Der Miller-Zyklus basiert auf einer modifizierten Ventilsteuerung, bei der die Einlassventile früher schließen als bei herkömmlichen Ottomotoren. Dies geschieht noch während des Ansaugtaktes, bevor der Kolben den unteren Totpunkt erreicht.
Durch das frühzeitige Schließen dehnt sich das eingeschlossene Frischgas aus, was zu einer Abkühlung und einem Druckabfall führt. Diese thermodynamischen Effekte senken die Verbrennungstemperatur und reduzieren die Neigung zur klopfenden Verbrennung.
Vorteile des Miller-Zyklus
Ein zentraler Vorteil des Miller-Zyklus ist der erhöhte thermische Wirkungsgrad. Da weniger Energie für die Kompression des Gemischs aufgewendet werden muss, bleibt mehr Energie für die mechanische Arbeit übrig. Zudem ermöglicht die kühlere Verbrennung eine effizientere Abgasnachbehandlung, da Stickoxide, die bei hohen Temperaturen entstehen, reduziert werden. Dies ist besonders relevant für die Einhaltung der Euro-7-Abgasnorm.
Herausforderungen und technische Lösungen
Trotz seiner Vorteile bringt der Miller-Zyklus auch Herausforderungen mit sich. Das frühzeitige Schließen der Einlassventile führt zu einem Füllungsverlust im Zylinder, was die Motorleistung beeinträchtigen kann.
Moderne Motoren kompensieren diesen Nachteil durch den Einsatz von Turboladern, die den Ladedruck erhöhen und so die reduzierte Ansaugphase ausgleichen. Eine präzise Motorsteuerung ist ebenfalls erforderlich, um die Ventilzeiten an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen.
Vergleich mit dem Atkinson-Zyklus
Der Miller-Zyklus wird oft mit dem Atkinson-Zyklus verglichen, da beide Verfahren darauf abzielen, die Verbrennungsenergie effizienter zu nutzen. Der Hauptunterschied liegt im Zeitpunkt des Schließens der Einlassventile. Während diese beim Miller-Zyklus früh schließen, bleiben sie beim Atkinson-Zyklus länger geöffnet, was zu einem anderen thermodynamischen Verhalten führt. Beide Zyklen finden Anwendung in Hybridfahrzeugen, wo sie durch Elektromotoren ergänzt werden können.
Praktische Anwendungen
Der Miller-Zyklus wird zunehmend in modernen Fahrzeugen eingesetzt, insbesondere in Hybridmodellen. Hersteller wie Audi und BMW nutzen das Verfahren, um die Effizienz ihrer Motoren zu steigern und gleichzeitig die Emissionen zu senken. Ein Beispiel ist der BMW M5 (G90), der ab 2026 mit einem V8-Biturbo-Motor ausgestattet sein wird, der den Miller-Zyklus nutzt, um die Euro-7-Norm zu erfüllen.
