В работе рассматриваются особенности динамики сгорания смеси и экономические (термодинамические) характеристики цикла для ДВС с искровым зажиганием, имеющих камеры сгорания различной геометрии, в том числе симметричную с точкой зажигания на оси у стенки (Модель 1) и асимметричную (клиновидную) с точкой зажигания в вершине клина (Модель 7). При этом в качестве законов изменения поверхности пламени используются уравнения, полученные для сферических сечений соответствующих камер сгорания. Полагаем, что Модели 1 и 7 являются предельными (или близкими к ним) как в отношении геометрии камеры сгорания, так и расположения точки зажигания.

Построены замкнутые математические модели процесса сгорания смеси для обеих рассматриваемых конфигураций камеры сгорания (Модели 1 и 7), включающие уравнения: динамики давления (энергии всей системы), динамики объема для аксиального механизма, энергии и состояния смеси перед фронтом пламени (объединенное), объема продуктов горения, массовой скорости выгорания заряда на фронте турбулизированного пламени и зависимость нормальной скорости пламени от состава смеси, давления и температуры. Функция площади пламени или относительная площадь поверхности пламени для Модели 1 определяется через координату пламени численным решением методом дихотомии одного из 4-х трансцендентных уравнений, связывающих между собой текущие значения координат пламени и поршня и объема продуктов горения , а для Модели 7 из таких же уравнений, но дополнительно содержащих эллиптические интегралы 1-го и 2-го рода в нормальной форме Лежандра, решаемые методом прогонки (используя 3-х или 4-х точечную интерполяцию).

Интегрирование системы уравнений производилось численно методом Рунге-Кутта 4-го порядка при варьировании угла зажигания , степени сжатия и частоты вращения . Из полученных индикаторных диаграмм для разных геометрий камеры сгорания видно, что в Модели 7 максимальное (и среднее) индикаторное давление значительно ниже, чем в Модели 1, а время сгорания смеси примерно в два раза больше (процесс сгорания смеси сильно затянут). Зависимость динамики сгорания от частоты вращения весьма слабая. Рассчитывался также индикаторный КПД цикла в сравнении с циклом Отто (сгорание при Град п.к.в.), определяемым уравнением . Из полученных диаграмм видно, что КПД реальных циклов сгорания смеси значительно ниже, чем цикла Отто. Зависимоть КПД от частоты вращения слабая, а от от угла зажигания сильная и имеет максимум при Град п.к.в. для Модели 1, а для Модели 7 этот максимум расположен дальше от ВМТ (при Град п.к.в.) и имеет значительно больший градиент на графиках. Таким образом, дано численное подтверждение факта заметного влияния на динамику сгорания смеси и индикаторный КПД цикла формы камеры сгорания и места расположения точки зажигания: индикаторный КПД реальных циклов значительно меньше, чем идеализированного цикла Отто; форма камеры сгорания (или близкая к ней) в Модели 1 и симметричное расположение точки зажигания, по-видимому, оптимальны для конструкторских решений.