Idealer Kreisprozess

Ideale Kreisprozesse im PV-Diagramm (Ottomotor)

Die energetische Bewertung der Vorgänge im Verbrennungsmotor erfolgt mit hilfe eines sog. PV-Diagramm. Dieses Diagramm zeigt den Brennraumdruck (P) über dem Brennraumvolumen (V). Das folgende Diagramm zeigt nur den Arbeitszyklus und ist vorerst eine rein theoretische Betrachtung und soll zum allgemeinen Verständnis eines PV-Diagramms betragen. Das PV-Diagramm eines reallen Motors sieht komplexer aus und folgt später.

Das Gemisch sei bereits im Brennraum und der Kolben bewegt sich wieder nach oben:
1 nach 2: isentrope Kompression. Energiebilanz :

Kompressionsarbeit wird in das System hinein gesteckt. Der Wärmeeintrag ist 0 da isentroper Vorgang.

Das Gemisch wird nun von der Zündkerze entzündet:
2 nach 3: isobare Verbrennung. Die Verbrennung erfolgt theoretisch unendlich schnell ohne Volumenausdehnung. Deshalb nennt man es auch Gleichraumprozess.

Die Expansion:
3 nach 4: isentrope Expansion. Der Kolben geht nun nach unten und es kommt zu einer Volumenausdehnung bei gleichzeiter Druckminderung.

Ausstossen und neu ansaugen:
4 nach 1: isochore Rückführung in den Ausgangszustand. D.h. verbranntes Gemisch ausstossen und frisches Gemisch ansaugen.

Die verrichtete Arbeit entspricht der eingeschlossenen Fläche des PV-Diagramms. Wichtig dabei ist die Umlaufrichtung. Im Uhrzeigersinn bedeutet die verrichtete Arbeit ist positiv, es ist also Energie gewonnen worden. Ein Umlauf gegen den Uhrzeigersinn heißt, es ist Arbeit/Energei in den Prozess hinein gesteckt worden.

Unterschied zum Dieselmotor:

Der Druckanstieg von 1 nach 2 ist deutlich höher als beim Benzinmotor. Das Diesel-Luftgemisch muss so stark komprimiert werden, bis es sich an der Glühkerze selbst entzündet.

Die Verbrennung ist nicht isochor, wie bei Benziner, sondern isobar. D.h. der Druck bleibt konstant aber das Volumen ändert sich. Deshalb nennet man es einen Gleichdruckprozess. Dies ist auch wieder eine sehr theoretische Betrachtung.

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