Что такое Цикл Миллера и как он работает?

Mark Icons

Старожил
Команда форума
Супер-модератор
Сообщения
1,356
Марка
Skoda
Модель
Octavia a5
Мощность
102
Год
2013
Новый рабочий цикл двигателей VAG с высокой степенью сжатия и ЭБУ Bosch MG1

На момент написания этого материала новый рабочий цикл двигателей, работающих по принципу цикла Миллера, применяется на двигателях 1.5 TSI (DACA) семейства EA211 EVO и на двигателях 2.0 TSI BZ семейства EA888 gen3B. Отличительно особенностью этих двигателей, в момент знакомства с их ТТХ, является очень высокая для бензиновых турбированных двигателей степень сжатия: 12,5:1 на 1.5 TSI и 11,65:1 на 2.0 TSI BZ.


1.5tsi_ea211_evo_daca_dada_slide.jpg


Особенность цикла Миллера заключается в смещении момента открытия/закрытия клапанов: таким образом впускные клапаны (в зависимости от запрограммированных параметров) закрываются ещё задолго до достижения поршнем нижней мёртвой точки (НМТ), это позволяет создать процесс расширения топливо-воздушной смеси, и к тому моменту, как поршень достигает нижней мёртвой точки, закрытая смесь уже достаточно расширяется и от этого остывает. В свою очередь подобный процесс приводит к снижению конечной температуры цикла сжатия, таким образом степень сжатия самого двигателя можно повышать и не бояться самопроизвольного воспламенения смеси (детонации). Поэтому двигатели, работающие по принципу цикла Миллера, имеют столь высокую степень сжатия.

Так же на впускном валу расположен фазовращатель, который может изменять момент закрытия впускных клапанов и тем самым менять степень расширения смеси на этапе впуска. Подробнее это отображено на схеме ниже:

s555_055.jpg

Таким образом можно отметить следующие преимущества цикла Миллера в сравнении с обычными рабочими циклами:
  • За счёт более холодной смеси снижается конечная температура цикла сжатия, а с ней и склонность к детонации. Степень сжатия можно повысить до 12,5:1, что приводит к увеличению термического КПД и более эффективному сгоранию топлива;
  • Времени на впуск в цилиндр необходимой массы воздуха стало меньше, поэтому в режиме частичной нагрузки дроссельная заслонка открывается шире, улучшая газообмен в цилиндрах;
  • Увеличение рабочего объёма уменьшает работу сжатия;
  • Благодаря более холодной смеси сокращается детонационное сгорание в режиме полной нагрузки, что позволяет двигателю работать со значением лямбда 1 в широком диапазоне крутящего момента / нагрузки.
Для сравнения цикла Миллера с обычным циклом работы двигателя стоит обратиться к таблице данные впускных и выпускных клапанов двигателей 1.5 TSI семейства EA211 EVO, где двигатель DACA (130 л.с.) работает по принципу цикла Миллера, а двигатель DADA (150 л.с.) работает по обычному рабочему циклу:

Двигатель 1,5 TSI DACA (96 кВт, 130 л.с.)​
Двигатель 1,5 TSI DADA (110 кВт, 150 л.с.)​
Фаза открытия впускных/выпускных клапанов​
150° / 180°​
194° / 180°​
Ход впускных/выпускных клапанов​
7,2 мм / 9,0 мм​
9,0мм / 9,0мм​
Регулирование фаз газораспределения впускных клапанов​
70° поворота коленвала​
70° поворота коленвала​
Регулирование фаз газораспределения выпускных клапанов​
40° поворота коленвала​
40° поворота коленвала​


Правда при всех плюсах нового цикла возникают и дополнительные требования к навесному оборудованию двигателя. Так, например, из-за раннего закрытия клапанов, короткой фазы их открытия и меньшего хода впускных клапанов (7,2 мм против 9,0 мм), у двигателя остаётся совсем мало времени на наполнение цилиндров достаточным зарядом воздуха. Чтобы компенсировать эту недостачу, нужно поднимать давление наддува и улучшать эффективность охлаждения наддувочного воздуха. Для этого на новых двигателях применяются турбонагнетатели с повышенным избыточным давлением и более производительные интеркулеры (а на двигателе 1.5 TSI (DACA) и вовсе установлен турбонагнетатель с изменяемой геометрией VTG).
 
Сверху