Предложенный и осуществленный Франком Миллером спо­соб, отличается от обыч­ного способа наддува наличием изменяющейся фазы закрытия впускного клапана.

При увеличении нагрузки, т. е. при повы­шении степени наддува, угол опережения закрытия впускного клапана увеличивается, вследствие чего цилиндр лишь частично наполняется свежим зарядом. Перед ходом сжатия, т. е. еще во время хода впуска, заряд в цилиндре расширяется (при движе­нии поршня до в. м. т.) и при этом охлаждается. Сжатие начи­нается (правда, за счет уменьшения количества заряда по сравнению с тем, которое могло быть достигнуто при том же давлении наддува с другими фазами газораспределения) при более низкой температуре, чем при поступлении в цилиндр полного заряда.

Увеличение степени расширения по сравнению с эффективной степенью сжатия с помощью изменения момента закрытия впуск­ного клапана уже было предложено Летоном применительно к двигателям с принудительным зажиганием без наддува. Здесь это предпринималось с целью улучшения инди­каторного к. п. д. за счет удлинения процесса расширения при эффективной степени сжатия, ограниченной пределом детонации. Для двигателей без наддува следует иметь в виду, что с умень­шением наполнения цилиндра уменьшается мощность, получаемая при данном рабочем объеме, и ухудшается механический к. п. д.

У двигателей с наддувом недостаток, заключающийся в умень­шении наполнения цилиндра, может быть компенсирован соот­ветствующим повышением давления наддува. Смысл применения способа Миллера в дизелях можно объяснить другим распределе­нием процесса сжатия в компрессоре и в цилиндре двигателя (рис. 9.12). В то время как при обычном наддуве точка 2 на теоре­тической индикаторной диаграмме, изображенной на рис. 9.12, а, т. е. состояние воздуха на выходе из компрессора, совпадает с точкой 1ц, т. е. состоянием, соответствующим началу сжатия в цилиндре, то при способе Миллера точка 2 лежит уже на линии сжатия (рис. 9.12, б).

Так как при одинаковой температуре охлаждающей среды в охладителе температуру t_вп на впуске в цилиндр можно под­держивать за счет охлаждения наддувочного воздуха примерно постоянной независимо от степени повышения давления в ком­прессоре р₂/р₁, то температура в точке 1ц, соответствующей началу процесса сжатия, при способе Миллера ниже, чем при обычном наддуве с турбокомпрессором и охлаждением надду­вочного воздуха. Величину давления р_вп ? р₂ с помощью сте­пени повышения давления в компрессоре при способе Миллера можно выбрать такой, чтобы давление в точке 1ц было равно давлению в этой же точке при обычном турбонаддуве (рис. 9.12).

Тогда при способе Миллера будет иметь место такое же дав­ление сжатия, примерно такое же максимальное давление сгора­ния (находящееся в некоторой зависимости от величины исполь­зованной избыточной мощности), более низкая начальная тем­пература и температура сжатия и большее количество заряда, что при том же коэффициенте избытка воздуха позволяет получить более высокую мощность. При способе Миллера и давление р_вп можно подобрать (при тех же фазах газораспределения, т. е. при таком же сокращении сжатия в цилиндре, что и выше) таким, чтобы достичь равного количества заряда, тогда температура и давление в точке 1ц будут ниже, чем при обычном турбонаддуве. В этом случае при равном коэффициенте избытка воздуха и равной мощности давления и температуры на индикаторной диаграмме высоких давлений будут ниже, вследствие чего уменьшатся механические и термические напряжения. Разумеется, возможны и промежуточные значения, т. е. лишь частичное использование возможности повышения мощности при некотором снижении давлений и температур. Выбор при способе Миллера такого же давления наддува р_вп, как при обычном турбонаддуве, не имеет смысла, так как тогда в связи с уменьшением количества заряда мощность, естественно, будет ниже. Для изоэнтропного процесса от состояния 1 до состояния 2, с одной стороны, и от состояния на впуске (р_вп ? p ₂; t_вп < t₂) до состояния 1ц, с другой, легко рассчитать, что для идеального цикла при давлении наддува, повышенном на 40%, т. е. при увеличенной в 1,4 раза степени повышения давления в компрессоре, и при такой же температуре на впуске в цилиндр величина заряда при способе Миллера уве­личится примерно на 10%. Если при одинаковых фазах газорас­пределения выбирается только повышение давления наддува на 30%, то величина заряда при обоих рассматриваемых способах остается примерно равной, но абсолютные значения давления и температуры в точке 1ц при способе Миллера будут примерно на 10% более низкими.

Приведенные выше немаловажные преимущества способа Мил­лера относятся только к области высокого давления на индика­торной диаграмме (т. е. учитывают лишь ту часть диаграммы, которая характеризует процессы сжатия, горения и расширения). Однако необходимо иметь в виду, что повышение давления над­дува достигается при более высоком давлении подпора перед турбиной. Это сказывается на процессе газообмена (работе вы­талкивания, количестве остаточных газов в цилиндре) и умень­шает выигрыш, получаемый за счет составляющей высокого дав­ления. Это влияние на суммарное повышение мощности, дости­гаемое при использовании способа Миллера, зачастую недооценивается. Только на базе расчетов полных рабочих циклов, вклю­чая теплопередачу и газообмен, можно определить действитель­ные преимущества системы Миллера по сравнению с обычной системой турбонаддува.