Процесс сгорания и топливо

Так как подвод теплоты происходит при сгорании топлива, параметры процесса сгорания и используемое топливо являются решающими факторами для подвода теплоты и, как следствие, для обеспечения оптимального коэффициента полезного действия работы двигателя. В рамках термодинамического упрощения, в отношении распределения подвода теплоты (подвод при постоянном объеме или подвод при постоянном давлении), тип сгорания топлива определяет значимость отдельных составляющих общего подвода теплоты. В основном необходимо отметить следующее:

Чем выше температура кипения топлива и чем меньше степень обогащения топливовоздушной смеси, тем дольше происходит процесс горения топлива.

При этом подвод теплоты при постоянном давлении увеличивается, так как поршень, как правило, двигается вниз, в то время, как смесь еще горит. Так как при одинаковой степени сжатия коэффициент полезного действия при увеличении доли изобарического подвода теплоты понижается по отношению к изохорному подводу теплоты, желательным было бы усовершенствованное приготовление топливовоздушной смеси для обеспечения быстрого изохорного сгорания. С другой стороны, для усовершенствованного приготовления смеси требуется склонность топлива к неконтролируемому сгоранию при высоких степенях сжатия, отчего степень сжатия должна понижаться за счет коэффициента полезного действия.

Рис. Схемы типов сгорания топливовоздушной смеси

В теории различают три основных типа сгорания смеси, которые должны оцениваться по-разному:

• Однородное сгорание: топливо воздушная смесь, равномерно распределенная в камере сгорания, сгорает одновременно, начиная от центров самовоспламенения;
• сгорание с предварительным смешиванием с фронтом пламени: такая же равномерно распределенная однородная смесь сгорает, начиная от источника воспламенения, через фронт пламени, который распространяется в камере сгорания. Данный тип сгорания является типичным для двигателей с принудительным искровым зажиганием (бензиновых). Так как смесь воспламеняется принудительно, следует исключить самовоспламенение, а топливо должно быть трудновоспламеняющимся и иметь низкую температуру кипения для приготовления хорошей горючей смеси;
• диффузионное сгорание: в данном случае, в то время как одна часть топлива уже сгорает, происходит расширение объема газа, вызванное диффузией, и последующее сгорание остальной части топлива. Данный тип сгорания типичен для дизельных двигателей с непосредственным впрыском топлива, которое впрыскивается в уже существующее пламя. Необходимо, чтобы топливо обладало высокой температурой кипения и было легковоспламеняющимся, что является типичным для дизельного топлива.

На сегодняшний день бензин и дизельное топливо в большинстве случаев являются минеральными.