Regulácia piestových spaľovacích motorov

Regulácia piestových spaľovacích motorov spočíva v prispôsobení okamžitého efektívneho výkonu a/alebo otáčok piestového spaľovacieho motora potrebe poháňaného zariadenia, napríklad vozidla. Najväčší vplyv na výkon motora má množstvo privedeného tepla. To sa upraví množstvom zmesi, jej zložením, alebo kombinovane. Podľa toho sa rozlišujú základné typy regulácie:

• kvalitatívna regulácia
• kvantitatívna regulácia
• zmiešaná regulácia.

Základné typy regulácie

Kvalitatívna regulácia

Kvalitatívna regulácia využíva zmenu kvality pracovnej zmesi z hľadiska jej výhrevnosti. Pre výhrevnosť zmesi platí:

$H_z=\frac{H_u}{1+\lambda .L_t}$     pre λ >=1 alebo $H_z=\frac{H_u-\mathrm{\Delta }{H}_u}{1+\lambda .L_t}$     pre λ <1 kde:

• H_z - výhrevnosť zmesi v MJ.kg^-1
• H_u - dolná výhrevnosť paliva v MJ.kg^-1
• ΔH_u - strata tepla spôsobená nedokonalým spaľovaním v MJ.kg^-1
• λ - súčiniteľ prebytku vzduchu
• L_t - teoreticky potrebné množstvo vzduchu v kg.kg^-1.

Z uvedených vzťahov vyplýva, že ak sa zvýši súčiniteľ prebytku vzduchu λ výhrevnosť zmesi klesne. Ak sa do valca privedie rovnaké množstvo zmesi s nižšou výhrevnosťou (tzv chudobná zmes) pomerne k tomu klesne výkon motora. Na tomto princípe pracujú vznetové motory (nepreplňované), pretože sú kvôli svojmu spôsobu prípravy zmesi vstrekovaním paliva do vzduchu schopné pracovať so širokým rozsahom súčiniteľa prebytku vzduchu.

Kvantitatívna regulácia

Pri kvantitatívnej regulácii je výkon motora riadený pomocou zmeny množstva čerstvej zmesi vo valci. To sa dosiahne reguláciou prietokového množstva na vstupe do motora pomocou škrtiacej klapky. Zloženie zmesi sa nemení alebo iba veľmi málo a je blízke stechiometrickému pomeru. Na tomto princípe pracujú zážihové motory s nepriamym vstrekom, alebo karburačné zážihové motory.

Zmiešaná regulácia

Pri zmiešanej regulácii je v závislosti od pracovnej oblasti motora výkon regulovaný buď množstvom alebo zložením zmesi, prípadne zmenou oboch parametrov súčasne. Do tejto kategórie patria:

• plynové zážihové preplňované motory
• preplňované naftové motory (vznetové) - pri týchto motoroch pripadá hlavná zložka regulácie na kvalitatívnu, ale vplyv zmeny hmotnosti náplne (kvantitatívna regulácia) spôsobený preplňovaním nie je zanedbateľný
• zážihové motory s priamym vstrekom - ak pracujú s homogénnou zmesou využíva sa kvantitatívna regulácia, v režimoch s vrstvenou (chudobnou) zmesou kvalitatívna regulácia.

Ostatné typy regulácie

Existujú aj ďalšie spôsoby regulácie piestových spaľovacích motorov, avšak tieto nedokážu pokryť celú prevádzkovú oblasť motora, preto sa využívajú iba pre určené oblasti, alebo ako doplnkové regulácie pre zlepšenie prevádzkových parametrov motora v kombinácii s niektorým z hlavných typov regulácie. Sem patria napríklad:

• regulácia predstihu zapaľovania - využíva sa pri zážihových motoroch na dosiahnutie optimálnej prevádzky s maximálnym výkonom a minimálnou spotrebou paliva.
• regulácia vypínaním valcov - využíva sa na zníženie spotreby paliva pri motoroch s kvantitatívnou reguláciou v režimoch nízkych zaťažení.