3.4.1 Diễn biến và các thông số đặc trưng
Căn cứ vào đặc điểm biến thiên của áp suất của MCCT trong xilanh, có thể chia quá trình cháy ở động cơ xăng thành 3 giai đoạn : chậm cháy, cháy chính và cháy rớt.
Hình 3. 8 Quá trình cháy ở động cơ xăng trên đồ thị công mở rộng cf - Thời điểm bougie đánh lửa, ci - Thời điểm nhiên liệu phát hoả,
z - Thời điểm áp suất cháy đạt giá trị cực đại , ec - Thời điểm kết thúc quá trình cháy , ϕi - Góc chậm cháy, θ - Góc đánh lửa
Giai đoạn I - Giai đoạn chậm cháy
Giai đoạn chậm cháy kéo dài từ thời điểm buji đánh lửa ( điểm cf ) đến thời điểm nhiên liệu phát hoả. Việc xác định thời điểm phát hỏa rất khó thực hiện trong điều kiện thực tế nên người ta thường quy ước thời điểm cuối giai đoạn chậm cháy là lúc đường áp suất cháy tách khỏi đường nén (điểm ci). Những trung tâm cháy đầu tiên ở động cơ xăng được hình thành tại khu vực gần 2 cực của bugi dưới tác dụng của nhiệt độ rất cao (khoảng 10.000 0C) của tia lửa điện. Trong giai đoạn chậm cháy, áp suất của MCCT hầu như không thay đổi so với đường nén đo tốc độ toả nhiệt còn rất thấp. Thông số đặc trưng cho giai đoạn này là thời gian chậm cháy (τi) hoặc góc chậm cháy (ϕi). Trị số của τi hoặc ϕi phụ thuộc chủ yếu vào tính chất lý hoá của hỗn hợp khí công tác (loại nhiên liệu, λ , γr , T, p) và cường độ của tia lửa điện.
Giai đoạn II - Giai đoạn cháy chính
Giai đoạn cháy chính kéo dài từ thời điểm nhiên liệu phát hỏa (điểm ci) đến thời điểm áp suất cháy đạt giá trị cực đại (điểm z).
Do đã được hóa hơi và hòa trộn đều với không khí theo một tỷ lệ thích hợp nên sau khi được phát hoả, nhiên liệu bốc cháy mãnh liệt trong màng lửa lan truyền từ những trung tâm cháy đầu tiên ra khắp không gian buồng đốt . Tốc độ lan truyền ngọn lửa phụ thuộc rất nhiều vào cường độ chuyển động rối của MCCT trong buồng đốt. Tốc độ tỏa nhiệt rất lớn trong một không gian công tác nhỏ làm cho áp suất tăng lên rất nhanh. Nhiệt lượng cung cấp cho MCCT được sinh ra chủ yếu trong giai đoạn này của quá trình cháy. Quá trình cấp nhiệt ở đây gần giống với cấp nhiệt đẳng tích.
Giai đoạn cháy chính ở động cơ xăng thường được đánh giá bằng 2 đại lượng là áp suất cháy cực đại (pz) và tốc độ tăng áp suất trung bình (wp).
Giai đoạn III - Giai đoạn cháy rớt
Nếu được tổ chức tốt thì quá trình cháy sẽ kết thúc sau khi piston rời ĐCT khoảng 10 ÷ 30 0 gqtk. Ngược lại, quá trình cháy có thể tiếp tục trên đường dãn nở. Giai đoạn cháy sau khi piston đã rời xa ĐCT được gọi là cháy rớt.
Cháy rớt là hiện tượng có hại về mọi phương diện, vì :
- Tăng tổn thất nhiệt theo khí thải do khí thải có nhiệt độ cao hơn. - Tăng tổn thất nhiệt truyền cho môi chất làm mát do MCCT có nhiệt độ cao hơn khi piston đã rời xa ĐCT.
- Nhiệt độ cao của MCCT trong xilanh được duy trì trong thời gian dài có thể gây quá tải nhiệt cho động cơ, v.v.