Процес згоряння - основний процес робочого циклу двигуна, в перебігу якого теплота, що виділяється внаслідок згорання палива, йде на підвищення внутрішньої енергії робочого тіла і на вчинення механічної роботи.
З метою спрощення термодинамічних розрахунків ДВС приймають, що процес згоряння в двигунах із запалюванням від іскри відбувається по циклу з підведенням теплоти при постійному обсязі (V = const), а в двигунах із запалюванням від стиснення при постійному обсязі (V = const) і тиску ( p = const), тобто по циклу зі змішаним підведенням теплоти.
Метою розрахунку процесу згоряння є визначення температури і тиску в кінці видимого згоряння.
2.4.1 Коефіцієнт молекулярного зміни робочої суміші
Зміна обсягу при згорянні робочої суміші враховує коефіцієнт молекулярного зміни робочої суміші, який визначається за формулою
2.4.2 Температура кінця видимого згоряння
Температура газу Тz в кінці видимого згоряння визначається на підставі першого закону термодинаміки
де dQ - кількість витраченої теплоти, Дж;
dU - підвищення внутрішньої енергії робочого тіла, Дж;
dL - зовнішня робота, що здійснюються робочим тілом, Дж.
Стосовно до автомобільних двигунів рівняння згоряння має вигляд:
- для карбюраторних двигунів
- для дизельних двигунів
де - коефіцієнт використання нижчої теплоти згорання на ділянці видимого згоряння, який приймається з наступних інтервалів значень: для карбюраторних двигунів 0,8 ... 0,95; для дизелів 0,7 ... 0,88;
# 8710; Hu - втрата теплоти внаслідок хімічної неповноти згоряння, кДж / кг,
при # 945; ≥ 1, # 8710; Нu = 0;
# 955; - ступінь підвищення тиску циклу, яка для дизелів встановлюється за дослідними даними в залежності від кількості палива, що подається в циліндр, форми камери згоряння і способу сумішоутворення, і вибирається з таблиці 2.5;
tz - температура в кінці видимого згоряння, о С;
- середня мольна теплоємність продуктів згоряння при постійному об'ємі, кДж / (кмоль · град), яка визначається за такою формулою:
де -середні молярний теплоємності продуктів згоряння при зміні температури в діапазоні 1501 ... 2800 ºС, які можуть бути виражені в залежності від температури tz наступними формулами:
Після підстановки всіх величин в рівняння згоряння виходить квадратне рівняння виду
де А, В, С - числові значення відомих величин
З формули (2.54) виражається температура в градусах Цельсія (° С)
Температура Тz в градусах Кельвіна (К) визначається як
2.4.3 Ступінь підвищення тиску циклу
Ступінь підвищення тиску циклу # 955; для дизелів задається в попередньому пункті. Для карбюраторних двигунів # 955; визначається за формулою
2.4.4 Ступінь попереднього розширення
Ступінь попереднього розширення для дизелів визначається за формулою
Ступінь попереднього розширення для карбюраторних двигунів.
2.4.5 Максимальний тиск згоряння
Величина тиску в МПа в кінці згоряння визначається за формулою:
Розраховані параметри процесу згоряння необхідно порівняти зі значеннями цих параметрів у сучасних автомобільних двигунів внутрішнього згоряння, представлених в таблиці 2.6.
Таблиця 2.6 - Значення параметрів процесу згоряння