Qué es el ciclo Miller de un motor y cuáles son sus ventajas y desventajas

En la búsqueda constante de optimizar la eficiencia y rendimiento de los motores de combustión interna, los ingenieros han desarrollado diversas variantes del tradicional ciclo Otto.

Una de las más destacadas es el ciclo Miller, patentado en 1957 por Ralph Miller. Esta innovadora propuesta introduce cambios en el tiempo de apertura de la válvula de admisión y emplea compresores volumétricos para lograr una mayor eficiencia en la compresión de la mezcla de combustible y aire.

En este artículo, exploraremos en detalle el funcionamiento del ciclo Miller, sus ventajas y desafíos en la búsqueda de motores más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.

Qué es el ciclo Miller

El ciclo Miller es una variación del ciclo Otto, diseñado para mejorar la eficiencia y el rendimiento de los motores de combustión interna de cuatro tiempos. Fue patentado en 1957 por el ingeniero estadounidense Ralph Miller y ha sido utilizado en diversos motores desde entonces.

Su principal objetivo es reducir las pérdidas de potencia asociadas con la compresión de la mezcla de combustible y aire, lo que conduce a un mayor aprovechamiento de la energía y, por lo tanto, a una mayor eficiencia en el funcionamiento del motor.

Cómo funciona un motor de ciclo Miller

En el ciclo Miller, se realizan diversas modificaciones con respecto al ciclo Otto convencional. La principal diferencia radica en el tiempo de apertura de la válvula de admisión.

En un motor de ciclo Otto, la válvula de admisión se cierra antes de que el pistón inicie la carrera de compresión, lo que implica una mayor cantidad de energía mecánica necesaria para comprimir la mezcla de combustible y aire.

Sin embargo, en el ciclo Miller, la válvula de admisión se mantiene abierta durante más tiempo, lo que permite que el pistón realice una compresión parcial de la mezcla antes de que la válvula se cierre.

La compresión total de la mezcla ocurre en dos etapas en el ciclo Miller.

En la primera parte, la válvula de admisión continúa abierta mientras el pistón comienza a subir, lo que genera una ‘precompresión’ en el colector de admisión. Luego, en la segunda parte, la válvula de admisión se cierra y se produce la compresión efectiva en el interior del cilindro.

Además, el ciclo Miller emplea un compresor volumétrico (como uno de tipo tornillo o Roots) para sobrealimentar el cilindro con aire adicional. Esto ayuda a reducir la cantidad de trabajo mecánico que el pistón debe realizar para alcanzar la compresión total de la mezcla, ya que una parte de esta compresión se logra mediante el compresor volumétrico.

Ventajas y desventajas del ciclo Miller

Entre sus ventajas, destacan:

1. Mayor eficiencia: la principal ventaja del ciclo Miller es su mayor eficiencia en comparación con el ciclo Otto convencional. Al reducir la energía requerida para la compresión de la mezcla, se aprovecha mejor la energía del combustible y se obtiene un mayor rendimiento del motor.
2. Menor consumo de combustible: al aumentar la eficiencia, el ciclo Miller permite un menor consumo de combustible para una determinada cantidad de potencia generada, lo que se traduce en un ahorro de combustible y una menor emisión de gases contaminantes.

Pero, como siempre ocurre, este tipo de mecánica también tiene desventajas:

1. Mayor complejidad y coste de producción: la implementación del ciclo Miller en un motor implica modificaciones y adiciones que pueden aumentar el coste de producción. Esto incluye el uso de compresores volumétricos, colectores de admisión variables y sistemas de distribución adaptativa, lo que podría hacer que la producción en masa sea más costosa.
2. Menor par a bajas revoluciones: el compresor volumétrico puede reducir el par motor disponible a bajas revoluciones del motor, lo que puede afectar la respuesta en la conducción a velocidades más bajas.

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Cuántos tipos de ciclo de motor hay

Existen varios tipos de ciclos utilizados en motores de combustión interna. Los más comunes son:

• Ciclo Otto: es el ciclo tradicional de cuatro tiempos utilizado en la mayoría de los motores de gasolina. Consta de admisión, compresión, combustión/expansión y escape.
• Ciclo Diésel: utilizado en motores diésel, también es un ciclo de cuatro tiempos, pero la ignición se produce por la alta temperatura generada por la compresión del aire en el cilindro, sin necesidad de una chispa.
• Ciclo Atkinson: similar al ciclo Otto, pero con una mayor expansión de la mezcla en el cilindro, lo que resulta en una mayor eficiencia térmica, aunque a expensas de una potencia ligeramente reducida.
• Ciclo Miller: una variante del ciclo Otto, como se describió anteriormente, que busca aumentar la eficiencia reduciendo las pérdidas de potencia en la compresión.

El ciclo Miller representa una variante ingeniosa del ciclo Otto en los motores de combustión interna. Su enfoque en la compresión parcial y el uso de compresores volumétricos buscan mejorar la eficiencia y el rendimiento del motor.

Si bien presenta desafíos técnicos y posibles costes adicionales, esta propuesta continúa siendo objeto de investigación y desarrollo para explorar su viabilidad en la industria automotriz y otras aplicaciones.