Заняття 11. Основи згорання паливо-повітряних сумішей

1. Розглянути процес згорання двигунах внутрішнього згорання, його показники.

2. Ознайомитись із особливостями згорання паливно-повітряних сумішей в дизельних та бензинових двигунах внутрішнього згорання.

3. Виховувати у студентів здатність до творчого мислення, прагнення до володіння знаннями, почуття відповідальності за знання теорії і матеріальної частини автомобіля та гордість за обраний фах.

1. У розділі описані характеристики процесу згорання суміші в бензинових і дизельних двигунах, фактори, що впливають на процес горіння, основні порушення нормального згорання робочої суміші та способи їх запобігання.

Загальні положення

За рахунок згорання палива у циліндрах двигуна підвищується температура і тиск. Згоряння палива протікає лише в газовій фазі. Сам процес згоряння являє собою швидкоплинну хімічну реакцію між компонентами горючої суміші. В горінні беруть участь молекули палива, в яких є вуглець, водень, а в деяких паливах і кисень, та молекули кисню повітря.

Згідно законам хімічної кінетики для виникнення реакції необхідно:

· щоб молекули, які реагують, зіткнулись між собою;

· щоб ці молекули були активні, тобто енергія їх повинна перевищувати деяку межу, за якою відбувається руйнування внутрішньомолекулярних зв'язків молекул, які реагують, та заміщення їх новими зв'язками. Критичне значення енергії називається енергією активації Е. Якщо енергія молекули перевищує значення Е, то реакція починає протікати самочинно.

Активація буває термічна і хімічна. У поршневих двигунах вирішальний вплив має термічна активація. Для запалювання палива в ДВЗ необхідно підвищити енергію молекул до межі, яка перевищує енергію активації. Для цього використовують або примусове запалювання або самозаймання палива.

Кількістю зіткнень молекул за одиницю часу визначається швидкість хімічної реакції. Ця швидкість збільшується з ростом температури і підвищенням тиску, оскільки при цьомузбільшується кількість молекул в одиниці об'єму та швидкість цих молекул.

З найбільшою швидкістю згоряють однорідні суміші, в яких молекули палива рівномірно розподілені між молекулами кисню. У неоднорідних газових сумішах швидкість згоряння визначається в основному швидкостями взаємної дифузії парів палива і повітря, тому швидкість згоряння рідкого палива залежить від швидкості його випаровування і швидкості змішування парів палива з повітрям.

Умови розвитку процесу згоряння в початковий і наступні періоди суттєво розрізняються, тому процес згоряння можна розділити на дві стадії: запалювання палива та розповсюдження полум'я. Крім того, процес згоряння може супроводитись дисоціацією газів (руйнування молекул газів під дією високої температури).

Запалювання.

Розрізняються високотемпературне одностадійне та низькотемпературне багатостадійне запалювання.

У двигунах з примусовим запалюванням має місце високотемпературне запалювання. В іскровому проміжку свічки запалювання створюється температура понад 10 000 К. Внаслідок цього виникають початкові ланцюгові процеси, які відбуваються дуже швидко і призводять до саморозігріву суміші і теплового вибуху. Таке запалювання називають високотемпературним одностадійним, оскільки воно відбувається в обмеженій зоні з максимальною температурою.

У двигунах з самозайманням (дизелях) має місце низькотемпературне багатостадійне запалювання, яке виникає внаслідок нагрівання всієї горючої суміші до порівняно невисокої температури (450...800 К) шляхом впорскування палива у стиснене в циліндрі повітря. На початку такого запалювання розвиваються передполуменеві ланцюгові окислювальні процеси, які проходять відносно повільно. При цьому утворюються нестійкі проміжні сполуки з киснем - спочатку спирти, альдегіди, оксид вуглецю, а потім перекиси та радикали. Виникає так зване холодне полум'я у вигляді голубого світіння. Тиск і температура в камері згоряння в цей період практично не збільшуються. Далі настає другий період запалювання, при якому відбувається окислення альдегідів і утворення нових хімічно активних перекисів. Температура холодного полум'я підвищується і тиск зростає. З'являється більш інтенсивне вторинне світіння і в кінці періоду відбувається тепловий вибух, внаслідок якого утворюється осередок згоряння. Низькотемпературне запалювання відбувається одночасно в багатьох точках об'єму горючої суміші, в зв'язку з чим його називають об'ємним самозайманням.

Увесь інтервал часу від початку вприскування палива до виникнення полум'я називається періодом затримки самозаймання.

Розповсюдження полум'я.

Після запалювання полум'я розповсюджується по всьому об'єму горючої суміші.

В однорідній (гомогенній) суміші, тобто в бензинових та газових двигунах, це відбувається внаслідок послідовного примусового запалювання шарів свіжої горючої суміші. Запалювання та згоряння кожного такого шару відбувається у вузькій зоні, яка розділяє незгорілу суміш від продуктів згоряння. Ця зона називається фронтом полум'я. У нерухомій горючій суміші, або в такій, що ламінарно переміщується, товщина фронту полум'я становить від кількох десятих міліметра до кількох міліметрів. Такий фронт полум'я називають ламінарним. Шлях, який долає фронт полум'я по нормалі до своєї поверхні за одиницю часу, називається нормальною швидкістю розповсюдження полум'я. При атмосферному тиску його швидкість становить 0,35... 0,55 м/с.

У камерах згоряння двигунів горюча суміш інтенсивно завихрюється і рух її набуває турбулентного характеру. Під впливом турбулентності швидкість розповсюдження полум'я істотно зростає. Таке згоряння називають турбулентним.

Якщо зона турбулентності сумірна з товщиною фронту полум'я, то турбулентність називають дрібномасштабною. Якщо вона перевищує товщину фронту полум'я, то її називають великомасштабною. Дрібномасштабна турбулентність сприяє прискоренню активації часток і переносу їх і теплоти в суміжні шари горючої суміші, що приводить до збільшення швидкості розповсюдження фронту полум'я. Великомасштабна турбулентність приводить до сильного викривлення фронту полум'я і розриву його на окремі об'єми, що горять, внаслідок чого кількість горючої суміші, яка водночас бере участь у горінні, різко зростає, а загальний час згоряння скорочується.

Швидкість розповсюдження фронту полум'я досягає при великомасштабній турбулентності досягає 60 м/с, а товщина зони турбулентного горіння становить 20...25 мм. Із збільшенням частоти обертання вихровий рух свіжого заряду посилюється, що приводить до росту швидкості фронту полум'я. Великомасштабна турбулентність справляє вирішальний вплив на процес згоряння в двигунах.

Швидкість розповсюдження полум'я в гомогенній бензоповітряній суміші залежить від її складу, який характеризується коефіцієнтом надлишку повітря a. Найбільша швидкість горіння досягається при a = 0,85... 0,95. При збідненні та збагаченні горючої суміші швидкість фронту полум'я зменшується до деякої (приблизно 0,10м/с) межі, при досягненні якої полум'я гасне; в першому випадку - внаслідок витрати частки теплоти на нагрівання надлишку повітря, а в другому - через нестачу кисню.

Межа збагачення горючої суміші, вище якої розповсюдження полум'я стає неможливим, називається верхньою концентраційною межею a_тін, а межа збіднення - нижньою концентраційною межею a_тах розповсюдження полум'я. Ці межі залежать від властивостей палива та фізичних умов їх згоряння. Для більшості моторних палив при атмосферному тиску та температурі 293 К верхня межа розповсюдження ламінарного полум'я a_тін = 0,25... 0,35, а нижня a_тах = 1,65...2,8. У бензинових двигунах при турбулентному згорянні a_тін=0,4...0,5 і a_тах=1,3...1,4. У газових двигунах межі ширші в бік збіднення.

В двофазних сумішах, коли частина палива знаходиться в паровій фазі, а частина в капельно-рідинному стані, що характерно для дизелів, розповсюдження полум'я після самозаймання палива відбувається інакше. Запалювання виникає в зонах, насичених парами палива, а від цих вогнищ запалювання полум'я розповсюджується всередину зон з капельками рідкого палива. Розповсюдження полум'я визначається дифузійними процесами переносу теплоти, випаровуванням палива та перемішуванням його з киснем із зовнішніх зон, що справляє вирішальний вплив на швидкість згоряння.

У неоднорідних сумішах завжди утворюються численні зони, де a=0,85...0,95, які і стають центрами запалювання більш збідненої суміші. Тому дизелі можуть працювати на малих навантаженнях при дуже бідній суміші з середніми значеннями коефіцієнту надлишку повітря a>4. Але при a<(1,4...1,5) з'являються зони із значними місцевими перезбагаченнями суміші з a<<(0,3...0,4). У цих зонах відбувається крекінг вуглеводневих молекул палива без достатнього доступу повітря і утворення найменших часток твердого вуглецю у вигляді сажі й диму. Саме це є причиною димності дизелів при збільшенні навантаження понад деяку межу.

Дисоціація газів у процесі згоряння - це розпад складних хімічних сполук на прості елементи під впливом високої температури. При нагріванні вище 2300 К вуглекислий газ СО₂ частково розпадається на оксид вуглецю CO та кисень О₂, а водяна пара Н₂О - на водень Н₂ і кисень О₂. Оскільки високі температури виникають при згорянні паливоповітряних сумішей у циліндрах двигуна, то в продуктах згоряння відбувається часткова дисоціація СО₂ та Н₂О.

Дисоціація є ендотермічною реакцією, тобто супроводжується поглинанням теплоти. Внаслідок цього знижується температура і максимальний тиск циклу і відповідно їм потужність двигуна. У процесі розширення температура продуктів згоряння знижується, CO та Н₂, що утворились при дисоціації, знову окислюються і виділяють теплоту (екзотермічна реакція), але ефективно ця теплота перетворитися в корисну роботу вже не може, бо поршень значно відійшов від ВМТ Мало того, дисоціація призводить до підвищення температури в кінці розширення і погіршення економічності двигуна. Інтенсивність дисоціації залежить від складу паливоповітряної суміші. У дизелях температура згоряння нижче, ніж в двигунах з іскровим запалюванням, тому дисоціація в них менша.

2. Загальні положення.

У такті стиску в циліндрах дизеля стискується повітря. Незадовго до приходу поршня в ВМТ починається вприскування палива. В момент початку вприскування тиск в циліндрі досягає 3,0... 5,0 МПа, а температура повітря становить 700...900 К, що приблизно на 150... 250 К вище температури самозаймання дизельного палива. При цьому густина повітря в камері згоряння в 12...15 разів і більше перевищує густину навколишнього повітря. При наявності наддуву тиск може бути значно вищий. Вприскування палива починається до ВМТ і може закінчуватися як до ВМТ, так і після неї. На весь період сумішоутворення в дизелі відводиться дуже мало часу - 20...40 ° п.к.в., або тисячні долі секунди, що приблизно в 10 разів менше, ніж у карбюраторному двигуні. За цей проміжок часу каплі вприснутого палива повинні встигнути нагрітися та випаруватись.

Займання палива відбувається в пароподібному стані. Однак за короткий проміжок часу між початком вприскування та займанням не все паливо встигає випаруватись і частина його перебуває на початку згоряння в капельно-рідинному стані. Тому процеси займання та згоряння в дизелях розгортаються в двофазній гетерогенній системі з нерівномірною макро- та мікроструктурою.

Із-за нерівномірного розподілу палива по об'єму камери згоряння суміш випаруваного палива з повітрям досягає межі самозаймання в різних ділянках камери згоряння не одночасно, тому самозаймання відбувається спочатку в тих зонах, де ця межа досягнута. Завдяки цьому в дизелях можна використовувати якісне регулювання потужності, тобто для зміни потужності двигуна змінюють тільки кількість палива, що подається в циліндри, а кількість повітря не регулюють. Хоча при зменшенні потужності дизеля середнє значення коефіцієнту надлишку повітря збільшується і на холостому ході досягає =5...6, в окремих зонах камери згоряння створюється склад суміші, необхідний для самозаймання.

Фази згорання.

Весь процес згоряння в дизелях можна умовно поділити на чотири фази, що показані на розгорнутій індикаторній діаграмі (рис. 8.1). На ній зображено зміну тиску р, температури Т у циліндрі дизеля та інших параметрів в залежності від кута повороту  колінчастого вала.

Вприскування палива починається в точці 1. Кут між початком вприскування палива та ВМТ називають кутом випередження вприскування.

Перша фаза (І) - період затримки самозаймання палива. У цей період відбувається вприскування, розпилювання, нагрівання та випаровування капель палива і розгортаються передполуменеві реакції.

Виділення енергії в цей період незначне, тому тиск в циліндрі підвищується тільки за рахунок стиску, що продовжується. Середня температура в циліндрі може навіть знизитися, оскільки частка теплоти йде на підігрівання та випаровування палива.

Тривалість цього періоду визначається по індикаторній діаграмі від початку вприскування палива з форсунки (точка 1) до моменту відхилення кривої тиску при згорянні від кривої тиску при стисканні без вприскування палива (точка 2). Період затримки самозаймання ста-новить 12...25° п.к.в. (0,001... 0,0003 с).

Друга фаза (II) - період швидкого горіння. Вона починається з моменту відриву кривої згоряння від лінії стиску (точка 2) і закінчується при досягненні максимального тиску (точка 3). У збагачених шарах суміші пари палива з повітрям, що оточують ядра капель, відбувається самозаймання і виникають вогнища горіння. Від цих вогнищ фронт полум'я розповсюджується в просторі між каплями, який заповнений однорідною сумішшю парів палива з повітрям.

У фронтах полум'я відбувається інтенсивне тепловиділення, тиск у фронті полум'я підвищується і виникає ударна хвиля. Але ці ударні хвилі не переходять в детонаційні, як в двигунах з іскровим запалюванням, через нерівномірну структуру суміші. Тому в дизелях можна застосовувати високі ступені стиску.

У другій фазі згоряє більша частина палива, вприснутого за час затримки самозаймання, а також частина палива, яке продовжує вприскуватись у другій фазі.

Вприскування палива звичайно закінчується в другій фазі. Але в дизелях, які мають високу частоту обертання, для підвищення ККД вся доза палива вприскується в першій фазі. Однак таким дизелям притаманна висока жорсткість роботи. Нормальна швидкість підвищення тиску в другій фазі 0,4... 0,5 МПа/°п.к.в., а максимальна не повинна бути вища за 1,0 МПа/°п.к.в. Середня температура робочого тіла підвищується до 1600... 1700 К, а тиск до 6... 8,5 МПа. При наддуві тиск може перевищувати 10 МПа. Тривалість другої фази становить 10... 20° п.к.в. (0,0008 0,0015 с), впродовж цього часу виділяється 30...45 % теплоти палива

Третя фаза (ІІІ) — згоряння при майже постійному тиску, або такому, що трохи понижується. Починається вона від положення максимуму тиску (точка 3) і закінчується в положенні максимуму температури в циліндрі (точка 4). До початку третьої фази незгоріле в перших двох фазах паливо знаходиться у вигляді капель та згущень пари відділених фронтом полум'я від зон із вільним повітрям. Особливо несприятливі умови для капель палива, що вприснуте в останню чергу і потрапило до зон, де горіння закінчилося і весь кисень повітря витрачений. Внаслідок цього процес в третій фазі має характер дифузійного горіння на поверхні розділу двох середовищ. Каплі палива, що потрапили до нагрітих зон без кисню, підпадають під термічний розклад - крекінг - з утворенням часток вуглецю у вигляді сажі. У подальшому, потрапляючи в зони з киснем, сажа вигоряє. Але при нестачі повітря сажа не встигає окислитися і виходить з циліндра у вигляді диму. Тривалість третьої фази при повному навантаженні становить 15... 25°п.к.в. (0,001...0,002 с). За цей час виділяється ще 25...30 % теплоти і температура підвищується до 1800... 2200 К, досягаючи максимального значення. Однак внаслідок збільшення об'єму робочої порожнини в зв’язку з переміщенням поршня тиск у третій фазі плавно знижується.

Четверта фаза (IV) — догоряння палива та продуктів його окислення. Починається при максимальній температурі (точка 4) і не має чіткого моменту завершення, який залежить від багатьох факторів. В цій фазі завершується окислення виважених часток вуглецю, догоряють пари палива, які не встигла згоріти в другій і третій фазах.

Із-за недостачі кисню догоряння вуглецю та палива відбувається дуже повільно. Для забезпечення найбільш повного згоряння палива в дизелях потрібен значний надлишок повітря, тому на номінальному режимі коефіцієнт надлишку повітря =1,2...1,7. Внаслідок цього робочий об'єм циліндра в дизелях використовується гірше, ніж у двигунах з іскровим запалюванням.

Тривалість четвертої фази становить 50... 65 ° п.к.в. (0,0035... 0,0055 с). За цей час виділяється 15... 25 % теплоти, що введена з паливом. Ця фаза значно впливає на економічність роботи двигуна.

У цілому ж за весь процес згоряння тепловиділення з палива досягає 90...95 %. Решта 5...10 % не використовується внаслідок хімічної та фізичної неповноти згоряння.

При несприятливих умовах у відпрацьованих газах дизеля містяться сажа, оксид вуглецю та деяка кількість продуктів розкладу рідкого палива.

Фактори, які впливають на процес згоряння в дизелях

Період затримки самозаймання має значний вплив на процес згоряння в дизелях. Від нього залежить жорсткість роботи дизеля. Чим більший цей період, тим більше палива накопичується в циліндрі перед самозайманням і тим більш різко підвищується тиск у другому періоді. При значних затримках самозаймання паливо-повітряна суміш стає більш однорідною. В таких умовах самозаймання може прийняти вибуховий характер, аналогічний детонації в двигунах з іскровим запалюванням. Це відбувається, наприклад, при роботі дизеля на легковипарному бензині, який має низьке цетанове число і відповідно великий період затримки самозаймання. Треба прагнути, щоб період затримки самозаймання був якнайменшим. Це залежить від ряду експлуатаційних та конструкційних факторів, розглянутих нижче.

Фізико-хімічні властивості палива. Основними вимогами до палива для дизелів є хороше самозаймання та здатність до якісного розпилювання та сумішоутворення. Чим вище цетанове число палива, тим менший період затримки самозаймання.

З фізичних властивостей палива на процес згоряння впливають в'язкість, поверхневий натяг та випарність. Перші два фактори впливають на дрібність розпилювання, а третій - на швидкість утворення горючої суміші.

Тиск і температура в кінці стиску. Підвищення тиску і особливо температури в момент вприскування палива в камеру згоряння сприяє зменшенню періоду затримки самозаймання. На тиск і температуру в циліндрі впливають тиск і температура повітря на впуску в дизель та його тепловий стан. Тому підвищення температури і тиску навколишнього повітря та підтримання нормального теплового стану дизеля сприятливо впливають на протікання робочого процесу та довговічність дизеля.

Частота обертання колінчастого вала. При збільшенні частоти обертання підсилюється турбулентність свіжого заряду, прискорюються теплообмін та випаровування крапель палива, а також передполуменеві реакції. Підвищується тиск вприскування. Знижується коефіцієнт наповнення циліндрів повітрям, що приводить до деякого збагачення робочої суміші. Все це разом сприяє прискоренню підготовки палива до самозаймання, скороченню періоду затримки самозаймання та всього процесу згоряння за часом. Однак кут повороту колінчастого вала за час згоряння збільшується. Тому, щоб процес згоряння проходив ближче до ВМТ і тепловикористання було кращим, необхідно в міру збільшення частоти обертання збільшувати кут випередження вприскування. Для цього на паливному насосі встановлюють спеціальну муфту випередження вприскування.

Завихрювання повітря в камері згоряння. В дизелі сумішоутворення відбувається майже водночас із згорянням, тому для ефективного згоряння необхідно створити достатньо інтенсивне направлене завихрення повітря, при якому буде забезпечено задовільне сумішоутворення по всьому об'єму камери згоряння.

Ступінь стиску. З підвищенням ступеню стиску збільшуються тиск і температура повітря до моменту вприскування палива, і період затримки самозаймання палива скорочується. Але при цьому значно зростає максимальний тиск згоряння. З точки зору найкращого тепловикористання оптимальною є ступінь стиску =13...14. Однак для забезпечення надійності пуску та стійкої роботи при малих навантаженнях і частотах обертання застосовують =14...17. А в деяких двигунах ступінь стиску підвищують до  = 22... 26.

Якість розпилювання палива. За період затримки самозаймання встигають повністю випаритись каплі діаметром 12...15 мкм; каплі більшого діаметра випаровуються частково. Навколо них утворюється оболонка з пари, в центрі якої залишається рідке ядро. Якщо діаметр капель дорівнює 15...50 мкм, то такі рідкі ядра встигають в процесі згоряння повністю випаруватись і окислитись. Але якщо діаметр капель перевищує 50...100 мкм, тоді в каплях відбувається термічний крекінг з утворенням твердого вуглецю. Тому при розпилюванні палива не повинно бути багато капель, більших за 50 мкм. Капель діаметром 100 мкм не повинно бути взагалі, оскільки вони є причиною сильного димління дизеля.

Однак надто дрібне та однорідне розпилювання палива призводить до збільшення затримки самозапалювання. Це пояснюється тим, що дрібні каплі встигають випаруватись і дифундувати в повітря до того, як буде досягнута температура самозаймання. Коли ж така ділянка буде прогріта до достатньої температури, суміш виявляється надто бідною і самозаймання не відбувається, дизель може навіть зупинитись. Тому факел розпиленого палива повинен мати оптимальну нерівномірність за розмірами капель, щоб на будь-якому режимі роботи утворювалися зони із збагаченою сумішшю, спроможною до самозаймання.

Суттєве значення має далекобійність факелу. Якщо паливо досягає холодних стінок головки блоку, то воно надто пізно випаровується і вступає в реакцію горіння із запізненням. При цьому з'являється сизий дим.

Якщо паливо потрапляє на гарячі стінки камери, розташованої в поршні, то це сприятливо впливає на процес згоряння. Робота багатьох сучасних дизелів супроводжується попаданням частки палива на стінки камери згоряння, розташованої в поршні.

Закон та тривалість вприскування палива. Для найкращого використання теплоти тривалість вприскування повинна бути якомога коротшою. В усякому разі впорскування необхідно скінчити у другій фазі згоряння. Але при короткому вприскуванні збільшується кількість палива, накопиченого в циліндрі за період затримки самозаймання. При цьому збільшується жорсткість роботи і максимальний тиск згоряння. Тому процес вприскування доводиться дещо розтягувати. При максимальній подачі палива він відбувається протягом 25...30° п.к.в. У звичайній паливній апаратурі швидкість подачі палива приблизно однакова за час всього періоду вприскування. Але більш раціонально для обмеження жорсткості згоряння організувати його так, щоб на початку вприскування подача палива була менш інтенсивною для зменшення кількості палива, що потрапляє до циліндра за час затримки самозаймання. В кінці, коли горіння почалось, швидкість вприскування повинна різко збільшитись. Таке вприскування називають ступінчастим.

Більш ефективна двохфазна подача палива, при якій частина палива (5...20 %) подається в циліндр на початку впуску і до вприскування основної дози палива проходить довготривалу підготовку до згоряння.

Матеріал поршня та головки блоку циліндрів. Тепловтрата з камер згоряння в дизелях повинна бути мінімальною, тому найкращим матеріалом для поршня та головки блоку циліндрів є чавун. Однак у дизелях з чавунними поршнями зростають сили інерції мас, що рухаються зворотно поступально, тому на сучасних швидкохідних дизелях застосовуються поршні з алюмінієвого сплаву, а обмеження тепловтрати забезпечується раціональною конструкцією поршня та камери згоряння.

Кут випередження вприскування. При надто ранньому вприскуванні паливо потрапляє в камеру згоряння при невеликому тискові і низькій температурі, що приводить до збільшення періоду затримки самозапалювання, підвищенню жорсткості роботи та зростанню максимального тиску згоряння (рис. 8.2). При пізньому куті випередження вприскування значна частина процесу згоряння переходить на лінію розширення і велика частка палива згоряє в фазі догоряння. Дизель працює при цьому м'яко, але корисна робота циклу зменшується, поршень, головка блоку циліндрів та циліндри перегріваються, підвищується температура відпрацьованих газів.

З підвищенням частоти обертання кут випередження вприскування треба збільшувати. Із зменшенням навантаження температура в циліндрах знижується, тому корисно зменшувати кут випередження вприскування, щоб паливо поступало при більшому тискові та більшій температурі повітря, що стискується.

Навантаження і склад робочої суміші. У дизелях потужність регулюється зміною подачі палива при практично постійній витраті повітря, при цьому середній коефіцієнт надлишку повітря збільшується від = 1,3...1,6 при повному навантаженні до =8...10 на холостому ходу.

На часткових навантаженнях зменшується кількість теплоти, що вводиться в дизель з паливом, тому зменшується температура продуктів згоряння та теплові навантаження на деталі камери згоряння. Зміни подачі палива не мають значного впливу на період затримки самозаймання, оскільки завдяки нерівномірності місцевих концентрацій палива завжди є зони з оптимальним складом суміші для самозаймання. Збільшення надлишку повітря на малих навантаженнях сприяє більш повному згорянню та покращенню тепловикористання на цих режимах, які переважають в експлуатації. Але це покращення має місце до =3... 3,5. При подальшому збільшенні  збільшується кількість зон з бідними сумішами і згоряння уповільнюється. Крім того, при малих подачах погіршується розпилювання палива, з'являються каплі діаметром більше 100 мкм. Негативно впливає на згоряння також зниження теплового стану двигуна. Основні параметри процесу згоряння наведено у табл. 8.1.

Таблиця 8.1

Основні параметри процесу згоряння