2 - Überblick

2.2 - Sonderfälle

2.2.1 - Thermodynamik bei Verbrennungsmotoren

2.2.1.7 - Die Verbrennung

Die Verbrennung läuft auf zwei verschiedene Arten ab:

- zyklisch in den Motoren mit Hubkolben nach jedem Austausch des Brennstoffs;

- kontinuierlich in den Motoren Typ Gasturbine.

Die zyklische Verbrennung bringt die meisten Probleme mit sich. Außerdem muss sie sich in Rekordzeit abspielen. Das heißt in einem Viertaktmotor mit 6000 Umdrehungen pro Minute läuft ein Zyklus in: 1/(6000/2/60) = 1/50 = 0,02 Sek.

Da der Zyklus ja Ansaugen, Verdichten, Expandieren und Auslassen umfasst und die Verbrennung nur während Arbeitsphase stattfinden kann, kann sie nur: 0,02/4 =0,005 Sek. andauern.

Diese Zeiten werden bei einem Zweitaktmotor ungefähr gedrittelt.

In den Motoren mit homogenem Gemisch und gesteuerter Zündung ist die Entzündungsphase praktisch konstant in der Zeit und nicht abhängig von der Zusammensetzung des Gemischs, wogegen die Freisetzung von Wärme vor allem bestimmt wird durch die Form der Brennkammer und der Position des Zündpunkts.

Die Verbrennungsgeschwindigkeit selbst wird bestimmt durch den Prozess der Ausbreitung an der Flammenfront, die Intensität der Turbulenzen und die Entwicklung der Temperatur in dem Teil des noch nicht brennenden Gemischs.

Da die Zündungsdauer zeitlich konstant ist und sie vor der Arbeitsphase stattfinden muss, wird eine Vorrichtung benötigt, mit der der Zündzeitpunkt eingestellt werden kann, in Form einer Frühzündung, damit die in dem Brennstoff enthaltene Wärmeenergie so hoch wie möglich ist, wenn sie in der Arbeitsphase in mechanische Energie umgewandelt wird.

In den Motoren mit heterogenem Gemisch findet die Selbstzündung vor dem Ende der Verdichtung statt. Der Brennstoff wird dann in die stark verdichtete Luft eingespritzt und auf eine Temperatur zwischen 700° und 900° Celsius aufgeheizt.

Die Verbrennung spielt sich in zwei Phasen ab, woran man sieht, dass es sich um eine Verbrennung gemäß dem Zyklus von Sabathé handelt:

- eine Phase, während der der vor Beginn der Entzündung eingespritzte Brennstoff sich entzündet: die Einbringung isochorer Wärme, wie nach dem Zyklus von A. Beau de Rochas;

- eine Phase, während der der nach Beginn der Verbrennung eingespritzte Brennstoff brennt: die Einbringung isobarer Wärme, wie nach dem Zyklus von R. Diesel..

Die kontinuierliche Verbrennung in den Motoren Typ Gasturbine oder mit externer Verbrennung muss stabil und gleichmäßig sein. Dies ist die Hauptanforderung.

2.2.1.8 - Thermodynamischer Wirkungsgrad

Der thermodynamische Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors ist abhängig von der abgegebenen, also verlorenen, Wärme. Er entspricht:

η = (θ′ - θ′′) / θ′′

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