Alle Kolbenmotoren stellen thermodynamisch offene, pulsierend durchströmte Systeme dar. In den Vergleichsprozessen modelliert man sie jedoch thermodynamisch als Maschinen mit einem im Kreislauf zirkulierenden Arbeitsmittel, das zyklisch ohne mengenmäßige oder chemische Veränderung bestimmte Zustandsänderungen durchläuft. Die zentralen, im Zylinder ablaufenden Arbeitsprozesse werden zunächst stark vereinfacht und auf ihren Kern reduziert. So sind die einfachsten Modelle für den Motorprozess geschlossene, innerlich reversible rechtslaufende Kreisprozesse zur Gewinnung von Arbeit mit Zufuhr und Abfuhr von Wärme, die wie folgt charakterisiert werden können:
- der Motor als pulsierend durchströmte offene Anlage wird als geschlossenes System behandelt, in dem in zyklischer Reihenfolge isentrope Verdichtung, Wärmezufuhr, isentrope Expansion und Wärmeabfuhr als thermodynamische Zustandsänderungen ablaufen
- die Freisetzung der im Kraftstoff gebundenen chemischen Energie infolge innerer Verbrennung ersetzt man durch eine entsprechende äußere, über die Systemgrenze erfolgende Wärmezufuhr, der Ladungswechsel erscheint als Wärmeabfuhr über die Systemgrenze; Wärmezu- und –abfuhr erfolgen also im Modell über Heizflächen, so dass Menge und Zusammensetzung des Arbeitsmittels unverändert bleiben können und sich der periodische Ladungswechsel im Modell erübrigt
- das Arbeitsmittel im Prozess trockene Luft wird idealisiert als thermisch und kalorisch ideales Gas (perfektes Gas), die Gaszusammensetzung und -masse ändert sich beim Durchlaufen eines Zyklus nicht (die thermophysikalischen Eigenschaften des Kraftstoff-Luft-Gemisches und des Abgases unterscheiden sich nur ganz gering von denen von reiner Luft)
- Zylinderwände sind adiabat, im Zylinder findet keine Reibung statt (isentrope Kompression und Expansion)
- keine Strömungs- und Drosselungsverluste
Die reversiblen Vergleichsprozesse bei den Hubkolbenmotoren sind zunächst vor allem auf die unterschiedlichen Brennverfahren für den Kraftstoff zugeschnitten. Eine durch Fremdzündung eingeleitete Verbrennung des Kraftstoffes mit rasantem isochorem Druckanstieg modelliert man im Otto-Prozess. Man unterstellt, dass bei der Bewegungsumkehr des Kolbens im Bereich des oberen Totpunkts dieser für eine „gedachte logische Sekunde“ stillt steht und in dieser Zeit die gesamte Brennstoffwärme isochor zugeführt wird. Beim Diesel-Prozess spritzt man den Kraftstoff in hoch verdichtete Luft mit Temperaturen oberhalb der Kraftstoffzündtemperatur ein und unterstellt eine augenblickliche Wärmezufuhr bei konstantem Druck. Zur Sicherstellung des konstanten Drucks muss der Kolben entsprechend gesteuert zurückgeführt werden. Weder in Ottomotoren noch in Dieselmotoren können diese Prozesse gemäß der Modellvorgaben exakt verwirklicht werden. Eine bessere Annäherung an die realen Abläufe bei der Verbrennung im Motor erreicht man durch eine Vereinigung beider Modellvorstellungen in einem „gemischten“ Prozess (Seiliger-Prozess).
