Entre le cycle réel d'Otto et l'Otto théorique correspondant, il existe des différences substantielles. Certaines de ces différences peuvent être observées en comparant le diagramme du cycle réel avec le diagramme cyclique théorique. Les autres différences que nous allons analyser se réfèrent aux différences entre les valeurs de température et de pression des deux cycles du moteur Otto.
Les différences dans la forme du diagramme
La différence de forme du diagramme réel entre un cycle d'Otto et un cycle théorique Otto se compose de différentes courbes de profil de dilatation et de compression, en remplaçant les lignes droites d'introduction et d'évacuation de la chaleur par des lignes courbes et arrondis les angles aigus. Les causes de ces différences sont basées sur les raisons suivantes:
- Pertes de chaleur
- Combustion non-instantanée
- Temps d'ouverture de la soupape d'échappement
Pertes de chaleur
Dans le cycle théorique, la perte de chaleur est considérée comme nulle. D'un autre côté, dans le vrai cycle d'Otto, les pertes de chaleur sont assez sensibles.
Une des caractéristiques du moteur thermique est que le cylindre est refroidi pour assurer un bon fonctionnement du piston. L'inconvénient de garder le cylindre froid est qu'une certaine partie de la chaleur du fluide est transmise aux parois.
Les lignes de compression et d'expansion ne sont donc pas adibatiques, mais polytropiques, avec un exposant n différent de k. Comme le fluide subit une perte d'énergie thermique, c'est évidemment: pour l'expansion, n> k, et pour la compression.
Combustion non instantanée
Dans le cycle théorique, on suppose que la combustion a lieu à volume constant; il est donc instantané. Dans le vrai cycle Otto, au contraire, la combustion dure un certain temps. Si le contact aurait lieu juste au point mort haut, la combustion se produirait lorsque le piston se éloigne dudit point, et la valeur de la pression serait plus faible que prévu, avec la perte correspondante de travail utile.
Il est donc nécessaire d'anticiper l'allumage d'essence afin que la combustion puisse avoir lieu, pour la plupart, lorsque le piston se trouve à proximité du PMS Ceci produit un arrondi de la ligne théorique 2-3 d'introduction de l'énergie thermique (chaleur). Cette arrondi au plus proche courbe implique une perte de travail utile représentée par la zone B. Mais cette perte d'emplois est plutôt mineure dont il ne serait pas avancer le contact.
Temps d'ouverture de la soupape d'échappement
Dans la théorie du cycle Otto suppose également que la soustraction de la chaleur est produite instantanément dans le PMI Dans la soustraction réelle du cycle Otto de chaleur a lieu à un moment où une partie des gaz hors du cylindre avant que le piston atteigne PMI de sorte que sa pression chute au voisinage de la valeur de la pression externe au début de la course d'éjection.
Ce fait entraîne une perte de travail utile représentée par la zone C, perte qui est cependant plus faible que celle qui serait subie sans l'avance de l'ouverture de la soupape d'échappement.
Les différences de pression et de température
Les causes des différences dans les valeurs de pression et de température maximale entre le cycle Otto réel et le cycle théorique d'Otto sont les suivantes:
- Augmentation des chaleurs spécifiques du fluide avec la température
- Dissociation en combustion
Augmentation des chaleurs spécifiques du fluide avec la température
Comme nous le savons déjà, la chaleur spécifique à pression constante cp et le volume constant correspondant cv, d'un gaz réel, croissent avec la température, mais de telle sorte que leur différence reste constante, c'est-à-dire cp - cv = AR; par conséquent, augmenter la température diminue la valeur de la relation k = cp / cv. D'où il est déduit que les valeurs de la pression et de la température maximales sont toujours inférieures à celles qui seraient atteintes dans le cas où les chaleurs spécifiques resteraient constantes quand la température changerait.
Ce fait est également pris en compte lors du traçage du cycle théorique de l'air; mais, dans le cas réel, les produits de combustion ont des chaleurs spécifiques supérieures à l'air, et, par conséquent, les valeurs de pression et de température maximale sont, dans le cycle réel, inférieures à celles correspondant au cycle théorique. Pour cette raison, les performances de surface et thermique sont diminuées.
Dissociation en combustion
Les produits de la combustion sont essentiellement du CO2 et de l'H2O, en plus d'autres composés tels que CO, H2 et O2. La dissociation de ces produits est une réaction qui se produit avec l'absorption de l'énergie thermique, la température maximale réalisable est plus faible et une certaine quantité de travail est perdue. Mais puisque la température diminue pendant l'expansion, une récession dans la réaction de dissociation se produit. En conséquence, une ré-association partielle avec le développement de la chaleur s'ensuit dans cette phase. Diminue la valeur de l'exposant polytropique de l'expansion qui devrait être k mai par la perte de chaleur à travers les parois du cylindre et se rapproche de la compression polytropique; par conséquent, une récupération partielle du travail précédemment perdu est réalisée.
Le cycle réel du moteur Otto présente, enfin, une autre différence importante par rapport au cycle théorique d'Otto; lors de la course d'aspiration, la pression dans le cylindre est inférieure à celle de la course d'échappement. Sauf cas particulier, au cours de l'aspiration, la pression est inférieure à la pression atmosphérique, alors que pendant l'échappement elle est plus élevée. Une surface négative (D, sur la figure), correspondant au travail perdu, est créée dans le diagramme indiqué.
L'effort fourni par le moteur Otto pour réaliser l'aspiration et l'évasion est appelé travail de pompage et ceci, généralement, inclus dans le travail perdu en raison de la friction.