Le cycle d'Otto
1876
- Nicolaus Otto
- Alphonse Beau de Rochas
Le cycle d'Otto idéal est un thermodynamique pour les moteurs à allumage commandé. Il se compose de quatre processus internes réversibles : la compression isentropique (1-2), l'ajout de chaleur à volume constant (isochore) (2-3), la détente isentropique (3-4) et le rejet de chaleur à volume constant (isochore) (4-1). Ce cycle constitue la base théorique de l'analyse des performances des moteurs à essence, en supposant que le fluide de travail est un gaz idéal.
Le cycle d'Otto est visualisé sur un diagramme pression-volume (PV), formant une boucle fermée. L'analyse commence à l'état 1, au début de la course de compression, avec le piston au point mort bas (PMB).
Processus 1–2 : Compression isentropique. Le piston se déplace du point mort bas (PMB) au point mort haut (PMH), comprimant le mélange air-carburant. Dans ce processus adiabatique idéal, il n'y a pas d'échange de chaleur avec le système, l'entropie restant donc constante. Un travail est effectué sur le gaz, augmentant son énergie interne, ce qui se traduit par une hausse de la pression et de la température.
Procédé 2–3 : Ajout de chaleur à volume constant. Au PMH, la bougie d'allumage enflamme le mélange. La combustion est supposée instantanée, se produisant alors que le volume ne change pas (processus isochore). Cela ajoute de la chaleur ([latex]Q_{in}[/latex]) au fluide de travail, provoquant une forte augmentation de la température et de la pression jusqu'à l'état 3, le point de pression et de température maximales du cycle.
Processus 3–4 : Détente isentropique (Coupe motrice). Les gaz de combustion à haute pression se détendent, repoussant le piston du point mort haut (PMH) au point mort bas (PMB). Cette détente est considérée comme adiabatique et réversible (isentropique). Le gaz en détente effectue un travail sur le piston, qui constitue le travail utile du cycle. Lors de la détente, la pression et la température du gaz diminuent.
Procédé 4–1 : Rejet de chaleur à volume constant. Au PMH, on suppose que la soupape d'échappement s'ouvre et que la pression retombe instantanément à la pression initiale de l'état 1. Ce processus est modélisé comme un processus isochore dans lequel la chaleur ([latex]Q_{out}[/latex]) est rejetée du fluide de travail vers l'environnement, ce qui termine le cycle et ramène le fluide à son état initial.
UNESCO Nomenclature: 2212
– Thermodynamique
Perturbation
Révolutionnaire
Usage
Utilisation généralisée
Précurseurs
- théorie du cycle de Carnot
- lois de la thermodynamique
- invention du mécanisme à piston et cylindre
- développement des systèmes d'allumage par étincelle
- Description théorique préalable d'Alphonse Beau De Rochas (1862)
Applications
- moteurs à combustion interne à essence
- moteurs rotatifs (moteur Wankel)
- analyse des performances des moteurs à allumage commandé
- formation en ingénierie automobile
- base de cycles modifiés comme les cycles de Miller et d'Atkinson
Idées d'innovations potentielles
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Related to: Otto cycle, thermodynamics, isentropic, isochoric, internal combustion engine, four-stroke, p-v diagram, spark-ignition, ideal gas, heat engine.