Miller-Kreisprozess

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Der Miller-Kreisprozess (benannt nach dem Erfinder Ralph Miller, der sich dieses Prinzip 1947 patentieren ließ) bezeichnet eine spezielle Steuerung des Ventiltriebs, bei dem das Einlassventil im Vergleich zum Otto-Kreisprozess „zu früh“ schließt.[1] Die Luftlademenge wird dadurch verkleinert, der Verdichtungsdruck bleibt gleich und das Expansionsverhältnis wird größer. Dies bewirkt eine Wirkungsgradsteigerung bei 4-Takt-Verbrennungsmotoren. Der Miller-Zyklus ist eine Adaption des Atkinson-Zyklus für normale Kurbelwellenmotoren.

Grundlagen[Bearbeiten]

Viertaktzyklus eines Ottomotors, der Takt 1 ist im Millerzyklus verlängert.

Das Einlassventil wird beim Miller-Prozess schon während des Ansaughubes geschlossen. Es befindet sich also weniger Luft im Zylinder, als hineinpassen würde. Das Verhältnis von Brennraum zu Hubraum wird so gewählt, dass gleicher Verdichtungsdruck herrscht, wie beim normalen Viertakter. Der Vorteil besteht nun darin, dass die geometrische Expansion vergrößert werden kann, ohne den Verdichtungsdruck zu erhöhen. Der Arbeitshub (Expansionsvolumen) wird größer als in einem normalen Motor. Damit wird mehr Expansionsenergie genutzt und der Kraftstoff effizienter verbraucht. Die Abgastemperatur wird reduziert und erleichtert die Anwendung eines Turboladers. Die Aufladung mit Ladeluftkühlung kann den Leistungsverlust durch die verringerte Zylinderfüllung ausgleichen, wenn nicht ein hubraumgrößerer Motor erwünscht ist. Der Miller-Prozess wird heute oft mit variablen Ventilsteuerungen realisiert.

Anwendung[Bearbeiten]

  • 2010 stellte der Hersteller Nissan einen 1,2-l-Dreizylinder-Motor mit der Bezeichnung HR12DDR vor, der mit Eaton-TVS-Kompressor und Millerzyklus 98 PS leistet. Den Zyklus erreicht er über seine variable Ventilsteuerung, weitere Effizienzmaßnahmen umfassen Direkteinspritzung und Stopp-Start-System.[2] Der Motor befand sich im Sommer 2010 noch in der Erprobungsphase.
  • 2008 bot der Hersteller Mazda im Mazda2 einen 1,3-l-DOHC-Vollaluminium-Motor an, der nach diesem Prinzip arbeitet.
Hierbei wird jedoch kein Kompressor eingebaut, sondern ein stufenloses Getriebe (CVT).
Der Benzinverbrauch verringert sich von 5,2 Liter/100 km auf 4,4 Liter/100 km (japanischer Verbrauchszyklus, da nur dort verfügbar)

Atkinson-Prozess[Bearbeiten]

Der Atkinson-Prozess arbeitet mit demselben Effekt, schließt das Einlassventil aber im Gegensatz zum Otto-Prozess später. Er hat seinen Ursprung in der Umgehung der Otto-Patente. 1882 entwickelte James Atkinson einen Verbrennungsmotor, der nicht von Patenten Nikolaus Ottos abhängig sein sollte. Hierzu fertigte er eine Kurbelwelle, mit der alle vier Takte innerhalb einer Kurbelwellenumdrehung anstelle der im Ottomotor üblichen zwei durchgeführt werden. Da die Kurbelwelle hierzu zwei Aufwärtsbewegungen der Kolben bewirken muss, konnte er diese unterschiedlich lang gestalten.[4] Dies nutzte er zum geringeren Verdichtungs- und längeren Expansionshub. Dieser Zyklus wurde daraufhin nach ihm benannt. Erst 1947 wendete Miller dann denselben Effekt auf Motoren mit heute üblicher Kurbelwelle an. Er nutzte die Ventilsteuerung, genauer deren frühes Schließen, zur Erreichung der niedrigeren Kompression. Die heutigen Hybridmotoren nutzen also genaugenommen keinen Atkinson-, sondern den Millerzyklus.

Literatur[Bearbeiten]

  • Richard van Basshuysen, Fred Schäfer: Handbuch Verbrennungsmotor Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 3. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2005, ISBN 3-528-23933-6

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Handbuch Verbrennungsmotor: Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. Springer DE, December 2009, ISBN 978-3-8348-0699-4, S. 517– (Zugriff am 4 November 2012).
  2. Neuer Dreizylinder-Benzinmotor für den Nissan Micra micrafanpage.de vom 3. August 2010, aufgerufen am 20. September 2010.
  3. Daimler.com!: S 400 HYBRID: CO2-Champion mit effizientem Hybridantrieb, Pressemitteilung vom 11. Mai 2009.
  4. Video ab 1:40

Weblinks[Bearbeiten]