Themen:
- Seiliger-Prozess
- PV-Diagramm eines Benzinmotors (Ottomotor)
- PV-Diagramm eines Dieselmotors
- Theoretisch vs. eigentlicher Kreislaufprozess
Seiliger-Prozess:
Der Seiliger-Prozess ist ein Kreislaufprozess zur Verbrennung eines Motors. Sowohl der Diesel- als auch der Benzinmotor basieren darauf, das endgültige Druckprofil unterscheidet sich jedoch; Beim Diesel handelt es sich um ein Konstantvolumenverfahren und beim Benzinmotor um ein Konstantdruckverfahren.
Der Seilinger-Prozess kommt direkt aus der Thermodynamik. Wenn die Luft komprimiert wird, erhöht sich der Druck und das Volumen verringert sich (der Kompressionshub). Während des Krafthubs erhöht sich die Lautstärke. Beim Ausstoßhub nimmt die Lautstärke ab. Das Sankey-Diagramm wird mittels des Seiliger-Verfahrens ermittelt.
Seiliger-Prozess:
1 - 2: Adiabatische Kompression: Es findet kein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt. Der Kolben komprimiert die Mischung, ohne das Material zu erhitzen. Die gesamte Wärme verbleibt also in der Mischung. (Kompressionshub)
2 - 3: Isochorenkompression: Das Volumen bleibt gleich und der Druck steigt. Dies ist immer noch der Kompressionshub.
3 - 4: Isobare Expansion: Der Druck bleibt gleich und das Volumen vergrößert sich (Arbeitshub).
4 - 5: Adiabatische Expansion: Es findet wiederum kein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt. Der Kolben bewegt sich wieder nach unten (Arbeitshub).
5 – 1 : Isochorenexpansion: Der Druck nimmt bei konstantem Volumen ab (Auslasshub und Einlasshub).
- Adiabat: Kein Temperaturaustausch mit der Umgebung, der Prozess ist reversibel.
- Isochorisch: Das Volumen bleibt gleich.
- Isotherm: Die Temperatur bleibt gleich.
- Isobar: Der Druck bleibt gleich.
- Isentropisch: Reversibler Prozess.
Die adiabatische Kompression wird in Büchern und auf Websites oft als isentropische Kompression beschrieben. Da der Gaskreislauf im Verbrennungsmotor so schnell abläuft (durch Ansaug-, Verdichtungs-, Kraft- und Arbeitstakt), bleibt während des Verdichtungstakts und des Arbeitstakts fast keine Zeit für den Temperaturaustausch mit den Motormaterialien. Daher kann es besser als adiabatische Kompression und Expansion beschrieben werden. Auf dieser Seite werden also keine Isentropen erwähnt, sondern Adiabaten.
PV-Diagramm eines Benzinmotors (Ottomotor):
Das PV-Diagramm eines Ottomotors kann als Prozess gleichen Volumens beschrieben werden. Bei der adiabatischen Kompression (von 1 auf 2) findet kein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt. Dies ist bei der isochoren Kompression (2 zu 3) der Fall. Dadurch erwärmt sich das Material des Motors. Bei einem Dieselmotor ist das nicht der Fall. Dies ist auch der Grund dafür, dass der Benzinmotor schneller auf Betriebstemperatur kommt als ein Dieselmotor. Der Wirkungsgrad eines Benzinmotors nimmt teilweise aufgrund der isochoren Verdichtung ab. Die adiabatische Expansion und die isochore Wärmeabfuhr sind bei einem Benzin- und einem Dieselmotor nahezu gleich.
PV-Diagramm eines Dieselmotors:
Da die Verbrennung in einem Dieselmotor schrittweise erfolgt (durch mehrere Einspritzungen), ändert sich der Druck nicht mit zunehmendem Volumen.
Der isobare Wärmeeintrag (2 bis 3) ist die Verbrennung des Brennstoffs. Die Fläche des Diagramms (also die Fläche zwischen den Linien) eines Dieselmotors ist größer als die eines Benzinmotors. Der Wirkungsgrad eines Dieselmotors ist daher auch höher.
Theoretisch vs. eigentlicher Schaltungsprozess:
Das Seiliger/PV-Diagramm gilt für ideale Benzin- und Dieselmotoren. In der Realität sind die Drücke und Volumina unterschiedlich, da es immer zu nicht idealen Gasen und Verlusten kommt. Der eigentliche Zyklusablauf ist in der Abbildung dargestellt Indikatordiagramm anzuzeigen.
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