utilizado por el conductor para regular la potencia a veces se denomina pedal del acelerador, acelerador o acelerador . Para un motor de gasolina, el acelerador normalmente regula la cantidad de aire y combustible que se permite ingresar al motor. Sin embargo, en un motor de gasolina de inyección directa , el acelerador regula sólo la cantidad de aire que ingresa al motor. El acelerador de un diésel, cuando está presente, regula el flujo de aire hacia el motor.
Históricamente, el pedal o palanca del acelerador actúa mediante un enlace mecánico directo . La válvula de mariposa del acelerador se acciona mediante un brazo, cargado por un resorte. Este brazo suele estar directamente unido al cable del acelerador y funciona en función del conductor que lo pisa. Cuanto más se pisa el pedal, más se abre la válvula del acelerador.
Los motores modernos de ambos tipos (gas y diésel) suelen ser sistemas de accionamiento por cable en los que los sensores monitorean los controles del conductor y, en respuesta, un sistema computarizado controla el flujo de combustible y aire. Esto significa que el operador no tiene control directo sobre el flujo de combustible y aire; La unidad de control del motor (ECU) puede lograr un mejor control para reducir las emisiones , maximizar el rendimiento y ajustar el motor en ralentí para hacer que un motor frío se caliente más rápido o para tener en cuenta eventuales cargas adicionales del motor, como hacer funcionar los compresores de aire acondicionado, para evitar el motor se cala.
El acelerador de un motor de gasolina suele ser una válvula de mariposa . En un motor de inyección de combustible , la válvula de mariposa está colocada en la entrada del colector de admisión o alojada en el cuerpo del acelerador . En un motor con carburador, se encuentra en el carburador. Cuando el acelerador está completamente abierto , el colector de admisión suele estar a presión atmosférica ambiental. Cuando el acelerador está parcialmente cerrado, se desarrolla un vacío en el colector a medida que la admisión cae por debajo de la presión ambiental.
La potencia de un motor diésel se controla regulando la cantidad de combustible que se inyecta en el cilindro. Debido a que los motores diésel no necesitan controlar los volúmenes de aire, generalmente carecen de una válvula de mariposa en el tracto de admisión. Una excepción a esta generalización son los motores diésel más nuevos que cumplen normas de emisiones más estrictas, donde dicha válvula se utiliza para generar vacío en el colector de admisión, permitiendo así la introducción de gases de escape (ver EGR ) para reducir las temperaturas de combustión y minimizar así la producción de NOx .
En un avión con motor alternativo , el control del acelerador suele ser una palanca o perilla accionada manualmente. Controla la potencia del motor, que puede reflejarse o no en un cambio de RPM, dependiendo de la instalación de la hélice (paso fijo o velocidad constante ). [1]
Algunos motores de combustión interna modernos no utilizan un acelerador tradicional, sino que confían en su sistema de sincronización variable de válvulas de admisión para regular el flujo de aire hacia los cilindros, aunque el resultado final es el mismo, aunque con menos pérdidas de bombeo.
En los motores de inyección de combustible , el cuerpo del acelerador es la parte del sistema de admisión de aire que controla la cantidad de aire que fluye hacia el motor, en respuesta a la entrada del pedal del acelerador por parte del conductor. El cuerpo del acelerador generalmente está ubicado entre la caja del filtro de aire y el colector de admisión , y generalmente está conectado al sensor de flujo de aire masivo o cerca de él . A menudo, también pasa por él una línea de refrigerante del motor para que el motor aspire aire de admisión a una temperatura determinada (la temperatura actual del refrigerante del motor, que la ECU detecta a través del sensor correspondiente ) y, por tanto, con una densidad conocida.
La pieza más grande dentro del cuerpo del acelerador es la placa del acelerador, que es una válvula de mariposa que regula el flujo de aire.
En muchos automóviles, el movimiento del pedal del acelerador se comunica a través del cable del acelerador, que está conectado mecánicamente a los varillajes del acelerador que, a su vez, hacen girar la placa del acelerador. En los automóviles con control electrónico del acelerador (también conocido como "drive-by-wire"), un actuador eléctrico controla las conexiones del acelerador y el pedal del acelerador no se conecta al cuerpo del acelerador, sino a un sensor, que emite una señal proporcional a la corriente. posición del pedal y lo envía a la ECU . Luego, la ECU determina la apertura del acelerador en función de la posición del pedal del acelerador y las entradas de otros sensores del motor, como el sensor de temperatura del refrigerante del motor.
Cuando el conductor presiona el pedal del acelerador, la placa del acelerador gira dentro del cuerpo del acelerador, abriendo el pasaje del acelerador para permitir que entre más aire al colector de admisión, inmediatamente aspirado hacia adentro por su vacío. Por lo general, un sensor de flujo de aire masivo mide este cambio y lo comunica a la ECU. Luego, la ECU aumenta la cantidad de combustible inyectada por los inyectores para obtener la relación aire-combustible requerida . A menudo, se conecta un sensor de posición del acelerador (TPS) al eje de la placa del acelerador para proporcionar a la ECU información sobre si el acelerador está en la posición de ralentí, en la posición de acelerador completamente abierto (WOT) o en algún punto intermedio entre estos extremos.
Los cuerpos del acelerador también pueden contener válvulas y ajustes para controlar el flujo de aire mínimo durante el ralentí . Incluso en aquellas unidades que no son " conducidas por cable ", a menudo habrá una pequeña válvula accionada por solenoide , la válvula de control de aire inactivo (IACV), que la ECU utiliza para controlar la cantidad de aire que puede pasar por alto el acelerador principal. apertura para permitir que el motor funcione en ralentí cuando se cierra el acelerador.
Los motores con carburador más básicos, como los motores de cortacésped Briggs & Stratton de un solo cilindro , cuentan con una única placa de aceleración pequeña sobre un carburador básico con un solo venturi . El acelerador está abierto o cerrado (aunque siempre hay un pequeño orificio u otro bypass para permitir que fluya una pequeña cantidad de aire para que el motor pueda funcionar en ralentí cuando el acelerador está cerrado), o alguna posición intermedia. Dado que la velocidad del aire es crucial para el funcionamiento de un carburador, para mantener alta la velocidad promedio del aire, los motores más grandes requieren carburadores más complejos con múltiples venturis pequeños, generalmente dos o cuatro (estos venturis se denominan comúnmente "barriles"). Un carburador típico de "2 cilindros" utiliza una única placa de aceleración ovalada o rectangular y funciona de manera similar a un carburador venturi único, pero con dos aberturas pequeñas en lugar de una. Un carburador de 4 venturi tiene dos pares de venturi, cada par regulado por una única placa de aceleración ovalada o rectangular. En funcionamiento normal, solo una placa del acelerador (la "primaria") se abre cuando se presiona el pedal del acelerador, lo que permite que entre más aire al motor, pero mantiene alta la velocidad general del flujo de aire a través del carburador (mejorando así la eficiencia). El acelerador "secundario" se opera mecánicamente cuando la placa primaria se abre más allá de cierta cantidad, o mediante vacío del motor, influenciado por la posición del pedal del acelerador y la carga del motor, lo que permite un mayor flujo de aire hacia el motor a altas RPM y carga. y mejor eficiencia a bajas RPM. Se pueden utilizar varios carburadores de 2 o 4 venturi simultáneamente en situaciones en las que la máxima potencia del motor es prioritaria.
Un cuerpo de mariposa es algo análogo al carburador en un motor no inyectado, aunque es importante recordar que un cuerpo de mariposa no es lo mismo que un acelerador , y que los motores con carburador también tienen mariposas. Un cuerpo de acelerador simplemente proporciona un lugar conveniente para montar un acelerador en ausencia de un carburador venturi. Los carburadores son una tecnología más antigua, que modulan mecánicamente la cantidad de flujo de aire (con una placa de aceleración interna) y combinan aire y combustible ( venturi ). Los automóviles con inyección de combustible no necesitan un dispositivo mecánico para medir el flujo de combustible, ya que esa tarea la asumen los inyectores en las vías de admisión (para sistemas de inyección multipunto de combustible ) o cilindros (para sistemas de inyección directa ) junto con sensores electrónicos y computadoras. que calculan con precisión cuánto tiempo debe permanecer abierto un determinado inyector y, por tanto, cuánto combustible debe inyectarse en cada impulso de inyección. Sin embargo, todavía necesitan un acelerador para controlar el flujo de aire hacia el motor, junto con un sensor que detecta su ángulo de apertura actual, de modo que se pueda alcanzar la relación correcta de aire/combustible en cualquier combinación de RPM y carga del motor. La forma más sencilla de hacer esto es simplemente quitar la unidad del carburador y, en su lugar, atornillar una unidad simple que contiene un cuerpo del acelerador e inyectores de combustible. Esto se conoce como inyección de puerto único , también conocida con diferentes nombres comerciales (como "inyección del cuerpo del acelerador" de General Motors e "inyección central de combustible" de Ford , entre otros), y permite convertir un diseño de motor más antiguo. desde el carburador hasta la inyección de combustible sin alterar significativamente el diseño del colector de admisión . Diseños posteriores más complejos utilizan colectores de admisión, e incluso culatas , especialmente diseñadas para la inclusión de inyectores.
La mayoría de los automóviles con inyección de combustible tienen un solo acelerador, contenido en un cuerpo de aceleración . A veces, los vehículos pueden emplear más de un cuerpo de aceleración, conectados mediante varillajes para operar simultáneamente, lo que mejora la respuesta del acelerador y permite un camino más recto para el flujo de aire hacia la culata del cilindro, así como para corredores de admisión de igual distancia y longitud corta, difíciles de lograr. cuando todos los corredores tienen que viajar a un lugar determinado para conectarse a un solo cuerpo del acelerador, a costa de una mayor complejidad y problemas de embalaje. En el extremo, los coches de mayor rendimiento como el BMW M3 y Ferrari E92 , y las motocicletas de alto rendimiento como la Yamaha R6 , pueden utilizar un cuerpo de aceleración independiente para cada cilindro, a menudo llamado " cuerpos de aceleración individuales " o ITB. Aunque son poco comunes en los vehículos de producción, estos son equipos comunes en muchos autos de carreras y vehículos de calle modificados. Esta práctica se remonta a los días en que a muchos automóviles de alto rendimiento se les daba un pequeño carburador de un solo venturi para cada cilindro o par de cilindros (es decir, carburadores Weber, SU), cada uno con su propia pequeña placa de aceleración en el interior. En un carburador, la apertura más pequeña del acelerador también permitió una respuesta más precisa y rápida del carburador, así como una mejor atomización del combustible cuando el motor funciona a bajas velocidades.
Las locomotoras de vapor normalmente tienen el acelerador (inglés norteamericano) o el regulador (inglés británico) en una característica cúpula de vapor en la parte superior de la caldera (aunque no todas las calderas los incluyen). La altura adicional que ofrece la cúpula ayuda a evitar que cualquier líquido (por ejemplo, de las burbujas en la superficie del agua de la caldera) entre en la válvula de mariposa, lo que podría dañarla o provocar el cebado . El acelerador es básicamente una válvula de asiento , o una serie de válvulas de asiento que se abren en secuencia para regular la cantidad de vapor admitida en las cajas de vapor sobre los pistones. Se utiliza junto con la palanca de inversión para arrancar, detener y controlar la potencia de la locomotora aunque, durante el funcionamiento en estado estable de la mayoría de las locomotoras, es preferible dejar el acelerador completamente abierto y controlar la potencia variando el corte de vapor. fuera del punto (que se hace con la palanca de inversión), ya que es más eficiente. La válvula de mariposa de una locomotora de vapor plantea un desafío de diseño difícil, ya que debe abrirse y cerrarse con esfuerzo manual contra la presión considerable (típicamente 250 psi o 1700 kPa) del vapor de la caldera. Una de las razones principales para las válvulas secuenciales múltiples posteriores: es mucho más fácil abrir una válvula de asiento pequeña contra el diferencial de presión y abrir las demás una vez que la presión comienza a igualarse que abrir una sola válvula grande, especialmente cuando las presiones de vapor eventualmente excedieron 200 psi (1400 kPa) o incluso 300 psi (2100 kPa). Los ejemplos incluyen el tipo equilibrado de " doble tiempo " utilizado en los Gresley A3 Pacific .
Acelerar un motor de cohete significa variar el nivel de empuje en vuelo. Esto no siempre es un requisito; de hecho, el empuje de un cohete de combustible sólido no es controlable después de su ignición. Sin embargo, los cohetes de propulsión líquida pueden estrangularse mediante válvulas que regulan el flujo de combustible y oxidante a la cámara de combustión. Los motores de cohetes híbridos , como el utilizado en Space Ship One , utilizan combustible sólido con un oxidante líquido y, por lo tanto, pueden estrangularse. La aceleración tiende a ser necesaria más para aterrizajes propulsados y lanzamientos al espacio utilizando una única etapa principal (como el transbordador espacial ), que para lanzamientos con cohetes de varias etapas . También son útiles en situaciones en las que la velocidad del vehículo debe limitarse debido al estrés aerodinámico en la atmósfera más densa en niveles más bajos (por ejemplo, el transbordador espacial). Los cohetes se caracterizan por volverse más livianos cuanto más tiempo queman, y la relación cambiante de empuje:peso resulta en una mayor aceleración, por lo que los motores a menudo se aceleran (o se apagan) para limitar las fuerzas de aceleración hacia el final del tiempo de combustión de una etapa si transporta carga sensible. (por ejemplo, humanos).
En un motor a reacción , el empuje se controla cambiando la cantidad de combustible que fluye hacia la cámara de combustión, de forma similar a un motor diésel.
La vida útil del acelerador no está establecida, ya que depende en gran medida del estilo de conducción y del vehículo específico. El acelerador tiende a estar bastante sucio después de 100-150 mil kilómetros y es necesario limpiarlo. El mal funcionamiento del acelerador podría indicarse mediante la luz de advertencia del EPC iluminada. [2] Este suele ser el caso de los vehículos modernos del Grupo Volkswagen . Los vehículos que no están equipados con la luz de advertencia del EPC indican problemas con el acelerador mediante el símbolo de verificación del motor iluminado .
Los síntomas del mal funcionamiento del acelerador pueden variar desde un ralentí deficiente, disminución de la potencia del motor, kilometraje deficiente, mala aceleración , etc. La forma eficaz de aumentar la vida útil del acelerador es mediante un mantenimiento y una limpieza periódicos. [3]
