Ο άγνωστος κύκλος Miller

Πριν ακριβώς από 65 χρόνια, ο Αμερικανός μηχανολόγος Ralph Miller, κατέθετε στις 24 Δεκεμβρίου του 1957 την πατέντα για την ιδέα του που αποτελούσε μια πρόταση ώστε να βελτιστοποιηθεί η απόδοση των κινητήρων εσωτερικής καύσης που λειτουργούν στον κύκλο Otto. Τον οποίο είχε ανακαλύψει ο Γερμανός Nicolaus August Otto ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 1860. 

Η βασική αρχή ήταν αρκετά απλή καθώς ο Miller αναζήτησε να μεγιστοποιήσει την απόδοση αυξάνοντας το λόγο μεταξύ του έργου που παράγει ο κινητήρας κατά τη φάση της εκτόνωσης των καυσαερίων και της ενέργειας που απαιτείται για τη συμπίεση του μίγματος. Ο τρόπος για να το πετύχει αυτό ήταν η καθυστέρηση στο κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής κατά τη φάση της συμπίεσης.

Η ιδέα θύμιζε αρκετά τον κύκλο Atkinson -ο οποίος αποτελεί αγαπημένη επιλογή των υβριδικών συστημάτων- όμως στην περίπτωση του Miller η προσθήκη στην εξίσωση συστημάτων υπερπλήρωσης επέτρεπε τη σημαντική αύξηση της ιπποδύναμης με την κατανάλωση να παραμένει σχεδόν στα επίπεδα ενός κινητήρα diesel.

Παράλληλα, η ιδέα του Miller επέτρεπε την αύξηση της σχέσης συμπίεσης και της συνολικής αποδοτικότητας χωρίς το φόβο φαινομένων προανάφλεξης, που δύσκολα μπορούσαν να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά πριν την εξέλιξη των ηλεκτρονικών συστημάτων διαχείρισης. Το μειονέκτημα από την άλλη πλευρά στην ιδέα του Αμερικανού είναι η χαμηλή απόδοση στις χαμηλές στροφές, στοιχείο που για πολλά χρόνια περιόρισε τη χρήση του κύκλου Miller κυρίως σε εφαρμογές εκτός του αυτοκινήτου.

Η επιβολή των υβριδικών συστημάτων ως λύσης για το σημαντικό περιορισμό των εκπομπών ρύπων των αυτοκινήτων, σε συνδυασμό με τα προηγμένα ηλεκτρονικά συστήματα διαχείρισης των κινητήρων, επέτρεψαν στους μηχανικούς να απελευθερώσουν τη δημιουργικότητά τους και να επαναφέρουν στο προσκήνιο νέες λύσεις.



«Η εκδίκηση του κ. Miller» είναι πλέον γεγονός, με αυτό το ξεχασμένο όνομα να επιστρέφει με εμφατικό τρόπο στο υβριδικά συστήματα κίνησης. Χάρη στον ηλεκτροκινητήρα που με την άμεση παροχή ροπής υποβοηθά το έργο του θερμικού κινητήρα, ο υπερτροφοδοτούμενος κύκλος Miller στην υβριδική εποχή προσφέρει υψηλή απόδοση, άμεση απόκριση και ελαστικότητα σε ένα εξαιρετικά ευρύ πεδίο λειτουργία. Και όλα αυτά με εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση και αντίστοιχα χαμηλές εκπομπές ρύπων που σε επίπεδο CO₂ προσεγγίζουν τις αντίστοιχες των αυτοκινήτων diesel.

Η κορυφαία για κινητήρες βενζίνης αποδοτικότητα οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στη λειτουργία του θερμικού κινητήρα στον κύκλο Miller, η οποία έχει βελτιστοποιηθεί με μια σειρά ακόμα τεχνικών επιλογών που ενισχύουν περαιτέρω τη θερμοδυναμική απόδοση, όπως το σύστημα άμεσου ψεκασμού υπερύψηλής πίεσης 350 bar και την επίσης εξαιρετικά υψηλή για τον τύπο του κινητήρα (turbo βενζίνης) σχέση συμπίεσης (12,5:1). Η εντυπωσιακή σχέση συμπίεσης αποτελεί ακόμα ένα χαρακτηριστικό του κύκλου Miller.