Читать книгу Ein Quantensprung, die Gleichraumverbrennung im realen Motor - Franz-Josef Hinken - Страница 9

3.0 Kreisprozesse

Sehr bedeutungsvolle Kraftmaschinen sind die Verbrennungsmotoren, in denen die chemische Energie eines Brennstoffs durch die Verbrennung in einer Kolbenmaschine in mechanische Arbeit umgewandelt wird.

Um ihre Arbeit als Kreisprozess darstellen zu können, müssen wir die innere Wärmezufuhr durch eine solche von außen und außerdem das Ausstoßen der heißen Abgase und das Ansaugen der frischen Gase durch eine Wärmeabfuhr ersetzen. Dabei wird mit Luft als Arbeitsmittel gerechnet und damit die Veränderung der Gaszusammensetzung vernachlässigt. [1]

3.1 Gleichdruckprozess

Ein Prozess mit zwei Isentropen (Linien 1-2 und 3-4), einer isobaren Expansion (Linie 2-3) und einer isobaren Druckminderung (Linie 1-4) heißt Gleichdruckprozess, der seinen Namen von der bei konstantem Druck erfolgten Wärmezufuhr erhalten hat.

Die Nutzarbeit wird als Summe der zu- und abgeführten Wärme berechnet. [1]

[W_d] = -W_d = Q₂₃ + Q₄₁ = m·C_p (T3 - T2) + m·C_v (T₁ - T₄)

3.2 Gleichraumprozess

Ein Prozess mit zwei Isentropen (Linien 1-2 und 3-4) und zwei Isochoren (Linien 2-3 und 1-4) heißt Gleichraumprozess. Die Nutzarbeit des Gleichraumprozesses (W_r) wird als Summe der zu- und abgeführten Wärme berechnet. [1]

[W_r] = -W_r = Q₂₃ + Q₄₁ = m·C_v (T3 - T2) + m·C_v (T₁ - T₄)

Abb. 1: P-V Diagramm Gleichdruckprozess

Abb. 2: P-V Diagramm Gleichraumprozess

3.3 Seiliger-Prozess

Der Seiliger-Prozess ist eine Überlagerung des Gleichdruck- und des Gleichraumprozesses. Der idealisierte Kreisprozess besteht aus zwei Isentropen (Linien 1-2 und 4-5), zwei Isochoren (Linien 1-5 und 2-3) und einer Isobaren (Linie 3-4). [1]

Heutige Verbrennungsmotoren laufen im Gleichdruckprozess und/ oder im Seiliger-Prozess. Ein realer Gleichraumprozess in einem Verbrennungsmotor führt zu großen Drucksprüngen und/oder Druckanstiegsraten [bar/°KW], die als "Klopfen" wahrgenommen werden.

Abb. 3: p-V Diagramm Seiliger-Prozess