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Supercharger et Miller Cycle : comment l'énergie éclate-t-elle dans le moteur ?
Dans l'ingénierie moderne, le cycle Miller est considéré comme un cycle thermodynamique innovant, en particulier dans la conception des moteurs à combustion interne. Brevetée pour la première fois par l'ingénieur américain Ralph Miller en 1957, cette technologie de moteur combine les avantages d'un compresseur pour améliorer les performances du moteur et obtenir un rendement énergétique plus élevé.
Les moteurs à combustion interne traditionnels utilisent principalement quatre temps, dont deux à haute puissance : la course de compression et la course motrice. Dans le cycle Miller, la soupape d'admission reste ouverte pendant une longue période, ce qui divise la course de compression en deux étapes. Au cours de ce processus, une partie du mélange de carburant entrant dans le cylindre est repoussée dans l'orifice d'admission, ce qui entraîne généralement une perte de puissance, mais le cycle de Miller compense cette perte à l'aide d'un compresseur.
Le cycle Miller se caractérise par son "cinquième temps", ce qui n'est pas courant dans les conceptions de moteurs traditionnelles.
La conception du taux de compression et du taux de détente du moteur à cycle Miller rend la compression du mélange carburé plus efficace. Lorsque la soupape d'admission est fermée, le piston effectue une véritable compression, ce qui permet au moteur de fonctionner à une température plus basse, améliorant ainsi l'efficacité thermique globale.
Principe de fonctionnement du cycle de Miller
Dans le cycle Miller, le fonctionnement du compresseur est crucial. Ce dispositif peut toujours produire une poussée suffisante à des régimes relativement faibles, permettant au moteur de maintenir de bonnes performances dans diverses conditions de fonctionnement. En revanche, l’efficacité opérationnelle peut être encore améliorée grâce à la combinaison d’un compresseur et d’un turbocompresseur, mais cela résulte également de défis techniques plus importants.
Une caractéristique notable du cycle de Miller est que lorsque le piston commence à comprimer le carburant, la soupape d'admission est toujours ouverte, de sorte que pendant la première partie de la course de compression, le piston repousse une partie du mélange carburé dans le collecteur d'admission. Cela peut sembler une perte, mais elle est plus que compensée par la puissance de la suralimentation.
Contrôle de la température de gonflage
L'un des avantages du cycle Miller est qu'il peut réduire la température du gaz d'entrée. Grâce à l'effet de refroidissement du compresseur, cette opération améliore non seulement les performances de puissance du moteur, mais augmente également la densité de l'air tout en réduisant la pression. L'intention derrière cette conception est d'améliorer l'efficacité de la combustion et de réduire les émissions d'oxyde d'azote, ce qui est particulièrement important dans les gros moteurs diesel des navires et des centrales électriques.
La réduction de la température de charge finale améliore continuellement l'efficacité globale du moteur et peut avancer davantage le calage de l'allumage et dépasser la limite normale de cognement.
Taux de compression et efficacité énergétique
Le cycle Miller augmente considérablement l'efficacité énergétique grâce à sa combinaison efficace de taux de compression et d'expansion. Étant donné que pendant la course de détente, le gaz peut être détendu presque jusqu'à la pression atmosphérique, cela crée de bonnes conditions pour la récupération d'énergie du moteur. Cependant, ces conceptions comportent également certains compromis, tels que la perte d’un compresseur et des fluctuations de performances.
Défi Supercharger
Bien que l'utilisation d'un compresseur volumétrique puisse améliorer les performances du moteur, elle entraînera également une perte d'énergie supplémentaire, représentant environ 15 à 20 % de la puissance générée. De plus, le turbocompresseur peut connaître un décalage à bas régime, ce qui oblige le moteur à s'appuyer sur le cycle de Miller pour continuer à fonctionner à bas régime afin de combler l'écart de performances.
Résumé
Dans la conception automobile actuelle, le cycle Miller est sans aucun doute une caractéristique majeure qui améliore l'efficacité de la combustion. Qu'il s'agisse d'une voiture grand public ou d'une voiture de course hautes performances, cette conception de moteur montre ses excellents avantages et sa praticité. Avec le développement de la technologie, l’équilibre entre la technologie de suralimentation et le cycle moteur deviendra de plus en plus critique à l’avenir. Alors, comment les futures conceptions de moteurs peuvent-elles trouver le meilleur équilibre entre performances et protection de l’environnement ?
