Введение в основы теории двигателей внутреннего сгорания

Подвод теплоты к рабочему телу в реальном двигателе внутреннего сгорания осуществляется в результате сгорания углеводородного топлива.

Процесс сгорания представляет собой сложный физико-химический процесс, в результате которого компоненты топлива (углерод, водород и др.) соединяются с кислородом воздуха, выделяя значительное количество теплоты (экзотермическая реакция).

Зона химической реакции представляет собой достаточно у жую полоску светящегося пламени (фронт пламени), разделяющую продукты сгорания и свежий заряд, перемещающуюся по объему- камеры сгорания от источника возникновения (воспламенения) с различной скоростью.

В соответствии с современными представлениями, химические реакции окисления углеводородного топлива идут по цепному механизму - исходные компоненты химической реакции переходят в конечные через длинную цепь отдельных реакций с образованием целого ряда малоизвестных промежуточных соединений, иногда крайне неустойчивых. В результате этих реакций образуются конечные, хорошо известные продукты сгорания (CO₂, Н₂О и др.), отводимые из цилиндра двигателя в окружающую среду в виде отработавших газов.

Для осуществления рабочего процесса в цилиндре двигателя наибольшее значение имеют не особенности взаимопревращений веществ при сгорании, а закономерности тепловыделения и вызываемые им изменения температуры и давления газов в цилиндре двигателя. Именно этими параметрами определяются энергетические и экономические показатели рабочего цикла, динамические и тепловые нагрузки на детали двигателя, шумовые и токсические характеристики двигателя в целом.

В данном учебном пособии изложены краткие сведения о процессе сгорания в карбюраторных двигателях, о качественном влиянии различных факторов на процесс сгорания и в конечном итоге на параметры двигателя в целом. Рассматривается случай предельно быстрого распространения фронта пламени по объему камеры сгорания, сопровождающийся возникновением ударных волн и появлением детонации. Эти знания помогут будущим специалистам более рационально осуществлял разработку и исследования двигателей внутреннего сгорания с высокими потребительскими качествами.