Cicle Miller

El cicle Miller és una variació del cicle Otto en la que s'utilisa un cilindre més gran de lo habitual, s'aumenta la relació de compressió per mig d'un compressor mecànic i es canvien els moments d'obertura i tancament de les vàlvules d'escape. Una atra modificació és l'utilisació d'un intercooler en l'admissió. Es tracta d'un procés de combustió usat en motors de quatre temps de combustió interna. Va ser patentat per l'ingenier nortamericà Ralph Miller en 1957.

Este tipo de motor va ser usat per primera volta en embarcacions i en plantes d'energia, pero va ser adaptat per Mazda per al seu motor KJ-ZEM V6, usat en el sedán Millenia. Recentment, Subaru va combinar el cicle Miller en una disposició horisontal de 4 cilindres per a un motor híbrit "Turbo Parallel Hybrid", per al seu automòvil B5-TPH.

Tradicionalment el motor de cicle Otto usa quatre temps (quatre carreres de pistón per a completar un cicle), dels que existixen dos en alta potència: alt consum de potència en la compressió, i alta producció de potència en l'explosió. Gran part de la pèrdua interna de potència en un motor es deu a l'energia requerida per a efectuar la compressió de la mescla de combustible en el temps de compressió, per lo que sistemes que puguen reduir este consum d'energia poden otorgar una major eficiència.

Diferències en el cicle Otto

En el cicle Miller, la vàlvula d'admissió es manté més temps oberta que en un motor de cicle Otto. El temps de compressió està dividit en dos etapes:

• 1.ª part: quan la vàlvula d'admissió continua oberta mentres el pistón ya està pujant per un retart al tancament d'admissió major que en el cicle Otto convencional.

• 2.ª part: quan la vàlvula d'admissió es tanca en aproximadament un terç de la carrera ascendent del pistón ya recorreguda i es produïx la compressió efectiva. Esta compressió dividida crea un cridat quint temps, que és el refluix de part de la mescla del cilindre al colector d'admissió.

Esta pèrdua de càrrega d'aire podria provocar una pèrdua de potència. No obstant, en el cicle Miller el cilindre és sobrealimentado per una càrrega d'aire provinent d'un compressor volumètric tipo tornell o Roots, en el que s'espenta aire al colector d'admissió. El compressor tradicionalment s'utilisaria per a produir espente a velocitats relativament baixes del motor; no obstant, disminuïx el parell disponible a baixes revolucions del motor, ya que li furta potència mecànica al cigonyal per a ser arrastrat.

Un aspecte clau del cicle Miller és que el temps de compressió comença solament en acabant de que el pistón ha eliminat la seua càrrega "extra" i la vàlvula d'admissió es tanca. L'obertura dura aproximadament el 20 % o 30 % del transcurs inicial del temps de compressió. D'esta forma, la compressió real succeïx aproximadament en un 70 % a 80 % del temps total de compressió, despuix de l'obertura. El pistón conseguix els mateixos nivells de compressió d'un motor de cicle Otto, pero en menys treball, ya que una part de la compressió total s'ha conseguit per mig del compressor volumètric.

Equilibri en l'eficiència

El cicle Miller aumenta la seua potència en la mida en que el compressor volumètric puga comprimir la mescla amprant menys energia que la requerida pel pistón per a fer el mateix treball.

De la compressió total de la mescla en la culata quan el pistón està en punt mort superior, El compressor volumètric és més eficient generant baixa compressió de la mescla en el colector d'admissió (alguna cosa semblat a la precompresión en el cárter generada en un motor de dos temps). El pistón és usat per a generar els nivells més alts de compressió, a on resulta més efectiu que el compressor volumètric.

Aixina, en el cicle Miller la compressió total resulta de la PREcompressió efectuada pel compressor volumètric per a la massa d'aire que entra al cilindre, sumada a la segona compressió que efectua el pistón en l'interior del cilindre, conseguint aixina que la força que el pistón deu eixercir per a conseguir la compressió total de la mescla en la culata siga menor que en un motor de cicle Otto que treballe a la mateixa pressió. L'equilibri en l'eficiència depén de la cantitat d'energia que consuma el compressor volumètric i de l'aument del rendiment termodinàmic conseguit en l'interior del cilindre. En total, l'arrastre del compressor reduïx la potència útil del motor entre un 10 % i un 15 %. Per a optimisar este cicle térmodinámico, la producció exitosa de motors ha requerit de l'us de colectors d'admissió variables, sistemes mixts de precompresión, (torbe - compressor volumètric) distribucions adaptatives per a poder regular el retart al tancament d'admissió en funció de les necessitats de potència i rendiment en cada moment (variable valve timing). La qual cosa ha encarit considerablement la producció massiva de motors que utilisen este cicle. Ix més rendable, per un costat, el cicle Atkinson (es tracta del mateix cicle termodinàmic; pero sense precompresión en el colector d'admissió, a on prima el rendiment a règims mijos sobre la potència del motor) i, d'un atre, els motors Otto en injecció directa de gasolina, ya siga estratificada o homogénea, (Sistemes GDI de Mitsubishi motors, HPI de PSA Peugeot-Citroën, FSI i TSI de VAG Volkswagen-Audi).