Acelerador

Una válvula de estrangulación es un mecanismo mediante el cual se controla el flujo de fluido a través de su construcción u obstrucción.

La potencia de un motor puede aumentarse o disminuirse restringiendo la entrada de gases (mediante el uso de una mariposa), aunque generalmente disminuye. El término mariposa se utiliza informalmente para referirse a cualquier mecanismo que regule la potencia o la velocidad de un motor, como el pedal del acelerador de un automóvil. Lo que comúnmente se denomina mariposa (en el contexto de la aviación) también se conoce como palanca de empuje , especialmente en aeronaves con motor a reacción . En una locomotora de vapor , la válvula que controla el vapor se denomina regulador .

En un motor de combustión interna , la mariposa de admisión controla la potencia del motor regulando la cantidad de combustible o aire que ingresa. En un vehículo, el control que usa el conductor para regular la potencia se denomina a veces acelerador o pedal del acelerador . En un motor de gasolina, la mariposa suele regular la cantidad de aire y combustible que ingresa al motor. Sin embargo, en un motor de gasolina de inyección directa , la mariposa solo regula la cantidad de combustible que ingresa.

Históricamente, el pedal o la palanca del acelerador actúan mediante un mecanismo mecánico directo . La mariposa del acelerador se acciona mediante un brazo accionado por un resorte. Este brazo suele estar conectado directamente al cable del acelerador y funciona en función de la acción del conductor. Cuanto más se presiona el pedal, más se abre la mariposa, permitiendo un mayor flujo de aire, y el carburador responde aumentando el flujo de combustible.

Los motores modernos, tanto de gasolina como diésel, suelen utilizar sistemas de control electrónico ( drive-by-wire ) , donde los sensores monitorizan los controles del conductor y, en respuesta, un sistema computerizado controla el flujo de combustible y aire. Esto significa que el operador no tiene control directo sobre dicho flujo; la unidad de control del motor (ECU) puede lograr un mejor control para reducir las emisiones , maximizar el rendimiento y ajustar el ralentí del motor para que un motor frío se caliente más rápido o para compensar posibles cargas adicionales, como el funcionamiento de los compresores del aire acondicionado, y así evitar que el motor se cale.

La mariposa de admisión de un motor de gasolina suele ser de tipo mariposa . En un motor de inyección , se encuentra en la entrada del colector de admisión o alojada en el cuerpo de la mariposa . En un motor con carburador, se ubica en el carburador. Cuando la mariposa está completamente abierta , la presión en el colector de admisión suele ser cercana a la presión atmosférica ambiente. Cuando la mariposa está parcialmente cerrada, el vacío en el colector disminuye aún más por debajo de la presión ambiente.

La potencia de un motor diésel se controla regulando la cantidad de combustible que se inyecta en el cilindro. Dado que los motores diésel no necesitan controlar el volumen de aire, generalmente carecen de una válvula de mariposa en el conducto de admisión. Una excepción a esta generalización son los motores diésel más modernos que cumplen con normas de emisiones más estrictas, donde dicha válvula se utiliza para generar vacío en el colector de admisión, lo que permite la recirculación de gases de escape ( EGR ) para reducir las temperaturas de combustión y, por lo tanto, minimizar la producción de NOx .

En una aeronave con motor de pistón , el control del acelerador suele ser una palanca o perilla manual. Controla la potencia del motor, que puede o no reflejarse en un cambio de RPM, dependiendo de la instalación de la hélice (de paso fijo o de velocidad constante ). ^{[ 1 ]}

Algunos motores de combustión interna modernos no utilizan una mariposa de admisión tradicional, sino que se basan en su sistema de distribución variable de válvulas de admisión para regular el flujo de aire hacia los cilindros, aunque el resultado es el mismo, si bien con menores pérdidas por bombeo.

En los motores de inyección de combustible , el cuerpo de la mariposa es la parte del sistema de admisión de aire que controla la cantidad de aire que ingresa al motor, principalmente en respuesta a la presión ejercida por el conductor sobre el pedal del acelerador. El cuerpo de la mariposa suele estar ubicado entre la caja del filtro de aire y el colector de admisión , y generalmente está conectado al sensor de flujo de aire másico o cerca de él. A menudo, también pasa por él una línea de refrigerante para que el motor aspire aire de admisión a una temperatura determinada (la temperatura actual del refrigerante del motor, que la ECU detecta mediante el sensor correspondiente ) y, por lo tanto, con una densidad conocida.

La pieza más grande dentro del cuerpo de la mariposa es la mariposa de aceleración, que es una válvula de mariposa que regula el flujo de aire.

En muchos automóviles, el movimiento del pedal del acelerador se transmite a través del cable, que está conectado mecánicamente a las varillas del acelerador, las cuales, a su vez, hacen girar la mariposa. En los automóviles con control electrónico del acelerador (también conocido como "drive-by-wire"), un actuador eléctrico controla las varillas del acelerador y el pedal del acelerador no se conecta al cuerpo de la mariposa, sino a un sensor que emite una señal proporcional a la posición actual del pedal y la envía a la ECU . La ECU determina entonces la apertura de la mariposa en función de la posición del pedal y de la información de otros sensores del motor, como el sensor de temperatura del refrigerante.

Cuando el conductor presiona el pedal del acelerador, la mariposa gira dentro del cuerpo de la mariposa, abriendo el paso del aire para permitir la entrada de más aire al colector de admisión, que es atraído inmediatamente por el vacío. Normalmente, un sensor de flujo de aire másico mide este cambio y lo comunica a la ECU. La ECU aumenta entonces la cantidad de combustible inyectado por los inyectores para obtener la relación aire-combustible requerida . A menudo, un sensor de posición del acelerador (TPS) está conectado al eje de la mariposa para proporcionar a la ECU información sobre si el acelerador está en la posición de ralentí, en la posición de aceleración máxima (WOT) o en algún punto intermedio entre estos extremos.

Los cuerpos de aceleración también pueden contener válvulas y ajustes para controlar el flujo de aire mínimo durante el ralentí . Incluso en aquellas unidades que no son de control electrónico ( drive-by-wire ), a menudo hay una pequeña válvula accionada por solenoide , la válvula de control de aire de ralentí (IACV), que la ECU utiliza para controlar la cantidad de aire que puede pasar por alto la apertura principal del acelerador para permitir que el motor funcione al ralentí cuando el acelerador está cerrado.

Un cuerpo de aceleración es similar al carburador en un motor sin inyección, aunque es importante recordar que no es lo mismo que una mariposa de aceleración , y que los motores con carburador también la tienen. Un cuerpo de aceleración simplemente proporciona un lugar conveniente para montar la mariposa en ausencia del venturi del carburador. Los carburadores son una tecnología más antigua que modula mecánicamente el flujo de aire (con una mariposa interna) y mezcla aire y combustible ( venturi ). Los automóviles con inyección de combustible no necesitan un dispositivo mecánico para medir el flujo de combustible, ya que esta función la realizan los inyectores en los conductos de admisión (para sistemas de inyección multipunto ) o en los cilindros (para sistemas de inyección directa ), junto con sensores electrónicos y computadoras que calculan con precisión cuánto tiempo debe permanecer abierto un inyector determinado y, por lo tanto, cuánto combustible debe inyectarse en cada pulso de inyección. Sin embargo, aún necesitan una mariposa para controlar el flujo de aire hacia el motor, junto con un sensor que detecte su ángulo de apertura actual, para que se pueda alcanzar la relación aire/combustible correcta en cualquier combinación de RPM y carga del motor. La forma más sencilla de hacerlo es simplemente quitar el carburador y atornillar una unidad simple que contenga un cuerpo de mariposa e inyectores de combustible. Esto se conoce como inyección de puerto único , también conocida con diferentes nombres comerciales (como "inyección de cuerpo de mariposa" por General Motors e "inyección central de combustible" por Ford , entre otros), y permite convertir un diseño de motor antiguo de carburador a inyección de combustible sin alterar significativamente el diseño del colector de admisión . Los diseños más complejos posteriores utilizan colectores de admisión, e incluso culatas , diseñados específicamente para la inclusión de inyectores.

Las locomotoras de vapor normalmente tienen el regulador de velocidad (o regulador) en una característica cúpula de vapor en la parte superior de la caldera (aunque no todas las calderas la tienen). La altura adicional que proporciona la cúpula ayuda a evitar que cualquier líquido (por ejemplo, burbujas en la superficie del agua de la caldera) sea aspirado por la válvula de aceleración, lo que podría dañarla o provocar el cebado . El regulador de velocidad es básicamente una válvula de asiento , o una serie de válvulas de asiento que se abren secuencialmente para regular la cantidad de vapor que llega a las cámaras 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 a velocidad constante de la mayoría de las locomotoras, es preferible dejar el regulador de velocidad completamente abierto y controlar la potencia variando el punto de corte del vapor (lo que se hace con la palanca de inversión), ya que esto es más eficiente. Una válvula de estrangulamiento de una locomotora de vapor plantea un desafío de diseño complejo, ya que debe abrirse y cerrarse manualmente contra la considerable presión (típicamente 250 psi o 1700 kPa ) del vapor de la caldera. Una de las razones principales para el uso posterior de válvulas secuenciales múltiples es que resulta mucho más sencillo abrir una pequeña válvula de asiento contra la diferencia de presión y abrir las demás una vez que la presión comienza a igualarse, que abrir una sola válvula grande, especialmente cuando las presiones del vapor superaron los 200 psi (1400 kPa) o incluso los 300 psi (2100 kPa) . Un ejemplo de ello es el tipo de " doble golpe " equilibrado utilizado en las locomotoras Gresley A3 Pacific .      

El acelerador del vehículo eléctrico se controla mediante un sensor de efecto Hall .

La regulación del empuje de un motor de cohete consiste en variar el nivel de empuje durante el vuelo. Esto no siempre es necesario; de hecho, el empuje de un cohete de combustible sólido no se puede controlar después del encendido, sino que se planifica previamente variando la forma del hueco en el centro del propulsor al moldear el combustible. Sin embargo, los cohetes de propulsor líquido pueden regularse mediante válvulas que controlan el flujo de combustible y oxidante a la cámara de combustión. Los motores de cohete híbridos , como el utilizado en la Space Ship One , utilizan combustible sólido con un oxidante líquido y, por lo tanto, pueden regularse. La regulación del empuje suele ser más necesaria para aterrizajes propulsados ​​y lanzamientos al espacio con una sola etapa principal (como el transbordador espacial ) que para lanzamientos con cohetes multietapa . También resulta útil en situaciones donde la velocidad del vehículo debe limitarse debido a la tensión aerodinámica en la atmósfera más densa a niveles inferiores (por ejemplo, el transbordador espacial). Los cohetes se vuelven, por lo general, más ligeros cuanto más tiempo arden, y la variación en la relación empuje-peso da como resultado una aceleración creciente, por lo que a menudo se reduce la potencia de los motores (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, personas).

En un motor a reacción , el empuje se controla modificando la cantidad de combustible que fluye hacia la cámara de combustión, de forma similar a un motor diésel.

La vida útil del acelerador no es fija, ya que depende en gran medida del estilo de conducción y del vehículo específico. El acelerador tiende a ensuciarse bastante después de 100.000 a 150.000 kilómetros, por lo que es necesario limpiarlo. El mal funcionamiento del acelerador puede indicarse mediante el encendido de la luz de advertencia EPC. ^{[ 2 ]} Esto suele ocurrir en los vehículos modernos del Grupo Volkswagen . Los vehículos que no cuentan con la luz de advertencia EPC indican problemas con el acelerador mediante el encendido del símbolo de control del motor .

Los síntomas de una avería en el acelerador pueden variar desde ralentí inestable, disminución de la potencia del motor, bajo rendimiento de combustible, mala aceleración , etc. La forma más eficaz de prolongar la vida útil del acelerador es mediante un mantenimiento y una limpieza regulares. ^{[ 3 ]}

• Automóvil adaptado