Alimentación de accesorios para automóviles

La energía para los accesorios de un automóvil puede transmitirse de diversas maneras. Sin embargo, siempre proviene, en última instancia, del motor de combustión interna , la batería u otra fuente de energía principal del vehículo . La llegada de baterías de alta potencia en vehículos híbridos y totalmente eléctricos está inclinando aún más la balanza tecnológica hacia los accesorios eléctricos.

Un motor tiene uno o más dispositivos para convertir la energía que produce en una forma utilizable, conexión eléctrica a través del alternador, conexiones hidráulicas de una bomba o sistema del motor, aire comprimido y vacío del motor ; o el motor puede ser tomado directamente a través de una conexión mecánica . Los vehículos modernos hacen funcionar la mayoría de los accesorios con energía eléctrica. Por lo general, solo el 2 % de la potencia total de salida de un vehículo se ha destinado a alimentar los accesorios. ^{[ 1 ]} Los vehículos eléctricos e híbridos pueden usar una mayor proporción de energía para los accesorios, debido a las ineficiencias reducidas en el tren de transmisión, especialmente la eliminación del ralentí del motor.

Algunos accesorios de los automóviles se conectan directamente al motor mediante engranajes o correas . Estos suelen requerir mucha energía. El compresor del aire acondicionado es un ejemplo conocido, aunque los nuevos compresores de refrigerante totalmente eléctricos están empezando a utilizarse en vehículos de producción.

Los primeros automóviles utilizaban un magneto para el encendido, que no proporcionaba energía para los accesorios.

La primera conexión eléctrica auxiliar se suministraba mediante un generador de corriente continua . El voltaje variaba con la velocidad del motor y, debido a limitaciones tecnológicas, se utilizaban complejos dispositivos mecánicos para regularlo. Aun así, el voltaje al ralentí era demasiado bajo para ser útil. Se empleaba una batería de plomo-ácido para proporcionar el voltaje adecuado cuando el generador no podía, y se recargaba a mayor velocidad del motor o menor carga eléctrica. El sistema de arranque automático de los automóviles fue uno de los primeros sistemas de motor que utilizó este principio.

La iluminación, que anteriormente se proporcionaba mediante lámparas de queroseno o de gas , fue uno de los primeros accesorios eléctricos comunes.

Los primeros sistemas utilizaban 6 voltios, pero los 12 voltios se convirtieron en el estándar porque proporcionaban mayor potencia con menor corriente. El generador de CC original fue reemplazado por un alternador controlado por un regulador de voltaje . ^{[ 2 ]} Debido a sus propiedades mecánicas y eléctricas, es más eficiente producir primero corriente alterna y luego convertirla inmediatamente en corriente continua. Al regular la corriente enviada al rotor del alternador y, por lo tanto, la intensidad del campo magnético, se puede producir un voltaje estable en un rango más amplio de velocidades del motor.

Los sistemas de arranque, iluminación e ignición de la mayoría de los vehículos de gasolina siguen siendo de 12 voltios. Los vehículos diésel, incluyendo la maquinaria de construcción móvil y los camiones pesados, utilizan sistemas eléctricos de 24 voltios, al igual que muchos vehículos militares. Se está investigando la adopción de un estándar de sistema eléctrico de 42 voltios para la electricidad automotriz, pero será necesario rediseñar todo el sistema eléctrico y fabricar nuevos componentes para que funcionen con el voltaje más alto. La principal ventaja de un voltaje más alto es que los componentes eléctricos pueden fabricarse con menos metal, lo que reduce el peso y el costo, y mejora la eficiencia energética . Por ello, se ha introducido un sistema eléctrico de 48 voltios .

La mayoría de los sistemas modernos, como los elevalunas eléctricos , los asientos eléctricos y los cierres centralizados , funcionan con electricidad. Se han desarrollado sistemas de dirección asistida eléctrica que se utilizan en numerosos modelos. Los compresores de refrigerante totalmente eléctricos de alta eficiencia para el aire acondicionado están empezando a utilizarse, especialmente en vehículos híbridos o totalmente eléctricos.

El conector del encendedor de cigarrillos es un estándar de facto para el uso de equipos portátiles de 12 voltios dentro o cerca de un automóvil; a veces se utiliza con un cargador de coche para alimentar dispositivos con baterías. Conector Anderson para alta intensidad de corriente.

Generalmente, el motor cuenta con una bomba hidráulica accionada mecánicamente por el propio motor, pero también puede haber bombas accionadas eléctricamente.

En los turismos, el uso más común de la energía hidráulica ha sido en el sistema de dirección . Las capotas de los descapotables pueden subirse y bajarse mediante sistemas hidráulicos. Los limpiaparabrisas a veces se accionaban hidráulicamente, aunque este uso prácticamente desapareció después de finales de la década de 1960. En vehículos con poco o ningún vacío en el motor, generalmente se adoptan sistemas hidráulicos en lugar de sistemas de vacío.

La empresa francesa Citroën ideó un sistema hidráulico de alta presión para automóviles que se utilizó en todo tipo de sistemas, incluso en los asientos con ajuste eléctrico.

El Jeep Grand Cherokee de 1999-2004 tenía un ventilador de radiador accionado hidráulicamente, alimentado por la bomba de la dirección asistida del SUV.

En vehículos como camiones pesados ​​y tractores , los sistemas hidráulicos son mucho más comunes. Los cilindros hidráulicos se utilizan para accesorios como plataformas de camiones volquete, grúas, cargadoras y enganches de tres puntos .

Una fuente de energía común en un motor de combustión interna es el vacío parcial disponible en el colector de admisión . El motor de pistón es fundamentalmente una bomba de aire , y produce succión y vacío parcial en el colector .

El vacío en el colector de admisión varía según la carga del motor y la posición del acelerador , y los automóviles utilizan depósitos de vacío o "cápsulas de vacío" para proporcionar una fuente utilizable en diversas condiciones. Los motores turboalimentados y sobrealimentados no siempre generan vacío; de hecho, el colector de admisión se presuriza cuando el turbo gira por encima de cierta velocidad.

Los depósitos y dispositivos conectados al motor mediante válvulas antirretorno permiten que la presión disminuya cuando el motor genera un gran vacío, pero impiden la entrada de aire. Los depósitos de vacío solo permiten el funcionamiento de los accesorios de vacío durante un tiempo muy breve, y el aire se filtrará una vez que el motor se apague.

El accesorio más común que funciona con vacío es el servofreno . El vacío solo proporciona asistencia, y los frenos pueden seguir funcionando, aunque con mayor fuerza, si se agota el vacío del servofreno.

Muchos vehículos antiguos utilizaban limpiaparabrisas accionados por vacío . La pérdida de vacío en el colector de admisión cuando el motor trabajaba a pleno rendimiento o con el acelerador a fondo hacía necesario el uso de una bomba de refuerzo de vacío, que normalmente formaba parte de la bomba de combustible.

Los sistemas de vacío para automóviles alcanzaron su máximo apogeo entre las décadas de 1960 y 1980. Durante este período se creó una gran variedad de interruptores de vacío , válvulas de retardo y dispositivos accesorios .

Como ejemplo, un Ford Thunderbird de 1967 utilizaba el vacío para:

• frenos de potencia
• Control de cambio de transmisión
• Puertas para los faros ocultos
• Apertura remota del pestillo del maletero
• Control de ventilación de la cabina trasera
• Cierre centralizado de puertas
• Enrutamiento del aire de ventilación
• Control de la válvula del núcleo del calentador
• Liberación del volante inclinable

Estos sistemas tienden a volverse poco fiables con el tiempo, ya que los tubos de vacío se vuelven quebradizos y propensos a las fugas.

Los sistemas neumáticos (de aire comprimido) son poco comunes en los turismos. Los vehículos más grandes suelen usar frenos de aire , y la presión puede emplearse para accionar otros sistemas. Los limpiaparabrisas, las cajas de cambios automáticas y otros accesorios comunes que funcionan con sistemas hidráulicos o de vacío suelen adaptarse a estos sistemas. En los autobuses, donde el motor suele estar en la parte trasera, el aire comprimido puede utilizarse para el acelerador y el embrague.

Las puertas de los autobuses suelen funcionar con aire comprimido, al igual que los escalones y la suspensión , lo que permite que el autobús se baje o se "arrodille" en las paradas para que los pasajeros suban o bajen.

Sistema central de inflado de neumáticos , bloqueo del diferencial , suspensión neumática y alimentación de herramientas neumáticas .