Концентрация токсичных компонентов в продуктах сгорания: (отработавших газах), выходящих из цилиндра двигателя, за­висит от скорости их образования или выгорания и от времени реакции. Скорость химических реакций оценивают обычно по изменению концентрации исходных веществ или продуктов реакции. Для определения скорости химической реакции необхо­димо знать стадии, из которых складывается химическая реакция, или механизм реакции.

Окисление и горение углеводородов развивается по типу цепной реакции, причем чем сложнее молекула углеводорода, тем большее число элементарных актов составляет цепь [8]. До настоящего времени отсутствуют четкие представления о меха­низме реакций окисления углеводородных топлив в процессе сго­рания в цилиндрах двигателей [9, 44]. Но этой причине нет и сколько-нибудь точных кинетических методов расчета данного процесса. В двигателестроении получили некоторое распростра­нение энергетические методы расчета процесса сгорания, осно­ванные на определении скорости выгорания топлива с исполь­зованием опытных коэффициентов (продолжительности сгора­ния, показателя процесса сгорания) [5, 11, 54]. Однако они поз­воляют рассчитывать только индикаторную диаграмму давле­ния в цилиндре в процессе сгорания. По этой диаграмме (или в процессе ее расчета) могут быть определены текущие зна­чения температуры газа в зоне продуктов сгорания, свежей смеси (или воздуха) и средняя температура в камере сгорания.

Более совершенными являются термодинамические методы, так как они позволяют определить равновесный состав продук­тов сгорания для любых заданных условий (состава смеси, со­става топлива, температуры, давления) с учетом диссоциации. Расчет равновесного состава продуктов сгорания широко используется для поршневых двигателей внутреннего сгорания. Первоначально такой расчет использовали для определения продуктов диссоциации в процессе сгорания в двигателях с ис­кровым зажиганием. В настоящее время расчет равновесного состава продуктов сгорания в поршневых двигателях получил широкое распространение в связи с изучением образования ток­сичных веществ в двигателях и влияния различных факторов на этот процесс [19, 78, 80, 85]. Ценность этой методики в том, что при расчете по ней можно учесть диссоциацию. Это позволяет определить концентрации молекулярного и атомарного кислорода для u<l.

Расчет по равновесным концентрациям позволяет также оце­нить влияние тех или иных факторов на состав продуктов сго­рания. Кроме того, учитывая, что скорость реакции сгорания уг­леводородных топлив значительно больше скорости окисления кислородом атмосферного азота в зоне продуктов сгорания, для расчета процесса образования N0 можно определять концент­рации кислорода и азота по условиям равновесия [54, 72].