Что такое двигатель миллера

Цикл Миллера

• Эдвардса
• Аткинсона
• Брайтона/Джоуля
• Гирна
• Дизеля
• Калины
• Карно
• Ленуара
• Миллера
• Отто
• Ренкина
• Стирлинга
• Тринклера
• Хамфри
• Эрикссона

Цикл Миллера был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Аткинсона с более простым поршневым механизмом двигателя Отто. Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).

Для этого Миллер предложил два разных подхода: либо закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска (или открывать позже начала этого такта), либо закрывать его существенно позже окончания этого такта. Первый подход у двигателистов носит условное название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». В конечном счете оба этих подхода дают одно и то же: снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси).

Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия (и, соответственно, степень расширения!) выше пределов, обуславливаемых детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия». Другими словами, при той же фактической степени сжатия (ограниченной детонационной стойкостью моторного топлива) мотор Миллера имеет значительно большую степень расширения, чем мотор Отто. Это дает возможность более полно использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что, собственно, и повышает тепловую эффективность мотора, обеспечивает высокую экономичность двигателя и так далее.

Выгода от повышения тепловой эффективности цикла Миллера относительно цикла Отто сопровождается потерей пиковой выходной мощности для данного размера (и массы) двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндра. Так как для получения такой же выходной мощности потребовался бы двигатель Миллера большего размера, чем двигатель Отто, выигрыш от повышения тепловой эффективности цикла будет частично потрачен на увеличившиеся вместе с размерами двигателя механические потери (трение, вибрации и т. д.).

Компьютерное управление клапанами позволяет менять степень наполнения цилиндра в процессе работы. Это даёт возможность выжать из мотора максимальную мощность, при ухудшении экономических показателей, или добиться лучшей экономичности при уменьшении мощности.

Аналогичную задачу решает пятитактный двигатель, у которого дополнительное расширение производится в отдельном цилиндре.

Использование [ править | править код ]

Этот тип двигателя впервые был использован на судах и стационарных энергогенерирующих установках, а в дальнейшем он также начал устанавливаться на некоторых дизель-электрических локомотивах, например, класса «GE PowerHaul». Цикл Миллера применялся компанией Mazda в двигателях серии K под маркой KJ-ZEM V6 на модели автомобиля бизнес-класса «Mazda Xedos 9» также, известной под названиями «Mazda Millenia» (США) и «Eunos 800» (Австралия). Позже, компания Subaru использовала двигатель, работавший по этим циклам (flat-4), в концептуальных автомобилях с гибридным приводом ( «Turbo Parallel Hybrid»), известных как «Subaru B5-TPH».

Цикл Отто, Аткинсона/Миллера … SKYACTIVE и SOHC i-VTEC

Привычный двигатель ДВС работает по Циклу Отто. Выделяется 4 такта: впрыск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Аткинсон взял за основу циклы Отто, но оптимизировал их, фактически он удлинил такт рабочего хода, за счет сложного кривошипно-шатунного механизма. Все 4 такта происходили за один оборот коленчатого вала. Такие двигатели получились эффективными с высоким КПД, с маленьким расходом. Но основной недостаток был низкий крутящий момент на низких оборотах и такой двигатель плохо регулируется дросельной заслонкой (двигатели с таким приципом действия получили широкое распространение среди гибридных, т.к. электромотор обеспечивал высокий крутящий момент и компенсировал с лихвой все недостатки, но двигатель Аткинсона применялся не в чистом виде, а только его идея).
Позже на основе двигателя Аткинсона появился двигатель с циклами Миллера. Фактически идея та же самая, но все это реализовано на классическом поршневом двигателе с обычным КШМ (который применяется и при цикле Отто) за счет системы Фаз газораспределения.
Впускной клапан закрывается позже окончания такта впуска. Данный подход у двигателистов носит условное название «укороченного сжатия». В конечном счете данный подход дает снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси).
Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии (она частично выталкивается во впускной коллектор). Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия (и, соответственно, степень расширения!) выше пределов, обуславливаемых детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия». Другими словами, при той же фактической степени сжатия (ограниченной топливом) мотор Миллера имеет значительно большую степень расширения, чем мотор Отто. Это дает возможность более полно использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что, собственно, и повышает тепловую эффективность мотора, обеспечивает высокую экономичность двигателя и так далее.
Выгода от повышения тепловой эффективности цикла Миллера относительно цикла Отто сопровождается потерей пиковой выходной мощности для данного размера (и массы) двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндра.
Данный принцип впервые применила компания Мазда на Автомбилях Хедокс 9 и Миления. Что бы при всей своей эффективность не потерять мощность, двигатель использовался не в атмосферном варианте, а с механическим нагнетателем.

В 2012 году Мазда вывела в свет новую технологию СкайАктив. По фату это комплексный подход к автомобилю строению: Двигатель, трансмиссия, ходовая и Кузов.

В частности что касается двигателей, то двигатели для более высокой эффективности стали работать с запредельной степенью сжатия (13:1, 14:1). Чтобы избежать детонации при обычном 95 бензине, инженера предприняли ряда мер: это ионные датчики в катушках зажигания, непосредственный впрыск с давлением 200бар, спортивный выпускной коллектор 4-2-1. Двигатель стал работать по двум цикламм: на низких нагрузках по циклу Аткинсона (фактически Миллера), в котором фактическая степень сжатия ниже геометрической и более эффективное КПД (считай расход и теплонагруженность), и цикл Отто на средних и высоких нагрузках, где фактическая степень сжатия равна геометрической и довольно высокая относительно всего автопрома. Достигается данный эффект за счет системы изменения фаз газораспределения (в Мазде применяется гидравлический фазовращатели на выпуске и элетронные на впуске)

Но существует и другой пример, который я до конца не уверен по какому циклу работает www.drive2.ru/l/7543335/. Но всего скорее речь идет о том же цикле Миллера. Это Хондовский мотор серии R18, R20 SOHC i-VTEC.

Фактически на низких оборотах в данных двигателях клапан после впуска какое то время остается открытым (за счет системы i-VTEC), топливно воздушная смесь полностью заполняет цилиндр и частично выдавливается обратно. Всё это дело происходит при полностью открытой дросельной заслонке, за счет чего минимизируются насосные потери. Фактически впуском полностью управляет система SOHC i-VTEC через электронную педаль акселератора. Получается КПД двигателя на низких оборотах очень высокое, двигатель работает максимально эффективно. Прироста момента на низах как такого нет, но за счет снижения топливных и насосных потерь и равномерного заполнения камеры сгорания двигатель на низких оборотах работает ровно и легко, при этом очень экономично. После того как двигатель выходит из зоны Втэка, а это выше 3500 об/мин он работает в обычном режимме Отто, с фактической и геометрической стандартной степенью сжатия. Она не такая высокая как в моторах СкайАктив, соответсвенно значение мощности и момента (КПД в целом) на высоких оборотах меньше чем в моторах СкайАктив (речь идет не о пиковых значениях).

Цикл Миллера

• Цикл Миллера — термодинамический цикл, используемый в четырёхтактных двигателях внутреннего сгорания.

Цикл Миллера был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Аткинсона с более простым поршневым механизмом двигателя Отто. Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).

Для этого Миллер предложил два разных подхода: либо закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска (или открывать позже начала этого такта), либо закрывать его существенно позже окончания этого такта. Первый подход у двигателистов носит условное название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». В конечном счете оба этих подхода дают одно и то же: снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси).

Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия (и, соответственно, степень расширения!) выше пределов, обуславливаемых детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия». Другими словами, при той же фактической степени сжатия (ограниченной топливом) мотор Миллера имеет значительно большую степень расширения, чем мотор Отто. Это дает возможность более полно использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что, собственно, и повышает тепловую эффективность мотора, обеспечивает высокую экономичность двигателя и так далее.

Выгода от повышения тепловой эффективности цикла Миллера относительно цикла Отто сопровождается потерей пиковой выходной мощности для данного размера (и массы) двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндра. Так как для получения такой же выходной мощности потребовался бы двигатель Миллера большего размера, чем двигатель Отто, выигрыш от повышения тепловой эффективности цикла будет частично потрачен на увеличившиеся вместе с размерами двигателя механические потери (трение, вибрации и т. д.).

Компьютерное управление клапанами позволяет менять степень наполнения цилиндра в процессе работы. Это даёт возможность выжать из мотора максимальную мощность, при ухудшении экономических показателей, или добиться лучшей экономичности при уменьшении мощности.

Аналогичную задачу решает пятитактный двигатель, у которого дополнительное расширение производится в отдельном цилиндре.

Отто, Аткинсон, Миллер и ГБО или «Газ» на гибриды на примере Тойоты.

В автомобилестроении применяются десятки термодинамических циклов. О них сегодня и расскажем. А также о том, как тот или иной термодинамический цикл влияет на подбор газобаллонного оборудования.

Главная задача инженеров – добиться максимального КПД, без существенной потери мощности и заоблачного расхода топлива. По этой причине КПД современного бензинового двигателя внутреннего сгорания = 20-25%! На это влияют: первичные и вторичные тепловые потери – до 25%; топливная потеря – до 25%; механические потери – до 20, максимальное теоретическое КПД бензинового двигателя внутреннего сгорания = 60-65%.

Идеальный цикл Отто состоит из четырёх процессов:
1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;
2—3 изохорный подвод теплоты к рабочему телу;
3—4 адиабатное расширение рабочего тела;
4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.
p-V диаграмма цикла Отто:

Сбалансированный термодинамический цикл в котором время движения поршня вверх и вниз одинаковое. Большинство современных автомобилей работают по этому принципу. Можно установить любую (кроме откровенно «китайских») комплектацию ГБО.

Цикл Аткинсона — модифицированный цикл Отто 4-тактного двигателя внутреннего сгорания. В этом двигателе соотношение времен тактов цикла изменено. Такт сжатия механически более короткий, чем такт рабочего хода (поршень движется вверх быстрее чем вниз). В этом двигателе снижен расход топлива и уровень шума за счёт меньшего давления при выпуске. Кроме того, в цикле Аткинсона для привода газораспределительного механизма не требуется редуктор, так как коленчатый вал вращался с вдвое меньшей частотой, чем в двигателе Отто. Минусы цикла Аткинсона: усложнена конструкция кривошипно-шатунного механизма (увеличивает стоимость ремонта); малый момент на низких оборотах.

На Гибридах используется цикл Аткинсона. Двигатель работает в малом диапазоне частот, вращения и нагрузок. Гибридный автомобиль разгоняется электромотором, который выдаёт полную мощность в широком диапазоне оборотов. Низкий расход, высокий КПД, что еще нужно для счастья? Подсказка: ГБО)

Теперь о гибриде Toyota Prius. Тойота использует цикл Миллера. Этот цикл совмещает в себе технические характеристики и преимущества циклов Аткинсона и Отто. Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона), цикл Миллера сокращает такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто). Повышенная тепловая эффективность цикла Миллера относительно цикла Отто сопровождается потерей пиковой выходной мощности для данного размера (и массы) двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндра. Так как для получения такой же мощности требуется двигатель Миллера огромных размеров. Преимущество в мощности большого двигателя Миллера будет частично потрачено на уменьшение КПД (чем больше двигатель тем больше КПД он теряет при увеличении размера).

Другие модели Toyota работают по принципу Аткинсона.

А теперь давайте вспомним о КПД и поговорим о ГБО. Использование циклов Аткинсона или Миллера увеличивает КПД двигателя до 90-97% (за счёт отсутствия тепловых и механических затрат КПД), при 20-25% у бензинового и 40% у дизельного. И поскольку в ближайшие 100 лет мы вряд ли уведем 100% КПД, покупка гибрида (с последующей установкой ГБО) выглядит более чем оправданной.

А можно ставить ГБО на Гибрид, ведь это такой сложный автомобиль?

Можно, но помните это не «Жигули» и не стоит рассчитывать на дешевое ГБО, оно просто не будет работать.

На не гибридных автомобилях подача газа осуществляется только на теплый редуктор, который прогревается во время работы двигателя на бензине.

На гибридных автомобилях запуск газовых форсунок (с прогретым двигателем) происходит сразу, без использования бензина, или с его минимальным потреблением.

«Моторы» гибридного автомобиля часто сменяют друг друга, процессор газобаллонного оборудования должен быть максимально быстрым и иметь функцию «стоп-старт», форсунки только: BRC, Keihin или Barracuda. Гибридная силовая установка запускает разогретый двигатель (ДВС) на пропан-бутане.

Ок, я получил экономию на заправке, есть ещё какие-то преимущества?

Есть, огромный запас хода благодаря установке дополнительного бака (газового). Не всегда есть возможность держать аккумулятор, бензобак и баллон на максимальном уровне, но когда звёзды сойдутся вы можете поддаться импульсивному желанию и рвануть в по-настоящему долгое путешествие. Только вы, автомобиль и дорога (что-то я отвлекся).

Как это отразится на ресурсе двигателя?

Запомните: Износ двигателя автомобиля «на газу» происходит в пределах «бензиновой» нормы. Любое техническое изделие имеет скверную привычку изнашиваться, установка ГБО не убьёт ваш двигатель, но и вечным он тоже не станет. Профилактика и техническое обслуживание происходит как обычно.