Miller cyklus

Miller-cyklussen  er en termodynamisk cyklus, der bruges i fire-takts forbrændingsmotorer .

Miller-cyklussen blev foreslået i 1947 af den amerikanske ingeniør Ralph Miller som en måde at kombinere Atkinson-motorens dyder med Otto-motorens enklere stempelmekanisme . I stedet for at gøre kompressionsslaget mekanisk kortere end kraftslaget (som i den klassiske Atkinson-motor, hvor stemplet bevæger sig hurtigere op end ned), kom Miller på ideen om at forkorte kompressionsslaget på bekostning af indsugningsslaget , holder stemplets op- og nedbevægelse den samme hastighed (som i den klassiske Otto-motor).

For at gøre dette foreslog Miller to forskellige tilgange: enten luk indsugningsventilen meget tidligere end slutningen af ​​indsugningsslaget (eller åbn den senere end begyndelsen af ​​dette slag), eller luk den betydeligt senere end slutningen af ​​dette slag. Ingeniører omtaler den første tilgang som "forkortet indtag" og den anden som "forkortet kompression". I sidste ende giver begge disse tilgange det samme: reduktion af det faktiske kompressionsforhold af arbejdsblandingen i forhold til den geometriske, samtidig med at det samme ekspansionsforhold opretholdes (det vil sige, kraftslagets slag forbliver det samme som i Otto-motoren , og kompressionsslaget, som det var, reduceres - ligesom i Atkinson reduceres det kun ikke i tide, men i graden af ​​kompression af blandingen).

Blandingen i Miller-motoren komprimerer således mindre, end den burde i en Otto-motor med samme mekaniske geometri. Dette gør det muligt at øge det geometriske kompressionsforhold (og dermed ekspansionsforholdet!) over grænserne pålagt af brændstoffets detonationsegenskaber - hvilket bringer den faktiske kompression til acceptable værdier på grund af "forkortelsen af ​​kompressionscyklussen" beskrevet ovenfor . Med andre ord, for det samme faktiske kompressionsforhold (begrænset af slagmodstanden for motorbrændstoffet), har Miller-motoren et væsentligt højere ekspansionsforhold end Otto-motoren. Dette gør det muligt mere fuldt ud at udnytte energien fra gasser, der udvider sig i cylinderen, hvilket faktisk øger motorens termiske effektivitet, sikrer høj motoreffektivitet og så videre.

Fordelen ved at øge den termiske effektivitet af Miller-cyklussen i forhold til Otto-cyklussen kommer med et tab af spidseffekt for en given motorstørrelse (og masse) på grund af nedbrydning af cylinderfyldning. Da en større Miller-motor end en Otto-motor ville være påkrævet for at opnå den samme effekt, vil fordelen ved at øge cyklussens termiske effektivitet delvist blive brugt på mekaniske tab ( friktion , vibrationer osv.), der stiger med størrelsen af motoren.

Computerstyring af ventilerne giver dig mulighed for at ændre påfyldningsgraden af ​​cylinderen under drift. Dette gør det muligt at presse den maksimale effekt ud af motoren, med en forringelse af den økonomiske ydeevne, eller at opnå bedre effektivitet med et fald i effekt.

Et lignende problem løses af en femtaktsmotor , hvor yderligere ekspansion udføres i en separat cylinder.

Brug

Denne type motor blev først brugt på skibe og stationære kraftgenererende enheder, og senere blev den også installeret på nogle dieselelektriske lokomotiver, såsom GE PowerHaul-klassen. Miller-cyklussen blev brugt af Mazda i K-seriens motorer under KJ-ZEM V6-mærket på Mazda Xedos 9-businessbilmodellen, også kendt som Mazda Millenia ( USA ) og Eunos 800 ( Australien ). Senere brugte Subaru en motor, der kørte på disse cyklusser (flad-4) i konceptbiler med hybriddrev ("Turbo Parallel Hybrid"), kendt som "Subaru B5-TPH".