Le moteur Otto est un type de moteur thermique alternatif qui fonctionne selon le cycle Otto. C'est un moteur alternatif capable de convertir l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique au moyen d'une réaction thermodynamique.
En raison des caractéristiques de ce type de moteur thermique, il peut recevoir différents noms.
- Moteur à essence. En raison du carburant utilisé.
- Moteur Otto. Parce que cela fonctionne à travers le cycle Otto.
- Moteur à allumage commandé. En raison de la façon dont le carburant s'enflamme. L'allumage est initié par une rafale générée par une bougie.
A quoi servent les moteurs Otto ?
La plupart des moteurs de sport automobile appartiennent à la catégorie des moteurs Otto (moteur à essence ou moteur à allumage commandé). Bien que ces dernières années, le moteur diesel soit également devenu très populaire. Une grande partie des moteurs pour la traction industrielle, tous les moteurs pour motos et avions et une bonne partie des moteurs pour les applications nautiques et agricoles utilisent le cycle Otto.
Le moteur Otto peut fonctionner en cycles 4 temps ou 2 temps. Cependant, le cycle Otto 2 temps est peu utilisé en raison de la perte de mélange qui se produit par l'échappement et de la consommation de carburant élevée qui en résulte.
Par conséquent, la grande majorité des moteurs Otto fonctionnent selon le cycle de fonctionnement à 4 temps. Le moteur à allumage commandé 2 temps n'est adopté que dans des cas particuliers, tels que les hors-bord et les petits moteurs de moto.
Quel est le carburant qu'un moteur Otto utilise ?
Le carburant pour un moteur Otto est l'essence. L'essence est composée d'hydrocarbures légers à haut pouvoir calorifique, qui s'évaporent facilement. L'essence est obtenue à partir du pétrole, un combustible fossile extrait du sol.
Le moteur Otto peut également utiliser des carburants gazeux ou du gaz liquéfié, mais son utilisation est moins pratique et donc beaucoup moins répandue.
L'essence est obtenue à partir du pétrole brut dans une raffinerie. En général, il est obtenu à partir du naphta de distillation directe, qui est la fraction liquide la plus légère du pétrole (hors gaz). Le naphta est également obtenu à partir de la conversion de fractions lourdes du pétrole (gasoil sous vide) dans des unités de procédés appelées FCC (craquage catalytique fluidisé) ou hydrocraquage.
Une série de spécifications nécessaires au bon fonctionnement du moteur et d'autres de nature environnementale doivent être respectées, toutes deux réglementées par la loi dans la plupart des pays. La spécification la plus caractéristique est l'indice d'octane, qui indique sa tendance à exploser.
Il existe différents types d'essence commerciale, classés selon leur indice d'octane.
Puissance moteur Otto
Les moteurs Otto peuvent être alimentés par carburation ou injection. Dans les moteurs à injection Otto, l'essence est mélangée à l'air en l'injectant dans le conduit d'admission au niveau de la soupape d'admission, ou directement dans la chambre de combustion. Parmi les deux méthodes de stratification du carburant, la plus largement utilisée est alimentée par carburation.
L'alimentation par injection du moteur Otto, dans le cas des moteurs multicylindres, présente les avantages suivants :
- Il répartit le carburant uniformément dans les différents cylindres.
- Insensible à l'accélération
- Il n'est pas sujet aux formations de glace.
En revanche, ce type de moteur à essence de puissance présente les inconvénients suivants qu'il est plus compliqué et coûteux, notamment en ce qui concerne la régulation.
Quel est le cycle d'un moteur à essence ?
Le moteur à essence est régi par le cycle dit d'Otto ou cycle Beau de Rochas.
Le cycle Otto est le cycle thermodynamique idéal qui est appliqué dans les moteurs à combustion interne à allumage provoqué (moteurs à essence). Elle se caractérise par le fait qu'en première approximation théorique, toute la chaleur est fournie à volume constant.
Efficacité du cycle Otto
Le rendement ou les performances thermiques d'un moteur de ce type dépend du taux de compression, rapport entre les volumes maximum et minimum de la chambre de combustion. Ce rapport est généralement de 8 à 1 à 10 à 1 dans la plupart des moteurs Otto modernes. Des rapports plus élevés tels que 12 à 1 peuvent être utilisés, augmentant ainsi l'efficacité du moteur, mais cette conception nécessite l'utilisation de carburants à indice d'octane élevé pour éviter la détonation.
Un faible taux de compression ne nécessite pas un carburant à indice d'octane élevé pour éviter ce phénomène, de la même manière, une compression élevée nécessite un carburant à indice d'octane élevé, pour éviter les effets de détonation, c'est-à-dire que l'auto-allumage se produit avant de produire l'étincelle à la bougie. Les performances moyennes d'un bon moteur 4 temps Otto sont de 25 à 30%, inférieures aux performances obtenues avec un moteur diesel. Les moteurs diesel atteignent des rendements de 30 à 45 %, précisément en raison de leur taux de compression plus élevé.
Historique du moteur Otto
Le moteur à allumage commandé a été inventé, pratiquement en parallèle, par deux inventeurs différents : Alphonse Beau de Rochas et Nikolaus August Otto.
Le premier inventeur du moteur Otto, vers 1862, était le Français Alphonse Beau de Rochas. Le second, vers 1875, était le médecin allemand Nikolaus August Otto. Comme aucun d'eux n'était au courant du brevet de l'autre jusqu'à ce que les moteurs soient fabriqués dans les deux pays, il y a eu un procès. Finalement, De Rochas a gagné une certaine somme d'argent, mais Otto a gardé la renommée et le nom.
Le principe thermodynamique du moteur à quatre temps est encore appelé cycle Otto.
Otto a construit son moteur en 1866 avec son compatriote Eugen Langen. Il s'agissait d'un moteur à essence qui, peu de temps après, a donné naissance au moteur à combustion interne à quatre temps. Otto a développé cette machine en versions à quatre et deux temps. Plus tard, cette machine portera son nom : moteur cyclique Otto.