Привычный всем нам четырёхтактный двигатель работает по принципу Отто. Он предусматривает четыре «стадии» работы: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. В стандартной ситуации на первом такте открыт впускной клапан, через который подаётся воздушно-топливной смесь. При сжатии и рабочем ходе клапана закрыты, а затем открывается выпускной, через который отработавшие газы выводятся из цилиндров.
Многолетние исследования показали, что вышеописанный принцип хорошо показывает себя на средних оборотах, обеспечивая стабильность работы двигателя и экономичность. Однако, на высоких проявляются его недостатки в виде невозможность добиться максимальной мощности. Именно поэтому появились системы изменения фаз газораспределения, которые корректируют алгоритм работы клапанов в зависимости от оборотов двигателя.
Цикл Миллера тоже связан с работой клапанов, но имеет особый принцип. Он был разработан в середине XX века и изначально использовался в крупной технике, например, морских судах. Широкое применение в легковых автомобилях он получил спустя десятилетия, и локомотивом этого процесса стала компания Mazda. Сейчас цикл Миллера нередко встречается в двигателях Volkswagen, Haval, а также других марок.
Особенность данных двигателей заключается в положении впускного клапана относительно такта сжатия. Если при цикле Отто устройство закрывается непосредственно перед сжатием, то при цикле Миллера немного раньше. В современных двигателях этим управляет электроника, что позволяет менять время закрытия клапана в зависимости от состояния агрегата в реальном времени. Что же это даёт?
Так как вся порция воздушно-топливной смеси поступает до того, как поршень достиг нижней точки, она подвергается расширению. Этот процесс приводит к значительному охлаждению смеси перед сжатием и, в конечном итоге, снижению конечной температуры протекания всего процесса, а с ней и склонность к детонации. В результате появляется возможность увеличения геометрической степени сжатия в цилиндрах без риска для компонентов двигателя.
Кроме того, при цикле Миллера становится меньше времени на впуск в цилиндр необходимой массы воздуха, поэтому в режиме частичной нагрузки дроссельная заслонка открывается шире, улучшая газообмен в камере сгорания. Нетрудно догадаться, что негативный эффект наблюдается при движении «газ в пол», когда дроссельной заслонке некуда дальше открываться. Из-за этого двигатели, работающие по циклу Миллера, имеют не столь высокую пиковую мощность, но данный недостаток частично компенсируется турбонагнетателем.
Есть и другая вариация этого же цикла, когда впускной клапан закрывается уже при такте сжатия. В таком случае часть смеси выдавливается поршнем обратно во впуск, но это тоже способствует достижению положительного эффекта. Фактическая степень сжатия становится меньше геометрической, а смесь лучше распространяется по камере сгорания. Именно поэтому во многие автомобили с двигателем, работающим по циклу Миллера, можно заливать 92-ой бензин при степени сжатия 12,5:1 и даже выше.
Столь нехитрое решение позволяет значительно увеличить КПД двигателя внутреннего сгорания (разница составляет 10-12%), а также снизить уровень рабочего шума. С другой стороны, подобные решения неизбежно увеличивают себестоимость автомобиля, поэтому применяются далеко не всеми производителями.
