viernes, 24 de junio de 2016

Tecnología del automóvil

acelerador (throttle en inglés) es un mecanismo usado en los motores de combustión interna de ciclo Otto mediante el cual se regula el flujo de la mezcla aire/combustible en el caso de motores decarburador o del aire en los motores de inyección de combustible por medio de constricción y obstrucción del conducto de admisión.

Funcionamiento

La variación en el llenado del cilindro que se obtiene de esta manera, permite regular la masa de mezcla introducida en el cilindro en el proceso de renovación de la carga del mismo. Esta variable determina, por tanto, la fuerza de la carrera de expansión y, finalmente, el par motor en cada ciclo útil. Es decir, esta regulación de la cantidad de gas combustible admitido en cada ciclo nos permite ajustar el par motora la carga motor.
Esto quiere decir que, teniendo diferentes condiciones de carga y el mismo régimen, por ejemplo, subiendo una cuesta a 3000 rpm y bajando la misma cuesta a las mismas 3000 rpm, la diferente posición de la mariposa nos permite ajustar el llenado del cilindro y, por tanto, la fuerza de la combustión, con el mismo régimen, manteniendo siempre la proporción aire combustible o factor lambda.
Como la potencia de un motor es igual al par multiplicado por el régimen motor (rpm), se puede incrementar o disminuir ésta mediante la restricción de gases para la mezcla aire/combustible. El término acelerador hace referencia, de forma incorrecta e informal, a cualquier mecanismo mediante el cual se regula la potencia o velocidad de un motor.
En el motor diésel no existe este mecanismo de restricción; se dosifica en su lugar el caudal de combustible (gasóleo o gasoil) mediante una bomba inyectora o inyectores de mando electrónico.

Motores de combustión interna de ciclo Otto

Vista en sección transversal de una válvula de mariposa.
En un motor de combustión de gasolina, la mariposa está formada por una válvula que regula directamente la cantidad de mezcla aire/combustible en los motores de carburador o de aire entrante al motor en los motores deinyección de combustible , controlando de esta forma la fuerza de la combustión en cada ciclo a través del control del llenado del cilindro, en el proceso de renovación de la carga.
Esto se ha de hacer manteniendo siempre un factor combustible/aire (factor lambda) relativamente constante. En un vehículo de motor, el control del que hace uso el conductor para regular la potencia se denomina pedal de aceleración o acelerador.
El acelerador en el motor de ciclo Otto es normalmente una válvula de mariposa. En un motor de inyección de combustible, esta válvula está alojada en el colector de admisión. En un motor por carburador, la válvula se encuentra en la base del mismo, es decir, en la brida de unión del carburador al colector de admisión.
Cuando el acelerador está abierto a tope, el colector entrante está, normalmente, a presión atmosférica ambiente. Cuando el acelerador está parcialmente cerrado, entonces se crea un vacío en el colector y la presión de entrada es menor que la presión ambiente.
Normalmente, la válvula del acelerador está mecánicamente unida al pedal o a una palanca. En vehículos con control electrónico del acelerador, éste está controlado electrónicamente por la centralita electrónica del motor, permitiendo así ajustar con mayor precisión la dosificación aire/combustible.

Motores diésel

Debido a que los motores diésel se basan en el principio de ignición por compresión, no hay necesidad de controlar los volúmenes de aire o la mezcla. Por ello no disponen de una válvula de mariposa en la admisión. El par del motor se regula controlando la cantidad de combustible que es inyectado en el cilindro.

Aspectos medioambientales

La regulación del acelerador también es un mecanismo para controlar las emisiones a la salida del motor. En muchos de los motores de gasolina actuales se usa una mariposa electrónica eliminando el antiguo cable acelerador.1
La operación del acelerador por medio del pedal del mismo, también resulta en un incremento de las emisiones sonoras del motor. A velocidades reducidas, este sonido se manifiesta claramente frente a altas velocidades en las que el sonido de los neumáticos y de laaerodinámica son más significantes.2

Otros motores

Algunos motores tienen algún tipo de control del acelerador, pero la forma en la que se regula la potencia es a menudo dispar.
La potencia de los cohetes de combustibles líquidos se controla por medio de la regulación de las bombas que envían el combustible y eloxidante a la cámara de combustión. Los cohetes de combustible sólido son más difíciles de controlar pero algunos cuentan con mecanismos para ello.
En un motor a reacción las prestaciones del motor también son directamente controladas alterando la cantidad de combustible que fluye en la cámara de combustión normalmente por medio de un acelerador automático.
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El acelerador electrónico es un dispositivo que anula la conexión mecánica que existe entre el pedal del acelerador y la mariposa del colector de admisión en los vehículos equipados con motores de gasolina. Quedando sustituida por una conexión eléctrica a través de una central electrónica, generalmente la misma que se encarga de la gestión del motor (inyección y encendido). En un Diésel, es uno de los factores que determina el caudal de gasóleo.
Es menos habitual de lo que se piensa, no todos los vehículos con inyección electrónica usan este sistema, aunque se hace cada vez más común. La inyección electrónica controla el momento y la cantidad de cada inyección en función de un programa y según unas variables como cantidad aire que consume o revoluciones. Aunque cada vez menos el acelerador mueve directamente la mariposa de admisión mediante un cable igual que en un carburador. En el caso de un carburador la cantidad de combustible es regulado por la succión que produce el caudal de aire. En una inyección electrónica el caudal de aire se mide con un sensor o varios (caudalímetro, sensor de presión) y el combustible se inyecta de forma que mantenga una relación estequiométrica de aire-combustible. En los Diesel, sí que existe válvula de mariposa, pero su funcionamiento y posición es diferente a la de un motor gasolina.

Un acelerador electrónico permite un mejor control en la alimentación de aire del motor, consiguiendo mejores aceleraciones, traduciéndose en un accionamiento más rápido que el de un sistema tradicional y una respuesta del motor más adecuada al tipo de conducción que se está realizando. Además, corrige posibles errores de accionamiento del acelerador por parte del conductor.
En inglés, hay quien se refiere al sistema acelerador electrónico como «drive by wire», donde «wire» se debe entender por un cable de conexión eléctrico.

Componentes

Es sistema está formado por un potenciómetro colocado en el pedal del acelerador, una centralita electrónica y un cuerpo de mariposa con accionamiento eléctrico.

Funcionamiento

En un acelerador convencional cada posición del pedal corresponde con una única posición de la mariposa. La relación entre el recorrido del pedal y el recorrido de la mariposa determinan el comportamiento del motor. Si se busca un motor que responda bien a bajas revoluciones, se debe conseguir que el recorrido del acelerador corresponda con pequeños recorridos de la mariposa, sobre todo en los primeros grados de apertura. Lo que origina una respuesta del motor pobre cuando la mariposa está muy abierta, al producirse pequeñas variaciones en caudal de aire que entra al motor. Un motor de carácter deportivo necesita recorridos más amplios de la mariposa cuando está muy abierta, empeorando la respuesta del motor a bajas revoluciones.
En el acelerador electrónico se pueden adoptar infinidad de posiciones de la mariposa teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento del motor. La centralita electrónica conoce en todo momento la posición del pedal del acelerador a través de la variación de la resistencia del potenciómetro. Con este dato y las revoluciones del motor se establece el grado óptimo de apertura de la mariposa.
A bajas revoluciones del motor, la mariposa se abrirá lentamente, mientras a altas revoluciones, la apertura se realizará más rápidamente. Se consigue una buena respuesta del motor a cualquier régimen, impidiendo que aparezcan ahogos por un accionamiento muy rápido del acelerador.
En la fase de calentamiento del motor se produce una mayor apertura de la mariposa en función de la posición del pedal acelerador. Durante esta fase se intenta empobrecer la mezcla todo lo posible y retrasar el encendido, reduciendo el tiempo de calentamiento del motor, y por tanto, del catalizador. Para que el conductor no perciba la reducción de par que esto supone, la mariposa se abre más rápidamente mejorando la respuesta del motor. Además se consiguen reducir las emisiones contaminantes, sobre todo las de hidrocarburos.
Si se acciona rápidamente el acelerador cuando el motor está reteniendo, se producen tirones a causa de la variación tan repentina en el par suministrado y el motor rebota en sus anclajes elásticos. Esta situación tan molesta se evita retrasando al apertura del acelerador para que no se produzca de forma tan brusca. El par motor aparece más lentamente, impidiendo que el motor rebote en sus soportes.

Ventajas

  • Permite variar la relación entre la posición del acelerador y la apertura de la mariposa con multitud de posibilidades.
  • Fácil acoplamiento del control de velocidad de crucero.
  • Reducción de los tirones durante el funcionamiento del motor.
  • Permite un mejor control sobre las emisiones contaminantes.
  • Posibilita una mayor suavidad de funcionamiento a los vehículos equipados con cambio de marchas automático.
  • Integración del control electrónico en la centralita de gestión del motor, reduciendo el coste del equipo.
  • A diferencia de un acelerador mecánico por cable, no hace falta tensar el cable que va del acelerador al cuerpo del acelerador ni regular la posición de la mariposa manualmente.
  • Mejora del consumo.
  • Fricción nula en el recorrido que hay de la válvula o cuerpo del acelerador hasta el pedal de acelerador, ya que el cable mecánico del acelerador se ha sustituido por cables eléctricos y un sistema de control electrónico.

Ajustes

El acelerador electrónico no necesita ajustes, ya que la posición de reposo está determinada por unos muelles internos. El recorrido máximo del pedal está regulado por un tornillo sobre el piso del vehículo. Para evitar daños en el potenciómetro del acelerador, no se debe manipular este tornillo a no ser que se tenga experiencia y conocimiento sobre cómo efectuar esta modificación y qué posición más baja del tornillo se puede poner sin dañar el potenciómetro.





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