Onderwerpen:
- Seiliger-proces
- PV-diagram van een benzinemotor (Ottomotor)
- PV-diagram van een dieselmotor
- Theoretisch vs. werkelijk kringproces
Seiliger-proces:
Het Seiliger-proces is een kringproces voor de verbranding van een motor. Zowel de diesel- als de benzinemotor zijn hier op gebaseerd, maar het uiteindelijke drukverloop verschilt; de diesel is een constant volumeproces en de benzinemotor een constant drukproces.
Het Seilinger-proces komt regelrecht uit de thermodynamica. Tijdens het comprimeren van de lucht neemt de druk toe en het volume af (de compressieslag). Tijdens de arbeidsslag neemt het volume toe. Het volume neemt af bij de uitlaatslag. Door middel van het Seiliger-proces wordt het Sankey-diagram bepaald.
Seiliger-proces:
1 – 2: Adiabatische compressie: Er is geen warmte-uitwisseling met de omgeving. De zuiger comprimeert het mengsel zonder dat het materiaal opwarmt. Alle warmte blijft dus nu in het mengsel. (Compressieslag)
2 – 3: Isochore compressie: Het volume blijft gelijk en de druk neemt toe. Dit is nog steeds de compressieslag.
3 – 4: Isobare expansie: De druk blijft gelijk en het volume neemt toe (Arbeidsslag).
4 – 5: Adiabatische expansie: Er is weer geen warmte-uitwisseling met de omgeving. De zuiger beweegt weer naar onderen (Arbeidsslag).
5 – 1: Isochore expansie: De druk neemt af bij een constant volume (Uitlaatslag en Inlaatslag).
- Adiabaat: Geen temperatuursuitwisseling met de omgeving, het proces is omkeerbaar.
- Isochoor: Volume blijft gelijk.
- Isotherm: Temperatuur blijft gelijk.
- Isobaar: Druk blijft gelijk.
- Isentroop: Omkeerbaar proces.
De adiabatische compressie wordt in boeken en op websites vaak beschreven als de isentrope compressie. Omdat de gascyclus in de verbrandingsmotor zo snel plaatsvindt (d.m.v. de inlaat- compressie- arbeid- arbeidsslagen) is er bijna geen tijd om tijdens de compressieslag en de arbeidsslag temperatuur uit te wisselen met de materialen van de motor. Daarom kan het beter als een adiabatische compressie en expansie omschreven worden. Op deze pagina worden er dus geen isentropen, maar adiabaten genoemd.
PV-diagram van een benzinemotor (Ottomotor):
Het PV-diagram van een benzinemotor kan omschreven worden als een gelijk volume proces. Bij de adiabatische compressie (van 1 naar 2) vindt er geen warmte-uitwisseling met de omgeving plaats. Dat is wel het geval bij de isochore compressie (2 naar 3). Het materiaal van de motor zal hier door opwarmen. Bij een dieselmotor is dat niet het geval. Dit is ook de rede waarom de benzinemotor sneller op bedrijfstemperatuur is dan een dieselmotor. Het rendement van een benzinemotor daalt mede door de isochore compressie. De adiabatische expansie en de isochore warmte-afvoer zijn bij een benzine- en dieselmotor nagenoeg gelijk aan elkaar.
PV-diagram van een dieselmotor:
Omdat de verbranding bij een dieselmotor geleidelijk verloopt (door middel van meerdere keren inspuiten) waardoor de druk niet verandert bij een toenemend volume.
De isobare warmtetoevoer (2 naar 3) is de verbranding van de brandstof. Het oppervlakte van het diagram (dus het oppervlakte tussen de lijnen) van een dieselmotor is groter dan bij een benzinemotor. Het rendement van een dieselmotor is daarom ook hoger.
Theoretisch vs. werkelijk kringproces:
Het Seiliger- / PV-diagram zijn van ideale benzine- en dieselmotoren. In werkelijkheid verlopen de drukken en volumes anders, omdat er altijd sprake is van niet-ideale gassen en verliezen. Het werkelijke kringproces wordt in het indicateurdiagram weergeven.
Gerelateerde pagina’s: