Millermotor

Der Millermotor (auch Miller-Motor oder Miller-Cycle) ist ein nach Ralph Miller benannter Zyklus eines Verbrennungsmotors. Wie beim Ottomotor wird der Kraftstoff während des Ansaugvorganges in die angesaugte Luft eingebracht, was ein zündfähiges Gemisch im Zylinder ergibt. Im Unterschied zum Ottomotor ist beim Millermotor das Verdichtungsverhältnis kleiner als die Expansion während des Arbeitstaktes. Man unterscheidet hier zwischen dem Miller- und dem Atkinson-Zyklus.

Geschichte

Im Jahre 1882 entwickelte James Atkinson einen Verbrennungsmotor, der den Viertaktprozess in einer Kurbelwellenumdrehung ausführen konnte, um das Patent von Nikolaus Otto zu umgehen. Mit der dafür genutzten Konstruktion (Kurbelschwinge) konnte die Verdichtung des Gemisches kleiner sein als die Expansion. Ein derartiger Motor hat die geringe Klopfneigung eines Motors mit niedriger Verdichtung und den größeren thermischen Wirkungsgrad und die geringe Abgastemperatur eines hochverdichtenden Motors. Mit dem im Motorenbau üblichen einfachen Kurbeltrieb lässt sich ein ähnlicher Effekt erreichen, wenn das Einlassventil am Anfang des Verdichtungstaktes noch offen bleibt und der Kolben einen Teil des angesaugten Gemisches wieder in das Ansaugrohr zurückbläst.

1947 meldete der US-Amerikaner Ralph Miller ein ähnliches Motorenkonzept zum Patent an. Hierbei wurde das Einlassventil extrem früh – noch während des Ansaugens – geschlossen.

Doch erst im Mazda Xedos 9, gebaut 1995 bis 2001, wurde der Mazda-Atkinson-Motor verwendet, der aber mit Miller-Zyklus arbeitete. Er lief beim Xedos mit Kompressorunterstützung.

Der seit 1997 gebaute Toyota Prius, das erste serienmäßige Hybridfahrzeug, hat einen Motor nach dem Atkinson-Prinzip, das hier durch die Ventilsteuerung realisiert wird. Toyota nennt dieses Verfahren den Atkinson-Zyklus.

2006 stellte Mazda erneut ein Modell mit dem Millermotor vor, den Mazda Demio, später Mazda2. Subaru verwendete einen solchen Boxermotor in einem Hybridfahrzeug im selben Jahr.

Seit Juli 2007 ist der Demio (Mazda2), ein neues Serienmodell mit diesem Motor, in Japan erhältlich. In diesem Kompaktwagen arbeitet ein 1,3-Liter-Motor mit Atkinson-Ventilsteuerung. Um es einfacher zu machen, bezeichnet Mazda selbst dieses Prinzip als Miller-Zyklus bzw. den Motor als Millermotor.

Das Miller- bzw. Atkinson-Prinzip

Im nachgebildeten Atkinson-Prozess wird in diesem neuen Arbeitsschritt das Einlassventil nach dem Ansaugen, während des Verdichtungstaktes länger offen gehalten. Ein Teil des eingeströmten Benzin-Luft-Gemischs entweicht dadurch wieder aus dem Brennraum. Nach Miller wird das Einlassventil schon während des Ansaugtaktes geschlossen, was ebenfalls die Füllung verringert. Durch das länger offenstehende aber auch das vorher geschlossene Einlassventil vermindert sich einerseits die Füllmenge im Zylinder und andererseits Temperatur und Druck am Ende des Verdichtungstaktes, was die Klopfgefahr verkleinert.

Ein Kompressor oder ein Turbolader, der zusätzliches Gemisch zuführt, gleicht Verluste und weniger Leistung gegenüber herkömmlichen Motoren aus. Die Folge der Modifikationen sind geringere Abgastemperatur, weniger Schadstoffe, geringe Klopfneigung und ein hoher Wirkungsgrad des Motors. Weitere Vorteile liegen im kürzeren Verdichtungsweg, dadurch wird weniger Wärmeenergie abgegeben und der Stickstoffoxidausstoß wird reduziert, sowie die größere Leistung und geringerem Verbrauch bei vergleichsweise geringem Hubraum.

Nachteilig ist es, dass eine Aufladung notwendig ist, um die schlechte Füllung des Zylinders auszugleichen, da Teile des Benzin-Luft-Gemischs wieder in die Zuleitung zurück dringen. Der Lader sorgt für die Einbringung eines größeren Volumens des explosionsfähigen Gemischs, als der Zylinder selbst ansaugen könnte.

Siehe auch

• Wankelmotor (Kreiskolbenmotor)
• Otto-Prozess
• HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition)
• Leanen

Weblinks/Quellen

• Artikel über Miller-Motor im Archiv der Berliner Zeitung
• Toyota Prius-Wiki mit Erläuterung des sogenannten Atkinson-Zyklus'