Vergleichsprozesse und realer Kreisprozess

• Verbrennungsmotor ist eine Wärmekraftmaschine

• Im Brennstoff gespeicherte chemische Energie wird zunächst in Wärme umgesetzt

• Wärme erhöht Druck im Brennraum

• Druck bewirkt mechanische Arbeit über den Kolben

• Differenz aus zugeführter und abgeführter Wärme ergibt die Nutzarbeit und es gilt

Wab= Qzu – Qab

• Wichtig ist, dass der Brennstoff das Brennverfahren definiert sowie die Bauart des Motors:

• Benzin, LPG, H2, …➔ Ottomotor

• Diesel, Heizöl, .. ➔ Dieselmotor

Der Heizwert (Hi) gibt an, wieviel Menge an Energie bei der vollständigen Verbrennung einer bestimmten Menge an Brennstoff entsteht.

Der Heizwert ist also das Maß für die spezifisch nutzbare Wärme ohne die Kondensationsenthalpie des Wasserdampfs.

OT =oberer Totpunkt (engl. TDC Top-Dead-Center)

UT =unterer Totpunkt (engl. BDC Bottom-Dead-Center)

Vh =Hubvolumen

Vk ,V0 ,Vc =Kompressionsvolumen (auch Schadraum)

DK= Kolbendurchmesser

S =Kolbenweg

Epsilon= Kompressionsverhältnis

Ein möglichst kleiner Schadraum steigert den Wirkungsgrad.

Ohne Schadraum geht nicht, da Platz notwendig ist für Ventile usw.

Schadraum definiert zsm mit dem Hubvolumen das Kompressionsverhältnis Epsilon:

Schadraum liegt meist zwischen 5 und 10 Prozent des Hubvolumens, wobei letzteres einen wert von größer 1 haben

Das Verdichtungsverhältnis ist eine bedeutende Kenngröße eines Verbrennungsmotors. Über das Verdichtungsverhältnis wird geometrisch festgelegt, welchen Druck und welche Temperatur die angesaugte Luft zum Kompressionsende erreicht.

Ein möglichst großes Kompressionsverhältnis wird generell angestrebt, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen (siehe Vergleichsprozesse). Dabei ist die Bedeutung für die Brennverfahren unterschiedlich:

Otto: Epsilon = nach oben hin begrenzt bis max. 11-14 wegen Klopfen

Diesel: Epsilon = nach unten hin begrenzt bis min. 14 wegen Selbstzündung und nach oben hin begrenzt bis max. 22 (Spitzendruck)