Процесс сгорания топлива — это процесс его окисле­ния. Для горения топлива в цилиндрах двигателя исполь­зуется кислород, содержащийся в атмосферном воздухе. Наиболее полно сгорает топливо в том случае, если оно раздробляется на мельчайшие частички (испаряется) и тщательно перемешивается с достаточным количеством воздуха.

Смесь топлива с воздухом, как уже отмечалось, назы­вается горючей смесью. В цилиндрах к горючей смеси при­мешиваются отработавшие газы (примерно 6...18 %) и по­лучается рабочая смесь, на которой фактически работает двигатель.

Состав горючей смеси определяется соотношением массо­вого количества топлива и воздуха. Зная массовую концент­рацию кислорода в воздухе (около 23%), можно рассчитать количество воздуха, необходимое для сгорания опре­деленной массы топлива известного химического состава. Так, например, для полного сгорания 1 кг бензина необ­ходимо около 15 кг воздуха.

Смесь, в которой на 1 кг топлива приходится теорети­чески необходимое (расчетное) количество воздуха L₀, назы­вается нормальной.

Фактически в цилиндр поступает действительное количе­ство воздуха L_s на каждый 1 кг топлива. Отношение дейст­вительного количества воздуха к теоретическому назы­вается коэффициентом избытка воздуха:

Коэффициент избытка воздуха для карбюраторных дви­гателей (бензин, керосин) находится в пределах 0,85...1,15, для дизельных двигателей — 1,2... 1,7.

Нормальная горючая смесь характеризуется тем, что у нее действительное содержание воздуха равно теорети­чески необходимому, то есть L_Д = L₀, и коэффициент из­бытка воздуха равен единице (α = 1).

При недостатке воздуха в горючей смеси, а следова­тельно, избытке топлива смесь называется обогащенной и богатой,   при   избытке   воздуха — обедненной  и бедной.

Так, горючие смеси карбюраторных двигателей характе­ризуются такими значениями коэффициента избытка воз­духа: нормальная —а'= 1, обогащенная —а = 0,85... 1,0, богатая —а &с 0,85, обедненная —а = 1,0... 1,15, бед­ная — а > 1,15.

С обогащением горючей смеси увеличивается расход топ­лива и растет мощность, развиваемая двигателем. Обога­щенная горючая смесь по сравнению с нормальной имеет более низкую температуру воспламенения и более высокую удельную теплоту сгорания. Поэтому она применяется при запуске и при работе двигателя с полной нагрузкой,

Обеднение смеси приводит к снижению удельной теп­лоты ее сгорания, а следовательно, и к уменьшению мощ­ности двигателя. При этом снижается также и расход топ­лива. Наиболее эффективна работа двигателя на обеднен­ной смеси при неполной нагрузке, в этом случае двигатель работает с высокой топливной экономичностью.

Состав смеси оказывает большое влияние на скорость сгорания горючей смеси в цилиндрах. Наиболее интенсивно горение развивается в условиях небольшого обогащения смеси. Медленное же горение смеси приводит к ее догора­нию при такте расширения. Это ухудшает использование теплоты в двигателе, снижает давление газов и мощность, увеличивает расход топлива и приводит к перегреву дви­гателя.