Ciclo Miller

CICLO MILLER Una evolución reciente del ciclo Otto en la línea de aumentar el rendimiento es el llamado ciclo Miller. La efciencia del ciclo Otto depende de manera undamental undamental de la relación relación de compresión. compresión. Esto se debe a que un aumento de la relación de compresión eom!trica implica un aumento de la presión m"#i m" #ima ma $ de la pres presió ión n me medi dia a eec eecti tiva va%% lo cual ual supon upone e un ma ma$o $orr rendimiento del proceso. &in embaro% el ciclo real es m"s complicado que el ciclo ideal de aire% 'aciendo que el rendimiento sea dependiente de muc'os otros par"metros. (sí los mismos eectos benefciosos conseuidos con un aumento de la relación de compresión eom!trica se pueden conseuir con otros medios. En concreto% la aplicación del ciclo Miller en los motores industriales se obtiene combinando la sobrealimentación $ el )ueo con el cierre de la v"lvula de admisión. El ciclo Miller se aplica tanto a motores Otto como *iesel% pero por motivos dierentes. +ara comprender el undamento $ los principios en que se basa la me)ora de rendimiento debida al ciclo Miller conviene estudiar lo que pasa en los motores diesel. El ciclo Miller ue introducido en los motores diesel en primer luar para reducir la emisiones de ,O#% que como se sabe es una de sus principales desventa)as. La idea es ba)ar la temperatura de combustión. El avance en el dise-o de turbocompresores con ma$ores relaciones de compresión cada ve% permitió disminuir el traba)o de compresión mec"nico para la misma presión fnal% de esta manera aumentando la capacidad de rerieración despu!s del turbocompresor% se puede mantener la temperatura de inicio de la compresión en los mismos valores% $ por lo tanto la temperatura fnal de compresión disminu$e.

En el r"fco p/0 situado a la iquierda de la fura se puede observar el incremento en la presión de admisión racias a la utiliación de un turbocompresor con ma$or relación de compresión. &in embaro% la presión de al fnal de la carrera de compresión se mantiene constante 1debido a una reducción de la relación de compresión eom!trica2% quedando constante tambi!n la presión despu!s de la combustión. ( su ve% el r"fco 3/& situado a la derec'a de la fura 4.5 muestra que si se reriera el 6uido antes de entrar al cilindro para que no aumente la temperatura de inicio de la compresión eom!trica% se obtiene tambi!n una menor temperatura al fnal de la compresión $% por tanto% una temperatura de combustión menor. En el ciclo Miller% la v"lvula de admisión se mantiene m"s tiempo abierta que en un motor de ciclo Otto. El tiempo de compresión est" dividido en dos etapas7 8.9 parte7 cuando la v"lvula de admisión contin:a abierta mientras el pistón $a est" subiendo debido a un Retraso al Cierre de Admisión ma$or que en el ciclo Otto convencional. ;.9 parte7 cuando la v"lvula de admisión se cierra con apro#imadamente un tercio de la carrera ascendente del pistón $a recorrida $ se produce la compresión eectiva. e-al para ser arrastrado. Un aspecto clave del ciclo Miller es que el tiempo de compresión comiena sólo despu!s de que el pistón 'a eliminado su cara ?e#tra? $ la v"lvula de admisión se cierra. La apertura dura apro#imadamente el ;@A o 4@A del transcurso inicial del tiempo de compresión. *e esta orma% la compresión real sucede apro#imadamente en un B@A a 5@A del tiempo total de compresión% despu!s de la apertura. El pistón consiue los mismos niveles de compresión de un motor de ciclo Otto pero con menos traba)o% $a que una parte de la compresión total se 'a lorado mediante el compresor volum!trico. El ciclo Miller aumenta su potencia en la medida en que el compresor volumétrico pueda comprimir la mezcla empleando menos energía que la requerida por el pistón para hacer el mismo trabajo. De la compresión total de la mezcla en la culata cuando el pistón está en punto muerto superior, El compresor volumétrico es más eiciente generando baja compresión de la mezcla en el colector de admisión !algo parecido a la precompresión en el cárter generada

en un motor de dos tiempos". El pistón es usado para generar los niveles más altos de compresión, donde resulta más eectivo que el compresor volumétrico.

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&obre un motor típico de encendido por c'ispa% 1Ciclo Otto2 el ciclo Miller proporciona un benefcio adicional. El aire de admisión primero es comprimido por el compresor volum!trico% $ lueo enriado por un intercooler. Esta temperatura de entrada de aire en el interior del cilindro m"s ba)a% )unto con la ma$or densidad del aire debida a la PREcompresión en el colector de admisión% 'ace que la temperatura que alcana la mecla al fnal de la carrera de compresión sea considerablemente m"s ba)a. Esto da maren al punto de encendido para que salte la c'ispa sin que lleue a detonar la mecla o a autoencenderse antes de tiempo% incrementando la efciencia total del ciclo termodin"mico Miller. La efciencia es incrementada al elevar la compresión del motor. En un motor de asolina com:n% la relación de compresión varía entre .D78 a 8@78 en automóviles% $ se limita a estas ciras $a que altos niveles producirían autoencendido de la mecla que se comprime por eecto del incremento de la temperatura del as cuando es comprimido% lo cual en motores de alta compresión se evita usando asolina de alto octana)e. El tiempo de compresión reducido del ciclo Miller permite que sea posible una compresión total m"s elevada% obteniendo m"s rendimiento sin llear al empleo de asolinas especiales. &in embaro% los benefcios de la utiliación de compresores volum!tricos tienen su costo. Entre un 8DA $ un ;@A de la enería enerada por un motor sobrealimentado mec"nicamente es usualmente requerida para 'acer traba)ar el propio compresor volum!trico. En consecuencia% la efciencia total del motor resulta de un delicado equilibrio% en el que la enería mec"nica consumida por el compresor volum!trico para uncionar no sea ma$or que el aumento de rendimiento dentro del motor.