В последние десятилетия многие современные двигатели используют цикл Миллера, но не все знают, что это такое и как он работает. Поскольку тема окружена множеством мифов и заблуждений, я решил рассказать, в чём суть этого цикла и какие преимущества и недостатки он имеет.
Принцип работы четырёхтактного двигателя
Для начала напомню, как работает обычный четырёхтактный двигатель. Он работает по циклу Отто и проходит четыре этапа: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
- Впуск: На первом такте впускной клапан открыт, и в цилиндр подаётся воздушно-топливная смесь.
- Сжатие: Клапан закрывается, и поршень начинает двигаться вверх, сжимая смесь.
- Рабочий ход: Когда поршень достигнет верхней точки, смесь воспламеняется, и поршень движется вниз под действием давления.
- Выпуск: В конце такта выпускной клапан открывается, и отработанные газы выводятся из цилиндра.
Этот цикл работает хорошо на средних оборотах, обеспечивая стабильность и экономичность, но на высоких оборотах у него есть ограничения. Поэтому многие двигатели оснащены системами изменения фаз газораспределения, которые оптимизируют работу клапанов в зависимости от оборотов двигателя.
Цикл Миллера: что это такое?
Цикл Миллера был разработан в середине XX века и сначала использовался в крупных техниках, таких как морские суда. В легковых автомобилях он получил популярность спустя несколько десятилетий благодаря компании Mazda. Сейчас его можно встретить в двигателях таких марок, как Volkswagen и Haval.
Основная особенность цикла Миллера заключается в том, что впускной клапан закрывается раньше, чем в цикле Отто. В современных двигателях это регулируется электроникой, что позволяет изменять время закрытия клапана в реальном времени.
Как работает цикл Миллера?
При использовании цикла Миллера, впускной клапан закрывается до того, как поршень достигает нижней мёртвой точки. Это приводит к следующему:
- Охлаждение смеси: Порция воздушно-топливной смеси, попадающая в цилиндр, расширяется, что приводит к её охлаждению. Это снижает конечную температуру процесса сжатия и уменьшает склонность к детонации. В результате можно увеличить степень сжатия без риска для двигателя.
- Улучшение газообмена: В режиме частичной нагрузки дроссельная заслонка открывается шире, что улучшает газообмен в камере сгорания. Однако при полном открытии дроссельной заслонки возникает проблема, так как некуда дальше открываться, что снижает пиковую мощность двигателя.
Вариации цикла Миллера
Существует и другая вариация цикла Миллера, где впускной клапан закрывается уже при такте сжатия. В этом случае часть смеси выдавливается обратно во впуск, но это также способствует улучшению распространения смеси по камере сгорания. Благодаря этому во многих автомобилях с двигателями по циклу Миллера можно использовать бензин с октановым числом 92 и даже выше при высокой степени сжатия.
Преимущества и недостатки
Цикл Миллера имеет несколько преимуществ:
- Увеличение КПД: Он позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия двигателя (на 10-12%).
- Снижение шума: Рабочий шум двигателя также уменьшается.
Однако есть и недостатки:
- Высокая стоимость: Использование этого цикла увеличивает себестоимость автомобиля, поэтому не все производители применяют его в своих моделях.
В итоге, цикл Миллера — это интересное и полезное улучшение, которое позволяет улучшить эффективность и снизить шум двигателя, хотя его применение может быть ограничено из-за дополнительных затрат.