Cycle de Miller

Le Cycle de Miller est utilisé dans un moteur à explosion. Son objet est de permettre une compression préalable élevée. Il a été breveté par Ralph Miller, un ingénieur américain, dans les années 40.



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Cycle thermodynamique - Moteur à explosion

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  • ... On trouve en fait des moteurs à cycle Miller dans des générateurs... C'est-à- dire sans système pour compenser la perte de compression.... (source : leblogauto)

Le Cycle de Miller est utilisé dans un moteur à explosion. Son objet est de permettre une compression préalable élevée. Il a été breveté par Ralph Miller, un ingénieur américain, dans les années 40.

Description

Figure 1 : Cycle de Miller

Un moteur classique utilise un cycle de Beau de Rochas (ou cycle Otto) à quatre temps, ou la course de compression identique la course de détente. Dans le cycle de Miller, la soupape d'admission est laissée ouverte lors de la remontée du piston, ce qui fait qu'une partie du mélange déjà aspiré est refoulé dans l'admission. Il y a par conséquent moins d'air admis et la puissance du moteur en est réduite. La détente ayant lieu sur toute la course permet une récupération d'énergie plus complète pour une quantité de carburant donnée. La faible compression est compensée par l'usage d'un compresseur, de prédilection volumétrique (de type roots, par exemple) afin d'avoir une bonne compression à bas régime.

La caractéristique principale du cycle de Miller est que la course de compression démarre uniquement après que le piston ait éjecté une partie de la charge. Ceci se produit au à peu près de 20 à 30% de la course.

Le cycle de miller présente un avantage si l'énergie dépensée pour la compression est inférieure à celle dépensée par un piston pour faire le même travail. Sur toute la gamme de compression d'un moteur, le compresseur est utilisé pour générer une pression assez basse, et la haute pression complémentaire est assurée par le piston. Le cycle de Miller utilise les compresseurs volumétrique dans leur zone de meilleure efficacité. Les moteurs de production à cycle de Miller ont généralement une distribution variable pour permettre de revenir à un cycle conventionnel là ou le cycle de Miller n'est plus efficace.

Dans un moteur à allumage par étincelle, le cycle de Miller offre un avantage complémentaire. L'air d'admission est comprimé préalablement et ensuite refroidi. Cette basse température d'admission combinée avec une compression par le piston plus faible, donne une température finale plus basse que si la compression avait été faite seulement par le piston. L'allumage peut être anticipé comparé à ce qui se ferait généralement, sans risque de détonation et permet de perfectionner le rendement.

Un autre avantage d'une température de charge basse est une émission de NOx réduite sur les moteurs diesel, ce qui est important sur les bateaux et les groupes électrogènes fixes.

Le rendement est perfectionné en augmentant le taux de compression. Dans un moteur à allumage commandé respectant les traditions, le taux de compression est limité par la température d'auto-allumage de l'air comprimé. Du fait de la course de compression réduite, une pression plus élevée dans le cylindre (par compression préalable + compression par le piston) est envisageable, et le cycle de Miller offre un meilleur rendement.

L'avantage lié à l'utilisation d'un compresseur volumétrique se paye par la puissance demandée par le compresseur, d'environ 15 à 20% de la puissance globale produite par le moteur.

Une méthode identique de fermeture différée de la soupape d'admission est utilisée dans des moteurs modernes fonctionnant suivant le cycle d'Atkinson, sans la compression préalable. Ces moteurs sont généralement utilisés dans les voitures hybrides, afin de perfectionner le rendement. La perte de puissance est compensée par l'aide d'un moteur électrique.

Application

Ce type de moteur a en premier lieu été utilisé sur des bateaux et des groupe électrogènes fixe, mais a été adaptée par Mazda pour sa KJ-ZEM V6, utilisé dans la berline Millenia, et dans la berline Eunos 800 (Australie). Plus il y a peu de temps, Subaru a utilisé un cycle de Miller avec une voiture hybride, la Subaru B5-TPH ; il en va de même pour la Toyota Prius.

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