Un carburador de presión es un tipo de sistema de medición de combustible fabricado por Bendix Corporation para motores de aviones de pistón , a partir de la década de 1940. Se reconoce como un tipo temprano de inyección de combustible del cuerpo del acelerador y se desarrolló para evitar la falta de combustible durante el vuelo invertido .
La mayoría de los aviones de los años 1920 y 1930 tenían un carburador de tipo flotador . Son adecuados para aviones civiles que normalmente vuelan en posición vertical, pero presentan un problema para los aviones que vuelan al revés o están sujetos a una fuerza g negativa, especialmente los aviones de combate militares y los aviones acrobáticos . Un carburador de flotador utiliza el efecto Venturi para suministrar combustible a la admisión del motor; esto depende de un nivel constante de combustible en el recipiente del flotador para mantener la mezcla deseada de combustible/aire. El flotador opera una válvula que mantiene el nivel de combustible en el carburador constante a pesar de las demandas variables por medio de una válvula de flotador vinculada . A medida que aumenta el nivel de combustible, la válvula se cierra ralentizando o deteniendo el flujo hacia el recipiente. Sin embargo, dado que el flotador depende de la gravedad para funcionar, es ineficaz cuando el avión está invertido. Durante la inversión, el combustible se suministra al recipiente del flotador tan rápido como la bomba de combustible es capaz, lo que da como resultado una mezcla extremadamente rica que detiene el motor casi instantáneamente.
El problema fue muy sentido por la RAF durante los primeros años de la Segunda Guerra Mundial, ya que los motores Rolls-Royce Merlin instalados en los Hurricanes y Spitfires sufrían el problema, a diferencia de los motores de inyección directa de combustible de sus homólogos alemanes. Se solucionó en gran medida instalando una arandela limitadora de flujo que permitía que entrara en el carburador la cantidad justa de combustible para que el motor desarrollara la máxima potencia (el limitador RAE se conocía como " orificio de Miss Shilling "). Sin embargo, fue solo una solución provisional.
El carburador a presión ha solucionado el problema. Funciona únicamente con presión, lo que significa que la gravedad ya no tiene ningún efecto. Por ese motivo, el carburador a presión funciona de forma fiable independientemente de la posición de vuelo del avión. El hecho de que un carburador a presión funcione según el principio del combustible bajo presión positiva lo convierte en una forma de inyección de combustible .
Al igual que un carburador de flotador, un carburador de presión tiene un cilindro con un venturi en su interior a través del cual fluye el aire en su camino hacia los cilindros del motor. Sin embargo, no tiene un flotador para controlar el flujo de combustible hacia el carburador. En su lugar, tiene cuatro cámaras en fila separadas por diafragmas flexibles. Los diafragmas están unidos concéntricamente a un eje que opera una servoválvula en forma de cuña. Esta válvula controla la velocidad a la que el combustible puede ingresar al carburador de presión. Dentro del cilindro, aguas abajo del acelerador , se encuentra la válvula de descarga, que es una válvula accionada por resorte que opera mediante la presión del combustible y que controla la velocidad a la que se descarga el combustible en el cilindro.
Algunos carburadores de presión tenían muchos sistemas auxiliares. Los diseños se volvieron más complejos con los modelos más grandes que se usaban en motores más grandes. Muchos tienen una bomba de aceleración , un control automático de la mezcla y los modelos con motores turboalimentados cuentan con un compensador de temperatura. El resultado es que los motores con carburador de presión son bastante simples de operar en comparación con los motores con carburador de flotador.
Las cuatro cámaras del carburador de presión están todas en fila y se las conoce con letras. La cámara A contiene la presión de aire de impacto en la entrada del carburador. La cámara B contiene la presión de aire más baja de la garganta del venturi. La diferencia de presión entre las dos cámaras de aire crea lo que se conoce como la fuerza de medición del aire , que actúa para abrir la servoválvula. La cámara C contiene combustible medido y la cámara D contiene combustible no medido. La diferencia de presión entre las dos cámaras de combustible crea la fuerza de medición del combustible , que actúa para cerrar la servoválvula. Dado que las presiones de combustible son naturalmente más altas que la presión del aire, la cámara A contiene un resorte que compensa la diferencia de fuerza para crear un equilibrio.
Cuando el motor arranca y el aire comienza a fluir a través del venturi, la presión en el venturi cae de acuerdo con el principio de Bernoulli . Esto hace que la presión en la cámara B caiga. Al mismo tiempo, el aire que entra al carburador comprime el aire en los tubos de impacto, generando una presión positiva basada en la densidad y velocidad del aire a medida que ingresa. La diferencia de presión entre la cámara A y la cámara B crea la fuerza de medición de aire que abre la servoválvula y permite la entrada de combustible. La cámara C y la cámara D están conectadas por un paso de combustible que contiene los surtidores de medición de combustible . A medida que el combustible comienza a fluir, la caída de presión a través del surtidor de medición crea la fuerza de medición de combustible que actúa para cerrar la servoválvula hasta que se alcanza un equilibrio con la presión del aire y el resorte.
Desde la cámara C, el combustible fluye hacia la válvula de descarga. La válvula de descarga actúa como una restricción variable que mantiene constante la presión en la cámara C a pesar de los distintos caudales de combustible.
La mezcla de combustible se controla automáticamente en función de la altitud, purgando aire a mayor presión de la cámara A a la cámara B a medida que fluye a través de una válvula de aguja cónica. La válvula de aguja está controlada por un fuelle aneroide, lo que provoca una inclinación de la mezcla a medida que aumenta la altitud.
La mezcla de combustible se controla manualmente mediante una palanca de control de mezcla de combustible en la cabina. La palanca de la cabina tiene tres o cuatro posiciones de retención que hacen que una placa con forma de trébol gire en la cámara de control de la mezcla. La placa cubre o descubre los surtidores de medición de combustible a medida que se mueve la palanca de control de la mezcla de la siguiente manera:
El sistema ADI (inyección antidetonante), un complemento del carburador de presión que se encuentra en los grandes motores de pistón militares, consta de un tanque de suministro para el líquido ADI (una mezcla de 50% de metanol , 49% de agua y 1% de aceite), una bomba de presión, un regulador de presión, una boquilla rociadora y un diafragma de control que cierra la válvula de enriquecimiento del carburador cuando hay presión.
El sistema ADI agrega agua de refrigeración a la mezcla de combustible y aire para evitar la preignición (detonación) en los cilindros del motor cuando la mezcla se empobrece hasta convertirse en una mezcla más potente (pero que daña el motor) que le agrega una potencia considerable. El suministro de líquido ADI es limitado para que el sistema se quede sin líquido antes de que el motor se dañe por las temperaturas muy altas de la culata causadas por la mezcla muy pobre.
Los carburadores de presión se utilizaron en muchos motores de pistón de la década de 1940 que se utilizaron en los aviones de la Segunda Guerra Mundial . Pasaron de ser un diseño nuevo al principio de la guerra a ser un equipo estándar en casi todos los motores de aviones aliados al final de la guerra. Los carburadores de presión más grandes fueron los de la serie PR-100 de Bendix, que se utilizaron en el Pratt & Whitney R-4360 , el motor de pistón para aviones más grande que se fabricó.
Después de la guerra, Bendix fabricó la serie PS más pequeña que se encontraba en los motores Lycoming y Continental de los aviones de aviación general . Estos pequeños carburadores de presión finalmente evolucionaron hasta convertirse en el sistema de inyección de combustible de flujo continuo multipunto de la serie RSA de Bendix, que todavía se vende en los aviones nuevos. El sistema de inyección RSA rocía combustible en los puertos que se encuentran justo afuera de las válvulas de admisión en cada cilindro, eliminando así el efecto de enfriamiento del combustible evaporado como fuente de hielo en el carburador, ya que la temperatura en los puertos de admisión es demasiado alta para que se forme hielo.