Od wielu lat widoczne jest dążenie do zmniejszania zużycia paliwa (a co za tym idzie zmniejszania emisji spalin) oraz zwiększania mocy jednostek napędowych. Jednym z rozwiązań, które zostało przyjęte do produkcji jest silnik w obiegu Millera. Jest to rozwiązanie bliźniaczo podobne do cyklu Atkinsona z jedną różnicą. Silnik pracujący w cyklu Millera wykorzystuje doładowanie, aby zwiększyć moc jednostki napędowej.

Silnik Millera to rozwiązanie, które jest stosowane nie tylko w motoryzacji. Jednostki napędowe tego typu wykorzystywane są do napędzania statków i okrętów oraz generatorów elektrycznych (diesli, napędzających awaryjne generatory prądu).

W motoryzacji silniki pracujące w obiegu Millera stosowane są między innymi w pojazdach Mazda oraz grupy Volkswagen (VW, SEAT, Skoda). Przykładem mogą być silniki Mazdy 2,3 litra oraz Volkswagena TSI evo R3 1.0 110 KM oraz TSI evo R4 1,5 130 KM.

Cykl Millera ma na celu ograniczenie strat podczas pracy jednostki napędowej

Standardowy silnik spalinowy (benzynowy albo diesel) wykorzystuje cztery suwy pracy:

• Suw ssania;
• Suw sprężania;
• Suw rozprężania (suw pracy);
• Suw wydechu.

Cykl Millera zmienia w pewnym stopniu suw sprężania, dzieląc go na dwa suwy. Dlatego niekiedy pojawia się określenie, że silnik pracujący w cyklu Millera wykorzystuje 5 suwów pracy.

Jak doskonale wiadomo, praca silnika benzynowego i silnika diesla nie jest doskonała. W trakcie pracy jednostki napędowej następuje bardzo dużo strat energii, pozyskanej ze spalania mieszanki paliwowo-powietrznej.

Straty powstają w trakcie:

• suwu sprężania (w mniejszym stopniu) w trakcie sprężania ładunku paliwowo-powietrznego nad tłokiem;
• suwu wydechu (w większym stopniu) na skutek ciśnienia i temperatury gazów spalinowych.

Jak ograniczyć te straty?

Inżynierowie opracowali cykl Millera, który ogranicza straty dotyczące sprężania ładunku nad tłokiem.

Natomiast straty, spowodowane w trakcie suwu wydechu zostały ograniczone przez stosowanie turbosprężarek. Zdecydowana większość turbin stosowanych w autach spalinowych (poza nielicznymi z napędem elektrycznym) napędzana jest przez gazy wydechowe (spaliny). Gazy wydechowe napędzają wirnik turbosprężarki, z którego napęd przekazywany jest, za pomocą jednej osi, na koło kompresji.

Na czym polega cykl Millera?

Suw sprężania podzielony jest na dwa etapy, w trakcie pierwszego etapu zawory dolotowe są otwarte, w trakcie drugiego etapu zawory dolotowe są zamknięte. Właściwe sprężanie rozpoczyna się po zamknięciu zaworów dolotowych. Zawory są zamykane w chwili, gdy tłok przebył maksymalnie 1/3 drogi pomiędzy skrajnymi położeniami.

Dzięki temu (zamykaniu zaworów w odpowiednim momencie i turbodoładowaniu) silnik pracujący w cyklu Millera osiąga standardowe dla czterosuwowego silnika ciśnienie sprężania, ale robi to, oszczędzając kilkanaście procent energii.

Cykl Millera jest stosowany wtedy, gdy jednostka napędowa nie pracuje pod pełnym obciążeniem. Czyli np. podczas jazdy miejskiej.