Расчет количества воздуха и продуктов сгорания производится на 1 кг топлива.

Элементарный состав топлива в весовых долях определяется так: С — углерода, Н — водо­рода, О — кислорода и S — серы. Следовательно, С+Н+0+S= 1.

Процесс сгорания заключается в окислении составных элементов топ­лива, и в случае полного сгорания продуктами его будут СO₂; Н₂O и SO₂.

При определении необходимого количества воздуха для сгорания 1 кг топлива исходят из реакций окисления составных элементов топлива, т. е. из стехиометрических соотношений.

Расчеты при этом удобнее производить в килограмм-молях (молях).

Килограмм-молекулой (сокращенно моль) называется такой объем газа, вес которого (в кг) равен числу, выражающему его молекулярный вес. Объем одного моля любого газа при 0° С и 760 мм рт. ст. равен 22,4 м³, а при 0° С и давлении в одну техническую атмосферу (735,6 мм рт. ст.) он равен 23, 15 м³.

Реакция окисления С в СO₂:

Из уравнения (41) следует, что если пренебречь объемом углерода ввиду его относительной малости, то при сгорании С в СO₂ изменения числа молей, а следовательно, и объема не происходит.

Из уравнения (42) следует, что если пренебречь объемом водорода, вхо­дящего в состав жидкого топлива, ввиду его относительной малости, то при сгорании Н в Н₂O происходит удвоение числа молей газов. При сгора­нии же газообразного водорода происходит уменьшение числа молей до ²/₃.

Реакция окисления S в SO₂:

При допущениях, названных ранее, следует, что при сгорании S в SO₂ количество молей не изменяется.

Суммируя результаты подсчета необходимого кислорода для сгорания составных элементов топлива по уравнениям (41), (42) и (43), получим теоре­тически необходимое количество кислорода для сгорания 1 кг топлива. Имея в виду, что в воздухе содержится кислорода 21 % по объему и что в самом топливе содержится 0 весовых долей кислорода, теоретическое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива будет равно

Ввиду неоднородности рабочей смеси и возможности работы двигателя с перегрузкой в рабочий цилиндр вводят избыток воздуха. Коэффициент избытка воздуха при сгорании равен

Теоретическое количество воздуха можно выразить через так называе­мую характеристику топлива:

Для жидкого топлива среднего элементарного состава

Значения ? при номинальном режиме работы двигателя в зависимости от камеры сгорания и типа двигателя изменяются в следующих пределах:

Количество и состав продуктов сгорания. Количество продуктов сгорания в молях определяется из уравнений (41), (42), (43).

и, как видно из полученной формулы (50), оно зависит от содержания водо­рода и кислорода в топливе и не зависит от величины ?.

Для оценки изменения количества молей газов при сгорании топлива служит теоретический коэффициент молекулярного изменения ?₀, равный отношению количества молей продуктов сгорания 1 кг топлива к количеству молей свежего заряда воздуха, т. е.

Для жидкого топлива среднего состава

Как следует из формулы (51 а), ?₀ для жидкого топлива всегда больше единицы и уменьшается при увеличении а. Для дизелей ?₀ = 1,032 + 1,045.

Действительным коэффициентом молекулярного изменения называется отношение количества молей продуктов сгорания к количеству молей све­жего заряда воздуха с учетом остаточных газов М_r:

Если обозначить через х долю топлива, сгоревшего к данному моменту от всего впрыскиваемого топлива, то ?_x этот момент будет равен:

В период процесса сжатия, когда х = 0, из полученной формулы (53) следует ?_x ==1; в конце процесса сгорания х=1, а