¿Por qué el pedal del acelerador controla el aire y no la gasolina?

En el pasado, el funcionamiento de un motor de automóvil parecía mucho más sencillo. Un carburador antiguo tenía una cámara de flotador, surtidores, un difusor y una conexión mecánica con el pedal del acelerador. Al girar la mariposa, el motor recibía más aire, la depresión aspiraba más gasolina y el motor comenzaba a desarrollar más potencia.

En un motor de inyección, la misma pieza no ha desaparecido. La mariposa del acelerador sigue estando en el conducto de admisión, pero su función ha cambiado. El pedal del acelerador ya no dosifica el combustible directamente: determina cuánto aire debe recibir el motor, y la cantidad necesaria de gasolina es calculada y suministrada por el sistema de control electrónico.

Esta diferencia explica bien cómo un motor de gasolina moderno regula la potencia y por qué necesita simultáneamente el acelerador, los inyectores, los sensores y la unidad de control electrónica.

Qué regula realmente el pedal del acelerador

La mariposa del acelerador es una placa redonda instalada en el conducto de admisión, antes del colector de admisión. Al pisar el pedal, se abre más, aumentando la cantidad de aire que puede entrar al motor.

El aire por sí solo no sustituye al combustible. Es necesario para la combustión de la gasolina y actúa como oxidante. Cuanto más aire entra en los cilindros, más combustible se puede quemar con él y más energía se puede obtener del proceso de trabajo.

Por lo tanto, el principio se puede presentar de forma muy sencilla: el conductor, de hecho, establece la cantidad de aire deseada para el motor, y el sistema de control decide cuánta gasolina es necesario añadir. Esto es similar a una hoguera a la que se le da más oxígeno: la llama se vuelve más intensa, pero al mismo tiempo la cantidad de combustible también debe aumentar.

En el sistema de carburador, ambos procesos estaban conectados mecánicamente. El inyector moderno ha separado estas funciones: el acelerador regula el flujo de aire y los inyectores dosifican el combustible.

Cómo el carburador dio paso al inyector

En el carburador, la preparación de la mezcla de combustible se realizaba sin electrónica compleja. El aire pasaba a través de un difusor, en cuya zona se creaba una depresión, y gracias a ella la gasolina llegaba desde la cámara de flotador.

El resultado era un dispositivo bastante simple: el cambio en el flujo de aire afectaba automáticamente la cantidad de combustible que entraba al motor. Cuanto más se abría la mariposa, más aire pasaba por el sistema y más gasolina era arrastrada al flujo.

Pero este esquema tenía limitaciones. El carburador no es capaz de tener en cuenta todos los parámetros de funcionamiento del motor con la misma precisión que un sistema electrónico. Como resultado, la composición de la mezcla cambiaba según el modo, la temperatura y otras condiciones.

La inyección electrónica permitió una dosificación de combustible mucho más precisa. La gasolina ahora entra al motor a través de los inyectores, y su funcionamiento es controlado por una unidad electrónica.

El inyector es una válvula electromagnética. La unidad de control lo abre por un tiempo determinado, lo que permite que una cantidad calculada de combustible entre al motor.

¿Cómo sabe la unidad de control cuánta gasolina se necesita?

La electrónica no elige la duración de la apertura del inyector al azar. Para el cálculo se utilizan datos de numerosos sensores que informan constantemente a la unidad de control lo que sucede con el motor.

Uno de los parámetros clave es la cantidad de aire que entra. Para determinarlo, se puede utilizar un sensor de flujo de masa de aire. Al recibir información sobre el flujo de aire, la unidad electrónica calcula la cantidad necesaria de combustible.

Pero incluso esto no es suficiente para un control de mezcla lo más preciso posible. Es necesario verificar el resultado después de la combustión del combustible, y aquí aparece otro elemento crucial del sistema: la sonda lambda.

Cómo el motor verifica su propia mezcla

La sonda lambda está instalada en el sistema de escape y controla el contenido de oxígeno en los gases de escape. A partir de este indicador, la unidad electrónica recibe información sobre cuán cerca está la composición de la mezcla del modo requerido.

Si hay mucho oxígeno en el escape, el sistema determina que la mezcla era pobre, es decir, que la gasolina en relación con el aire era insuficiente. En este caso, la unidad de control aumenta el suministro de combustible.

Si hay poco oxígeno, esto indica una mezcla rica. Entonces, la cantidad de gasolina inyectada disminuye.

Se obtiene un sistema de retroalimentación de circuito cerrado:

los sensores determinan los parámetros de funcionamiento del motor;
la unidad de control calcula la cantidad necesaria de combustible;
los inyectores suministran la dosis calculada;
la sonda lambda verifica el resultado por la composición del escape;
la electrónica corrige el siguiente ciclo de trabajo.

Este principio se llama regulación lambda. El sistema recibe retroalimentación constante y corrige la composición de la mezcla según las condiciones actuales.

¿Por qué no hacer que el pedal del acelerador controle el combustible?

A primera vista, parece lógico vincular el pedal del acelerador directamente con los inyectores. El conductor pisa más fuerte, el motor recibe más gasolina. Pero este esquema sería mucho menos conveniente para un automóvil moderno.

La razón principal es que el motor debe mantener constantemente la relación correcta de aire y combustible. Si simplemente se aumenta el suministro de gasolina sin controlar el flujo de aire, la mezcla dejará rápidamente de cumplir con el modo requerido.

Por lo tanto, es mucho más conveniente usar el acelerador como medio para controlar la cantidad de aire, y dosificar el combustible por separado y automáticamente. La electrónica es capaz de tener en cuenta muchos parámetros a la vez y cambiar la duración de la inyección de manera significativamente más precisa que una simple conexión mecánica.

Hay otra razón. Un motor moderno no funciona en un solo modo. Ralentí, aceleración, conducción a velocidad constante, funcionamiento bajo carga, turbocompresor, recirculación de gases de escape, todo esto requiere diferentes parámetros de funcionamiento del motor.

Como resultado, el control electrónico permite tener en cuenta muchos factores simultáneamente, en lugar de vincular la posición del pedal con un único parámetro mecánico.

Qué ha cambiado en comparación con el carburador

En un motor de carburador, la posición de la mariposa del acelerador influía directamente en la cantidad de aire y, a través de la depresión, en el suministro de gasolina. El sistema era predominantemente mecánico y, por lo tanto, estructuralmente más simple.

En un motor de inyección, entre la presión del pedal y la cantidad de combustible, apareció un intermediario electrónico. Recibe información sobre el estado del motor, calcula la dosis requerida y controla los inyectores.

Esto permitió controlar la composición de la mezcla de manera significativamente más precisa. Además, el conductor no tiene que tener en cuenta la temperatura del motor, la carga, la composición del escape u otros parámetros.

¿Qué ofrece este esquema?

La inyección electrónica, en combinación con la retroalimentación de la sonda lambda, proporciona varios resultados importantes a la vez.

Primero, la eficiencia. La electrónica puede mantener la composición de la mezcla necesaria según el modo de funcionamiento del motor y no suministrar una cantidad excesiva de combustible donde no se requiere.

Segundo, la reducción de emisiones nocivas. El control de la composición de la mezcla permite utilizar el catalizador de manera más eficiente y mantener las condiciones necesarias para su funcionamiento.

Tercero, la capacidad de controlar la potencia y los modos del motor. Dependiendo de la situación, la unidad de control cambia los parámetros de inyección: durante la aceleración, las condiciones difieren de la conducción a velocidad constante, y bajo carga, el motor funciona de manera diferente que en ralentí.

Por lo tanto, el pedal del acelerador moderno se ha convertido de hecho en un órgano para establecer el modo de funcionamiento del motor, y no en una válvula mecánica directa para el suministro de gasolina. El conductor le dice al motor cuánta potencia necesita, cambiando la solicitud de apertura del acelerador, y luego el sistema electrónico determina por sí mismo cuánto aire y combustible se necesitan para obtener el resultado deseado.

Es por eso que la familiar mariposa del acelerador del antiguo carburador se ha conservado en el motor de inyección, pero su papel en el sistema general se ha vuelto completamente diferente. Antes era parte del mecanismo de preparación de la mezcla, y ahora es uno de los elementos de un complejo sistema electrónico de control del motor.