Розгорнута індикаторна діаграма ДВЗ з іскровим запалюванням. Три стадії згоряння.

На індикаторній діаграмі можна виділити три фази згоряння:

Перша фаза (І), або період окритого горіння - від моменту проскакування електричної іскри до початку різкого збільшення тиску на індикаторній діаграмі. У цей період виникає невеликий осередок горіння у зоні розряду між електродами свічки і згоряє 6... 8% горючої суміші. Тиск газів у циліндрі підвищується в основному за рахунок стиснення поршнем. Тривалість першої фази становить 10...30° п.к.в. (0,0005...0,001 с).

Друга фаза { II ) - період швидкого, або видимого горіння. Починається з моменту відриву лінії згоряння від лінії стиснення на індикаторній діаграмі і закінчується в момент досягнення максимального тиску в циліндрі. У цей період відбувається швидке розповсюдження фронту полум'я по всьому об'єму камери згоряння.

Основним фактором, що впливає на швидкість розповсюдження полум'я, є великомасштабна турбулентність. Крім того, фронт полум'я додатково переміщується за рахунок розширення продуктів згоряння, які під впливом нагрівання збільшуються в об'ємі в три-чотири рази. Тривалість другої фази становить 25...30⁰ п.к.в. (0,001...0,002 с). За цей час згоряє 70...80% робочої суміші. Температура продуктів згоряння підвищується до 2200...2500 К, а тиск досягає максимального значення 3,5...5,5 МПа. Друга фаза згоряння характеризує жорсткість роботи дви­гуна, яку оцінюють за найбільшою швидкістю наростання тиску на кожен градус кута повороту колінчастого вала і максимальним тиском у камері згоряння .

Найбільшу площу індикаторної діаграми, а отже, максимальну по­тужність двигуна маємо, коли максимальний тиск при згорянні досяга­ється при 10...15º п.к.в. після в.м.т, про що свідчить те, що основна маса палива до цього моменту вже згоріла.

Третя фаза ( III ) називається періодом догоряння. Вона починаєть­ся від точки максимального тиску газів у циліндрі, яке у третій фазі цик­лу знижується внаслідок збільшення об'єму робочої порожнини при розширенні, а також внаслідок збільшення віддачі теплоти від газів до стінок циліндра та його головки, до кінця згоряння. Ця фаза не має чітко визнаного закінчення. На початку цієї фази процес згоряння ще точить­ся інтенсивно, тому температура продуктів згоряння продовжує підви­щуватися до максимального значення (точка 4), а далі знижується, тому що швидкість розповсюдження полум'я біля стінок камери згоряння знижується через підсилення тепловідведення, ослаблення турбулент­ності та нестачу кисню. Приблизна її тривалість становить 20...35º п.к.в. (0,001...0,0015 с). У цій фазі виділяється 10..,15% теплоти, внесеної з паливом, і вона остаточно формує економічність циклу.

Основна частина використаної теплоти підводиться у // фазі (до Рмакс)- На початку згоряння швидкість тепловиділення росте повільно і досягає максимуму приблизно в середині згоряння. Максимум швидко­сті один.

Загальне корисне використання теплоти під час процесу згоряння становить 80...90% від теплоти, що введена у циліндр з паливом. Решта Ю...20% теплоти втрачається через неповноту згоряння та дисоціацію, а також внаслідок інтенсивної тепловіддачі у стінки робочої порожнини циліндра.

Спостерігають за процесом згоряння кількома способами. Найбільш наочним є фотографування крізь спеціально вмонтоване у головку цилі­ндра кварцеве вікно, що витримує високий тиск і високу температуру.

Фотографування швидкісною кінокамерою показало, що фронт по­лум'я являє собою контур, що світиться, відділяючи продукти згоряння від незгорілої суміші. Він має хвилеподібну форму і розповсюджується у різних ділянках об'єму камери згоряння з різними швидкостями,